В мире STEM-лабораторий

В школах столицы открылись пространства, где дети могут печатать свои уникальные разработки на 3D-принтере, делать роботов и соз­давать приложения по ИИ. Это STEM-лаборатории, где школьники практикуются в науке, технологиях, инженерии и математике (Science, Technology, Engineering, Mathematics). Цель STEM-образования – интегрировать эти четыре дисциплины в единый учебный процесс, чтобы учащиеся могли получить не только комплексные знания, но и применить их на практике.

Мы побывали в школе под номером 115. В этом учебном году здесь открылся новый STEM-кабинет. А заведует им учитель художественного труда Марат Атаназаров. Он называет свою лабораторию Шебер Lab.

Зайдя в кабинет, мы увидели на столах коробки с разноцветными деталями для робототехники и инженерии, дроны, а в шкафах громоздились ящики с инструментарием для проведения опытов по физике. В углу же разместился черный 3D-принтер, который печатал пластиковые детали.

– Таких 3D-принтеров у нас три, а еще есть полный комплект для робототехники: Lego Spike Prime, FTC, Arduino и Raspberry Pi, – тут же знакомит с лабораторией Марат Атаназаров. – Используя их, можно построить любых роботов, программировать их, конструировать домики, ставить в них датчики и экспериментировать. Ранее направления STEM и робототехники у нас были раздельными, но теперь их объединили в единую лабораторию, где все подчинено одной идее – соединить творчест­во и науку.

Шебер Lab работает в две смены: утром сюда приходят ученики 8–9-х классов, а после обеда идут уроки труда для ребят ­5–7-х классов. Педагог ведет здесь и кружок робототехники, считая, что современные дети должны уметь не только пользоваться технологиями, но и понимать, как они устроены.

Сейчас Марат Атаназаров вмес­те с учениками создает амбициозный проект – робота-гида. Его высота – полтора метра, передвигается он на колесах. Робот предназначен для встречи и сопровождения учеников и гостей в школе. К примеру, такой гид поможет детям с особыми потребностями ориентироваться в помещении.

Как рассказал Марат Атаназаров, в прошлом году его коман­да уже создавала похожего робота-гидa, но для отеля. Тогда они заняли второе место на международных соревнованиях в Италии среди команд из 28 стран! Тот опыт учитель теперь использует для создания новой версии. Сейчас робот еще в процессе изготовления. При нас, например, учитель печатал его лицо. В воздухе стоял запах жженого пластика.

– Голову робота мы печатаем на 3D-принтере, – говорит Марат Атаназаров. – Она состоит из 40 деталей: уши, глаза, нос, нижняя часть лица, подставка-шея. Мы поставим в нее сервомоторы, соединим механизмы, чтобы при разговоре робот двигал челюстью и синхронизировал движения губ со звуком.

По словам учителя, корпус гида они собирают из дерева, внутренние механизмы – на основе наборов Arduino и Raspberry Pi. А колеса поставят от гироскутера, и запрограммируют робота так, чтобы он мог самостоятельно передвигаться. Как отметил педагог, это полностью авторская разработка, аналогов которой в школах столицы пока нет.

Делая такой проект, ученики изучают тонкости 3D-печати, знакомятся с материалами, которые можно использовать.

– Мы берем пластики PLA, TPU, – объясняет педагог. – TPU позволяет создавать гибкие элемен­ты, наподобие резины. К примеру, мяч или кроссовки: они сгибаются и возвращают форму. А потом обучаем учеников, при какой температуре нужно работать с каждым материалом. Например, для PLA требуется 220 градусов, а для более прочного ABS – 260–280 градусов.

Также ученики пишут программы для роботов, используя языки Python и Clever. С помощью VR-очков юные инженеры могут увидеть готовую модель или сами создать виртуальные помещения.

– Мы снимаем всю школу на камеру 360 градусов и загружаем эти изображения в программу для создания виртуального тура по учебному заведению, – добавил наш собеседник.

Но это еще не все. Кроме проект­ной деятельности, Марат Атаназаров готовит ребят к различным турнирам и конкурсам. На этот учебный год намечено 4–5 соревнований по робототехнике, и уже началась подготовка к городскому этапу FTC. Впереди – крупные рес­публиканские турниры Roboland, Robotek и Robozerde.

– Команда школы почти готова, – продолжает учитель. – У меня есть ученики, которые занимаются инженерией, пишут код, управляют роботами. Международный фестиваль Roboland пройдет в марте. Наша школа традиционно занимает призовые места. К примеру, чемпионаты 2022–2025 годов, победы в турнирах Robotek и Robozerde. Наде­емся, выиграем и на этот раз.

Не остаются в стороне и учителя. Недавно для них в лаборатории провели турнир Robo-гид. На игровом поле разместили карту Астаны с известными объек­тами: «Байтерек», «Хан шатыр», «Абу-Даби Плаза», мечеть, вокзалы. Учителя программировали роботов, чтобы те перевозили «туристов» по маршрутам, получая баллы за быстрое и правильное выполнение задания.

Учителя не случайно проходят здесь обучение и осваивают технологии. С недавнего времени эта школа получила статус общеобразовательного учебного заведения искусственного интеллекта. Таковых в Астане всего два. Школа № 115 сотрудничает с инновационными компаниями страны, которые предоставляют программы и доступ к своим системам.

Среди учеников Шебер Lab – девятиклассник Азат Асланулы. Он разработал приложение «AI Білім», используя технологию ИИ.

– В приложении можно ставить оценки, выдавать домашние задания, отправлять документы директору, как в «Документологе». Есть чат-бот с искусственным интеллектом, ему можно задать вопрос и получить ответ, – рассказывает Азат.

Программу он написал за две недели. По словам юноши, приложение мотивирует учеников учиться, поскольку за хорошие оценки им начисляются виртуальные «огоньки», как в TikTok. Есть даже калькулятор для подсчета итоговой оценки. Азат гордится, что на днях школа запустит его приложение в учебный процесс.

Другой ученик, девятиклассник Дияр Канат, увлекается дронами и видеосъемкой. Он приходит в STEM-лабораторию, чтобы на практике запускать беспилотные летательные аппараты.

– У меня пока нет своего дрона, но я коплю на него деньги, – говорит подросток. – Мой отец работает в МЧС, и однажды он показал мне, как используют дроны для спасательных операций. Было очень интересно!

Дияр показал нам на черный дрон DJI, который на первый взгляд показался довольно увесистым. Однако стоило мальчику его включить, как он легко вспорхнул.

– Он в основном используется для мобилографии, – сказал Дияр, управляя дроном. – На нем установлена камера или можно поставить свой телефон. Он взлетает на пятьсот метров вверх, дальность полета – два километра. С высоты получаются эффектные видео!

Прощаясь, мы пожелали Шебер Lab роста и процветания. А педагог Марат Атаназаров выразил надежду, что все больше учеников будут создавать здесь свои проекты.