Научно-проектные лаборатории для школьников: опыт лаборатории «Илмаринен» в Петрозаводске
В ближайшие годы в России будут созданы научно-проектные лаборатории для школьников и студентов, в которых учащиеся смогут получить навыки исследовательской деятельности в различных предметных областях — информатике, физике, технологии, инженерии и математике, а также вести экспериментальную работу в области конструирования, моделирования и программирования.
Цель создания подобных научно-проектных STEM-лабораторий (STEM-аббревиатура английских слов — Science/наука, Technology/технология, Engineering/инженерия и Maths/математика) — развитие инженерного творчества школьников и их подготовка к профессиям будущего. Педагоги едины в том, что сегодня на первый план выходит не столько передача детям конкретных знаний в рамках школьных дисциплин, сколько формирование у учеников системного мышления, стимулирование технического творчества и формирования навыков решения изобретательских задач.
В рамках III Московского международного салона образования состоялся круглый стол «Научно-проектные лаборатории для школьников на базе вузов. Опыт и перспективы». Мероприятие стало продолжением диалога между Министерством образования и науки РФ, Петрозаводским государственным университетом и компаниями-лидерами в области IT и образования о необходимости совместных усилий по стимулированию интереса школьников к техническим специальностям. Впервые эти идеи прозвучали на круглом столе в рамках ММСО-2015. Тогда итогом обсуждения стало открытие первой научно-проектной лаборатории для школьников и студентов «Илмаринен» на базе Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) в Республике Карелия. Учебный центр был создан при международном партнерстве четырех компаний в сфере IT и образования: Intel, LEGO Education, ЕМС2 и Polymedia.
Целью возобновленной работы круглого стола 2016 г. стало подведение итогов работы лаборатории за год, обсуждение эффективных моделей взаимодействия государства, бизнеса и науки для повышения уровня инженерно-технического и естественно-научного образования в России. Участники обсудили вопрос, оправдала ли себя инициатива создания первого STEM-центра в России и нужно ли развивать эту инициативу в будущем.
Лаборатория «Илмаринен», разработанная по примеру международных STEM-центров, стала местом для научных исследований школьников и студентов со всей Республики. В «Илмаринен» имеется оборудование для обучения робототехнике, конструированию и моделированию, цифровые лаборатории для обучения инжинирингу, биотехнологиям и целому спектру предметов естественно-научного цикла — все эти возможности позволяют ученикам вести проектно-исследовательскую деятельность и воплощать свои идеи в реальность.
Целый год учащиеся, применяя современные технологии, проводили проектно-исследовательскую деятельность с фокусом на актуальные задачи региона. Школьниками-участниками лаборатории «Илмаринен» были созданы 20 инженерно-технических проектов разной направленности. Например, в рамках дистанционной школы «Познай Intel® Edison», проводившейся с 26 октября 2015 г. по 29 февраля 2016 г., школьники 8 класса Петрозаводска под руководством педагогов из лаборатории «Илмаринен» реализовали 2 проекта на тему «Интернет вещей»: «умный» аквариум и «умная» парковка. Оба проекта были представлены на стенде корпорации Intel в рамках ММСО-2016. Один из них — «Smartarium — умный аквариум» — был признан победителем школы.
Подготовку проекта «Шагающий робот на платформе LEGO Mindstorms EV3» ученики 8 класса «СОШ №27» осуществляли в рамках подготовки к участию в Открытых состязаниях Санкт-Петербурга по робототехнике. В ходе работы было собрано роботизированное устройство, которое осуществляет движение по замкнутой линии с наличием прямых участков и поворотов при помощи специальной конструкции движущей платформы.
Решения LEGO Education для сферы образования являются одними из самых известных и популярных образовательных инструментов во всем мире. Эти наборы позволяют решать множество практико-ориентированных задач, связанных не только с проектированием и конструированием разнообразных моделей, но и с проведением математических, физических и инженерных исследований различной сложности. Одним из ярких примеров таких образовательных инструментов является робототехническая платформа LEGO MINDSTORMS Education EV3. В состав набора включен мощный микрокомпьютер EV3, позволяющий не только управлять моторами, но и собирать и обрабатывать данные внешних датчиков. Это позволяет использовать данную платформу и как основу для робота, и для моделирования многофункциональных движущихся объектов. Крупнейшие робототехнические соревнования, такие как Всемирная олимпиада по робототехнике или Программа ранней профориентации и основ профессиональной подготовки школьников JuniorSkills проходят с использованием данного образовательного решения.
Проект «Измерение и анализ механических нагрузок арочно-вантового моста на базе конструкторских решений цифровой лаборатории PASCO» был представлен на ММСО учениками 11 класса Петровской школы на стенде Polymedia. В настоящее время в Петрозаводске из-за аварийного состояния перекрыт мост над железнодорожным полотном. Вместо трех дорог, соединяющих районы города, осталось только две, а с ростом количества автотранспортных средств в городе увеличивается и время, проведенное водителями и пассажирами в пробках. Под руководством научных руководителей и используя оборудование, предоставленное партнером проекта, старшеклассники построили модель для измерения и анализа динамических нагрузок моста — точную копию Гоголевского моста в Петрозаводске. В ходе работы над проектом школьники не только сконструировали микромодель моста, но и экспериментально определили возникающие в ней нагрузки и спрогнозировали реакцию реального сооружения аналогичной конструкции на внешние механические воздействия (поток машин, периодически дующий ветер).
Школьники «Илмаринен» также смогли использовать цифровые лаборатории для исследовательского проекта по анализу качества питьевой воды в одной из школ Петрозаводска, в ходе которого были выявлены существенные нарушения, сделаны выводы и вынесены рекомендации по улучшению ситуации в ответственные инстанции. Очевидно, что разработки юных инженеров и техников будут положены в основу научных разработок, которые могут существенно изменить жизнь региона.
По словам ректора ПетрГУ Анатолия Воронина, ВУЗ возлагает на проект «Илмаринен» большие надежды, деятельность лаборатории должна помочь республике готовить квалифицированные кадры для традиционных отраслей промышленности Карелии. Ближайшие планы по развитию центра касаются привлечения к работе лаборатории «Илмаринен» ребят из разных городов республики Карелия, талантливых и заинтересованных в будущих технических инновациях.
Итогом дискуссии на ММСО-2016 стала договоренность заинтересованных сторон — представителей Министерства образования РФ и ведущих вузов страны, а также руководителей крупных компаний о том, что подобные центры дополнительного образования детей должны быть созданы в разных регионах России, там, где будут востребованы свежие идеи молодых ученых: конструкторов, инженеров, программистов, нейромоделистов.
Фото предоставлено автором.
0
