“Живи в кабинете”. Денис Копосов о том, как в школе выстроить систему технического образования, и о том, как становятся инженерами

Сегодня говорим с Денисом Копосовым, организатором фестиваля RoboSTEM, руководителем проекта “Начала инженерного образования в школе” и учителем информатики в гимназии №24 в Архангельске об одно из первых опытов внедрения робототехники в школьную программу, развитии мышления и вдохновении.

— Денис Геннадьевич, расскажите, как начался ваш путь в образовательной робототехнике. Когда вы начали ею интересоваться? С чего все началось?

— Есть ли такой день, который круто поменял мое мировоззрение? В принципе таких дня два. 1 сентября 2006 года я, наконец-то, стал работать учителем в школе. В тот момент в нашей школе еще не было второго кабинета информатики и приходилось бегать по кабинетам и с мелом в руках учить информатике школьников. Когда до этого 10 лет работаешь инженером в IT-компании, то контраст умопомрачительный. Поэтому на первом этапе необходимо было создать нормальный кабинет. В принципе, свои узнаваемые очертания кабинет информатики обрел летом 2008 года. Встал второй вопрос: в том виде, в котором информатика присутствовала в учебниках, меня эта учебная дисциплина несильно радовала.  Кроме того, в 2008 году в 5 классы приходили баснословно талантливые дети. «Давать учебник» таким детям – это себя не уважать.

Второй день, который задал правильное направления развития – 24 октября 2008 года.

Так получилось, что я на тот момент получил премию мэра города и оказался в магазине «Детский мир», в котором со скидкой продавался набор Lego MINDSTROMS NXT. Суммы совпали. А на следующий день 10-классники с удовольствием самостоятельно изучали конструктор по робототехнике, причем задержались в кабинете на 6 часов. А дальше уже всё началось развиваться очень активно. Сейчас у нас в гимназии лучшая в Архангельской области база для технического творчества в области робототехники и есть всё: Lego WeDo, MINDSTORMS, VEX, ARDUINO, myDAQ, myRIO, TRIKи т.д., и т.п.

Обзор линейки конструкторов Lego Education

Вот эти дети с 2008 по 2015 год (5-11 класс) своим талантом, просто неуемным желанием учиться практически заставляли работать, работать, работать. До сих пор все робототехники вспоминают их: как можно было 30 декабря заниматься техническим зрением на платформе ТРИК до 22:30, учась при этом в 11 классе? И не потому, что какие-то соревнования или конференции (не было их).  А потому, что интересно и получается.

Денис Копосов, учитель информатики, гимназия № 24, организатор фестиваля RoboSTEM
Денис Копосов, учитель информатики, гимназия № 24, организатор фестиваля RoboSTEM

— Расскажите о себе, где вы учились, каков ваш профессиональный путь?

— По образованию — учитель математики, информатики и вычислительной техники. Закончил с отличием Поморский государственный педагогический университет имени М.В. Ломоносова, это в Архангельске. В дальнейшем образовательное учреждение вошло в состав Северного (Арктического) федерального университете имени М.В.Ломоносова. Однако работать в школу пошел не сразу. Прошел службу в Пограничных войсках, занимался научной деятельностью в аспирантуре (теория полугрупп; но не защищался), поработал инженером, параллельно увлекся физикой конденсированного состояния вещества, учился писать научные статьи…

И только после этого, обладая знаниями, методикой, опытом и пониманием, что я буду делать и как, — пошел работать «по профессии».

— Почему занятия техническим творчеством важны? На уроках робототехники “открываются” будущие инженеры?

— Инженеров должны готовить и готовят в вузе. А получаются инженеры, когда сами, получив образование, реализуют инженерные проекты и выполняют инженерные задачи.

Всё, что может школа: профориентация, мотивация, воспитание и развитие. Я даже слово «обучение» не употребил. Так как обучить никого ничему нельзя, а можно только научиться. Поэтому мы в гимназии стараемся создавать условия, в которых у ребенка будет возможность найти свой путь, будет выбор образовательной траектории, обеспечивающей его развитие и будет мотивация. В этом году у нас 67% выпускников 9-х классов выбрали информатику в качестве экзамена – это к вопросу о техническом творчестве, как эффективной профориентации.

С другой стороны, важно же кто слушает ответ. Занимаясь техническим творчеством, учителю легче работать с детьми, так как вопросы учебной мотивации его уже не беспокоят. Когда мы только начинали путь в образовательной робототехнике, то проводили исследования учебной мотивации школьников. Ради этого я даже прошел обучение в «Школе педагога-исследователя», в которой кандидаты педагогических наук объясняли, как все сделать правильно и «по науке», чтобы результат был реальный, а не тот, которого очень хочется. Мотивация школьников однозначно растет.

Для родителей информация: вы отдали своего ребенка в спортивную секцию (или близкую по направлению), вы отдали в художественную, а про развитие интеллекта вы не забыли? Репетиторы его не развивают.

Школьнику: занимаясь техническим творчеством, улучшаются оценки по математике, физике, информатике, английскому и русскому языкам. Удивлены? Каждый робототехник расскажет свою историю успеха. Хочешь понять, что твои знания в действительности разрозненны. Да, оценки есть, а что со знаниями? Приходи и проверь. Или ты учишься только ради оценок? Когда ты решаешь задачу, то учитель всегда знает ответ. Но в робототехнике всё по-другому. Мы будем искать вместе. Это реальное творчество, это твоё самостоятельное мышление!

— В Гимназии №24 робототехника включена в общеобразовательную программу, это так? Когда это случилось? В России это ведь пока — редкость.

— Я снова начну издалека. Образовательная организация, в которую в 2006 году пришел работать, носила вот такое название: «Средняя общеобразовательная школа № 24 с углубленным изучением предметов художественно-эстетического направления». Музыка, театр, хореография, изобразительное искусство – вот профильные предметы. В такой среде очень ярко бросалось в глаза, что детям реально не хватает технической составляющей в образовательной траектории. Брать ее где? По этой причине всё оборудование стали использовать как методический инструмент учителя информатики. Учебные программы это позволяли. То есть программировали и роботов, и микроконтроллеры дети на уроках информатики (в 2009 году это произошло с платформой Lego MINDSTORMS, в 2011 году – с платформой Arduino).

Далее мы начали проект «Начала инженерного образования в школе», в рамках которого в специально созданной учебной среде, основанной на лабораториях инженерной направленности, учащиеся с 5 по 11 класс изучают информатику в неразрывной связи с вопросами физики, инженерного дела, математики. Так мы реализовываем STEM-обучение (STEM – это аббревиатура от science, technology, engineering, math, т.е. наука, технология, инженерное дело и математика). В дальнейшем в учебном плане гимназии у пятиклассников появилась робототехника, а у более старших элективные учебные предметы по техническим направлениям. Так, например, у 10-классников профильного физико-математического класса есть обязательный электив «Введение в цифровую электронику», данный курс уже использует образовательные возможности платформы myDAQ известной компании National Instruments.

Так уж сложилось, что в 2012 году мы перестали быть «с углубленным изучением предметов художественно-эстетического направления» и стали гимназией.

В 2015 году я зачитывал выпускникам фрагменты утвержденной Примерной программы основного общего образования, в которой робототехника, микроконтроллеры, 3D-принтеры стали неотъемлемой частью информатики в 5-9 классах. И всё, что еще несколько лет назад было каким-то новшеством становилось обыденным делом.

— Расскажите о ваших учебниках по робототехнике, ведь это тоже пока редкие учебные пособия в российском образовании, не считая переводных.

— Если честно, то, как говорят, «не от хорошей жизни» материализовались учебники. Просто на тот момент (2010 год, именно тогда я передал первую рукопись в издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний») ничего не было, кроме одной книжки Сергея Александровича Филиппова. В 2012 году издательство выпустило практикум и рабочую тетрадь «Первый шаг в робототехнику» (далее 2 раза переиздавало). Особенность пособия была в том, что робота Lego MINDSTORMS можно было эффективно использовать при изучении разных тем, например, изучая метод координат (который, кстати, есть в программе по информатике) и создать прототипы различных устройств.

В 2013 году представители компании National Instruments предложили написать пособие по платформе NI myDAQ, не ограничивая в творчестве и идеях. Через год появился практикум «Введение в цифровую электронику», а замечательная платформа myDAQ выступила эффективным средством для этого. Пособие было опубликовано на сайте Образовательной галактики Intel (в виде постов), но к сожалению, сайт этим летом прекратит свое существование.

В 2015 году посчастливилось участвовать в подготовке учебного пособия «Микроконтроллеры – основа цифровых устройств» для образовательного комплекта TETRA компании Амперка. Это программирование платформы Arduino в 5-7 классе.

В 2016 году подготовить учебное пособие «Технология. Робототехника», разделенное на 4 части (5, 6, 7 и 8 классы). Оно может быть использовано, как практикум к новым учебникам по технологии (авторы: Бешенков С.А., Лабутин В.Б., Миндзаева Э.В., Рягин С.Н., Шутикова М.И.).

Вот прямо сейчас пишу книжку по моделированию в OpenSCAD. Не знаю, как у неё судьба сложится далее, но в моей работе она мне просто жизненно необходима. В информатике есть такая тема, как «Исполнители алгоритмов», и среди этих исполнителей есть Чертежник. В моем представлении он ничем не отличается от 3D-принтера, а в OpenSCAD как раз модель не рисуется, а описывается скриптом на Си-подобном языке. То есть опять же программирование.

— Как проходят занятия в 211 кабинете? А вне урока? Почему вы отказались от кружковой модели?

Первый раз с техническими (инженерными) направлениями дети сталкиваются в 5 классе, опять же на уроках информатики или на факультативе. А далее включается принцип «Хочешь жить в кабинете – живи!». Школьники сами выбирают, когда им удобно приходить. В результате получается образовательная среда, когда учащиеся 5-11 классов одновременно занимаются тем, что им нравится в техническом творчестве. Старшие помогают младшим, младшие «копируют» старших. Это как школа, не в смысле «учреждение», а как направление в науке и культуре.

Кружковая модель… я не буду критиковать кружковую модель. Кружковая модель – это про финансы и оплату труда педагога. Ни один методист, и ни один проверяющий не даст проводить занятия с учащимися 5-11 классов одновременно, т.к. никто не сможет написать программу (которая конечно, должна учитывать возрастные особенности). А на добровольной основе всё можно. Так, что кружков у меня нет.

В 2015 году у нас в гимназии был потрясающий выпуск школьников, которые сформировали наш тренд «Живи в кабинете!». У меня случился эмоциональный «взрыв» -в результате появилась книжка «Начала инженерного образования в школе» с логотипом Intel на обложке. Если кто-нибудь из педагогов стоит на распутье начинать ли ему путь в образовательную робототехнику – полистайте, и выбор вы сделаете однозначный.

%d0%ba%d0%be%d0%bf%d0%be%d1%81%d0%be%d0%b22

— Вы используете разное оборудование, у вас целых 15 направлений. Зачем нужно такое разнообразие? Дети взаимодействуют со всем?

— Во-первых, разнообразие оборудования очень удобно для учителя, так как позволяет учитывать индивидуальные особенности учащихся и особенности класса в целом. Кроме того, мы старались выстроить всю возрастную линейку 5-11 класс, а это уже сразу 7 направлений.

Во-вторых, в профильных физико-математических классах стараемся обеспечивать такие направления, как исследовательская и проектная деятельность.  В профильных классах примерно 60 человек. Все умрут от скуки, если направление будет одно, причем я буду первым.

Стоит заметить, что направления возникают не от оборудования. Например, направления, связанные с технологиями National Instruments, мы в гимназии начали по той причине, что в нашем Северном (Арктическом) федеральном университете 8 исследовательских и учебных лабораторий на базе их оборудования. То есть по каждому из направлений можно продолжить работать после окончания нашей гимназии.

На самом деле, скорее всего, такого количества направлений и оборудования у нас бы не было без выпускников 2015 года. Я просто не успевал им, как говорят, «снаряды подносить». Тот выпуск знал и работал со всем оборудованием: оно распаковывалось прямо при них, причем очень часто доставка была прямо на уроках. Еще один пример приведу. В том классе был парень, который обожал английский язык (сейчас он на лингвиста учится), естественно, для него у меня появилась толстенная книжка в 700 страниц Arduino Cookbook. Вы не представляете с какой жаждой он ее «съел» (слово прочитал тут не звучит), выполняя при этом эксперименты с Arduino. Первый 3D-принтер в кабинете три парня пришли в воскресенье собирать, потом быстрее меня изучили программное обеспечение (моделировать же надо) и мне помогли. То, что я по урокам готовил на неделю – они поглощали за 2 дня. Ну, приходилось готовить новое, новое, новое.

— Вы проводите собственный фестиваль — RoboSTEM. В январе этого года был первый фестиваль?

— Да, совместно с Архангельским центром молодежного инновационного творчества.  В этом году прошел первый. Мы решили, что важно проводить именно свой (региональный) фестиваль. Почему сейчас? Наши робототехники-выпускники уже достаточно повзрослели: судейская коллегия состояла из выпускников, которые занимались робототехникой в нашей гимназии и в 17 лицее города Северодвинска (это еще один мощный центр развития образовательной робототехники нашего региона).

%d0%ba%d0%be%d0%bf%d0%be%d1%81%d0%be%d0%b25

— Как это было? Сколько детей участвовало в нем?

— 15 января в нашей архангельской гимназии № 24 состоялся открытый фестиваль по техническому творчеству в области робототехники «RoboSTEM», собравший 132 учащихся из 23 школ Архангельской области. Обширная программа форума сделала его интересным для участников всех возрастов. Были организованы игровые площадки для учащихся на которых можно было с оборудование поработать/поиграть, выставки для гостей фестиваля. И, конечно, каждый мог почувствовать себя или болельщиком, или участником на состязаниях по робототехнике.

На открытии фестиваля с напутственными словами к участникам выступили: Виталий Сергеевич Фортыгин, заместитель председателя Архангельского областного собрания депутатов; Семён Алексеевич Вуйменков, министр экономического развития Архангельской области; Сергей Николаевич Дерябин – председатель региональной Ассоциации инициатив развития малого и среднего предпринимательства, генеральный директор ООО «ИнтерСтрой» и другие высокие гости фестиваля.

Школьники – участники фестиваля подготовили более 100 моделей роботов, собранных на базе различных платформ: Lego EducationWeDo, Lego MINDSTORMS, Arduino, VEX EDR, TRIK, NI myRIO и других.

Самые юные участники – 9 летние школьники. Среди победителей и призеров фестиваля представители 12 школ, а 42% среди них девушки. Это важно соблюдать гендерный баланс.

С одной стороны, фестиваль позволяет поддержать школьников в их увлечении робототехникой, с другой – привлечь новых участников, популяризовать это направление инновационного творчества, дать юным северянам почувствовать себя настоящими инженерами и изобретателями, воспитывая конструкторов будущего.

Хочу отдельно поблагодарить компанию Lego Education, которая поддержала наш фестиваль и учредила призы 5 образовательным учреждениям за подготовку самых лучших команд, и поддержку лучших тренеров.

%d0%ba%d0%be%d0%bf%d0%be%d1%81%d0%be%d0%b24

— Как изменится фестиваль в 2018 году? Планируете ли вы изменения в программе или номинациях?

— Эволюционные изменения, конечно, планируем. Номинаций станет больше. Будет больше конкурсов. Например, появится конкурс по работе с 3D-ручками. Закупили уже необходимое количество. Олимпиада по Lego WeDo и WeDo 2.0 будет, в ее организации нам помогают педагоги Центра технического творчества, спорта и развития детей «Архангел». Конкурс по 3D-моделированию будет уже строго на основе T-FLEXCAD.

— Какими еще образовательными и соревновательными проектами вы занимаетесь? Какие планируете?

— Самым, конечно, неожиданным и потрясающим результатом фестиваля стало проведение в апреле олимпиады «Будущий инженер». Представители производственных компаний малого бизнеса, побывав на фестивале, поставили задачу сделать прототип шлифовального станка на базе Lego MINDSTORMS, обеспечить хорошую повторяемость действий и четко описать математическую модель. Так появилась олимпиада «Будущий инженер», которая прошла 26 апреля. Победители олимпиады 4 часа «сдавали работу», как говорят «под запись» (диктофон, камера). Решения школьников найдут воплощение в реальном оборудовании, в действующих станках.

Сейчас на территории нашей гимназии идет реконструкция старого здания теплицы, в котором после окончания работ разместиться центр технического творчества. Этот проект, который называется «Промшкола»,и курирует его некоммерческое партнёрство «Объединение в области судостроения, судоремонта, машиностроения и металлообработки «Красная Кузница», которое объединяет 16 малых предприятий.

В этом году Министерство экономического развития Архангельской области планирует создать региональную программу развития робототехники, педагоги также включены в рабочую группу.

Есть и «проект», который надо сделать, но он никак мне не поддается: учебное пособие по робототехнике на базе платформы National Instruments myRIO. Крайний срок – 1.09.2018 так как школьники, под которых всё это затевается будут как раз в 11 классе.

— Расскажите о ваших успехах, успехах школьников, что особенно запомнилось в последнее время?

— Самое важное, что мы систему выстроили. Надежную, гибкую, возобновляемую.

В этом году у нас произошло событие, результатами которого мы планируем очень бережно и неспешно распорядится (и первый раз никуда спешить не будем). В этом году на 5 региональный турнир по робототехнике Робонорд, который проходит в Северодвинске (в этом году 23 апреля), у нас большинство команд готовили школьники, то есть не я тренером был, а наши опытные робототехники. А 26 апреля у нас олимпиада «Будущий инженер», естественно, я был весь в подготовке к важной олимпиаде. Так, супергерои наши (тренеры) подготовили команды лучше, чем я когда-либо готовил школьников к соревнованиям (24 призовых места из 33 возможных).

При этом 5 команд пятиклассников готовила шестиклассница Полина: организовала всё и всех через социальную сеть, объясняла им регуляторы, причем ни разу не употребив это слово (всю теорию переработала и адаптировала), вырабатывала стратегию, все контролировала, на соревнованиях «билась» с судьями, цитируя положения. И была очень счастлива, когда у её пятиклашек всё получалось. Все пятиклашки знают, зачем заниматься робототехникой. Чтобы становиться такими, как Полина.

Читать также:

Профессии будущего. Почему важно разбираться в технологиях и робототехнике с детства

«Робототехника должна «ворваться» в образовательные процессы детей и молодёжи». Интервью с В.С. Глуховым