«Единственная причина изучать робототехнику — тебе прикольно от этого»: говорим о новой школьной дисциплине
То, что робототехника — перспективное направление, сегодня говорят на любом мероприятии по выбору профессии. А в 2022 году робототехника стала обязательным модулем технологии, и теперь каждый ребенок будет изучать ее в школе. О том, как превратить стандартный урок в творческий процесс, что увлекает детей разных возрастов и почему соревнования — лучший мотиватор к обучению, мы попросили рассказать методиста по олимпиадной робототехнике Университета Иннополис Алексея Овсянникова.
Алексей Овсянников окончил Донской Государственный технический университет по специальности «Роботы и робототехнические системы» и 12 лет занимается спортивной робототехникой. В 2022 году Алексей стал автором исследования «Аспекты изучения робототехники детьми разного возраста». В одном из главных IT-вузов страны, Университете Иннополис, он отвечает за подготовку олимпиад для школьников и курсов повышения квалификации для преподавателей робототехники, работает с Кружковым движением — помогает развивать кружки робототехники, делать их более популярными. Сейчас главная цель Алексея — научить тому, как учить детей робототехнике. Публикуем его рассказ об этом от первого лица.
Как я начал работать с детьми
Мою карьеру определили два фактора. Первое, я получал профильное образование по робототехнике. Второе — во время учебы я устроился на кафедру «Робототехника и мехатроника» на подработку лаборантом, и однажды нам принесли небольшого робота производства компании «Андроидная техника». Его попросили починить — видимо, не знали, куда еще обратиться. А робот был нужен для того, чтобы открыть секцию робототехники в областном центре технического творчества учащихся Ростова-на-Дону. Робота я починил — и даже дополнительно «научил» его приседать и отжиматься. Тогда директор центра сказал: «Этот молодой человек будет преподавать у нас робототехнику».
Большинство студентов инженерных специальностей боятся работать с детьми: они могут собрать роботов, заставить любую железку работать, запрограммировать роботов для соревнований. Но они не хотят, чтобы в этих процессах были дети. Позже я понял, что проще из учителя сделать немного робототехника, чем из робототехника сделать учителя. А для себя в начале карьеры я просто решил, что преподавание — это просто работа, которую нужно делать хорошо. Такая же работа, как за компьютером или станком, но нужно готовить планы, продумывать задачи для уроков, прописывать программы.
При этом важно понимать, что к работе с детьми невозможно быть на 100% готовым: они задают неожиданные вопросы, на которые взрослым бывает нечего ответить. В итоге я вывел для себя простое правило:
С учениками нужно быть честным. И если я чего-то не знаю, то открыто говорю, что разберусь в вопросе, и мы к нему вернемся. Если ты доверяешь ребенку и честен с ним, то и ребенок будет с тобой честным.
Как увлечь детей робототехникой
Многие студенты-технари совершают такую ошибку: пытаются просто пересказывать детям факты, полученные на лекциях. В итоге получаются сухие уроки, на которых школьники будут засыпать — к тому же, при таком подходе можно пытаться научить слишком маленьких детей слишком сложным для них вещам. Я еще в школе часто «ставил себя на место учителя». Анализировал уроки, думал: «А как можно преподнести эту тему иначе, чтобы стало интереснее и понятнее?» Поэтому к началу преподавательской деятельности был морально готов. Хотя как и многие из тех, кто учит детей робототехнике, я не имел никакого педагогического образования — только позже я прошел курсы повышения квалификации по педагогике. Приходилось импровизировать.
Всю свою рабочую деятельность я вёл как «доп.образование». На занятиях важно, чтобы дети всегда понимали, зачем они пришли. Для них это не должно быть «обязаловкой». Мои занятия всегда строятся по принципу — «они хотят научиться, а я им помогаю». В таком взаимодействии они могут пойти дальше, чем я. А они должны идти дальше, чем я: ведь каждое новое поколение должно превосходить своих предшественников, открывать и создавать что-то новое. Есть такие ученики, которые выучились и знают больше меня в определённых областях, и я этому только рад. Ну и еще, конечно, важно адаптировать занятия для детей разных возрастных групп.
Как соревнования по робототехнике мотивируют детей учиться
Все взрослые знают, что даже любимая работа может превратиться в рутину. Подобное бывает и со школьниками. Дети старше 10 лет «перекормлены» учебой: их учат в школе, дома, даже любимые бабушки и дедушки вечно лезут и пытаются научить или проверить, как они выучили стишок или столицы государств. Поэтому для дополнительных занятий нужна сильная мотивация. Ее как раз могут дать соревнования по робототехнике — конкурсы и олимпиады.
Конкурсы лучше всего мотивируют детей развивать фантазию и изобретательность. Есть чисто творческие конкурсы: участники сами придумывают концепцию роботов, собирают их и показывают на выставке. Есть так называемая соревновательная категория — там созданный робот должен выполнить конкретную задачу. В любом случае, я всегда поощряю фантазию и смелость учеников. Я говорю им: «Ничего не запрещено! Вы можете улететь в космос, решить оттуда эту задачу, вернуться и финишировать, но только уложитесь в две минуты. Если сможете сделать это с помощью магии — пожалуйста».
Олимпиады же помогают дополнительно прокачивать и школьные дисциплины: математику, физику, программирование. Некоторые олимпиадные задания требуют, например, знания матриц, тригонометрических уравнений. Дети получают мотивацию это все изучать, ведь они понимают на примере задач, как все эти теоретические концепции применяются на практике.
О сложностях участия в соревнованиях — и о том, чему это учит
Задачи для соревнований все время усложняются. Сначала преподаватели научили детей делать роботов, которые умеют ездить по линии. Теперь нужно научить проезжать перекрестки и поворачивать, а еще через несколько лет надо будет учить роботов летать. То, что было актуально еще даже 2-3 года назад, сегодня может быть для опытных участников слишком простым или устаревшим для индустрии.
Преподаватель должен быть постоянно в тренде, изучать новое вместе со своими учениками — тогда он сможет успешно готовить к конкурсам и олимпиадам.
Однако некоторые соревнования и олимпиады усложняются бесконтрольно. Это тоже становится проблемой. Нужно искать баланс между тем, что уже умеют решать, и тем, что доступно даже для новичков.
Бывает еще проблема «нездоровой наследственности». В робототехнике, на мой взгляд, самое важное — чтобы ученики прошли весь путь обучения с нуля, разобрались, как все работает, по-настоящему поняли это. А случается, что какой-нибудь талантливый подросток поездит по соревнованиям несколько лет, изобретет универсальный программный код, а потом сам станет педагогом — и начнет передавать уже готовое решение. Но ведь так дети ничему не научатся — если давать им готовые решения! Я поддерживаю творческий поиск, обучение опытным путем — это главное во всех этих соревнованиях, а вовсе не победа.
Кстати, уникальный опыт приобретают дети в нашей большой стране, когда далеко везут робота на общероссийские или региональные соревнования. Одно дело — создать робота в лаборатории, другое — ввести его в «эксплуатацию», или по крайней мере довезти до жюри конкурса.
На нашей олимпиаде Innopolis Open Robotics был такой кейс: программное обеспечение для робота делалось за неделю, а вот его самого собирать нужно было весь учебный год — при этом за время поездки на поезде на 1000 км механизмы просто ломались. Так появилась новая задача для обучения: делать такие устройства, которые способны выдержать путешествие.
Решать проблему можно на уровне олимпиад и соревнований. В Университете Иннополис мы составляем задания так, чтобы дети и педагоги учились, как сделать робота, который не рассыплется по дороге. Например, мы заметили, что в призовых местах часто роботы LEGO. Потом поняли, что их легче собрать и починить: можно разобрать, перевезти отдельными деталями и собрать на площадке по новой. Если робот собран из самодельных деталей или распечатан на 3D-принтере, а в поездке что-то отвалилось, или датчики умерли от магнитного излучения, то починить его будет сложно. Поэтому мы сделали такие задания, которые сложно решить с помощью конструкторов LEGO. Так в будущем школьники, смогут создавать более долговечные в эксплуатации «самодельные» механизмы.
Часто дети участвуют в соревнованиях только ради победы. Хорошо делать олимпиады и соревнования, в которых дети соревнуются не с другими детьми, а с задачей. То есть само участие в олимпиаде должно иметь дополнительную ценность: интересные задачи, проходки в вуз, признание в коммьюнити.
Об олимпиадах в разных странах — чему мы можем научиться
Наши ученики участвовали и в международных соревнованиях, таких как World Robot Olymiad и First Tech Challenge. Интересно, что на американских состязаниях делают акцент на управляемых роботах, а само событие воспринимают скорее как праздник, чем как учебное мероприятие. У них идет фокус на шоу и творческие номера. В России такие классные шоу не делают: например, на соревнованиях по программированию несколько часов участники сидят за компьютерами, потом узнают победителей и уходят. Многим нашим школьникам шоу не нужно, но для кого-то может стать возможностью проявить и другие свои таланты.
Сборная Российской Федерации на WRO 2013 в Джакарте, Индонезия
Азиатские же соревнования напоминают большой спорт, где есть один победитель, а остальные могут стать максимум призерами или финалистами. Кого-то эта гонка за чемпионством подстегивает и заставляет выложиться по максимуму, но для кого-то наоборот отбивает мотивацию много лет безуспешно бежать за победой. Кстати, в Азии предпочитают автономных роботов, выполняющих многосоставные задачи, что ближе к нашему пониманию «роботов» как самостоятельных устройств.
Финал WRO 2012 в Куала-Лумпур, Малайзия
Российские школьники отлично показывают себя на международном уровне. Например, наша сборная несколько раз становилась абсолютным чемпионом в мировом финале World Robot Olymiad. В 2017 году мы взяли первые места во всех категориях, а года три назад сборная России повторно заняла абсолютное первое место в общекомандном зачете.
Почему робототехника — наука будущего, и кем можно работать после ее изучения
Робототехника — это сплав электроники, конструирования и программирования, то есть почти всех современных технологий. Поэтому навыки, полученные при изучении робототехники, дети смогут использовать в разных отраслях. Например, один мой однокурсник занимается настройкой «мозга» современных тракторов, другой создает станки, третий - автоматику для нефтедобывающих вышек, работающих автономно в отдаленных районах. Потому что сегодня такие машины и оборудование — это наполовину роботы.
А еще, освоив робототехнику, можно уйти в создание сервисов на базе технологий искусственного интеллекта: например, компьютерного зрения или распознавания голоса. Даже если сегодня какие-то технологии кажутся невероятными, кто знает — может, именно это будет востребовано завтра? Я писал магистерскую диссертацию по нейросетям задолго до того, как они стали мейнстримом. Тогда у этих алгоритмов не было широкого распространения — и посмотрите, сколько всего можно реализовать с их помощью сейчас.
Почему все это не означает, что ребенок обязан ходить в секцию робототехники
Я понимаю родителей, которые подходят к выбору кружков прагматично. Они хотят помочь детям избежать своих ошибок, сделать так, чтобы они уже к 9-10 классу выбрали перспективный университет и профиль.
Но я уверен, что единственная причина, почему ребенок должен ходить на робототехнику — ему прикольно от этого. Тогда можно получить хорошие результаты.
При этом абсолютно нормально, если школьник с удовольствием посещает занятия по робототехнике, а потом поступает, например, в театральное училище. У меня был такой ученик. Он собирал роботов почти пять лет, получал призовые места на соревнованиях, и я был уверен, что в следующем сезоне мы победим. Но парень вдруг заявил, что охладел к робототехнике. Позже его мама мне рассказала, что в какой-то момент он увлекся театром и пошел учиться на актера. И мне это понятно.
Робототехнический театр теней. Один из творческих проектов WRO 2012
10-15 лет — это такой возраст, когда дети хотят познавать мир, пробовать себя в разных направлениях. И мы должны помогать им в этом. Только так ребенок поймет, какое занятие действительно его, и сможет достичь успеха в нем и в жизни.
В России самые популярные направления дополнительных занятий — спорт (45% в школе; 49% вне школы) и искусство (34% в школе и 43% вне школы). Наименьший охват у кружков технического творчества, к которым относится робототехника (10% в школе и 7,5% вне школы). Дети не ходят в кружки робототехники, потому что это не для всех. Но за эти 7-10% всегда будут бороться преподаватели и работодатели. Хотя нельзя отрицать, что на робототехнике каждый может научится чему-то новому.
Любопытно, спасибо.
P.S. Так всё-таки: роботехника или робототехника?) По Азимову вроде первый вариант.
По образовательным стандартам - робототехника. Азимова мы уважаем, но по стандартам учимся и работаем)))
Здорово !
Интересная статья , спасибо
Наконец то про созидание, спасибо) собирал ботов на базе салют бота от сбера, до роботов тоже доберусь:D