Композиты, 3D-печать и робототехника. Как в лицее готовят будущих инженеров

В Президентском лицее открыты две партнерские лаборатории Росатома: «Специализированный центр компетенций «Сириус. Технологии композитов» и «Аддитивные технологии». Подобных лабораторий в российских школах нет, а у нас – есть.

Чем полезны лаборатории в образовании ребенка? Как строятся занятия? Почему проект морского такси стал ключевым для профильного класса? Куда и зачем зовут любителей робототехники в апреле?

На эти и другие вопросы отвечает Алексей Чумаков, заведующий научно-учебными лабораториями лицея «Сириус», кандидат физико-математических наук.

 

– Алексей Сергеевич, Президентский лицей «Сириус» открыл научно-учебные лаборатории. Какова цель? Какие программы используете?

– В России и мире дефицит инженерных кадров, поэтому нам нужно готовить новых специалистов – со школьной скамьи. С этого учебного года ученики лицея, в том числе инженерно-математического класса, изучают и осваивают современные технологии в двух наших лабораториях.

Госкорпорация «Росатом» и ее дочерние компании «Юматекс» и «Русатом – Аддитивные Технологии» помогли Президентскому лицею «Сириус» создать уникальные научно-учебные лаборатории, подобрать и поставить оборудование, обучить педагогов. Подобных лабораторий в российских школах нет, а у нас – есть.

Сегодня мы предлагаем ребятам самые разные программы - от общеобразовательных на уроках технологии (для учащихся лицея) до дополнительных (для всех желающих). Спрос на занятия в рамках дополнительного образования достаточно высокий. Предполагаю, что на программы следующего учебного года будем проводить конкурсный отбор.

В основе всех программ – проектная деятельность. Мы даем ребятам проблемную задачу, знакомим с основными приемами анализа и решения подобных задач, со всеми методиками, которые доступны в наших лабораториях. Школьники разрабатывают проекты, которые здесь же реализуют: морского такси, «заменителя гипса» и т. д.

Научно-учебные лаборатории открыты для всех. В них можно побывать во время традиционных экскурсий.

 

– Программы дополнительного образования ориентированы на всех желающих. О каких программах речь? Можно ли записаться прямо сегодня?

– Лицей открыл несколько программ дополнительного образования: «Разработка и изготовление изделий из композитных материалов», «Основы 3D-моделирования», «Аддитивные технологии». Очевидно, что перечень будем расширять.

Чтобы участвовать в программах допобразования, нужно направить в лицей заявку. Сейчас группы укомплектованы и уже освоили часть учебного курса. Заявку сможем учесть при формировании списков на следующий учебный год.

– Какой проект разрабатывает профильный инженерно-математический класс? Какую проблему решает?

– Транспортную. В утренних и вечерних пробках жители Сириуса и Сочи стоят порой по несколько часов. Но мы с вами живем на берегу моря, а водный путь почему-то не используем. Сегодня морское такси широко распространено в азиатских странах. В Сингапуре, Малайзии его чуть ли не больше, чем наземного.

Инженерно-математический 10 класс решил создать проект морского такси между Сириусом и Сочи. У ребят есть этот и следующий год – 11 класс, поэтому проект мы разбили на два этапа. На первом этапе изготавливаем прототип морского такси - макет, не полноразмерное изделие. В процессе ученики овладеют технологиями, которые потребуются им в дальнейшем: прототипирование, создание 3D-модели, фрезерная обработка материалов, обработка поверхностей и само создание изделия из композитных материалов… Речь идет только о корпусе судна. Сделать макет действующим мы, конечно, планируем, но только если хватит времени, его же, к сожалению, в обрез.

Объем навыков очень большой, работы много и тонкостей – на каждом ее этапе. В настоящее время идем в полном соответствии с календарным планом. В 11 классе перейдем ко второму этапу: создание какой-то части реального такси, которое будет курсировать по маршруту. Предварительная договоренность с «Росатомом» об этом уже есть. В настоящее время инженерно-математический класс завершает работу над 3D-моделью.

У ребят есть сильный партнер и крутая цель, они решают реальную проблему. Их консультируют ведущие специалисты отрасли. Например, Альберт Назаров, владелец и генеральный директор компании Albatross Marine Design, работающей с «Росатомом» и создающей подобные проекты в Азии, приезжал в лицей и рассказывал ребятам о тонкостях пассажирского кораблестроения, юридических аспектах и прочем. На лекции ученики 10-го класса спросили специалиста, в какой вуз им поступить, чтобы работать в сфере кораблестроения. Они всерьез задумались о выборе профессии!

– Алексей Сергеевич, вы сказали, что подобных лабораторий нет ни в одной российской школе. В чем их уникальность?

– Прежде всего, в наличии необходимого оборудования для каждого этапа технологического процесса. Причем это оборудование производственных стандартов. Стоит выделить, например, ЧПУ-фрезерный станок с рабочим полем 1,3 x 2,5 м, шлифовальные столы и термокамеры, самая большая из которых имеет внутренний объем 8 куб. м (2 х 2 х 2 м).

– Почему мастерскую по робототехнике лицей открыл на базе лабораторий?

– Робототехника - важное инженерное междисциплинарное направление. Оно существовало в лицее и ранее. Включив мастерскую в состав инженерных лабораторий, мы расширили для ребят перечень доступного оборудования и образовательных программ.

– В чем секрет популярности робототехники? Чем полезна она ребенку?

– Что такое робототехника? Это создание роботов. Что такое робот? Этот вопрос может показаться простым, но сформулировать ответ сразу, наверное, получится не у каждого.

Роботом обычно называют некое устройство, которое выполняет работу по заранее созданной программе или алгоритму. Эта работа, как правило, призвана упрощать труд человека, увеличивать производительность труда. Потому робототехника и стала популярной. Первое из мест ее применения - производство, но со временем проникла во все сферы деятельности. Стиральная машина или кофемашина – тоже роботы. Мы нажимаем кнопки, и машины работают по заложенной программе. Мы окружены роботами: они дома, на работе, в производстве. Многие современные машины можно считать роботами, потому что они отчасти сами принимают решения.

Детей нужно знакомить с роботами с самого раннего возраста. Если ребята начнут их создавать, то лучше поймут, как те работают и как их можно применять.

– С какого возраста можно записывать ребенка в мастерскую по робототехнике? Нужны ли ему первоначальные знания, умения и навыки?

– Наши программы дополнительного образования доступны для детей от четырех до семнадцати. Четырехлетний ребенок уже способен понять механизмы зубчатой передачи, реечной передачи, различные рычаги. Таким образом, изучает самые простые механизмы, которые входят и в сложные. Собирает игрушки, которые двигаются, как-то себя проявляют. Понятно, что дети самого малого возраста не занимаются программированием, многие из них еще и читать не умеют.

Если ребенку робототехника интересна, он может зайти в эту сферу в детском саду и выйти в 11 классе. Сначала соединяет детальки конструктора просто руками и ничего не программирует, а в конце сам разрабатывает роботов, разрабатывает и создает для них корпус, печатную плату, производит распайку элементов и программирует микроконтроллер.

Большая часть языков программирования в робототехнике построена на тех же языках, что используют в IT. Ребенок 9-11 лет может работать с конструктором и программировать на упрощенном языке (например, RobotC – полностью основанный на настоящем C), затем пойти на серьезное программирование и уже, например, писать приложения. Все очень близко, поэтому у ребенка, занимающегося робототехникой, в будущем вряд ли возникнут проблемы с профориентацией  и трудоустройством.

– Лицей «Сириус» планирует созвать в апреле любителей робототехники – на соревнования. Как думаете, желающие будут?

– Конечно, и много!.. Впервые мы организовывали соревнования по робототехнике в прошлом году. Предполагали, что поучаствуют в них лицеисты и ученики сочинских школ. А приехало более 200 человек, в том числе из Краснодара, Абхазии и даже Москвы.

В этом году планируем провести двухдневные соревнования в середине апреля. Ребята, как и раньше, будут состязаться в различных номинациях. Их много, можно посмотреть список на странице соревнований. Включили две новые номинации: по аддитивным технологиям (3D-моделирование) и «Робо-дэнс» (создание танцующего робота).

Любые соревнования – это интересно. Ребята стремятся победить, стараются, чтобы их роботы и программы были лучше, чем у других. Когда дети и взрослые, как говорится, варятся в своем соку, ничего хорошего не происходит. Мероприятия, позволяющие обмениваться опытом, «себя показать и других посмотреть», всегда позитивно влияют и на мотивацию, и на навыки.