Тренды образовательной робототехники

На открытом занятии «Образовательная и соревновательная робототехника: особенности и пути развития» эксперты обсудили понятие образовательной робототехники, порассуждали о месте робототехники в образовательном процессе, коснулись соревновательной робототехники и особенностей подготовки участников к соревнованиям различного уровня. В этом материале мы приводим доклад Юрия Вирича, ведущего маркетинг-менеджера компании «Lego Education», про тренды образовательной робототехники.

Павел Баскир: Добрый день, приветствую всех участников мероприятия. Мы находимся в стенах онлайн-школы «Фоксфорд». Меня зовут Павел Баскир, я учредитель ФОДО «Образ» и генеральный партнёр «Лиги Роботов-Москва». Сегодня мы обсудим вопрос образовательной и соревновательной робототехники: как сейчас устроено обучение робототехнике в России, и какие перспективы у неё есть. Хочу представить наших гостей: Юрий Вирич, ведущий маркетинг-менеджер компании «Lego Education».

Юрий Вирич: Добрый день.

Павел Баскир: Сергей Викторов, управляющий партнёр школы программирования, робототехники и 3D-печати «Роббо Клуб».

Сергей Викторов: Добрый день.

Павел Баскир: И Николай Пак, лидер федеральной секции робототехники «Лига Роботов», тренер чемпионов — победителей Всемирной робототехнической олимпиады, национальный эксперт образовательной робототехники в России.

Николай Пак: Добрый день.

Павел Баскир: Вы можете писать свои вопросы в чат, задавать их нашим спикерам. По ходу нашего мероприятия мы эти вопросы будем им задавать. Хочу представить ещё раз Юрия. Юрий расскажет, чему действительно стоит учить с помощью образовательной робототехники.

Юрий Вирич: Да, добрый день ещё раз. Я представляю компанию «Lego Education». «Lego» тут точно все знают. «Lego Education», надеюсь, большинство из тех, кто подключился, тоже знают, слышали, и эта компания на слуху. И сегодня, конечно, мы постараемся рассказать, прежде всего, о том, какие тренды сегодня преследуют образовательную робототехнику именно в рамках образования, а не робототехники в целом, и как, по нашему мнению, она должна строиться и из чего состоять.

Отвечая на вопрос «Чему она должна учить?»: точно не только робототехнике, ведь робототехника в школьном образовании —  не наука как таковая. 

Робототехника —  очень мощный инструмент для ведения STEM-обучения, проектной, инженерно-проектной деятельности и всего, что с эти связано. 

Это очень классный инструмент, который позволяет педагогу внедрить в образовательный процесс действительно нечто новое — то, что позволит очень эффективно обучать детей хорошему, доброму, вечному, выполняя, как цели, поставленные учебной программой, так и готовя детей к будущему, в которое они вступят через 15-20 лет, закончив школу или университет. С этой точки зрения, робототехника — вещь действительно незаменимая. То есть повторюсь: роботы в школе —  это не роботы ради роботов, ради сборки «Lego» по инструкции и программирования этих самых роботов. Это инструмент (как тот же глобус или доска), который позволяет вам решать достаточно широкий круг педагогических задач (в отличие от того же глобуса, который достаточно узкоспециализирован).

Собственно, что же такое STEM-обучение и почему оно важно? Почему робототехника во многом, в нашем понимании, призвана решать именно эти задачи? STEM — это, если говорить словами «Википедии», образовательная политика и связанная с ней методология и методики, которые позволяют развивать компетенции в рамках естественнонаучных и инженерных дисциплин. Если говорить более понятно, эта методика означает включение инженерных проектных компетенций и инженерно-проектной деятельности в структуру различных предметов, позволяя ребятам учиться не просто по учебникам, а на собственном практическом, практико-ориентированном значимом опыте. По сути, STEM и ведение уроков (построение учебного плана, занятий) согласно этим методикам позволяет нам за 45 минут урока или 90 минут пары затронуть несколько образовательных областей и предметов, чтобы дети могли не только, например, учить отдельно математику или закреплять навыки программирования, но и комбинировать все эти знания и умения в рамках решения какой-то конкретной поставленной задачи.

Почему это важно? Почему STEM в принципе важен для будущего не только отдельно взятого ученика, но и, в общем-то, всей планеты? Во-первых, 65% нынешних учеников, которые сейчас пошли в 1-ый класс, когда выйдут из стен школы и университета, столкнутся с тем, что им придется занимать на рабочие места по профессиям, которых сейчас вообще не существует. Грубо говоря, бессмысленно детей готовить к каким-то профессиям нынешнего, потому что через 15-20 лет гарантированно 2/3 ремёсел будут совершенно другими, неизвестными на текущий момент. При этом 30-45% из ныне существующих рабочих мест будут полностью автоматизированы. Это уже происходит сейчас на предприятиях крупной промышленности в различных индустриях химического, биологического производства и так далее. Примерно 4 из 5 рабочих мест к 2020-у году уже будут требовать от поступающего на эти места очень мощного знания STEM-компетенций и владения этими умениями.

Что же это такое? Почему STEM так хорош в обучении?  Что он позволяет делать в рамках образования? Во-первых, создаёт некие значимые для ребёнка результаты. Не просто результаты, которые нужно получить из учебника, но и те, которых он достиг самостоятельно, которые так или иначе отражают его жизненный опыт. Во-вторых, создаёт правильное мотивирующее образовательное окружение, которое позволяет ребёнку не отвлекаться на мобильный. На уроке должны использоваться такие инструменты, с помощью которых ребёнок забудет о «Вконтакте» и прочих сетях и будет сосредоточен исключительно на том, что действительно важно в данный момент.

Построение уроков согласно STEM-подходу позволяет затронуть каждого в классе. Такой урок задействует все 30, 20, 15, 40 человек (неважно, сколько их сейчас сидит в учебной аудитории). При этом, как я уже говорил, STEM позволяет комбинировать образовательные области в рамках  какой-то, например, проектной деятельности. Помимо этого, STEM позволяет добавлять в решение каких-то задач вариативность. Мы можем легко сделать так, что у всех 30-ти учеников или у команд, которые формируются из этих ребят, будут абсолютно разные ответы на поставленную задачу. Это так называемые открытые задачи. С помощью STEM-методологии, STEM-методик их очень легко реализовывать. Естественно, это совместная работа. Естественно, это развитие так называемого эмоционального интеллекта, что критически важно для будущих успешных граждан и сотрудников компаний. Ещё один важный момент, о котором писал в своей книге маэстро Сеймур Пайперт — это работа над ошибками, которая в современном образовании загнана в угол. Что обычно происходит, когда ученик выходит к доске и делает ошибку в решении уравнения? В лучшем случае он получит четыре, в худшем — ещё меньше, из-за чего мотивация пропадёт на остаток всей недели. Правильное решение, когда мы даём ребёнку учиться на своих ошибках, когда мы даём рисковать, не бояться сделать неправильно, не бояться что-то делать своими руками и не списывать. И это тоже можно легко решать с помощью робототехники и STEM-подхода. В конце концов, благодаря всему этому, мы готовим его к будущему: мы даём ему те навыки (умение рисковать, работать в команде, подходить творчески к решению задач), которые ему гарантированно пригодятся, когда он начнёт искать себе место под солнцем через 15-20 лет на рынке труда. Поэтому «Lego Education» всегда основывалось и основывается на STEM-методиках и STEM-технологиях, и сейчас мы делаем особый упор на создание передовых образовательных решений, которые будут продвигаться и основываться, прежде всего, на них.

На самом деле, образовательная робототехника, которая в настоящий момент существует на рынке и интегрированная в школы, появилась из желания сделать правильный образовательный инструмент, который позволит по-новому подходить к образовательному процессу. Практика показала: ещё 20 лет назад, создавая первое поколение «Mindstorms», инженеры и педагоги, задействованные в этих процессах, были действительно правы: сейчас этот тренд уже официально приходит в школы и детские сады по всему миру, начиная с России, заканчивая Соединёнными Штатами Америки, Юго-Восточной Азией, Англией и другими странами.

Какой же должна быть образовательная робототехника в школе? Она должна быть комплексной, универсальной, значимой и вариативной для ребёнка. Что значит «комплексная робототехника»? Это значит, что робототехника — это не просто коробка карандашей с пластиком, металлом и электронными компонентами внутри. Это всегда комплексное решение, которое состоит из аппаратной и программной платформ, из огромного числа учебно-методических материалов и программ. Сюда же должны быть включены  специальные программы по обучению работе с робототехникой для педагогов, чтобы они начали это применять эффективно и правильно с точки зрения методического процесса. Сервисная поддержка, которая должна быть оказана пользователям. Открытость платформы, чтобы люди могли создавать  аппаратные, программные и методические решения  — свои учебные материалы для конкретной технической платформы. И, безусловно, комьюнити, которое должно развиваться, полнеть, шириться, которое должно много приносить в эту платформу. Отдельно бонусом идёт, безусловно, соревновательная деятельность. Очень здорово, если робототехническая платформа позволяет поддерживать эту деятельность — ещё один вид манифестации STEM в образование. Соревновательно-направленная деятельность —  именно подготовка к соревнованиям.

Универсальная робототехника. Что мы здесь подразумеваем под этим. Это, прежде всего, поддержка широкого круга предметных областей. Робототехника — это, повторюсь, не роботы ради роботов (у нас не Лос-Анджелес 29-ый год и не Скайнет). Это платформа, которая с одинаковым успехом может применяться и на физике, и на информатике, и на математике, и на комбинации этих предметных областей в рамках, например, научно-технического детского и юношеского творчества. Из этого вытекает, что робототехнику должна поддерживать одна и та же платформа (широкий круг возрастов идеален, чтобы максимизировать эффективность своего применения в школе, детском саду или  центре дополнительного образования, в кружке, в клубе, — неважно, где).

Преемственность образовательного подхода: человек (неважно, в каком возрасте он подключился к работе с этой платформой) не должен страдать и учиться чему-то новому — всё должно быть достаточно понятно и стандартно, при этом я не говорю «просто». Безусловно, должен быть очень низкий порог входа, чтобы и учителя, и педагоги, и ученики могли с лёгкостью начать применять технологии в своей практике, но потолок должен быть высок. Все возможности должны раскрываться постепенно, и их должно быть действительно много. Это закладывается с точки зрения открытости платформы: если платформа открытая,  то в неё можно много всего  добавить.

Проектная и инженерно-проектная деятельности очень важны. Робототехника должна позволять работать именно в этих рамках. Повторюсь: инженерно-проектные навыки, умение вести проект (неважно какой: инженерия, создание семьи, покупка квартиры, выбор места работы) — все должны знать, как подходить к ним, и с чего работа строится, к чему приводит.

Мы должны знать, как ставить цели, как их добиваться, как тестировать гипотезы и так далее. Последнее, но не менее важное: робототехника должна позволять мотивировать педагога или неработающего человека создавать свой контент. Мы прекрасно знаем, что, если брать, к примеру, компанию «Lego Education»: как бы профессионально велики мы ни были, какое бы количество педагогов у нас  ни работало в сотрудничестве по всему миру, —  мы не сможем подготовить учебный материал, который будет идеально подходить для каждого конкретного ученика. Педагогу должно быть комфортно в создании своих собственных материалов или тюнинге наших решений. Если привести примеры из «Lego Education»: что у нас есть под «Mindstorms» (это платформа для основной школы)? Есть базовый учебно-методический комплект, который позволяет рулить уроком по информатике, математике, физике. Есть инженерные проекты для уроков технологии  программы по информатике для изучения программирования в интересном формате, космический проект, физический эксперимент, который позволяет использовать робототехнику в рамках исследовательско-научных и лабораторных работ на уроках физики — всё это позволяет применять один и тот же набор в рамках очень широкого круга задач, используя его максимально эффективно. По «WeDo 2.0» (предназначено для начальной школы): есть потрясающие базовые проекты, которые предназначены для окружающего мира.  Технологии и программы, опять же, по информатике для кодинга.

Кодинг и программирование — это одна из тех компетенций, которая гарантированно будет востребована на рынке труда следующие 30-40 лет. Спектр профессий, который так или иначе связан с кодингом, будет расти экспоненциально. Если ваш ребёнок начинает заниматься программированием с семи лет — это очень хорошо. Он необязательно должен стать программистом после этого. Программирование — что такое? Это просто один из примеров развития системного мышления — важное знание.

И в конце хочется сказать о детях. Мы говорим о решениях, о педагогах, но что же важно для детей? Какой робототехника должна представляться им? Они должны знать и понимать, что это хороший инструмент для обучения их, может быть, ненавистной математике, потому что математика — это не ненавистная, а очень классная и интересная наука, которая присутствует вообще везде. Что робототехника должна давать им? Возможность составлять свои собственные важные решения при создании ответов на поставленные педагогом вопросы. Правильная робототехника даёт возможность использовать весь личный опыт, а не только то, что дала конкретно Марья Ивановна на конкретном уроке из учебника, а с помощью робототехники, в том числе, «Lego Education». Мы добавили к электронной части ещё и конструктор: можно создавать вариативные решения и вносить какой-то индивидуализм в проекты и модели, которые создаются. Тем самым мы даём очень сильную связь с реальностью. Когда мы создаём свои учебные материалы, мы ни в коем случае не делаем абстрактными. Например, наша программа по информатике учит, как применять знания в реальной среде. Мы не заучиваем какие-то формулы и особенности языков программирования — мы делаем тесла-автомобиль и самопилотируемый транспорт, который программируется осознанно детьми. Они очень много знают и многое могут добавить в проекты от себя. Повторюсь, — это даёт огромное количество вариантов использования наших решений детям: огромное пространство для манёвра при поиске этих решений. Это позволит каждому найти индивидуальный путь, траекторию развития, которая позволит по-своему закрепить материал. Дети действительно поймут, заучат всё не просто запомнив какой-то факт из учебников, а дойдя до этого самостоятельно.

Откройте кружок робототехники в своей школе.

Не бойтесь экспериментировать. Используйте правильные интересные платформы. Когда вам внезапно поставили образовательную задачу «Нам нужна робототехника в школе» — поймите, зачем она нужна. Она нужна для развития навыков проектно-инженерного мышления,  для развития навыков программирования, для уроков физики или технологии. Поняв это, вы сможете выбрать правильную платформу.

Павел Баскир: Юрий, здесь было несколько вопросов по поводу STEM. Расшифровку аббревиатуры дали в целом. Может быть, расскажете про идеологию в целом: STEM — что это такое?

Юрий Вирич: На самом деле, если покопаться в «Википедии», то STEM и «STEAM»  — его новая реинкарнация — это программа,  политическая  структура, разработанная в США для решения широкого спектра задач: от интеграции приезжих в социальной и образовательной структурах страны до развития собственной компетенции и повышения общего профессионального фонда державы. Зародилось это там, но ноги у STEM растут из большого числа педагогических, в том числе, и советских разработок последних 50-ти лет. STEM — это про современные компетенции, которые будут нужны детям и работникам ближайшие 20-30-40 лет. STEM расшифровывается как «Science technology engineering maths», то есть навыки, связанные с технологией, наукой: физикой, проектированием и информатикой. Про то, как это дело совмещать в рамках одной и той же учебной деятельности: как сделать так, чтобы мы не только математику и физику изучали, как это совместить в рамках одного проекта? Это, скажем так, физическая манифестация наших ФГОСов, которые практически ничем в этом плане не отличаются от американских или английских: у них это не «ФГОС» называется, но суть-то та же.

Павел Баскир: Юрий, вы немножко заинтриговали меня перед эфиром: про мультидисциплинарность говорили. Робототехнику можно не только программирование, не только физику изучать. Вы сказали, что есть кейсы, используемые на уроках литературы.

Юрий Вирич: Да пожалуйста. Если взять тот же «WeDo 2.0.», что можно делать: не просто давать детям задания, связанные с «ну-ка, ребята, почитайте произведение, а завтра мы будем задавать по нему вопросы» — здесь мотивация только такая, что «если меня спросят на уроке внезапно, я могу получить плохую оценку, поэтому надо это почитать». Если мы дадим детям возможность пересказать произведение с помощью каких-либо аппаратных средств (например, будем пересказывать, изучать предмет устно-народного творчества), и нам потребуется сделать катапульту или, например, какие-нибудь ворота у замка, мы легко это автоматизируем с помощью робототехники, с помощью того же «WeDo». Детям интересно, это заставит их не только что-то делать с конструктором и собирать что-либо по инструкциям, — это заставит их изучить материал, с которым они работают. Дети захотят это сделать не потому, что им будет грозить журнал, классная, Марья Ивановна у доски, а потому, что будут ждать этого урока и захотят подготовиться к нему максимально эффективно.

Павел Баскир: Здорово. Было несколько вопросов об использовании робототехники в детских садах. Совсем кратко коллеги из опыта поделятся: с какого возраста можно начинать?

Юрий Вирич: Мы рекомендуем с 7-и лет. 7+. Но есть огромное число примеров в России. Россия здесь, на мой взгляд, одна из стран-пионеров в рамках применения робототехники в детском саду. Нужно соблюдать тонкий баланс, потому что робототехника связана с программированием, а программирование — навыки достаточно абстрактные, и  требуют хорошего развития абстрактного мышления. Чтобы подойти к робототехнике, к подготовительной группе детского сада, где это уже возможно (в Челябинской области это активно применяется в детских садах: в свое время прошла большая госзакупка технического оборудования). Чтобы к этому правильно подойти, можно развивать навыки абстрактного, системного и инженерного мышления с 3-х-4х лет. Это легко делается с помощью приспособленных, STEAM-ориентированных образовательных решений.

Николай Пак: Здесь хотелось бы полностью поддержать. Во-первых, что Россия —  одна из стран-пионеров и, в том числе (здесь не в качестве саморекламы), «Лига Роботов» занимается, в большинстве случаев, образованием, начиная с 5-ти лет, и мы работаем на «Lego Education». Абсолютно под любым словом готов подписаться, потому что STEM-образование и практико-ориентированный научный инженерный подход (я учил много умных терминов, но самое главное — ты быстро видишь реакцию) и дебаггинг — это такие ключевые параметры, которые можно делать итерационно. Это можно начинать с детства, особенно по мехатронным системам. Вы немножко не похвалили «Lego». Почему конкурентам сложно составить конкуренцию «Lego»? Вот, на наш взгляд, потому, что мы рассматриваем огромное количество решений: у нас больше 20-ти производителей, нам бесплатно дают свои решения на методические освоения из Кореи, Китая, Штатов, Германии, чтобы мы их внедрили. Мы не можем внедрить, потому что, когда говорят про робототехнический набор, я сразу понимаю, что: а) на нём будут обучаться 20 тысяч ребятишек, б) в нём должна быть кибернетика, мехатроника, возможность сделать не только алгоритмические решения. Из него должны сделать ХY-плоттер, стопоход Чебышева, стопоход Тео Янсена, храповичок, планетарную передачу. Как раз этим «Lego» сильно отличается от других конструкторов, и я абсолютно честно говорю, что аналога этому пока нет никакого, хотя, может быть, мы и хотели бы создать другой (на базе советского конструктора), но мехатроника у него просто блистательная. Как раз в детском саде можно начинать именно с этой мехатроники, потому что…

Юрий Вирич: В детстве без программной части очень сложно.

Николай Пак: … да, совершенно верно. Потому что ученые уже давным-давно доказали (и мы это на практике видим), что, когда ребёнок уже начинает щупать, и когда у него, пространственное мышление развивается, эта часть мозга работает очень сильно. Потом он станет проектировать, и душа будет лежать к проектированию, к инженерии или, в принципе, к конструктивному мышлению. Здесь ещё хотелось дополнить, что «Lego» всё не заканчивается, потому что можно работать совместно с «Cuboro». Есть ситуации, когда можно «Cuboro» (это такой набор из квадратиков деревянных, где есть такие салазки, и можно шарик вот так катать (показывает) и составлять для него путь, маршрут. Вот такое пространственное мышление — этим вообще могут даже малыши заниматься, а дальше это можно автоматизировать с помощью того же «Lego WeDo», чтобы это поциклично делалось, делать катапульты. То есть здесь поле абсолютно бесконечное для опытов.

Павел Баскир: Спасибо. Сергей, а у вас какой опыт работы с детишками маленькими?

Сергей Викторов: Мы обучаем детей с 5-ти лет. В принципе, полностью поддерживаю коллег в том, что Россия впереди планеты всей в этом вопросе. Наши материалы рассчитаны на обучение детей от 5-ти лет без навыков чтения. Есть технические наборы, которые позволяют прощупать руками то, как это собрать-разобрать, то, как это работает, запрограммировать. Для этого нам не требуется навыков чтения: всё строят по блокам, и могут наблюдать в виртуальном мире то, как реализуется их программа. Это позволяет развивать и творческое мышление, и пространственное.

Чтобы посмотреть запись открытого занятия, перейдите по ссылке https://foxford.ru/I/bg1