§ 1. Робототехника және білім. Мұғалім даярлау

9 
1-сурет. Крит аралын қорғап тұрған Талос 
Қазіргі терминологияға жүгінетін болсақ, Зевсті жаңбыр, тасқын, 
тіпті дауылды да билеп-төстейтін басқарушы санатына жатқызуға 
болады. Алайда, жұмыс істеп тұрған құрылғыны ойлап табу үшін 
инженер Гефест қажет болды. Гефест жобаны ойлап тауып, оны 
бекітті, тіпті қаржыландыруы да мүмкін, бірақ Гефесттің бұл салада 
көп қызмет етуіне қарағанда бұлай болуы екіталай еді. Мысал 
келтіретін болсақ, құдайларға қызмет қылатын жасанды қызметкер-
даяшы роботты жүзеге асыру осы Гефесттің ойлап тапқаны. 
Параллельді нәтиже ретінде ақсақ Гефестті екі жақтан демеп жүретін, 
ән айтып, би билеп, оның көңілін табатын екі алтыннан жасалған 
бойжеткенді алуға болады [45]. Бұл әрине ежелгі гректердің аңыз 
әңгімелері болып табылады. 
Адам тәріздес роботтарды құру идеясы Орта ғасырлық 
ғалымдардың да қызығушылығын оятқан. Леонардо да Винчи ойлап 
тапқан механикалық адамның жобасын ұмытуға болмайды. Адам 
тәріздес құрылғының керемет жобасы металдармен, механикалық 
құрылғылармен, анатомия саласындағы біліммен жұмыс істеуді өз 
нәтижелерімен біріктіру арқылы антикалық ғалымдар алған білімдерге 
негізделген. Леонардо адамның бұлшық еті мен буындарының 
механикалық моделін құрастыра алды. Ол өздігінен қозғала алатын 

10 
механикалық жауынгер жасап шығарды. Шкив жүйесінің көмегімен 
механикалық жауынгер отырып-тұрып, басын қозғалта алатын [1]. 
Біздің уақытымызға дейін жеткен фрагменттерді негізге ала отырып, 
2002 жылы Марк Рошейм атты инжерер механикалық жауынгерді 
қайта құрап шықты [46]. 
2-сурет. 2002 жылы қайта құрастырылған 
Леонардо Да Винчидың роботы 
Сағат шеберлері Жан Пьер Дро мен оның ұлы Андре Луи Дроның 
жұмыстарын да атап өтпеуге болмайды. Ең алғаш қағазға қаламмен 
жаза алатын робототехникалық құралдардың ойлап табушылары осы 
әкелі-балалы екі ғалым болып табылады [47]. Бұл адамдардың 
құрметіне адам тәрізді Роботтар андроид деп аталды. Айтпақшы, 250 
жылдан астам уақыт бұрын пайда болған швейцариялық Jaquet Droz 
маркасы әлі күнге дейін бар. 

11 
3-сурет. Жан Пьер Дро мен ұлы Андре Луи Дро ойлап тапқан, 
біздің күндерге дейін сақталған робот-музыкант 
20 ғасырдың басына дейін өндірілетін осындай механикалық 
ойыншықтардың басты кемшілігі серіппелі зауыттық механизмді 
пайдаланумен байланысты жұмыстың шектеулі уақыты болды. 
Алайда, электр тоғын пайдалану технологияларды ұзақ уақыт 
қолдануға болатын энергия көзімен қамтамасыз етті. 1808 жылы 
Жозеф Мари Жаккар перфокарта көмегімен бағдарламаланатын 
тоқыма станогын ойлап тапты, бұл қазіргі заманғы робототехника 
негізінде жатқан құрылғыларды программалау принципін іске асыруға 
мүмкіндік берді.
1898 жылы Никола Тесла өзі жүретін радиобасқарылатын қайықты 
көрсетті. Күрделі механикалық жетектер қарапайым, қуатты және 
миниатюралық Электр қозғалтқыштарымен алмастырыла бастады. 20 
ғасырдың басында алғашқы роботтарды құрастыруға қажетті барлық 
жағдайлар қалыптасты. Бұл сөздің қазіргі түсінігінде алғашқы робот 
пайда болған кезді анықтау мүмкін емес. Өткен ғасырдың 20-30 
жылдары толыққанды робототехника талаптарына сәйкес келетін 30-

12 
дан астам дачиктер әзірленді. Механикалық және электр процестерін 
сипаттауға мүмкіндік беретін математикалық модельдер әзірленді. 
Алайда, бірінші жұмыс істеуге қабілетті роботтың жасаушысы-
Westinghouse Electric Company американдық корпорациясының 
қызметкері Рей Уэнсли болып табылады. 1928 жылы ол есіктер мен 
терезелерді ашуға, пешті, электр қозғалтқыштарды және т. б. 
ажыратуға қабілетті адам тәрізді машина болып табылатын «Герберт 
Телевокс» деп аталатын механизмді жасады. Бұл машинаның 
ерекшелігі оған телефон арқылы берілетін командаларға жауап беруі 
және соған байланысты әрекет жасауы. Құрылғы телефон желісіне 
тікелей қосылмаған – ол адам сияқты кіріктірілген микрофон арқылы 
бұйрықты тыңдады. Командалар адам тілін емес, әр түрлі 
дыбыстардың тізбегін көрсетті. АҚШ-та 1948 жылы General Electric 
компаниясы атом реакторында жұмыс істеуге арналған робот 
құрастырды. Роботтың ерекшелігі оператормен кері байланыста 
болуында еді, оператор жұмыс кеңістігіндегі қозғалысты көрді және 
манипуляторды басып алудың күшін есептеп, көре алды. Бұл 
мүмкіндік механизмді дәл басқаруға мүмкіндік берді [48]. 
Робототехниканың тарихы туралы айта отырып, 1960 жылы 
Мәскеу қаласындағы политехникалық мұражайдың өзіндік символына 
айналған Сепулька атты роботты ұмытпаған жөн. Сепулька сөзі поляк 
тілінен алынған және Станислав Лемнің романдарында алғаш рет 
кездеседі. Сепулькалар-белгісіз табиғат объектілері. Бұл робот 
мұражайда келген қонақтарға экскурсия жасаушы ретінде 
қолданылды. 

13 
4-сурет. Сепулька роботы – Политехникалық мұражайдың қызмтекері 
Шамамен жиырмасыншы ғасырдың 20-шы жылдарында Карел 
Чапектің романында нағыз робот пайда болды. Робот сөзі ауыр, ерен 
еңбек деген мағынаны білдіретін robota атты чех сөзінен шыққан. Бұл 
сөз адам еңбегінің орнына қолданылған жасанды жасалған адам деп 
аталды. Қарапайым автоматты құрылғылардан өзгеше, робот өзара 
әрекеттесуге және қоршаған ортаға бейімделуге қабілетті болып 
табылады. 
Шамамен он жылдан кейін Айзек Азимовтың шығармаларында 
робототехника ретінде орыс тіліне аударылған robotics термині пайда 
болды. Ол робототехниканың үш заңын жасап шығарды. 
Робототехника терминінің қазіргі түсінігі – «автоматтандырылған 
техникалық жүйелерді әзірлеумен айналысатын және өндірісті 
дамытудың маңызды техникалық негізі болып табылатын қолданбалы 
ғылым». 
Робототехника 
негізінде 
электроника, 
механика, 
кибернетика, автоматика, телемеханика, мехатроника, информатика, 
радиотехника және электротехника пәндері бар. Шын мәнінде, бұл 
математика негізінде жасалған әртүрлі пәндердің симбиозы. 
Инженерлік өнердің бүкіл тарихын алып қарайтын болсақ, синергия, 

14 
түрлі ғылымдардың идеяларының өзара кірігуі робототехниканы 
түсінудің дамуын анықтағанын атап өту қажет. 
Жиырмасыншы 
ғасырдың 
екінші 
жартысында 
көптеген 
адамдардың армандарын жүзеге асыру мүмкіндігі пайда болғанын 
айта кетуіміз керек. Біздің заманымыздың басында робототехникалық 
жүйелердің адам өмірінің барлық салаларына кең енуі басты 
жаңалықтардың бірі болды. Бұл өндіріс, ауыл шаруашылығы, адамның 
тұрмысы және т.б. Жаңа технологиялар, жаңа идеялар, тіпті адам 
буынының жаңа әлеуметтік теориялары пайда болады, бұған Нейл 
Хоув және Уильям Штраус әзірлеген ұрпақ теориясын мысал ретінде 
келтіру жеткілікті [13]. Осыған байланысты барлық ұрпақтың, соның 
ішінде X, Y, Z ұрпақтарын жаңа шындыққа бейімдеу мәселесі 
туындайды, 
бұл 
бейімделу 
адам 
психикасының 
көптеген 
ерекшеліктерін, адам ағзасының дамуын ескеруі тиіс. Осы себепті 
робототехника техникалық пән ретінде емес, білім беру саласындағы 
мамандық ретінде пайда болды және танымалдыққа ие болды. 
Балаларды робототехника негіздеріне оқыту үшін мұғалімдерді 
даярлауды екі түрлі көзқараспен түсіндіруге болады. Бір жағынан, бұл 
баланы болашақ инженерлік мамандыққа дайындау, екінші жағынан 
робототехникалық құрылғылармен қарым-қатынас жасау және өзара 
әрекеттесу қажеттілігі жағдайында өмірге дайындық ретінде 
қарастыруға болады. Бірінші міндет арнайы инженерлік сыныптарға 
бағытталған, екіншісі оқушылардың барлық санаттарымен жұмыс 
істейтін мұғалімдер үшін өзекті. 
Мұндай дайындық жас ерекшеліктерін ескере отырып, болашақ 
адамға қажетті дене, психологиялық, ақыл-ой қабілеттерін дамытуға 
бағытталатындай жүргізілуі тиіс. 
Робототехника саласында мұғалімді даярлаудың әдістемелік 
жүйесін қалыптастыру STEM – технологияларды қолдану негізінде 
жүзеге асырылады [30]. STEM-бұл Science Technology Engineering 
Mathematics ағылшын сөз тіркесінің аббревиатурасы, аудармада 
ғылым, технология, инженерлік іс, математика деген мағынаны береді. 
Болашақ педагог - студенттердің STEM-технологияларды игеруі әр 
түрлі әдістерді, формалар мен құралдарды пайдалана отырып, олардың 
өз педагогикалық қызметінің табысты болуына жағдай жасауға 
мүмкіндік береді. STEM-технологияларды қолдану ерекшеліктерінің 
бірі, ол жеке пән шеңберінде басқа пәндерді интеграциялаудан тұрады. 
Бұл тұжырымдама көп жағдайда робототехникалық құрылғыларды 
жобалауда қолданылатын тәсілдерге де сәйкес келеді. 

15 
Әдістемелік жүйенің негізгі компоненті бірнеше модульдердің 
жиынтығынан тұратын мазмұн болып табылады. Мазмұнды 
қалыптастыру мәселелерін педагогтарды даярлау курсының негізінде 
жатқан екі модуль мысалында қарастырайық: «Педагогтарды STEM-
технологияларды пайдалануға дайындау» және «Мектептің білім беру 
процесіндегі STEM-технологиялардың ақпараттық негіздері». 
Білім беру мазмұнын іріктеу құзыреттілік-іс-әрекет тәсіліне 
негізделген.
1. Педагогтарды STEM-технологияларды пайдалануға дайындау 
мазмұны келесідей критерийлерге негізделіп анықталды: 
- STEM пәндерін оқыту технологияларын игерудегі кәсіби даму 
әлеуеті; 
- технологияларға қол жеткізуді ұсыну (цифрлық контент құру, 
веб-сайттарды іске қосу, компьютерлік оқыту ойындарын және т. б. 
әзірлеу.); 
- бастамашылық, белсенділік, өз оқуына тартылу мүмкіндігі; 
- сыни ойлауды дамыту; 
- заманауи қоғамдағы роботтар мен механизмдерді, роботтардың 
түрлерін, роботтар мен механизмдердің рөлін көркем және техникалық 
құрастыру, моделдеу туралы терең түсінік алу; 
- кинетикалық программалау негіздерін меңгеру, ақпаратты 
енгізу-шығару құрылғысы; 
- роботтар мен механизмдердің бірнеше түрін қолдана отырып 
ойын ұйымдастыру негіздерін зерттеу. 
Модульді оқу мақсаты - Мектептің білім беру процесінде STEM-
технологияларды пайдаланумен байланысты білім, білік және 
дағдыларды қалыптастыру.
Модульді игеру міндеттері: 
- Қазақстандағы және басқада шетелдердегі STEM-білімнің даму 
ерекшеліктерімен 
таныстыру, 
сонымен 
қатар 
электроника, 
программалау және ақпараттық технологиялар саласындағы отандық 
және шетелдік тәжірибені зерттеу және жалпылау; 
- білім беру ұйымында STEM-кешендерді бағдарламалық 
қамтамасыз етуді пайдалану тәсілдерін үйрету; 
- 
ақпараттық-коммуникациялық 
технологиялар, 
сандық 
технологиялар, мультимедиялық технологияларды меңгеру; 
- көркем және техникалық шығармашылық синтезі негізінде 
студенттердің өнімді қызметін ұйымдастыру; 

16 
- ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарды 
орындау. 
Білім беру бағдарламасының құрылымында модуль жоғары білім 
деңгейі шеңберінде білім алушылардың жалпы кәсіптік дайындығын 
қамтамасыз етеді. Модульдегі пәндерді меңгеру жалпы педагогикалық 
және арнайы білім жүйесін қалыптастыруға бағытталған, олар 
мектептің білім беру процесінде STEM-технологияларды қолдану 
бойынша білімді тәжірибелік жұмыстар дайындау аясында болашақ 
мұғалімдердің кәсіби құзыреттілігін дамытуға негізі болып табылады. 
2. «Мектептің білім беру процесіндегі STEM-технологиялардың 
ақпараттық негіздері» модулі, ол сонымен қатар болашақ 
педагогтарды даярлау бағдарламасының құрылымдық бірлік болып 
табылады.
Модульге енген негізгі пәндер: 
- «Білім беру ұйымының STEM-кешендерін бағдарламалық 
қамтамасыз ету»; 
- «Оқу мультипликациясын әзірлеу технологиясы»; 
- «Мектепте STEM-кешендерді қолдану әдістемесі»; 
Таңдау пәндері: 
- «Жобалау қызметіндегі STEM-технологиялар»; 
- «STEM-кешендегі оқушылардың сабақтан тыс қызметі». 
STEM – STEAM (Science, Tecnology, Engeneering, Art, Mathimatics 
– Ғылым, Технология, Инженерлік іс, Өнер, Математика сияқты 
аударылады; Өнер сөзі қосылады) бағытының тереңдетілген және 
кеңейтілген нұсқаларын көрсету мақсатында Болашақ мұғалімдерді 
дайындау үшін «Білім беру мекемесіндегі STEAM-технологиялар» 
кәсіби бағыттылығының элективті модулі әзірленді, ол келесі пәндерді 
қамтиды: 
- «Қосымша білім берудегі STEAM ресурстары»; 
- «Агротехникалық білім беру кешендері»; 
- «Білім берудегі Арт-технологиялар». 
Педагогтарды STEM-технологияларды пайдалануға дайындау 
модулінің мазмұнын анықтау үшін пәндер мазмұны модуль мазмұнын 
іріктеу 
критерийі 
болып 
табылатын 
төменде 
келтірілген 
ерекшеліктерді қамтамасыз етуі тиіс: 

17 
- оқушыларды STEM-технологиялармен, осы технологияларды 
қолдану бойынша заманауи тәсілдермен және даму келешегімен 
таныстыру; 
- цифрлық контентті құру және оқыту процесінде оны қолдану 
іскерлігін қалыптастыру; 
- STEM-технология құралдарын игеру және өзін-өзі оқыту 
бойынша іскерлікті қалыптастыру, бастамашылық, белсенділік 
көрсету мүмкіндігі; 
- сыни ойлауды дамыту, нақты пәннің мақсаттары мен 
міндеттеріне сәйкес және оқушылардың жас ерекшеліктерін ескере 
отырып STEM-технологияларды іске асыруға арналған құралдарды 
таңдай білу; 
- роботтар мен механизмдерді, роботтардың түрлері мен 
механизмдердің қазіргі қоғамдағы рөлі туралы терең түсінік алу; 
- кинетикалық программалау негіздерін, ақпаратты енгізу-шығару 
құрылғыларын меңгеру; 
- роботтар мен механизмдердің түрлі түрлерін пайдалана отырып 
ойын ұйымдастыру негіздерін зерттеу. 
Осы критерийлер негізінде студенттерді даярлау бейініне қатысты 
инвариантты болуы тиіс мазмұнды анықтау жүргізілуі тиіс. Ол үшін 
келесі мәселелерді қарау қажет: 
- STEM-технологиялар түсінігі, ғылымның, технологияның, 
инженерлік іс пен математиканың заманауи жалпы мәселелері; 
- білім беруде STEAM-технологияларды пайдалану бойынша 
зерттеулерге заманауи шолу ұсынылған; 
- мектеп сабақтарында, оның ішінде жобалық қызметте STEM-
технологияларды қолдану әдістемесі ұсынылған; 
- оқу ортасындағы программалау негіздерімен байланысты 
мәселелер қарастырылды; 
- 
STEM-технологиялардың 
заманауи 
құралдары: 
робототехникалық конструкторлар, 3d-принтерлер және 3d-сканерлер, 
тиісті бағдарламалық қамтамасыз ету және т.б. ұсынылған және 
зерделенген. 
Біздің зерттеуіміз [30] сұрақтардың бір бөлігі дайындық бағыты 
мен бейініне байланысты кейбір пәндерде қарастырылатынын 
көрсетті, бірқатар жағдайларда егжей-тегжейлі, алайда жоғарыда 

18 
аталған критерийлерді ескере отырып, келесі пәндерді оқу талап 
етіледі: 
- STEM-технологиялар негіздері және оларды қолдану әдістемесі; 
- робототехникалық конструкторлар және оларды білім беруде 
қолдану; 
- сандық мазмұнды құру негіздері; 
- Scratch ортасында программалау негіздері; 
- 
STEM-технологияларды 
пайдалана отырып ойындарды 
ұйымдастыру әдістемесі; 
- STEM-технологияларды қолданатын жобалық қызмет.
А.М. Пышкалоның жұмыстарынан [32] белгілі болғандай, 
әдістемелік жүйенің компоненттері бір-бірімен иерархиялық 
байланысты. Мазмұны оқу әдістерін, талап етілетін оқыту құралдарын 
анықтайды. Жоғарыда болашақ мұғалімдер үшін робототехниканы 
оқыту барысында мазмұнды анықтау критерийлері тұжырымдалды. 
Алайда, робототехника саласындағы студенттермен сабақ өткізу 
робототехникалық конструкторлар сияқты арнайы оқыту құралдарын 
тартуды талап етеді. 
Робототехникалық 
конструкторларды 
мектепке 
дейінгі 
жастағылардан басатап, жоғары сынып оқушыларына дейін 
пайдалануға болады. Оларды қолдану келесі жағдайларға байланысты. 
Ең алдымен бұл оқушылардың ұсақ қозғалтқышикасын дамыту. 
Құрылғыны, роботты, машинаны құрастыру кеңістіктік қиялдың 
дамуына, жаңа заттарды құрастыру дағдыларын дамытуға ықпал етеді. 
Алайда, робототехникалық конструкторлардың арнайы мүмкіндіктері 
кейбір технологиялық мүмкіндіктерді, мысалы, әртүрлі механизмдер 
мен электр құрылғыларының жұмысын зерттеуге, оларды тәжірибеде 
қолдануды игеруге мүмкіндік береді. Көптеген конструкторлардың 
маңызды ерекшелігі-әртүрлі программалау тілдерін қолдана отырып, 
компьютердің 
көмегімен 
жасалған 
роботтың 
әрекеттерін 
программалау мүмкіндігі. Бұл құрылғыларды құрастырудың логика 
негіздерін, роботтың іс-әрекеттерін программалау логикасын игеруге, 
алгоритмика негіздерін, ақпаратты өңдеудің түрлі парадигмалары 
шеңберінде программалау қағидаларын үйренуге мүмкіндік береді. 
Жобаның мақсаттары мен міндеттерін тұжырымдай білу, оны іске 
асыру бойынша жұмысты ұйымдастыру және соңғы практикалық 
нәтиже алу маңызды құзыреттілік болып табылады. 

19 
Мұндай дағдылар мен іс-әрекеттер оқушылардың уақытында 
жүйелі 
түрде 
қалыптасуына 
септігін 
тигізеді. 
Осылайша, 
конструкторлар әртүрлі жастағы оқушыларды оқыту үшін 
қолданылуы 
мүмкін. 
Біздің 
елімізде 
ең 
көп 
таралған 
робототехникалық конструкторларға шолу мен оларды жіктеу қызы-
ғушылық туғызады. Осы сипаттаманың негізі ретінде Е. С. Русинов-
тың магистрлік диссертациясының фрагменттері қолданылды [34]. 
Робототехника мұғалімдерін даярлау кезінде оқыту құралы 
ретінде конструкторларды іріктеуді анықтайтын негізгі критерийлерді 
тұжырымдауға болады. 
Бірінші критерий - құрастырудың оңайлығы. Оқушылардың өз 
модельдері оңай жиналып, оңай бөлшектеніп қана қоймай, сонымен 
қатар олардың қосылыстары жұмысты орындау кезінде түсірілетін 
жүктемелерге төтеп бере алатындай мықты болуы да керек.
Екінші критерий сандық зертхананың болуымен анықталған. 
Сандық зертхананы робототехника бойынша сабақтан тыс қызметте 
ғана емес, сонымен қатар биология, физика, химия, экология, 
геометрия және т.б. пәндер бойынша сабақтарда да пайдалануға 
болатынын атап өту қажет. Сандық зертханаларды екі түрге бөлуге 
болады: біріншісі, контроллерді программалауға мүмкіндік беретін; 
екіншісі-контроллерді программалауға мүмкіндігі жоқ. 
Контроллерді программалау мүмкіндігін көздемейтін сандық 
зертханаларды геометрия, физика, биология сабақтарында және басқа 
да сабақтарда қолдануға болады, онда тек дачиктерден деректерді алу 
және қажетті мәндерді есептеу қажет. Барлық есептерді орындаушы 
құрылғы есептеуі мүмкін, бірақ ол үшін құрылғыда сәйкесінше тиісті 
бағдарламаны таңдау керек. 
Робототехника сабақтарында бас контроллерді программалау 
мүмкіндігі бар сандық зертхананы қолдануға болады. Бұл операция 
модельді программалау бойынша қарапайым ғана емес, оқушы үшін 
түсінікті болуы да керек. Балаларға арналған робототехникалық 
жиынтықтарды өндірушілер визуалды программалау жүйесін 
қолданады; барлық командалар мен операторлар белгілі бір тәсілмен 
біріктіруге болатын блоктар түрінде ұсынылған, нәтижелер 
визуализациялануы 
мүмкін. 
Бұл 
тәсілде 
контроллерді 
программалаудың мүмкіндігі ең аз, өйткені мұнда команда жазу 
мүмкіндігі жоқ, қателер тек блокты немесе параметрді дұрыс 
таңдамаған жағдайда ғана болуы мүмкін. 

20 
Осыдан барып, робототехникалық конструкторларды таңдауда 
жасалатын құрылғыны немесе модельді қарапайым құрастыру және 
бөлшектеу, бөлшектерді берік жалғаудың болуы және модель 
контроллерін программалау мүмкіндігі шарттары сақталуы тиіс. Осы 
аталғандарды негізге ала отырып, келесі жинақтар қарастырылды: 
LEGO Education WeDo, LEGO MINDSTORMS Education EV3, 
БАЗАЛЫҚ РОБОТРЕК, сынақтан өтуші Роботрек А, сондай-ақ 
«TETRA» 
Амперкасы 
оқушысының 
Сандық 
зертханасы 
қарастырылды. Оларды толығырақ қарастырайық. 

жүктеу/скачать 5,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: