Робот розправив клешні

«Ніщо не є далеким, усього можна досягти»,

― Айн Ренд, Атлант розправив плечі. Частина 1.

«Тями це зробити я не маю. Це дуже нестандартна річ», — крутить у руках якусь чудернацьку забавку із різноколірних деталей Лего вчитель інформатики Андрій Роговський. Її зліпила докупи якась дитина, яка бавилась тут конструктором.

Ми зустрілися у колишньому кабінеті праці Луцького ліцею № 9 наприкінці навчального року. Саме тут у позашкільний час Андрій викладає у гуртку робототехніки, який ввела у шкільні стіни Мала академія наук, а вчителі підтримали.

За столом поруч перед ноутбуком сидять двоє світлочубих випускників ліцею: 17-річний Дмитро Назарук та 16-річний Юліан Головчук. Вже через місяць після нашої розмови вони у вишиваних сорочках за океаном радітимуть золотим медалям. Їх юнаки здобудуть на змаганні GENIUS Olympiad в американському штаті Нью-Йорк із роботом, якого зробили в українському місті Луцьк.

І це історія про те, як нові моделі навчання здатні пояснювати складні фундаментальні закони, зацікавлювати шукати нестандартні рішення та виходити за межі параграфів підручників. За межі країни і навіть — континенту.

Світ кольорових деталей

У кабінеті гуртка робототехніки стоять парти, є дошка, а ще багато контейнерів. На підлозі змодельоване поле для робота. До нього ми повернемося згодом, а поки я не можу відійти від відчуття ностальгії за цією школою, яку закінчила у 2006 році.

Зміни в колишньому кабінеті трудовика мимоволі нагадують маленьку промислову революцію: від цих стін забрали станки, молотки та пилки. Їх замінили дрібними деталями, моторчиками та ноутбуками. Тяжка фізична праця поступилася молодому вигадливому розуму.

Андрій дістає кілька ящиків із дрібними кольоровими детальками. Саме тими, що їх частенько відчувають на своїх п’ятах батьки малих дітей, тими, які знаходять у сумках, кишенях, у подушках диванів.

Перед нами — посортовані частинки, з яких учні гуртка робототехніки щось майструють. Сюди долучаються діти вже з молодшої школи. Звісно, на перших етапах вони не будують ро́бота — складну технічну конструкцію, яка буде працювати, якщо хоч трішки розумітися у програмуванні, фізиці та механіці.

Діти роблять те, що їм найліпше вдається і якнайкраще розвиває. Не маючи жодних інструкцій, вони складають тут свій світ, героїв, машини та космічні кораблі.

Своє «щось» — що не вміщується в стандартні рамки, уявлення та правила. Така вільна гра дозволяє розвивати фантазію та мислення. Згадуючи слова педагога Василя Сухомлинського, живить розум, що оселився на кінчиках пальців.

«Діти не губляться перед такою кількістю деталей. До чого дотягується рука — з того і будують. У мене потім проблема все тут посортувати», — ділиться педагог.

Вдихнути життя кодом

А вже з другого класу в життя вихованців приходять програмування, розповідає Андрій.

«Із другого?! — дивуюся, згадуючи свій досвід знайомства у шкільні роки з мовою програмування Паскаль десь у восьмому. — Це, напевне, не ті уроки з чорними екранами і задачами if a plus b».

«Ні-ні, не ті. Все значно веселіше, аніж чорний екран. Зараз мова програмування зводиться до простішого. Сам код легкий і пишеться людською мовою. Він зрозумілий, адаптований. Пішли покажу», — і вчитель демонструє на ноутбуці додатки для дитячого програмування Scratch, в яких учням пропонують рухати котика чи чоловічка.

Для Лего є своя навчальна програма, розроблена умисно під ці конструктори. І все знову ж таки нагадує гру, яка може захопити дитину, пояснити алгоритм та принцип керування пристроєм, навчає логіці.

А вже певні знання з математики, фізики для молодших класів, які ще не вивчали, Андрію доводиться пояснювати «на пальцях».

У кабінеті педагог показує нам пристрої різних поколінь: від елементарних до тих, з якими мають справу старшокласники Дмитро та Юліан. Це модулі, датчики, які допомагають людині «оживити» механізм.

«Робототехніка вчить вчитися. Давайте не будемо цю штуку сприймати, як щось кольорове, а краще — як щось технологічне, — провадить учитель, беручи до рук робота. — Це нетяжкий робот, але він має два датчики, два мотори, гіроскоп (механізм, який дозволяє телефону перевертати екран). Є можливість створити проєкт, в якому цей персонаж буде рухатися праворуч чи ліворуч. Це наче забавка, але за її допомогою ми навчаємо інженерів. Вони конструюють щось не на модульних простих моторах, а беруть звичайні мотори, контролери, паяльники і створюють, наприклад, дрони, коптери».

Генерація ро́ботів

З однією з таких дуже технологічних забавок знайомлять далі нас хлопці — Юліан та Дмитро. Своє дітище вони почали майструвати взимку 2023 року і це вже шоста генерація робота, якого вони просто так і кличуть — робот.

Дмитро раніше брав участь в олімпіаді з програмування, а Юліана якось учитель побачив з платою контролера в руках. Тому вирішив змотивувати юнаків до гуртка. А далі підштовхнув рухатися до GENIUS Olympiad, конкурсу, в якому школярі змагаються у різних сферах: від співів, креативного письма до робототехніки. Спочатку треба виграти місцевий рівень, а потім є шанс полетіти на Всесвітню олімпіаду.

«Моє ставлення до цього було скептичне», — каже Юліан. Він цікавився програмуванням мікроконтролерів та електронною інженерією. Згадує, що приблизно з шести років грався різноманітними платами, вивчав, як вони працюють. Він із сім’ї художників, батько — ювелір, який також має стосунок до інженерії.

«Тяга до цього у мене завжди була. Якщо взяти систему розумного будинку, то у нас є вимикачі, розетки, і кожна під’єднується одна до одної. Це все працює на мікроконтролерах — платах, які можуть виконувати елементарні програми, що не доходять до рівня комп’ютера за багатьма процесами, а є простими. Це ж дуже цікаво!» — пояснює Юліан.

Дмитро перейшов до ліцею № 9 з сьомої школи. Ще там розвинулося його захоплення кодуванням. А сам інтерес до цієї науки йому передав батько. Каже, малюком грався Лего, підглядав, що тато робить за комп’ютером.

Доки ми говоримо, пальці хлопців працюють з джойстиком та телефоном, керуючи роботом. Очі пильно дивляться на поле. Робот маневрує по «берегу», який розгорнули серед кабінету.

Їхня робота злагоджена та синхронна. І навіть у відповідях вони доповнюють слова один одного, не перетягуючи ініціативи.

Хороші дні для семи годин праці

За легендою організаторів олімпіади, поле, по якому їздить робот, — це океан з береговою лінією та островом. На суходолі лежать «тваринки», яких викинули хвилі, а у воді — сміття. За задумом проєкту, робот має зібрати сміття, а тварин навпаки помістити в море. Крім цього, треба взяти аналіз води з океану. За кожне завдання нараховують бали.

Здавалося, така проста легенда, але вона потребує точних тактичних, стратегічних та командних рішень: як зробити достатньо довгу стрілу-руку робота, аби його не хилило вперед; де помістити двигун, щоб конструкція була лаконічна та швидко рухалася; які цілі взяти в пріоритет, аби заробити більше балів в обмежені три хвилини, і загалом — як працювати разом і залишатися спокійними.

Обидва учасники мають свою роботу для керування — один їде, другий управляє рукою-клешнею.

Аби створити свого робота, учні багато працювали: читали інформацію на форумах, дивилися тематичні відео, пробували, робили та переробляли. Навіть дизайн змінювали не один раз.

Спочатку ділилися ідеями, потім обирали найкращу і давали їй життя.

Така природа людини: ми отримуємо задоволення, коли робота закінчується якимось хорошим результатом. А якщо щось виходить не так, то це значить, що треба ще попрацювати

Юліан Головчук

Вони не сприймають невдале рішення як поразку. Наприклад, лише клешень для робота було п’ять варіантів, доки вибрали оптимальну форму. А потім їх знову розібрали, аби вдосконалити.

«Удень ми приділяємо роботі над роботом 4 години», — пояснює Юліан.

«Більше!» — втручається Дмитро.

«Якщо день хороший, то можна і сім годин попрацювати», — доповнює колега.

Учителя Андрія Роговського у цьому процесі вони називають своїм мотиватором. Людиною, яка вселяє в них віру у власні сили.

Цікавлюся, чи встигають жити оте «звичайне юнацьке життя».

«Для цього є ціла неділя», — не задумуючись випалює Юліан.

«І трішки суботи», — так само блискавично доповнює Дмитро.

Вони і справді мають захоплення, притаманні для хлопців їхнього віку: волейбол, настільний теніс, Юліан малює.

Про те, що летять за океан на змагання, вигравши Всеукраїнський відбір, хлопці дізналися навесні.

«Ми хотіли вибороти цю поїздку в Штати. Навіть не так. Спочатку просто хотілося поїхати в Київ. Взяти участь у топових змаганнях», — ділиться Юліан.

«Ми думали, що це дасть якісь переваги для вступу в університет», — доповнює Дмитро.

І зрештою, додають, це весело. Хлопці мають плани на грант, хороше навчання, бо своє життя вони і далі хочуть пов’язати з інженерією.

«Простою мовою кажучи, Дмитро хоче стати програмістом, а я — робити штуку, яку програмують», — пояснює Юліан.

«Юліан робить оцю „штуку“, а я забезпечую, аби „штука“ працювала», — доповнює Дмитро.

***

Попередній слайд

Наступний слайд

У середині червня хлопці прилетіли до Луцька з перемогою. Вони взяли золото змагань, виграли грант у 20 тисяч доларів для навчання в Рочерстерському університеті (де були змагання), який покриває частину витрат. Але поки вирішити вчитися в Україні.

Наприкінці липня Юліана та Дмитра чекає здача національного мультитесту. І зрештою попереду — здійснення мрій. Робити розумні будинки та «штуки», які дозволяють жити якісніше. Дозволяють розправляти плечі.