Діти в нашій школі можуть запрограмувати що завгодно, навіть баскетбольне кільце. Ось як це їм знадобиться вже через 5 років

Наші учні запускали повітряну кулю на одному з уроків. Вони запрограмували датчики висоти й температури, що показували, де куля знаходиться і скільки там градусів. А на іншому уроці діти розробляли світильник, що змінює колір залежно від погоди на вулиці. 

Ці проєкти – результат поєднання STEM-освіти (напрям в освіті, що охоплює природничі науки, технології, технічну творчість і математику. – Прим. ред.) та embedded-програмування. Embedded – це технологія, що дозволяє запрограмувати або зробити «розумною» будь-яку річ, наприклад, систему гальмування в автомобілі. Турнікет може передавати, хто і як довго був у офісі, а система «розумного» будинку автоматично вмикатиме опалення, щойно ви вийшли з офісу та ввімкнули навігатор в автомобілі. А діти тренуються на невеличких проєктах: наприклад, програмують бої роботів сумо, створюють автопілот для машини, що проходить лабіринт, чи автоматичний полив у мінітеплиці. 

У цій статті хочу поділитись думками, чому STEM-освіта не працюватиме без embedded-програмування і які переваги таке поєднання дасть вашій дитині в майбутньому.

Справжня STEM-освіта неможлива без embedded-програмування

Біологи давно зрозуміли, що людський організм – це алгоритм, і успішно програмують ДНК. Це поєднання біології та програмування – яскравий приклад корисності STEM-освіти. У її навчальних програмах значну увагу приділяють саме інноваційним технологіям, а в одному проєкті можуть поєднуватись різні предмети. 

Працюють діти, як правило, командою. Важлива відмінність STEM-освіти від звичайної освіти – це роль учителя. Зазвичай він допомагає та підказує, де можна знайти рішення, а не дає готові відповіді. Дітей навчають розуміти та розв’язувати конкретні проблеми цільової аудиторії, а не створювати щось абстрактне. Наприклад, наші учні розробляли баскетбольне кільце з автоматичним підрахунком, селфі-палицю зі стабілізатором, чат-бота для домашніх завдань і розкладу (зараз цього чат-бота використовують у 30 школах FSOT (Future School of Technology. – Прим. ред.) тисячі дітей).

Часто на уроках вирішується певна проблема, і потрібно зробити якийсь пристрій: наші учні робили пристрої для перевірки слухової та зорової реакції людини, сигналізацію з електронним замком, спідометр для велосипеду тощо.

Із власного досвіду можу сказати, що STEM-освіта в наших школах без embedded-програмування не була б такою успішною. Цей тип програмування інколи називають робототехнікою (не плутати з Lego), але поняття embedded є значно ширшим. 

Які переваги такий підхід надає дітям 

1. Мотивує навчатись. Коли на уроці ми створюємо макет будинку з фанери чи картону, то використовуємо математику (площа даху, об’єм повітря), фізику (розраховуємо опалення, очищення повітря і так далі), працюємо руками. Але коли ми додавали до цього ще керування світлом зі смартфона, сигналізацію чи навіть лазерну гармату, щоб захищати мешканців від прибульців – діти були просто в захваті. Я багато разів бачив, як учні працювали над таким проєктами по п’ять-шість годин без перерви. Вони розробляли ці проєкти від ідеї до остаточного втілення і дуже пишались своїми досягненнями.
2. Готує до майбутнього. За прогнозами, у 2025 році на Землі буде понад 30 мільярдів під’єднаних до інтернету пристроїв. І це не тільки смартфони: годинники, кросівки, холодильники, автомобілі тощо. І якщо навчати дітей, як керувати такими речами, ще в школі, перед ними відкриється значно більше можливостей на майбутньому ринку праці. Застосування нових технологій, знання пари мов програмування не будуть зайвими в жодній професії.
3. Дає розуміння, навіщо вивчати певний матеріал. Діти можуть не розуміти, навіщо вони вивчають логарифми на уроках математики. Але я жодного разу не чув, щоб вони питали, навіщо створювати мобільний додаток для керування роботом. І це готує дітей до дорослого життя: роботодавці платять хорошу зарплату за реалізовані проєкти, а не за розв’язування теоретичних задач. 
4. Мотивує вивчати складні предмети. Еmbedded-програмування неможливе без розуміння математики та фізики: а оскільки дітям цікаво запрограмувати робота чи зробити «розумний» будиночок для улюбленого хом’ячка – вони починають вчити ці предмети. 
5. Розвиває креативність і самостійність. Уявіть собі такий набір: датчик температури, світлодіод, фоторезистор, датчик руху, кнопка, дисплей, датчик відстані, датчик вологості, датчик газу… У FSOT та в RoboCode ми вивчаємо більше ніж 50 датчиків, з яких можна створити безліч комбінацій. Більшість учнів, що захоплюються embedded-програмуванням, починають експериментувати з датчиками: таким чином вони навчаються самостійно знаходити потрібну інформацію та використовувати її. Діти можуть вигадати будь-який проєкт і зробити його, використовуючи різні датчики. Наприклад, наші учні програмували сортувальник M&M’s, що складав червоні цукерки в один контейнер, сині – в інший; роботів, що знаходили шлях у лабіринті; систему охорони космічної бази із сигналізацією та лазерними гарматами. 

Більшість проєктів, які розробляються на уроках STEM з embedded-програмуванням, знаходяться на перетині декількох предметів. Вони потребують глибокого розуміння як технологій, так і поведінки «клієнтів», які будуть використовувати ці пристрої. Щоб діти могли отримувати якісну STEM-освіту, вчитель інформатики чи фізики має розумітися на Аrduino і вміти працювати хоча б з 10–15 датчиками. Цього вистачить для початкового рівня. Зараз, на жаль, педагогічні виші не випускають вчителів embedded-програмування: цей напрям розвивають лише кілька приватних шкіл. Було б добре, якби ситуація змінилась і наші діти отримували сучасне та цікаве навчання.