«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.

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.