От физики ускорителей – к школьному кванториуму

Накануне Дня учителя мы встретились с заместителем директора Гатчинской школы № 9 Светланой Кучер, которая преподает физику и астрономию, руководит школьным кванториумом и ведет кружки 3D-моделирования, но когда-то она изучала ускорители и готовилась защищать диссертацию в ПИЯФ.

- Светлана Евгеньевна, как молодой ученый-физик стал школьным учителем и педагогом дополнительного образования?

- По образованию я, прежде всего, учитель физики и математики, плюс аттестованный преподаватель астрономии, так что фактически работаю по специальности. Непосредственно физикой ускорителя заряженных частиц я занялась уже в аспирантуре, сочетая эту деятельность с преподаванием.

…Я родилась в Башкирии и там окончила Стерлитамакский педагогический институт, физико-математический факультет. На пятом курсе у нас читали лекции профессора Петербургского института ядерной физики, они же приглашали особо увлеченных студентов к себе в аспирантуру – в ПИЯФ, в Гатчину. Правда, обычно звали молодых людей, но я спросила: «А девчонок берете?» Преподаватель удивился, но не отказал: я успешно сдала экзамены и поступила в аспирантуру. Так я оказалась в Гатчине и стала сначала старшим лаборантом, потом младшим научным сотрудником ПИЯФ в ускорительном отделе и проработала там десять лет – до 2014 года.

- Почему вы решили уйти в школу?

- Изначально такая мысль была, все-таки не просто так я пошла в педагогический. Хотя из 25 человек нашей институтской группы только трое на данный момент работают в педагогике.

- Вы намеревались быть учителем физики?

- Да, факультет был физико-математический, из нас готовили учителей математики и физики, давали методику преподавания и того, и другого, но меня привлекала именно физика. И, собственно, в первый же год учебы в аспирантуре я стала вести физику в гатчинской вечерней школе, успешно совмещая научную и педагогическую деятельность. Потом мне предложили стать сначала заместителем, а затем и директором вечерней школы и полностью перейти в педагогику – я согласилась. Когда вечерняя школа присоединилась к 9-й, меня пригласили заместите-лем директора и преподавателем физики и астрономии.

В 9-й школе мне сразу дали физико-математический класс, через три года я выпустила этих ребят, взяла пятый физмат – и довела до выпуска. Несмотря на то, что физика по программе начинается с 7-го класса, в 5 и 6 физико-математических классах мы преподаем введение в предмет под названием «Естествознание».

- Как вы пришли к 3D-моде-лированию?

- Это началось еще в аспирантуре. Мой научный руководитель предложил мне заниматься моделированием изохронного циклотрона Ц-80. ПИЯФ закупил лицензионную программу на двадцать рабочих мест, и одно из этих мест предоставили мне. Я изучила программу, сделала первые модели сборки малого ускорителя. Я моделировала по чертежам, мне помогали конструкторы высокого класса, которые разбирались в чертежах, а я это все переводила в 3D-модели. 

Мне очень понравилось заниматься моделированием установок и объектов, и я решила организовать в школе кружок 3D-моделирования. Дети, конечно, начинают с простого, моделируют в программе «Компас». Например, вот эти шахматы делают пятиклассники. Фигуры моделируются и распечатываются на 3D-принтере из пластика. В школе используется нетоксичный биоразлагаемый пластик – PLA.

 - От циклотрона – к школьным кружкам?

- В 9-й школе я смогла реализовать свое стремление заниматься дополнительным образованием. Мы начали с нуля развивать робототехнику, 3D-моделирование. Я прошла обучение в 239-м физико-математическом лицее в Петербурге, где очень хорошо развита робототехника, и лицей проводит бесплатные курсы для учителей со всей страны (педагогам, желающим преподавать робототехнику, рекомендую проходить практику именно там).

Начинала я вести в школе робототехнику с двумя наборами конструкторов, потом мы купили еще два и два взяли в аренду у другой школы: итого, у нас образовалось шесть наборов для робототехники – а это уже оптимальное количество для группы из 12 человек.

Мы начали участвовать в соревнованиях. И параллельно занялись 3D-моделированием. Закупили первые маленькие 3D-принтеры, которые сейчас стоят на каждом рабочем месте, и дети на них работают уже с пятого класса. Постепенно наши ученики вышли на региональные чемпионаты «Юниор-Профи» и «Молодые профессионалы» и стали побеждать. Последние три года подряд мои ребята занимали призовые места на Национальном чемпионате, и сейчас мы готовим новую смену.

- Как быстро достигаются такие результаты?

- Достижения всероссийского уровня происходят на третьем году обучения. В первый год дети осваивают процесс, во второй год участвуют в разных соревнованиях, пробуют себя, а на третий год у них уже четкий настрой на победу.

- Кто больше увлекается робототехникой, 3D-моде-лированием – мальчики?

- Девочки тоже становятся призерами чемпионатов. В прошлом году, например, 6-классница Вера Уткина победила в малой региональной олимпиаде по технологии в направлении «3D-моделирование и печать» среди 7-8 классов. Она же заняла 4-е место в открытом межрегиональном чемпионате Свердловской области «Моделируй будущее» в категории 12+, а 11-классник Данил Морозов занял 2-е место в категории 14+. Шестиклассники Руслан Дроздов и Анастасия Семенова, победив на региональном этапе, приняли участие в финале Всероссийской олимпиады по 3D-технологиям на базе Политеха.

География наших чемпионатов обширна – мы были в Хабаровском крае в Комсомольске-на-Амуре, в Иркутской области на Байкале, в Башкортостане и, конечно, в Москве и Петербурге. А в прошлом году ученик 9 класса Олег Ефремов принял участие в открытом международном конкурсе по инженерному трехмерному моделированию в Казахстане.

По сути, мы занимаемся инженерным дизайном. Есть соревнования, на которых мы четко по чертежам моделируем, анимируем, выполняем обратное проектирование – с готовой модели делаем чертежи для конструкторов. Есть соревнования, где также используется 3D-моделирование, но в конце нужно изготовить прототип – напечатать на 3D-принтере.

Вот эти модели поршневых насосов, например, делали 6-классники. По чертежам дети смоделировали каждую деталь, корпус, потом напечатали и собрали. Когда доходит до сборки, начинается самое интересное: если моделировать точно по чертежам, внешний диаметр поршня и внутренний диаметр цилиндра оказываются практически одного размера, и собрать конструкцию не получается. И ребята уже понимают: у них есть два варианта – либо долго и нудно исправлять дело напильником и наждачкой, либо учесть этот нюанс при моделировании и сделать поправку. Все наши пять команд – по два ребенка в каждой – справились. В этих поршневых насосах все, что нужно, двигается.

- Много ребят занимаются в кружках?

- Сейчас посещаемость такая, что мы едва справляемся – отбоя от желающих нет. Я пригласила второго педагога – эксперт из Луги Светлана Леонидовна Иванова переехала в Гатчину и стала вести у нас занятия по 3D-моделированию и прототипированию.

К открытию кванториума мы готовились целый год, подбирали оборудование, проходили курсы, консультировались с коллегами из других школ. Поскольку у нас школьный кванториум, в нем работают три лаборатории – физики, химии и биологии, а дополнительно мы выбрали три направления: робототехнику, хайтек и беспилотники. В прошлом году в кванториуме появился кружок управления беспилотниками, который ведет мой супруг. Ребята учатся управлять дронами сначала в симуляторе на компьютере, потом переходят к гоночным беспилотникам – мы купили 10 скоростных дронов. Я специально подбирала квадрокоптеры такого уровня, которые могли бы участвовать во всероссийских соревнованиях. Тут уже идет управление от первого лица: ребенок надевает специальный шлем и управляет дроном пультом, проходя трассу, огражденную сеткой, так, как если бы он сам находился на этом летательном аппарате.

Условия для развития есть, и мы этим активно пользуемся. А ребята, которые имеют успехи на всероссийском уровне, уже являются специалистами и могут даже работать на производстве. Во время соревнований они тоже получают дополнительные знания и опыт, посещают мастер-классы. Мы, кстати, приобрели в кванториум небольшой фрезерный станок, потому что и эти навыки нужны детям на чемпионатах по профессиональному мастерству.

- Ваши выпускники используют знания, полученные на этих дополнительных занятиях в кванториуме?

- Многие из наших выпускников выбирают технические специальности, в том числе связанные с робототехникой и 3D-моделированием: учатся в Горном университете, в ЛЭТИ, в Политехе – в частности, на направлении прототипирования.

- А своих дочек вы приобщили к физике или инженерному дизайну?

- Моя старшая дочь Анастасия учится в 11 классе президентского физико-математического лицея № 239 в Петербурге: она прошла испытания в «Сириусе» в математическом лагере и получила приглашение в лицейский класс – в числе 15 ребят со всей России. До этого она училась в математическом классе Гатчинского лицея № 3. Настя в команде была не раз в призерах и победителях региональных и всероссийских чемпионатов профессионального мастерства по инженерному дизайну и изготовлению прототипов. Теперь выбирает будущую профессию и ориентируется на биоинженерию, чтобы заниматься интересным и полезным делом.

Младшая – Полина тоже учится в лицее № 3, интересуется 3D-моделированием и делает успехи в этом направлении.

- Предполагалось, что в кванториуме будут заниматься дети со всего города. Удалось реализовать эту идею?

- Во время летней инженерной смены мы проводили мастер-классы для всех. Но в течение учебного года у нас пока не хватает места из-за второй смены. Очень надеемся, что с открытием школы в микрорайоне IQ у нас снизится нагрузка. Кроме того, нам нужны педагоги дополнительного образования: мы приглашаем преподавателей с инженерным, техническим, педагогическим образованием – тех, кто хочет попробовать себя в сфере преподавания 3D-моделирования, робототехники, электротехники. Можем предложить специальные курсы для повышения квалификации.

- Светлана Евгеньевна, без какого личностного качества, по-вашему, не может состояться учитель, даже если он прекрасно владеет своим предметом?

- Без терпения. Надо доходчиво объяснить ребенку суть дела (а скорость понимания у всех детей разная), дождаться, чтобы он понял и выполнил задание. Очень часто хочется вмешаться – побыстрее показать ученику, а ему надо самому пройти все этапы.

И есть еще очень важная составляющая успеха учителя: взаимопонимание с администрацией школы. Руководство 9-й школы все мои инициативы поддерживает. Мы, собственно, хотели стать «Школой инженерной культуры» и делали определенные шаги в этом направлении, приобретали оборудование, но тут поступило судьбоносное предложение от областного комитета образования – открыть кванториум на базе школы, и в нем все новаторские идеи «девятки» нашли свое воплощение.

Екатерина Дзюба