Педагог архангельской гимназии № 24 первым массово интегрировал игрушечных роботов в образование
В основе робототехники лежит программирование роботов из деталей Lego и подобных конструкторов для решения прикладных задач. Большинство учебников по этому предмету, по которым учатся школьники России и русскоговорящего зарубежья, написал архангельский учитель Денис Копосов. А в 24-й гимназии вокруг Дениса Геннадьевича вырос целый инженерный кластер…
«Пайтон» под музыку
В бывшей пришкольной теплице негромко играет музыка. Восьмиклассники парами колдуют с программным кодом перед мониторами по периметру класса. На столах перед ними иногда тихо жужжат, перекатываясь и поворачиваясь, маленькие двухколесные роботы Lego. Один из них падает на пол и с грохотом рассыпается, теряя пластмассовые кирпичики. Долговязый программист бубнит себе под нос про лишние сантиметры.
— Роботов надо собрать и запрограммировать так, чтобы они вытолкали за пределы круга черные бумажные цилиндры, а белые оставили внутри. Тут кроме знания языка программирования нужно знание математики. Дистанции и углы поворотов надо перевести в количество оборотов колес. Это не очень легко, иногда приходится опережать программу математики, но восьмиклассники справляются, — поясняет Денис Геннадьевич.
Учитель обходит класс, подсаживаясь к начинающим робототехникам. Он помогает оптимизировать код, указывает на ненужные циклы и мелкие ошибки, которые ребята допускают в пылу борьбы с языком Python («Пайтон»), например, превращая сантиметры в миллиметры. Так проходит урок технологии в 24‑й гимназии Архангельска.
В этом учебном году модуль «Робототехника» впервые включен в курс технологии начиная с восьмого класса во всех школах России.
Так сложился пазл
— Мои родители — замечательные педагоги Геннадий Дмитриевич и Тамара Сергеевна Копосовы, поэтому выбор профессии был сделан еще в детстве: найти свою судьбу я мог только в педагогике, — уверен Денис Копосов. — Окончив физмат Архангельского пединститута, служил в погранвойсках, а потом десять лет готовился к работе учителя — мне были нужны знания, которые бы позволили получить быстрый результат в школе. Я убежден: учитель информатики должен уметь безо всяких проблем собирать и настраивать компьютеры.
Поэтому я работал в различных компаниях, был инженером по обслуживанию компьютерной техники. Программирование освоил самостоятельно. А бизнес научил меня работать с проектами.
Научные методы математического анализа добывал в аспирантуре института имени А. И. Герцена в Санкт-Петербурге. Прошел дополнительную подготовку, связанную с физикой, в родном Поморском университете. Выполнив работу «Конденсированное состояние вещества», я заполучил методы естественно-научных исследований. Еще одна составляющая — педагогика. Пришлось глубоко изучить психолого-педагогические нюансы работы с детьми.
На старте, когда ничего не знаешь, ты обращаешься к экспертам, которым безмерно доверяешь. Моей экспертной группой в период становления была семья. Эксперт номер один — папа. Мама помогала как ученый-педагог, специалист по адаптации детей к школе. Старшему брату Сергею — директору Центра космического мониторинга Арктики на базе САФУ — я рассказывал о своих наполеоновских планах в инновациях. Четвертый эксперт — супруга, которая, будучи педагогом-психологом и учителем физики, приземляла мои небесные мечты.
И вот когда я получил весь этот опыт, пазл в голове сложился: я знаю, зачем иду в школу, и знаю, как добиться результата. Я могу, как нас учили в детстве, в отдельно взятой школе построить что‑то вроде коммунизма, не требуя государственного финансирования.
От кусочка мела до лучшего кабинета информатики
— В 2006 году я пришел в школу № 24 преподавать информатику. Не было ничего, даже кабинета. Только кусочек мела. Надо было сотворить маленькое чудо.
Мы всей семьей таскали из ПГУ списанные стулья, а потом я ремонтировал и обтягивал их. Из подвала подняли списанные парты, сделали новые столешницы. И эти парты до сих пор стоят у нас в инженерном центре. Восемь компьютеров выделила мэрия. Еще пять я собрал из старых запчастей. Вместе с преподавателем технологии и ОБЖ провел электричество. Построил компьютерную сеть. Если чего‑то не хватало — бежал, покупал, придумывал.
Через полгода наш кабинет информатики № 78 стал лучшим школьным кабинетом Архангельска.
Первый робот
— В работе учителя самое главное и самое сложное — поддерживать мотивацию учеников. Это тяжело, на этом выгорают многие учителя…
2008 год. Я готовлю кабинет к новому учебному году. Тогда программа информатики включала в себя практическую и теоретическую, лекционную части. То есть я должен был половину отведенного времени что‑то рассказывать детям с кафедры. И тут приходит моя жена, которая тогда работала в нашей школе педагогом-психологом. Увидела кафедру и говорит: «Ты хоть знаешь, кто к тебе придет в пятый класс?!»
А там такие дети… У одной девочки на stihi.ru с семи лет публикации. Она, кстати, сейчас программистом в «Яндексе» работает. Другая пишет сказки и эссе… Я понял, что надо все менять.
Сначала я решил ускорить программу. Таким образом, за одну только первую четверть мы «съели» весь учебник. Я дал тест на 57 вопросов. Они все написали его на отлично. Вижу — приходит поколение супергероев, то есть учащихся, которые по‑настоящему увлечены предметом и добиваются выдающихся успехов. Они на меня смотрят: «Денис Геннадьевич, а что вы с нами дальше будете делать?»
И тут звезды сошлись. Я получил премию мэра — 8700 рублей на руки, в тот же день зашел в «Детский мир» и увидел коробочку Lego Mindstorms NXT за… 8700 рублей. Потратив премию, я осчастливил детей таким направлением, как робототехника.
Первый урок робототехники прошел 25 октября 2008 года. Дети были ошарашены. Вместо одного шестого урока мы просидели над этим роботом еще шесть — и никто не ушел. А я вдруг понял, что благодаря робототехнике я не устаю. Двенадцать уроков залпом — и я в форме! Будущее определилось. Я увидел, как можно использовать робототехнику в учебном процессе.
Еще одним знаком можно считать то, что в этот день из‑за робота я чуть не опоздал на юбилей моего папы. Геннадию Дмитриевичу исполнялось семьдесят лет.
Рукопись на «пружинке»
— Мы с женой, посовещавшись, пошли по всем банкам, набрали кредитов (тогда в банках не было единой системы кредитных историй) и накупили оборудования. Так я начал интегрировать уроки робототехники в школу.
Экономика нас учит, что надо инвестировать в свою работу. В робототехнику я вкладывал средства, заработанные в бизнесе в качестве специалиста по компьютерной технике. Опыт 1990‑х показал, что бартер выгоднее наличной оплаты, поэтому я получал вознаграждение в виде компьютерной техники для образовательной деятельности.
Как только я занялся робототехникой, выяснилось, что учебных пособий по этому направлению нет. Так родились рукописи, которые я писал для своих учеников и сам сшивал «пружинкой». Потом рукописями заинтересовались уважаемые издательства. Появился «Первый шаг в робототехнике», потом — учебники технологии по направлениям «Робототехника», «3D-моделирование и прототипирование», «Робототехника на платформе ARDUINO», учебники по управлению квадрокоптером и по лего-конструктору SPIKE, пособие «Начала инженерного образования в школе» компании INTEL и даже инструкция к конструктору «Амперка Tetra» «Микроконтроллеры. Основа цифровых устройств»…
Издательства не отчитываются передо мной о тиражах, но, судя по поступающим гонорарам, с которых я плачу налоги, общие тиражи давно перевалили за сто тысяч экземпляров. И до сих пор у меня сохраняется едва ли не монопольное положение на русскоязычном рынке учебников по робототехнике. Ими пользуются не только в России, но и в Казахстане и Беларуси.
Сейчас в нашем инженерном центре достаточно оборудования, чтобы каждый ученик гимназии и каждый посетитель занятий по робототехнике в виде дополнительного образования мог работать со своим индивидуальным конструктором. Проект может длиться долго, и каждый ученик знает, что продолжит с того же шага, на котором остановился.
Инвестиции в людей окупаются быстро
— А в 2016 году я вернулся из отпуска и увидел договор о безвозмездной реконструкции теплицы в инженерный кластер. В этот проект вложились некоммерческое партнерство «Красная Кузница» и 17 малых предприятий по судостроению и металлообработке. В договоре значились два пункта: первый — «Красная Кузница» проводит реконструкцию, второй — гимназия разрабатывает и реализует учебные программы по робототехнике и 3D-моделированию. Других требований к нам они не выставляли.
Также в реконструкцию поступили средства из областного и городского бюджетов — по 450 тысяч рублей из каждого. 16 марта 2018 года мы все вместе торжественно открыли инженерный центр.
Инвесторы были заинтересованы в будущих грамотных работниках, поэтому они хотели, чтобы дети развивались в этом направлении. И они получили то, что хотели. На «Красную Кузницу» пришли работать трое наших выпускников. Инвестиции в людей вообще окупаются всегда и очень быстро.
Первого гимназиста наши инвесторы взяли на работу прямо в десятом классе. Он сделал математическую модель для робота — они оценили.
Потом нужно было сделать робота — прототип шлифовального станка. Суть в чем: берешь старый советский станок, приделываешь к нему контроллер — и автоматизация производства происходит не за миллионы долларов, а значительно дешевле. Принимать работу приехал специалист-наладчик из Ярославля. Девушка, выпускница восьмого класса, пять часов под камеру расписывала ему все в тетрадочке. Потом они этот проект реализовали. А дети были удивлены, что их алгоритмы кому‑то интересны, плюс они получили хорошие премии.
В следующем году инвесторы поставили планку повыше: сделать дельта-робота, демонстратора возможностей по обработке металла. Там недекартова система координат. Это уровень выпускника хорошего вуза, но гимназисты справились. А потом, когда они стали студентами, придумали для той же компании кондитерского робота, который рисовал на блинчиках сгущенкой, соусом — чем угодно. Чем выгодны для бизнеса такие вещи? Они демонстрируют возможности компании и ее сотрудников. Программировать плазменную резку металла? Пожалуйста. Украшать блинчики не вручную? Пожалуйста. После этого легче заключать контракты.
Супергерои и экосистема
У Копосова есть специальное слово — «супергерои». Так он обозначает учеников, которые живут компьютерами, роботами, программированием. Они занимаются сверх всякой программы все свое свободное время. Люди, давно знакомые с Денисом Геннадьевичем, знают это слово.
Недавно руководитель одной компании принес для супергероя два настоящих, но не новых роботизированных протеза левой руки, кисти. Супергерой из 24‑й гимназии сделал управление этой кистью сначала через мышцы, потом по нейроинтерфейсу. А потом со словами: «Так что‑то не спортивно» — сам напечатал на 3D-принтере и собрал протез.
Денис Копосов создал вокруг себя экосистему робототехники и счастливо живет в ней. В этой экосистеме в пособии для 3–4‑х классов используются тригонометрические функции. Шестиклассник собирает и программирует модель экскаватора с семью моторами и двумя контроллерами.
В этом году робототехника стала частью предмета «Технология» в восьмом классе во всех школах России. Со следующего года эти восьмиклассники перейдут в девятый класс, и у них будет один час 3D-моделирования, 3D-прототипирования, трехмерной печати. Огромному количеству учителей предстоит осваивать новые знания и умения.
Тем временем Денис Геннадьевич Копосов утверждает:
— Я не рассматриваю уроки робототехники как обучение робототехнике или как получение профессиональных навыков. Профессиональные навыки дает вуз. Наша задача — профориентация. А самое ценное, что есть в робототехнике, — это развитие ребенка.
Династия
Геннадий Дмитриевич Копосов (1938–2023) — «учитель учителей», любимый студентами преподаватель физики, экспериментатор, ученый, многолетний заведующий кафедрой физики и замдекана физмата АГПИ — ПГУ, профессор САФУ.
Тамара Сергеевна Копосова — доктор биологических наук, профессор САФУ, работает в АГПИ — ПГУ — САФУ с 1965 года. Автор диссертации по адаптации детей к школе.
Комментарий
«Cамый известный в России робототехник»
Директор гимназии № 24 имени Бориса Львовича Розинга Иван Александрович Белов:
— Денис Геннадьевич Копосов — самый известный в России робототехник. Он был проводником и первопроходцем в этом направлении знания, многие следовали его методическим и педагогическим советам.
Отдельный инженерный кластер в гимназии создан именно под Дениса Копосова. Без него не было бы этого направления в нашей работе. Это педагог, который безмерно любит свое дело и буквально живет на работе с восьми утра до восьми вечера.
Факт
- С 2017 года в Архангельской области реализуется проект «Детский Арктический технопарк». Одна из его технозон открыта в гимназии № 24. В рамках этого проекта гимназия получила средства из областного бюджета на приобретение оборудования. Статус технозоны Детского Арктического технопарка позволяет образовательной организации проводить региональные мероприятия по техническому творчеству детей.
Официальная группа Гимназии № 24 Архангельска в соцсети «ВКонтакте»