Научно-исследовательская работа одаренных учащихся является важным компонентом учебного процесса. Исследование считается трендом современного образования и является неотъемлемой частью любой деятельности. Исследовательская деятельность является эффективным способом развития критического мышления одаренных учащихся. Именно поиск как один из способов учения, обеспечивающих возможность получения знаний, «предполагает получение знаний через самостоятельные мыслительные действия для решения возникающих в процессе учения задач». От выпускника школы в его будущем, для реализации инновационных идей, замыслов, проектов потребуется умение быстро ориентироваться в потоках информации и создавать, строить новые модели, как познавательные (научные гипотезы), так и прагматические. В условиях современной образовательной среды подготовка исследовательской ученической работы, а соответственно, развитие исследовательских умений учащихся, невозможны без применения интеграции в одном процессе когнитивных достижений ряда дисциплин, преподаваемых в учебных заведениях (математика, физика, химия, информатика, технология, философия и др.). Таким образом, исследовательские умения и навыки следует развивать на протяжении всего периода обучения в школе. Будучи социокультурным инструментом отбора одаренных учащихся, конкурсы и олимпиады по робототехнике, несут в себе воспитывающий потенциал, который должен быть использован в самом процессе подготовки.
Особое значение в современном мире, характеризующемся инновационностью процессов занимает потребность подготовки одаренных учащихся, ориентированных на самостоятельное применение на практике обобщенных знаний и умений в области технологий, способных реализовывать собственные проекты, обладающих совокупностью таких учебно-значимых качеств личности, которые обеспечивали бы ориентацию в информационном пространстве, так как изучение робототехники и электроники позволяет повысить уровень компетентности школьников, так как они приобретут знания, умения, навыки, которые потребуются им в дальнейшей профессиональной деятельности. 
Побуждение одаренного ученика к самостоятельному определению предмета исследования, формулировке проблемы исследования; активному процессу отражения объекта исследования; воспроизведение процедур реального научного исследования: поиск, преобразование информации, творческое решение проблемы; исследовательская деятельность на основе самоуправления развивает у одаренных школьников исследовательские умения и навыки, критическое мышление. Для осуществления развития исследовательской деятельности средствами робототехники определены подходы и средства организации учебно-исследовательской деятельности учащихся, такие как:
- Моделирование и конструирование осуществляемое на основе программного обеспечения для изучения конструкций и физических принципов работы датчиков.
- Исследовательская, проектная и изобретательская деятельности, осуществляемые индивидуально или коллективом. 
- Программирование робототехнических систем с использованием сред программирования и моделирования NXT, Robolab, LabView, и др. 
- Совершенствование английского технического языка на основе изучения контента англоязычных информационных ресурсов по: программированию, мехатронике, схемотехнике, искусственному интеллекту и др.
- Участие в робототехнических соревнованиях и интеллектуальных конкурсах, конференциях, в рамках которых у учащихся формируются умения совершенствовать собственную память, повышать эффективность конспектирования и реферирования, готовить содержательные доклады, отчёты по работе, качественно оформлять проекты и презентации.