Электроника для детей в 21 веке. Часть 1. Как этому учить?
Какая же робототехника без электроники? Татьяна Волкова, разработчик Киберфизики и наш постоянный автор, обсуждает обучение детей электронике с Александром Косаревым, преподаваталем Лиги роботов.
За последнее время одним из самых активных игроков на рынке образовательной робототехники уверенно стала «Лига роботов» — сеть площадок по обучению детей, в основном, на Lego Mindstorms. Летом 2016 года мы («Киберфизика») попробовали посотрудничать, чтобы в «Лиге» появился и такой компонент, как секция электроники. Было приятно видеть, как «Лига роботов» уходит от чисто «леговской» темы: в ней начали появляться, помимо электроники, еще и 3D-моделирование и печать, Scratch и Python, химия.
20 февраля «Киберэлектроника» (так было решено назвать наш совместный курс) стартует уже на 8 площадках «Лиги роботов», поэтому наступило время подвести небольшие промежуточные итоги. Я решила побеседовать с Александром Косаревым, менеджером учебных проектов, который вел первые экспериментальные группы по электронике в «Лиге роботов». Интервью получилось длинным, поэтому оно разбито на 2 части: о практике преподавания электроники и о том, зачем это нужно в современных реалиях.
Татьяна Волкова: Саша, расскажи, пожалуйста, про электронику, которую ты вел в «Лиге роботов». Какого возраста дети к вам вообще приходили?
Александр Косарев: Первая возрастная группа была с 7 до 9 лет, вторая — с 10 до 14 лет.
Откуда они узнавали про эти занятия, и какова была их мотивация? Что они хотели узнать?
Для них очень интересным было поработать с тем, что находится внутри тех электрических приборов, которые они видят вокруг себя. Ну и какая может быть у ребенка мотивация? Все разобрать и посмотреть, как это работает. Когда ты это разбираешь у себя дома, получается так: ты разобрал, а собрать обратно не можешь. А здесь ты вроде бы как разобрал, и потом снова собрал, и оно еще и заработало! Мало того, что заработало, так ты можешь еще объяснить это. Они уже в своем возрасте прикасаются к чему-то взрослому, такому действительно взрослому.
Даже те дети, которые у нас уже занимались робототехникой на базе наборов Лего, где они и алгоритмы строят серьезные, и сборки интересные делают — прототипы механизмов…. Они тоже приходят на электронику, и понимание того, как работает светодиод в паре с резистором, вызывает бурю эмоций. Потому что это то, чем занимаются взрослые.
А родители это как воспринимают? Бывает такое, что приходит папа и говорит: «О, я в детстве собирал радиоприемник!»
Да, они вообще в восторге! Очень рады, что дети увлекаются такими вещами. Восхищаются, что их ребенок знает закон Ома. Папы в особенности: они вспоминают, что в детстве что-то похожее собирали.
Скажи, а что детям сложно и что просто в этих занятиях? Есть ли какие-то вещи, которые систематически вызывают проблемы?
Наверное, в силу возраста и в силу того, что занятия кое-где обгоняют школьную программу, им иногда тяжело что-то вычислить. Были сложности в понимании терминов, например, напряжение. По итогам обучения мы вынесли отдельные темы, которые вызывали сложности у детей и переработали их.
Второй момент, вызывающий трудности — чтение принципиальных схем. Видимо, когда они видят один раз монтажную, у них срабатывает механизм, толкающий по пути наименьшего сопротивления, ведь там не нужно думать, что и в какой паз вставить — все нарисовано. А вот с принципиальной уже надо разбираться, а это сложнее.
Разве не проще понять работу схемы по принципиальной схеме? Когда я обучала взрослых преподавателей, они просили: «Покажите принципиальную».
Проще, когда ты сходу можешь распознать каждый условный элемент. А у детей преобладает все-таки другой мотиватор: они хотят все быстро понять, быстро сделать, и чтобы это быстро заработало. И при этом еще было правильно. А когда ты собираешь по принципиальной схеме, это не всегда так. По монтажной просто: тут проводок вставил, тут вставил, и ты вроде бы знаешь, как работает схема. Ты себя сильно не утруждаешь. Однако, чем дальше мы углубляемся в курс, тем меньше мы используем монтажные схемы, поэтому рано или поздно все на принципиальные переходят.
У вас, чтобы преподавателей мотивировать, я делала так: вызывала к доске и просила объяснить работу схемы.
Да, тоже так делали. Тот уровень гордости за себя, который появляется у ребенка, способного объяснить реальную принципиальную схему — неизмерим.
Можно еще давать маленькие призы. Я делала так: кто первый соберет, получает синий светодиод. Эту идею мне подсказал Руслан Тихонов, из своего опыта преподавания в кружке.
А как вы объясняете? Вы вначале объясняете теорию, а потом собираете схему? Или в начале собираете, а потом объясняете, что собрали.
Мы вначале объясняем часть теории, а потом рассказываем, что мы хотим собрать — результат наших усилий. И уже в процессе сборки у детей возникают вопросы, отвечая на них, мы раскрываем остальную теорию. Теория лучше запоминается, не в тот момент, когда тебя заранее готовят к чему-то, а в тот, когда сам наступаешь на грабли и ищешь решение.
Нет такого, что дети ерзают: «Ну когда же, когда же мы будем собирать?»
Есть такое, они же дети.
И все же, обучение — это труд, мы приучаем детей к усидчивости и аккуратности. Есть схемы, которые можно собирать без теории и, методом проб и ошибок, изучать материал. А есть другие, где одно неверное соединение все спалит, и что тогда? Вот тут они должны понимать, что их работа ответственная, а ответственная работа требует подготовки. Да и, в конце концов, они с током работают, хоть и малым.
А скажи пожалуйста, относительно других предметов, которые у вас изучаются: робототехника, 3D-печать, Scratch — электроника — это сложно или легко? Или это средне?
Я думаю, это выше среднего по сложности. С другой стороны, с робототехникой сложно сравнивать, поскольку там есть разные уровни.
А электроника как-то входит в эту систему уровней?
Робототехника — там в основном дети собирают и программируют. Здесь же, ту периферию, те моторы, датчики, которые они подключают к роботу, они изнутри изучают, это параллельно идет. И это вызывает большой ажиотаж. Мы летом запускали курсы, среди которых была «Электроника«, и это был один из тех курсов, на которые был самый большой спрос.
Я знаю, что на Лего у вас дети программируют и на Скретче. Они понимают, значит, уже примерно, что такое программа. Они уже изучают конструкции языков программирования: переменные, счетчики, циклы. Когда они занимаются электроникой, они улавливают аналогию? Ведь там тоже есть счетчик, есть время — задержка, которая формируется конденсатором….
Думаю, здесь им все-таки не хватает теории, чтобы построить крепкий мост между внутренним устройством и программной частью, однако, база для этого понимания закладывается хорошая.
У вас уже поставлен на поток процесс обучения преподавателей. Насколько сложно обучить преподавателя по электронике? По сравнению с тем же Лего?
Это зависит от образования человека. У нас большинство преподавателей — МЭИ, МАИ, Бауманка. Они уже с этими вещами и так сталкивались, а здесь они просто отшлифовывают свои знания и понимают, как их преподнести детям. Изначально люди сами приходят на электронику с собственной мотивацией внутри, с базовыми знаниями. Не скажу, что это сильно сложнее, чем Лего-робототехника, это просто чуть иное.
Я так заметила, когда их учила, что им самим это в кайф, потому что, когда они эти вещи изучают в вузе — у них опытов таких не бывает. Им хорошо объясняют теорию. Там парень был, который изучает полупроводники, у него специальность “полупроводниковая микроэлектроника”. Он изучал все эти процессы, которые там внутри происходят на низком уровне, на уровне электронов. А здесь он просто собирает работающие схемы, и ему интересно. Так что можно эту возможность дополнительно рекламировать, когда вы преподавателей набираете.
А мы так и делаем. Когда идет набор преподавателей — мы сразу озвучиваем, что они будут вести не только робототехнику. Мы набираем их с учетом того, что мы в них вкладываемся, ведь общая цель — создать не просто кружок робототехники. Цель — создать из этого инженерное сообщество. И электроника — она, естественно, один из важных элементов. Потому что, какая робототехника без электроники?
А те, кто старше 14 лет, у вас не занимаются? Или вы их не набираете?
Почему же, набираем! Для них есть возможность программировать EV3 на языке С или работать с Arduino.
А у вас девочки ходят на занятия?
Среди преподавателей девочек процентов 50. Справляются вполне наравне с парнями, а где-то даже и лучше.
Что касается учеников, то обучаться девочек у нас ходит меньше. При этом существует такая тенденция: чем старше уровень, тем больше становится девочек. Почему? Не знаю. Но откуда-то же берутся эти девочки-преподаватели! Видимо, скрываются (смех). Вероятно, просто, чем старше девушка, тем меньше такого давления: «Ой, я одна девочка в группе, все остальные мальчики. Наверное, это не мое». Чем старше ребенок, тем лучше он понимает, что ни от кого не зависит — твое это или не твое. Если тебе это нравится, то тебе стоит этим заниматься.
А всякие стереотипы про то, что девочки аккуратные, усидчивые — подтверждаются?
Нельзя сказать, что девочки как-то в целом аккуратнее или мальчики — более буйные. Были и спокойные мальчики, и буйные девочки. Я не заметил такой разницы
Расскажи какие-нибудь интересные случаи с занятий.
Классный эксперимент — это «человек-проводник». Это просто умопомрачительный эксперимент, в котором ничего сложного, но это вызывает бурю восторга: дети понимают, что через них проходит электрический ток. Смысл эксперимента — ты берешь руками два провода, и того слабого тока, проходящего через поверхность кожи хватает, чтобы открыть транзистор и пустить ток через светодиод. С детьми задача-максимум была: чем больше детей в цепочке, тем больше эмоций у них возникает. Пока у нас рекорд был — зажечь светодиод через 11 человек, включая преподавателя. Приходили ребята, которые не занимаются сейчас, у них был перерыв, и тоже вставали в цепочку. Всех это безумно интригует, когда через тебя проходит ток. Да, и кстати, они расстраиваются, когда через кого-то меньше тока проходит — это видно по более тускло светящемуся светодиоду.
Еще из числа того, что вызывает восторг: то, что светится или издает звук. Чем больше звука в секунду времени исходит из разных концов комнаты — тем больше восторг. Тяжело в этот момент преподавателю: ты ребенку объяснил, он сказал “Да”, нажал на кнопку, зуммер зазвенел, и всё, он больше тебя не слышит. Они кивают тебе в ответ, но мысли их вообще не там. Они высылают звуковую азбуку Морзе кому-то, неважно, что она неправильная. Там им уже неинтересно принципиальное устройство схемы и то, что они до этого проходили. Важно: к зуммеру подключились, он работает, он пищит.
Автор – Татьяна Волкова, специалист по учебно-методической работе ЦИОТ МФТИ (направление поддержки развития технического творчества), разработчик продуктов «Киберфизики».
