Передовая инженерная школа Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ) активно развивает направление профориентационной деятельности среди школьников и студентов колледжей, стремясь привлечь молодежь к инженерным профессиям и изучению передовых цифровых и производственных технологий. ПИШ СПбПУ помогает ребятам сделать первые шаги в робототехнике, программировании, изучении ЗD-печати и аддитивных технологий, проводя инициативные проекты вместе со школами, колледжами и образовательными центрами.
Одним из основных образовательных проектов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», направленных на реализацию модели сквозного бесшовного инженерного образования «школа – колледж – вуз – промышленность» и углубление знаний учащихся в робототехнике, информатике и технических науках, является разработка малогабаритного колесного автономного робота (МКАР).
МКАР предназначен для изучения алгоритмов программирования беспилотных систем. Он оснащен системами ориентации в пространстве, которые используются в промышленности при создании систем управления автономным транспортом. Благодаря датчикам и специализированному программному обеспечению (ПО) робот двигается без участия оператора, избегая препятствий. На основе физической модели также была разработана виртуальная модель-симулятор, которая позволяет проводить отладку ПО в виртуальной среде.
Проект проводится под научным руководством проректора по цифровой трансформации СПбПУ, руководителя Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексея Боровкова, директора Центра дополнительного профессионального образования ПИШ СПбПУ Сергея Салкуцана и заведующей лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» (ПСПОД) ПИШ СПбПУ Марины Болсуновской в рамках сотрудничества ПИШ СПбПУ и Администрации Санкт-Петербурга. Партнером разработки МКАР выступает Академия цифровых технологий, которая представляет современное образовательное пространство, где школьники от 6 до 18 лет могут овладеть профессиями и специальностями в сфере IT, биотехнологий, робототехники, технологий цифрового производства. Руководителем проекта стал старший преподаватель Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ, научный сотрудник лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ Георгий Васильянов.
15-16 октября 2024 года на форуме «Инженерное образование» в рамках VI Международного форума «Передовые цифровые и производственные технологии» состоялась официальная презентация разработки и прошли первые экспертные дискуссии о применении МКАР для обучения школах. К концу 2024 года были изготовлены 45 моделей МКАР для петербургских школ и состоялось обучение преподавателей информатики и робототехники.
«Малогабаритный колесный автономный робот позволит школьникам освоить базовые навыки программирования систем управления беспилотным транспортом, понять принципы его работы. Современное оборудование ориентировано на практическое применение в школьной среде и создано, чтобы сделать изучение инженерных направлений доступным и увлекательным для учащихся», – подчеркнула заведующая лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ Марина Болсуновская.
В феврале 2025 года на базе Академии цифровых технологий состоялась презентационная компетенция юниорской линейки «Программирование беспилотных систем» – соревнования, на которых школьники программировали МКАР на языке Python.
Участникам соревнований предстояло запрограммировать робота для движения в ручном в автономном режимах. Задача была разделена на четыре модуля, в каждом из которых школьники демонстрировали мастерство программирования на языке Python, разрабатывая ПО для виртуальной и физической моделей.
Перед соревнованиями ребята прошли подготовку в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Занятия провели разработчики МКАР – старший преподаватель Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ, научный сотрудник лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ Георгий Васильянов и инженер этой же лаборатории Владимир Воронов. Задания для соревнований разработали Георгий Васильянов и инженер Эдуард Джужуев. Также сотрудники лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ вошли в жюри и оценивали качество выполнения конкурсных задач.
«Подготовка состояла из трех образовательных интенсивов, в ходе которых участники изучали основы Robot Operating System, учились программировать МКАР и управлять им. Ребятам понравилось работать с роботом, и они были воодушевлены предстоящими соревнованиями. Благодаря интенсивам нам удалось сбалансировать разные уровни подготовки участников, уравняв их шансы на победу.
Участие в соревновании позволило школьникам, как будущим профессионалам, попробовать себя в качестве разработчиков беспилотных транспортных систем с использованием передового опыта ПИШ», – рассказал Георгий Васильянов.
Директор Академии цифровых технологий Валерия Зотова и старший методист учебно-методического центра Академии цифровых технологий и главный эксперт компетенции Зинаида Бушуева приняли участие в награждении юных профессионалов. Победители и участники получили дипломы, сертификаты и памятные подарки от Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг».
Также на базе Академии цифровых технологий прошла презентация МКАР и передача робототехнических моделей во временное пользование представителям 15 школ Санкт-Петербурга. Благодаря модели и комплекту учебно-методических материалов к ней учителя смогут проводить еще более эффективные, наглядные и интересные занятия по робототехнике и смежным дисциплинам.
Исполняющая обязанности первого заместителя председателя Комитета по образованию Санкт-Петербурга Ирина Гридчина и директор Академии цифровых технологий Валерия Зотова выступили на открытии презентации малогабаритного колесного автономного робота с приветственным словом. Они подчеркнули важность внедрения подобных отечественных разработок в образовательный процесс и поблагодарили учреждения за их вовлеченность в проект.
«Это один из экспериментальных проектов, реализуемых в рамках развития инженерного образования в школах. Важной его особенностью является не только обучение педагогов, но и передача знаний школьникам, которые осваивают программу, в том числе в формате сертификационных курсов. Эти курсы дают возможность получить дополнительные баллы при поступлении в университеты. Одним из уже реализованных направлений развития проекта стало проведение соревнований на базе этих роботов. Если технология будет успешно интегрирована в соревновательный формат или включена в олимпиады, это станет значимым результатом и шагом вперёд в развитии инженерного образования», – отметил директор Центра дополнительного профессионального образования ПИШ СПбПУ Сергей Салкуцан в выступлении на презентации.
Старший методист учебно-методического центра Академии цифровых технологий Зинаида Бушуева представила ключевые этапы проекта МКАР. Так, к презентации педагоги школ уже завершили обучение по робототехнике на основе малогабаритного колесного автономного робота в Политехническом университете. Представители Академии цифровых технологий заключили договоры со школами и передали им комплекты МКАР. Сейчас участников проекта ожидает финальный и наиболее значимый этап – запуск дополнительных образовательных программ для школьников.
Разработчики МКАР Георгий Васильянов и Владимир Воронов рассказали о технической стороне реализации МКАР. Спикеры поделились процессом создания робота и акцентировали внимание на технических задачах, которые были поставлены перед инженерами, а также объяснили устройство модели и её основные функции, а в завершение продемонстрировали её работу.
После презентации представители петербургских школ получили модели малогабаритного колесного автономного робота для применения на уроках и внеклассных занятиях по робототехнике и смежным дисциплинам.
Отметим, что Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» совместно с партнерами систематически проводит образовательные и профориентационные мероприятия при поддержке Администрации Санкт-Петербурга, Минпросвещения России и Минобрнауки России, принимает участие в деловых событиях в сфере науки и образования, а также разрабатывает современные инструменты для обучения.
Так, в 2024 году представители ПИШ СПбПУ делились образовательными практиками и принимали участие в дискуссиях о развитии инженерного образования на разных ступенях обучения на IV Конгрессе молодых ученых, Чемпионате «Профессионалы», Чемпионате высоких технологий, выступили соорганизаторами Открытого чемпионата Санкт-Петербурга по 3D-технологиям среди школьников, финала IX Всероссийской олимпиады по 3D-технологиям, финала интенсива «Твоя энергия», финала Национальной технологической олимпиады по направлению «Передовые производственные технологии», провели новый сезон инженерных классов при поддержке индустриального партнера АО «Силовые машины» и Летнюю школу, экскурсии, деловые игры для учеников школ и другие образовательные инициативы.
Также важным этапом в развитии модели сквозного бесшовного инженерного образования «школа – колледж – вуз – промышленность» стала презентация губернатору Санкт Петербурга Александру Бегловуконцепции молодежных конструкторских бюро на открытии первого образовательного полигона на базе Колледжа автоматизации производства. Представленная концепция планируется к тиражированию на других образовательных площадках города, и вместе с такими инновационными разработками, как МКАР, станет основой для реализации новой системы инженерного образования в стране на всех уровнях: от начальной школы до университета.
Фотографии предоставлены Академией цифровых технологий.