Правда ли, что юные петербуржцы побеждают на чемпионатах мира по робототехнике, и это не мальчики, а девочки? Как пробудить дар преподавания у программиста-интроверта? И что изменится с 1 сентября, когда робототехника «вдруг» станет обязательной для изучения во всех школах?
На вопросы проекта «Твой наставник» отвечает Сергей Филиппов, заместитель директора Президентского физико-математического лицея № 239, руководитель Центра робототехники лицея.
– Сергей Александрович, в интернете есть различные определения для робототехники. И «техническое творчество», и «первый шаг к конструкторской и изобретательской деятельности ребенка», и «наука о роботах». Как выбрать наиболее соответствующее?
– В первую очередь, это взрослая наука. Взрослая прикладная наука, связанная с проектированием, созданием и использованием роботов.
Робот – не нарядная кукла с квадратными формами, что стоит в витрине магазина и привлекает внимание. А действующее устройство, оно ориентируется в окружающей среде и выполняет волю своего создателя.
В изначальном восприятии роботы должны были быть человекоподобными, наделенными искусственным интеллектом и, главное, исполнять три закона робототехники. Законы сформулировал Айзек Азимов в рассказе «Хоровод», он вышел в печать в 1942 году.
– О каких законах идет речь?
– Первый – робот не может нанести вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был нанесен вред. Второй – робот обязан выполнять приказы человека, если это не противоречит первому закону. И третий – робот должен заботиться о собственной безопасности, если это не противоречит первому и второму законам. А потом появился еще нулевой закон – робот не может своим действием или бездействием нанести вред человечеству.
Этот полезный рассказ дети читают в качестве домашнего задания, и мы потом его обсуждаем.
– Если сравнивать представления Азимова о роботах и реальность, то?..
– Современные андроиды не в состоянии оценить степень вреда, наносимого людям, или внятно проявить свою волю, чтобы не выполнять приказ человека.
Но!
В некоторых вопросах роботы действительно ориентируются лучше, чем мы. Поэтому их используют в тех местах, где требуется монотонность и точность, и, по возможности, должен отсутствовать человеческий фактор.
– Есть представление, что главная задача педагога-робототехника – познакомить ребенка именно с механикой. Но все более масштабно, не так ли?
– В основе робототехники действительно лежит конструирование, ведь робот – устройство прежде всего механическое. Когда говорят, что бот в Телеграме – это робот, такой подход не совсем корректен.
Робот должен совершать операции в окружающей среде по перемещению, манипулированию или позиционированию. Конечно же, для этого нужно создать его конструкцию. И довольно часто в нашем Центре занятия по конструированию предваряют занятия по робототехнике.
Второй этап – программирование. Благодаря наличию детских конструкторов, можно собрать робота и запрограммировать его тут же: либо на встроенном блоке-контроллере, либо загрузить на компьютер соответствующую программу, чтобы устройство начало выполнять вашу волю.
Задачи для детей сначала ставим простые. Например, робот должен побегать по комнате и не натыкаться на предметы. Потом учим ездить по дорожкам, находить выход из лабиринта, можно научить плавать и летать.
Ребята подрастают, и на уроках физики в 8 классе знакомятся с электротехникой. И это третий этап вступления в робототехнику –радиоэлектроника. Радиоэлектронные системы управления являются основой современных роботов, их старшеклассники уже стараются делать сами.
– Здесь сделаем оговорку: преимущественно радиоэлектронную начинку можно создавать в таких центрах дополнительного образования, как ваш. Ведь отдельного урока по робототехнике в подавляющем большинстве российских школ пока нет.
– Дополнительное образование дает львиную долю знаний о робототехнике. Но в некоторых школах – их действительно немного! – с этой наукой можно познакомиться на уроках труда или информатики: с 5 по 7 классы предусмотрено по 2 часа занятий в неделю, 8–9 классы – по часу.
Сегодня обсуждается новость, что с 1 сентября 2024 года предмет «Труд» вернется в школы, и образовательный модуль «Робототехника» станет обязательным для изучения наряду с 3D-моделированием, компьютерной графикой, черчением и другими направлениями.
Посмотрим, как все будет получаться.
– Существует ли сегодня единый курс робототехники? Можно привести к вам ребенка в любом возрасте или все строго, как в балете?
– Это не фигурное катание и не балет. Здесь тоже чем раньше начнешь, тем, кажется, больше успеешь. Но не факт, что станешь великим спортсменом. Раннее начало, если оно не совсем гармонично, выжигает в детях интерес к техническому творчеству.
По-хорошему надо начинать понемногу. В Центре мы предлагаем с двух часов в неделю. Но для учащихся Президентского физико-математического лицея № 239 – это два урока по робототехнике и два часа после уроков.
А вот если затянуло, количество часов можно увеличить.
Не навязываем ребенку насыщенную робототехнику, состязания с победами и разочарованиями. Стараемся приглашать ребят на соревнования в 9-10 лет, не раньше. Обучаем конструированию с 4 класса, а основам робототехники – с 5-го.
Но при этом есть курсы для ребят, которые пришли к нам после 7-8 класса. Курсы ускоренные: то, что пятиклассники изучают три года, восьмиклассники успевают постичь за год.
– Заниматься или нет робототехникой, решают родители? Либо мы сталкиваемся с самостоятельным и осознанным шагом ребенка – хочу игрушку, сделанную самим собой?
– Бывает по-разному. Но есть удивительный момент – ребята приводят к нам… своих родителей, и те становятся нашими преподавателями. В Центре примерно треть – люди приглашенные, треть – наши выпускники. И остальные – родители, дети которых у нас отзанимались.
– Интересная тенденция!
– Моя первая книга так и называлась «Робототехника для детей и родителей». Я выпустил ее в 2010 году, и на тот момент уже понимал – те взрослые, что в детстве не доиграли в роботов, стали активно погружаться вместе со своими детьми в робототехнику. И в какой-то момент из них стали получаться отличные преподаватели.
А те, кто не стали педагогами, тоже здорово помогают. Не то чтобы советуют ребенку, как программировать устройство, а контролируют его успеваемость и обеспечивают комфорт, когда нужно готовиться к чемпионату и заниматься 6 дней в неделю по 6 часов.
– Конструировать и оживлять роботов любят больше мальчики?
– Статистика такая – в кружке на пять мальчиков приходится одна девочка. Но если уж девочка взялась, то чаще всего она опережает мальчишек.
– За счет методичности?
– Целеустремленности. У мальчишек в подростковом возрасте часто ветер в голове: позанимались делом и побежали играть в футбол. У девочек же все серьезно.
Расскажу одну историю. Первой российской чемпионкой мира по робототехнике была именно школьница из Санкт-Петербурга, ученица нашего Центра. В 2012 году в Малайзии она выступила в роли главного конструктора робота «Грета, играющая в ладушки» – робот сидел на краю стола, болтал ножками и играл в ладушки со всеми, кто подойдет.
У девочки, она училась в 9 классе, конечно, были помощники – талантливейшие мальчишки, потом они себя проявили и в других проектах. Но на тот момент, если б не высокая мотивация школьницы, ничего не получилось бы. Мальчишки несколько раз пытались сбежать из проекта (улыбается).
– Еще одна важная тема – всероссийская олимпиада школьников. Как известно, вы разработчик заданий для всех этапов ВсОШ по робототехнике. Как все начиналось и что вы посчитали важным включить в задания?
– К счастью, у меня есть команда разработчиков – я не один всем занимаюсь! – но все проходит через мои руки. Это сложно, интересно, и, надеюсь, перспективно.
А началось все в Сибири. Как-то, по-моему, в 2010 году, мы побывали в Школе космонавтики в Железногорске Красноярского края, там проводилась практическая олимпиада по робототехнике. Решить задачи ребятам предлагалось «здесь и сейчас», им ничего не было известно заранее.
Нам показался этот опыт интересным. В 2012-м мы организовали подобную олимпиаду у себя в лицее и придумали сами для нее задачки. А потом стали успешно проводить ее для юных роботехников на международном фестивале «РобоФинист» в Санкт-Петербурге.
В 2022 году во ВсОШ по технологии появился отдельный профиль «Робототехника», в котором мы разработали полный комплект заданий по теории и практике, а также требования к оценке робототехнического проекта. Я видел, что в большинстве теоретических олимпиад вместо задач по робототехнике школьникам предлагались задачи по физике. И мы придумали именно ориентированные на роботов задачи.
– Что показали результаты ВсОШ среди робототехников за 2022/2023 учебный год?
– По окончании заключительного этапа мною было написано много страниц с рекомендациями по улучшению процесса подготовки и проведения олимпиады. Там много разных фактов, основной из них –дефицит информации в школах о возможности участия во ВсОШ. Это касается как регионов, так и Санкт-Петербурга. В Москве робототехника объявлена одним из главных направлений в детском техническом творчестве: на регэтапе ВсОШ от нас участвует 20 человек, а от них – 200. Есть разница?
Но среди положительных итогов первого полноценного сезона ВсОШ по робототехнике я отметил бы выход в финал всероссийской олимпиады представителя Петербурга. И это снова была девочка! Мария Литвинова, ныне выпускница нашего лицея. После устроенного нами строгого отбора она единственная вышла в финал по профилю «Робототехника» и стала победителем.
– Обычно при награждении объявляют номер школы, в которой учится победитель олимпиады, оставляя за скобками педагога допобразования, благодаря которому школьник и получает пока основные навыки робототехники. Не обидно?
– Такая проблема существует, да. Но когда ребенка в анкете спрашивают (а это строго!), кто твой тренер, он вписывает того, кого считает нужным – где бы наставник не работал. И как правило речь идет о педагогах допобразования.
– На ваш взгляд, в Санкт-Петербурге достаточно специалистов для преподавания робототехники?
– Мы этот вопрос решаем, начиная с 2009 года. Несколько раз в год Центр робототехники нашего лицея организовывает бесплатные курсы, например, «Методика преподавания робототехники». В большинстве приходят специалисты из образовательных организаций, что подведомственны Комитету по образованию. Но мы набираем еще сверх квоты и заключаем со слушателями джентльменское соглашение: если ты готов преподавать робототехнику детям, тогда мы тебя учим.
– И соглашаются?
– Однажды на наших курсах появился программист-фрилансер. Пришел с кем-то за компанию. Спрашивает меня: можно я у вас поучусь? Хорошо. Потом предлагает: а давайте я у вас программирование буду вести?
Я подумал и предложил ему кружок, которого нам очень не хватало – «Программирование на С++ для роботов». Спустя три года это направление стало одним из ключевых и востребованных для перехода к занятиям по компьютерному зрению, искусственному интеллекту.
– Мы привыкли, что программисты – интроверты, предпочитающие разговаривать с компьютером. А человек так раскрылся!
– Совершенно верно. Преподавание детям дает очень много любому специалисту, раскрываются таланты человека, о которых он, возможно, и не подозревал.
Сейчас в наших планах привлечь уже работающие в Санкт‑Петербурге кванториумы, организации дополнительного образования, которые были бы готовы послужить центрами для развития профиля «Робототехника» на олимпиаде по технологии. Мы готовы обучать педагогов и специалистов, помогать с проведением различных фестивалей и конкурсов.
С Академией талантов и Центром олимпиад у нас давнее сотрудничество и хорошие результаты от совместной деятельности.
– В одном известном фильме, помните, говорилось про времена, когда будет «одно сплошное телевидение»? Ждет ли нас сплошная робототехника, и к чему мы должны быть готовы?
– Робототехника – серьезная часть нашего будущего. Но не все.
Мне кажется, что гораздо большее значение будут иметь встраиваемые системы, они сейчас называются интернетом вещей. Не обязательно робот, но устройство, начиненное электроникой.
И не удивлюсь, если им окажется сам человек.
Текст – Елена Глазунова, фото – Дарья Коноваленко
Подписывайтесь на канал «Академия талантов», чтобы узнавать об уникальных историях и проектах по популяризации науки из первых уст!