Игрушки для науки

В 2015 году президент России поручил развивать приоритетный проект «Доступное допобразование для детей». В его рамках в России начали строиться детские технопарки (так называемые кванториумы). Планируется, что они должны появиться в каждом городе, чье население выше 60 тысяч человек. Тем не менее пока что технопарки есть не более чем в 60 городах. В Петрозаводске в том числе: кванториум «Сампо» открылся в карельской столице в 2017 году.

Эмблема фантастического места. Фото: ИА «Республика» / Сергей Юдин

В петрозаводском технопарке очень хорошее оснащение. Местные дети теперь могут абсолютно бесплатно изучать основы науки с помощью высокотехнологичного оборудования: сюда на федеральные деньги его закупили на 80 миллионов рублей. Так, в местном кванториуме есть 3D-принтеры, токарные и фрезерные станки с программным управлением, лазерный гравер, дроны, компьютеры и ноутбуки, фотоаппараты и профессиональные графические планшеты.

Дети получают в технопарке допобразование по семи направлениям. Их тут называют квантумами: IT-квантум, геоквантум, аэроквантум, хай-тек, промышленный дизайн, энерджиквантум и робоквантум.

В проекте «Ученый совет» педагог робоквантума Даниил Гудач рассказал «Республике», какие возможности открываются в технопарке для детей Петрозаводска.

Даниил Гудач. Фото: «Республика» / Сергей Юдин

Робоквантум

– Этого робота собрал ребенок. Есть специальные образовательные наборы с инструкциями, они позволяют собирать не только антропоморфных роботов, но и, например, паукообразных. Однако собрать его непросто: нужно понимать последовательность соединений. В этих наборах есть также специальная программа. С ее помощью можно программировать робота, то есть учить каким-то действиям, – рассказывает Даниил Гудач. – Когда идет человек, он не задумывается о том, как это происходит. Для робота это не является аксиомой: его нужно всему этому учить – как перемещать вес, чтобы не упасть, как учитывать свои габариты, чтобы ни во что не врезаться.

Робот в кванториуме «Сампо». Фото: «Республика» / Сергей Юдин

По словам Даниила, такие наборы хорошо развивают у детей алгоритмистику. Например, у робота есть множество датчиков, один из них – камера, которая позволяет распознавать объекты. С помощью этого датчика можно заставить робота взаимодействовать с ними: обойти, подвинуть, взять рукой.

– Обучить робота можно несколькими способами – во-первых, методом повторения. То есть, например, поднять ему руку, а потом опустить. Программа запомнит, и после робот будет повторять это движение. Второй метод – программирование. Это уже более сложно. Детям показывают первый вариант, чтобы понять принцип работы. Им этого хватает, – поясняет Даниил.

Есть в технопарке и другие наборы. Например, конструктор, с помощью которого можно собрать 3D-принтер. До того как Даниил пришел работать в кванториум, никто не решался этот конструктор даже открыть. Даниил собрал маленький 3D-принтер за вечер. Прибор маленький, но с задачами справляется: можно в программе создать модель, и он его распечатает.

– Опять же этот принтер нужен для того, чтобы показать детям принцип работы – рабочий объем у него все-таки маленький. Но в нашем технопарке есть и большие 3D-принтеры, для них пока готовят помещение. Они будут работать по другой программе, для детей другого квантума, – рассказывает педагог.

Эти фигурки напечатал 3D-принтер, собранный из конструктора. Фото: «Республика» / Илья Прохоров

Вообще же, в робоквантуме дети обучаются по программе «управление микроконтроллерами». Микроконтроллер – маленький процессор, такие установлены во многих бытовых приборах (часы, smart-телевизоры, системы «умного дома»).

– В нашем технопарке есть платы с микроконтроллерами фирмы Arduino, с их помощью дети изучают цифровую электронику, схемотехнику и управление разными приборами. Одно из первых заданий, которое я даю своим воспитанникам, – собрать своеобразный светофор. То есть ребенок должен понимать, как, куда и какую лампочку подключить, чтобы они не загорались одновременно, а работали с заданными интервалами поочередно. Дети справляются.

Плата с микроконтроллерами. Фото: «Республика» / Илья Прохоров

Промышленный дизайн

Кто-то из воспитанников петрозаводского детского технопарка уже достиг своеобразных высот. Так, например, Андрей Шихуцкий, обучающийся квантума «Промышленный дизайн» создал модель биологического модуля на пришкольной территории. Это своего рода нечто среднее между тепличным комплексом и летним садом.

– За основу мы взяли проблему – современным школьникам негде отдыхать на переменах. Просто сидеть на стульях — это невесело. Мы придумали биологический модуль, который может быть расположен в нескольких метрах от школы. Тут есть и зона отдыха, и грядки, чтобы дети на уроках изучали ботанику и сами наблюдали за пестиками и тычинками. Мы добавили сюда очень много скамеек — школьники должны общаться и отдыхать. Чтобы энергообеспечение модуля было автономным, на его крышу мы установили солнечную батарею, – рассказывает школьник.

Андрей Шихуцкий со своим проектом. Фото: «Республика» / Сергей Юдин

Со своим проектом Андрей участвовал во Всероссийской конференции учеников и молодых ученых ПетрГУ. Кроме того, с ним же он ездил в Госдуму на ежегодную конференцию «Юные техники и изобретатели». Стоит отметить, что проект уникальный: раньше были предложения создать отдельно либо тепличный комплекса, либо зону отдыха, а вот чтоб вместе – никогда.

IT-квантум. Проект пилотируемой космической станции

Никита Рулев ближе к космосу, чем его сверстники. Фото: ИА «Республика» / Сергей Юдин

— В этом модуле мы имитируем жизнедеятельность за счет химических реакций. Важно поддерживать правильный состав атмосферы, следить за изменениями влажности, температуры внутри станции, за герметичностью объекта. Нам было нужно добиться того, чтобы всё это функционировало и работало программно. Для контроля над ситуацией у нас расставлены датчики, управлять которыми мы можем дистанционно — с компьютера или телефона. Транзисторы могут включать вентиляторы или обогреватель. Для всего этого используются батарейки. С наружной части мы решили сделать крепежи на магнитах, вырастили их на 3D-принтерах, — рассказал Никита Рулев.

Проект «Тримаран»

Проект создан начинающими учеными из разных квантумов.

— В Карелии более 120 тысяч озер, каждое из них надо изучить, составить картографию дна. Это очень большой объем работ, который трудно выполнять вручную. Мы сделали аппарат, который будет курсировать по заданному нами маршруту и изучать картографию дна. Главной проблемой проекта было создание программного обеспечения, мы и сейчас над этим работаем, ищем варианты. Нужно сделать систему геопозиционирования, чтобы знать, где находится аппарат. Учитывать волнения на водоеме и скорость ветра. Наш аппарат автономный, он оснащен компактной солнечной панелью. Солнце заряжает аккумуляторные батареи и питает энергией водометы. Работа крайне интересная, — рассказал Данила Тукусер.

Тримаран, о котором рассказал Данила Тукусер, уже прошел первые испытания на Онежской набережной. Фото: ИА «Республика» / Сергей Юдин

Дополнительные занятия

Кроме семи заявленных направлений в кванториуме «Сампо» проводятся дополнительные занятия по обучению игры в шахматы, освоению азов технического английского языка и математике.

— Мы уверены в том, что ребенок должен развиваться разносторонне. Во всех технопарках «Кванториум» в обучение встроена программа развития общекультурных компетенций: неделя истории, неделя экологии, неделя искусства и другие. Ребята посещают творческие встречи с художниками, актерами, режиссерами, ходят в музеи и театры, — рассказывает Светлана Дулева, педагог-организатор кванториума «Сампо».

Светлана Дулева имеет возможность наблюдать за прогрессом. Фото: ИА «Республика» / Сергей Юдин

Вообще же, образование в технопарке уникально не только свободным доступом к дорогому и современному оборудованию. Важно другое: у кванториума есть партнеры – предприятия, фирмы, культурные организации. К примеру, одни воспитанники технопарка разработали для пекарни «Беккер» кейс, другие создали для Музея ИЗО Карелии две компьютерные игры, которые позволяют лучше узнать произведения искусства. В планах – сотрудничество с «Петрозаводскмашем».

Даниил Гудач признается, что оканчивал школу он относительно недавно (ему 24 года), однако о таких занятиях, о таком оборудовании и мечтать не мог.

– С виду, конечно, многое в кванториуме выглядит как игрушка: дрон, робот, 3D-принтер из конструктора. Но это и хорошо: так дети быстрее увлекутся наукой, поймут общие принципы работы многих предметов, которые их окружают. Не все взрослые над этим задумываются, а воспитанники технопарка смотрят на мир более вдумчиво, – признается Даниил.

У кванториума «Сампо» есть свой сайт. Сам же он находится на улице Крупской, 12.

Робот из кванториума «Сампо» отжимается. Его можно обучить почти всему. Фото: «Республика» / Сергей Юдин

Над проектом работали:
Илья Прохоров
Анна Гриневич
Сергей Юдин