Почему я остаюсь на «ардуиновом поле». Алексей Перепелкин об образовательной робототехнике

Алексей Перепелкин, руководитель направления робототехники ЛИОТ МФТИ, автор онлайн-курса «Строим роботов и другие устройства на Arduino» на Coursera, руководитель направления «Робототехника» образовательного проекта GoTo рассказывает о том, как оказался на «ардуиновом» поле, опыте проектной работы с детьми и разработке дистанционного курса.

Динара Гагарина:  Как вы пришли в образовательную робототехнику?

Алексей Перепелкин: Однажды Дмитрий Савицкий, теперь – мой коллега по многим проектам, рассказал о том, что ведет кружок робототехники для подростков. Об Arduino, о том, что можно найти компоненты для решения самых разных задач, о том, что есть куча готовых программных библиотек – бери и строй что хочешь. У меня, скажу мягко, глаза загорелись. Дело в том, что класса с восьмого я собирался становиться программистом, зависал в кабинете информатики или дома с самоучителями, какие-то онлайн базы данных сочинял, и только перед окончанием школы каким-то случайным образом пошел не туда, в сторону финансов. А еще раньше моим любимым занятием было Lego. В Technic лет до 13 играл, помню, руку какую-то пневматическую строил. И тут такие вещи мне рассказали!

Так вот, глаза у меня загорелись, говорю Савицкому:

А взрослых в кружок берешь, я бы к тебе пошел?

Он ответил:

Лучший способ научиться – научить,

и я задумался.

Задолго до этой встречи я задумывался о важности развития робототехники для нашей экономики, но с этим «прозрением» мне поделать было решительно нечего: я не стал ни инженером, ни научным деятелем, в общем, рычагов воздействия на робототехнику у меня не было никаких. Тогда у меня созрел план. Мне было понятно, что я могу просто купить себе деталей, поиграть и отложить пылиться, но еще я могу задаться целью организовать свой кружок, который, возможно, позволит скольким-то нынешним подросткам не сворачивать «не туда».

Купил себе деталей и несколько месяцев готовился. Кстати, первый поехавший по моей программе робот вызвал у меня такой восторг, что я только укрепился в решимости рассказать об этом многим. Нашел себе напарника – одному начинать было страшно. Прошли все обычные шаги: нашли место, разработали учебную программу, добыли детали. Запустили кружок, и это стало первым шагом в эту самую образовательную робототехнику. С напарником еженедельно встречались для анализа происходящего в кружке и детального планирования следующих занятий. Потом я начал подбивать Савицкого и других коллег на регулярные семинары. Мы стали делиться опытом, планы какие-то строить, посещать мероприятия. Сначала как зрители, потом уже со своими командами. Я поехал на конференцию про методики преподавания робототехники в Екатеринбург, хотел понять, что происходит в этом мире за рамками нашей «шайки энтузиастов». Там я познакомился с несколькими интересными людьми, поездка во многом определила дальнейший путь, но это долгая история.

Первый поехавший по моей программе робот вызвал такой восторг, что я укрепился в решимости рассказать об этом многим.

Твитнуть цитату

Сейчас основное время у меня занимает работа с онлайн-курсом на Coursera и проекты GoTo. Создание курса было серьезным вызовом и незабываемым опытом, сейчас курс запустился и впереди – поддержка слушателей и чувствительный период получения обратной связи.

В GoTo мы помогаем ученикам 8-11 классов создавать и реализовывать собственные проекты. Они получают возможность придумать и воплотить собственную идею, получают важные навыки командной работы, заводят друзей. Это отличный опыт для них и для меня, как для руководителя и куратора их проектов. В этом году помимо выездных программ, GoTo запустил работу городской школы и открытого лектория.

Образовательная робототехника далека от реальной?

Пока что довольно далека. Хотя бы потому, что реальной робототехники, как, скажем, отрасли экономики, у нас пока нет. Есть разработки, о которых не очень много известно в силу их секретности, есть отдельные гражданские проекты, «сервисные», около-медицинские. Буквально на глазах об этой сфере все больше начинают говорить на разных уровнях, актуальность всем очевидна. У нас с коллегами есть проект «Роболабы», делаем с компанией КРОК. Там одним из входных требований мы себе поставили стремление к формированию у школьников таких компетенций, которые будут нужны в реальной работе. Или, как минимум, будут полезны в ВУЗе при обучении по «робототехническим» специализациям. Так вот со сбором этих требований оказалось не всё так просто. ВУЗы сами пока что в поиске. Все это формируется вот прямо сейчас, и сближение образовательной и реальной робототехник не обделено вниманием.

ВУЗы сами пока что в поиске. Все это формируется вот прямо сейчас, и сближение образовательной и реальной робототехник не обделено вниманием.

Твитнуть цитату

Как вы формулируете цель обучения робототехнике ребенка в кружке? Общее развитие или профориентация?

Занимаемся общим развитием, преследуя профориентационные цели. В рамках кружковских занятий можно научиться базе, используя эту базу, можно заниматься проектами, готовиться к соревнованиям, например. У коллег ребята делали проекты для «Шага в будущее», но это уже, можно сказать, проф-сориентированные ребята.

Сама же профориентация, на мой взгляд, требует участия в этом, собственно, профессионального сообщества. В рамках тех же «Роболаб» мы приглашаем на встречи людей, которые рассказывают о промышленных применениях решений, которыми участники занимались во время подготовки ко встрече. В общем, этот вопрос затрагивает ту же проблематику «смычки образования и реальности»: будет больше предприятий, будет яснее их запрос на будущие кадры, в «общем развитии» будет больше профориентации.

Почему из всего спектра образовательных робототехнических платформ, присутствующих на рынке, вы выбрали Arduino? Почему вообще Arduino так популярна?

Как лично я оказался на «ардуиновом» поле, я уже упоминал, могу сказать, почему я на нем остался, увидев другие возможности. Другие образовательные платформы являются именно образовательными платформами. Потом ты приходишь к реальной задаче и тебе нужно сделать переход на другое железо, отказаться от абстракций образовательной платформы, которые, возможно, облегчали понимание тех или иных концепций, но теперь уже никак не относятся к твоей задаче.

В случае с Arduino ты сразу программируешь на языке, который не является упрощенным образовательным, ты сразу знаешь, что не нужно делать короткие замыкания в схеме, и так далее. Это вполне «настоящий» контроллер, пусть и с облегченным интерфейсом. Не промышленный стандарт автоматизации, но и не совсем игрушка. Конечно, использование Arduino накладывает ограничения на возраст, с которым можно иметь дело, но в направлении снижения этого порога работы также ведутся.

Arduino — это вполне «настоящий» контроллер, пусть и с облегченным интерфейсом.

Твитнуть цитату

Главный плюс — это то, что и обеспечивает популярность платформы: ее открытость. С ней нет необходимости замыкаться в комплекте, собранном единственным производителем, ты всегда можешь найти модули более дешевые, более подходящие или просто другие, не те, что тебе уже положили в коробку. Ты можешь спаять модуль сам, потому что все спецификации «потрохов» Arduino открыты. Чаще всего это лежит уже за рамками кружков, редкие фанаты лезут в такие дебри, но эта возможность лежит в одном шаге, а не в нескольких ступенях. В случае с Arduino проще интегрироваться в реальный мир: взял реле и управляешь уже привычными вещами, которые питаются от розетки.

Чем отличается работа в кружке от краткосрочных курсов? Что может дать лагерь или летняя школа ребенку, регулярно посещающему кружок?

В начале отдельно нужно упомянуть «социальные» бонусы, которые можно получить в лагере: новые знакомства и активности за рамками учебной или проектной деятельности. В GoTo ребята возвращаются во многом поэтому, это весело, это компания, в которой можно общаться и на темы, связанные с предметом лагеря, и на все остальные темы, которые близки подростку.

Что касается основной работы в лагере, то часть ответа уже в вопросе: можно в более сжатые сроки освоить базу или реализовать проект. Однако самым важным, на мой взгляд, является режим работы: почти полноценные рабочие дни, идущие один за другим, концентрация внимания и усилий возрастает нелинейно и это дает новый ценнейший опыт. Плюс результат получается не через месяцы после начала работы, а через неделю или две.

Еще следует отметить, что мы стараемся как можно больше приглашать на выездные смены экспертов в разных релевантных областях, чтобы задать ребятам контекст, показать части «взрослого» IT-мира. Это делает атмосферу лагеря еще более насыщенной. Теперь эта затея вышла за пределы выездных смен: с появлением открытого лектория жизнь сообщества GoTo приобретает новые грани, новых знакомых, долгожданные встречи становятся более частыми.

Расскажите про проекты, которые можно сделать за время участия в школе?

Приведу примеры. В обеих летних сменах на моем направлении была девушка, которая с Arduino знакома ранее не была. Сначала она прошла курс молодого бойца, чтобы понять, что делать с уже немного знакомым ей программированием в контексте Arduino. Потом приступила к своему проекту, принтеру для слепых. Суть его в следующем: устройство получает сообщения с компьютера, печатает их на бумажной ленте шрифтом Брайля и пищит, чтобы привлечь внимание пользователя. В нашем случае на компьютере сообщение можно было просто набрать в специальном окошке, но ничто не помешало бы расширить его до автоматического вывода новостей из RSS-ленты или сообщений из соцсетей. Мне было интересно помогать решать механические проблемы: систему протяжки ленты и, собственно, печати выпуклых символов. Это один пример, проект практически применимый и даже социально-ориентированный.

Другой проект, — картограф. Он уже ближе к робототехнике в привычном смысле. Там на мобильном шасси установлен сканер пространства, вращающийся дальномер. Он, соответственно, сканирует местность и отправляет данные на компьютер, где строится карта. По мере перемещения робота и получения новых измерений, карта уточняется. Это не «потребительский» проект, но зато подход к целому классу задач, связанных с позиционированием автономных роботов. С его автором до лагеря мы встречались на соревнованиях. Там он выступил отлично и, чувствую, далеко пойдет.

Были еще, например, розетки, управляемые хлопками. Такой тройник, который постоянно «слушает» звуки и если «слышит» определенные комбинации хлопков, включает или выключает определенные розетки. Эту идею ребятам предложил я, она появилась, когда мне стало лень постоянно вставать из-за стола, чтобы подогреть еще чаю.  Про чайники с подогревом мне известно, но ведь еще есть вентилятор и всякое другое.

А еще с самой первой смены GoTo у нас завелась традиция делать какого-нибудь робота для съемок. Всегда хочется, чтобы после лагеря остались картинки и ролики, и мы придумывали устройства для того, чтобы получать необычные ракурсы. То радиоуправляемую операторскую тележку, то «безмозглую» тележку, которая носится по помещениям, возит на себе смартфон в режиме съемки и старается не врезаться ни во что. Еще одну идею из этой серии подкинул вожатый, который еще и режиссер: крепление камеры, способное ездить по гибким трубкам, опять же управляемое. Даже на вторую версию «Амфибии», был такой водоплавающий проект, был установлен штатив, по которому могла подниматься и опускаться GoPro.

В GoTo мерой успеха является не освоение некой программы и зачет по всем пунктам, а получение реализованного проекта, работающий результат

Твитнуть цитату

Как в GoTo решается вопрос разной подготовки учеников?

В GoTo мерой успеха является не освоение некой программы и зачет по всем пунктам, а получение реализованного проекта, работающий результат. За счет этого можно вовлекать ребят разного уровня: либо делать проекты разной сложности, либо в рамках одного проекта распределять роли между более и менее опытными разработчиками в зависимости от их подготовки. Кроме этого, в двухнедельных сменах есть возможность проводить «курс молодого бойца» для совсем начинающих ребят, которые сначала осваивают необходимый минимум, а затем применяют это в несложных проектах.

Кстати, теперь, с запуском нашего онлайн-курса, у ребят в GoTo есть возможность сэкономить время на знакомстве с платформой и приезжать на смену уже во всеоружии, сразу приступать к проектам.

Сегодня в образовательной робототехнике преобладает Lego и, кажется, вы – один из тех евангелистов, кто смещает акценты в сторону Arduino. Вы организовали Arduino-номинации на Робофесте и WRO. Трудно ли встроиться в существующую среду с другой платформой? Расскажите об этом.

Организаторы тех и других соревнований восприняли инициативу Амперки, в которой я работал, о введении Arduino-номинаций вполне доброжелательно, так как у них нет цели продвигать ту или иную платформу. Перед первым Робофестом, где такая номинация появилась, мы думали, что самым сложным будет набрать команды, чтобы показать организаторам востребованность направления. Но оказалось, что нам пришлось договариваться о расширении лимита на количество команд, увеличить его с 40 до 60. И того не хватило, кому-то, кто задержался с регистрацией, пришлось отказывать. Одним словом, каких-то сложностей, связанных с введением новой платформы, испытывать не приходилось. Так что нужно было просто провести очень много подготовительной работы, но работать с «Вольным делом», организаторами Робофеста, и командой Иннополиса, занимавшейся Russian Robot Olympiad, было огромным удовольствием, всё продумано, каждая мелочь происходила вовремя.

У учителя в школе и так много головной боли помимо поиска комплектующих и учебных программ для факультативных занятий.

Твитнуть цитату

Почему вообще в образовательной робототехнике так остро стоит вопрос выбора платформы?

Нужно потратить деньги. Нужно найти учебные материалы. Большинство кружков работают в школах, их ведут учителя, у которых и так много головной боли помимо поиска комплектующих и учебных программ для факультативных занятий. Какая платформа впишется в бюджет, где есть материалы? Это одна сторона медали. С другой стороны, все это должно приводить к каким-то результатам. Пока что, в основном, это участие в соревнованиях и других мероприятиях. Какая платформа позволит продемонстрировать лучший результат? Тоже нужно взвешивать. Если движения, которые сейчас начинают происходить в ВУЗах, не зайдут в тупик, вскоре занятия робототехникой будут полезны еще и для поступления. Критерии, которые будут играть при этом роль, должны быть платформо-независимыми, значит нужно будет понимать, какая платформа дает больше возможностей, шансов.

Большинство конструкторов включают контроллер, датчики, детали механики и очень схожи по возможностям. Есть ли разница на чем учить?

Здесь имеют значение и другие факторы. Стоимость, поддержка. Те вещи, о которых я говорил, когда мы обсуждали мой выбор платформы. Потом, оказывается, играет роль и такой момент: хочет ли десятиклассник «играть в детский конструктор»? Может быть и хочет, но ему уже неловко перед сверстниками.

Хочет ли десятиклассник «играть в детский конструктор»? Может быть и хочет, но ему уже неловко перед сверстниками.

Твитнуть цитату

Расскажите про свой опыт работы с COURSERA, о разработке и записи курса.

Я работаю в Лаборатории инновационных образовательных технологий МФТИ, на базе которой мы делали онлайн-курс. Она же инициировала запуск факультатива, который провел Дмитрий Савицкий. Оказалось, что этот курс востребован, причем не только студентами, но и аспирантами, и сотрудниками лабораторий. Аудитория забилась полностью, хотя про то, что нужно объявление о начале курса, вспомнили за день до начала. Несмотря на то, что на физтехе учатся не средние умы, им точно так же нужна база, основы работы. Поэтому наш онлайн-курс, мы надеемся, будет одинаково полезен и таким людям, и школьникам, и просто тем, кто уже завершил формальное образование, но по каким-то причинам хочет приобрести эти навыки, просто, может быть, из интереса, желания получить новое хобби.

В курс вошло то, что из года в год дается в кружках как основы, с некоторыми дополнениями, которые часто оказываются полезны в проектной деятельности. Здесь я оформил материал, который можно было бы дать сплошным потоком, в маленькие «проекты», чтобы в конце каждой недели был результат.

Специфика онлайн-курса заставляет выработать другой взгляд на уже обкатанные занятия. В чем основная разница: во-первых, на очных занятиях есть мгновенная обратная связь. Здесь же объектив камеры при всем желании не примет озадаченный вид, чтобы я мог остановиться и растолковать что-то еще раз или другими словами. Во-вторых, здесь нельзя ошибиться в последовательности изложения. Если в пятом модуле на каких-то нюансах внимание уже не акцентируется, значит этим моментам должно быть уделено достаточно внимания в первых четырех. Всё это учитывать было в новинку и жутко интересно. Надеюсь, удалось. Сейчас я с волнением наблюдаю за реакцией слушателей, несколько знакомых проходят курс и делают мне свои замечания. Очень хотелось бы, чтобы он оказался действительно полезным и дал возможность заняться людям техническим творчеством.

Кстати, онлайн-курс это не только просмотр видео, это самостоятельная работа. Как минимум, это повторение показанного. Это самоконтроль через тесты, они заставляют осмыслить услышанное, а не просто посмотреть «сериал». Я очень надеюсь, что практические задания, которые мы подготовили, слушатели не будут игнорировать. На самом деле именно эти задания – главный критерий успешности прохождения, но мы не можем их сделать обязательными, чтобы те, кто не смог раздобыть «железо», имели возможность закончить курс, т. е. выполнить все обязательные задания.

Можно ли обучаться робототехнике онлайн?

Я разделяю освоение базы и проектную работу. Моей главной целью при создании курса было максимальное упрощение и ускорение освоения базы. Надеюсь, что для взрослых людей, у которых создание устройств — это хобби или производственная необходимость, наш курс может быть полноценным стартом, после чего они уже уверенно, сами, пользуясь интернетом, будут готовы реализовывать свои задумки.

В образовательной среде курс также может использоваться как основа в новых форматах обучения. Основную работу слушатель проделает самостоятельно, особенно быстро, если у него есть свои детали дома. Он будет работать в своем темпе, останавливаясь, если нужно, или наоборот, не тратя на что-то лишнее время в ожидании, пока преподаватель донесет мысль до каждого. Эти форматы нам еще предстоит опробовать, но прогнозы хорошие.

Вопросы задавала Динара Гагарина. Фото предоставлены школой GoTo. Занимательная робототехника благодарит школу GoTo за помощь в организации интервью.

Теги: arduino, GoTo, headline, Алексей Перепелкин, интервью, образовательная робототехника, робототехника, экспертное мнение