Как создать ИТ-класс в обычной школе: больше математики и меньше скепсиса от родителей

За информационными технологиями будущее, это все уже поняли. Кроме школ и составителей программ по информатике. Наш блогер Алексей Егоров рассказал, как готовить айтишников с самого раннего возраста в рамках обычного класса.

Обзор существующих практик

ИТ-подготовку в школе можно условно разделить на математику и специальность. Без первого нельзя освоить никакую технологию в области компьютерных наук. Но это не та математика, что проходят на уроках школьной алгебры и геометрии. Университетский курс математики делится на два блока: дискретная математика и непрерывная математика. Современная школа сфокусирована на подготовке к изучению только непрерывной математики, тогда как современное ИТ строится на дискретной математике. Мне не известны интересные практики преподавания дискретной математики школьникам.

Специальная часть подготовки в области информационных технологий состоит из трёх блоков:

• изучение алгоритмов и структур данных (спортивное или олимпиадное программирование);
• освоение начальных профессиональных навыков;
• проектная и исследовательская деятельность.

Для школы важно учитывать, какое количество школьников, занимаясь тем или иным блоком, может получить льготы и преференции при поступлении в университет. Спортивное программирование является в нашей стране наиболее популярным способом освоения ИТ в школе. Всероссийская олимпиада школьников по информатике представляет собой классические спортивное соревнование в области программирования, как и все остальные крупные олимпиады школьников по информатике. Большая часть материалов в интернете для школьников (естественно, после материалов по подготовке к ЕГЭ) посвящена именно спортивному, олимпиадному программированию. У этой популярности понятная историческая природа. Кроме того, многим кажется, что технологии подготовки в области спортивного программирования легко использовать, достаточно просто направить школьника, например, на codeforces (или другой аналог) и не мешать.

Раньше освоение школьниками профессиональных навыков в области ИТ казалась невозможной. Однако, за последние семь лет некоторые университеты и индустриальные организации сделали шаг вперёд в области обучения школьников профессиональным навыка в ИТ: например IT Школа Samsung позволяет школьнику изучить основы программирования и создать своё первое приложение для операционной системы Android; Академия искусственного интеллекта для школьников Сбербанка позволяет изучить основы машинного обучения. Появление Национальной технологической олимпиады (ранее — Олимпиада Национальной технологической инициативы) привело к тому, что у школьников появилась возможность конвертировать свои начальные профессиональные навыки в льготы (вплоть до права поступления без вступительных испытаний) при поступлении в университеты России. Проектная и исследовательская деятельность вводится в школах в последние 10 лет.

Обязательность подобной работы привела к тому, что в подавляющем большинстве школ вместо проектной деятельности школьники занимаются её имитацией

Тем не менее в России есть некоторое количество крупных конкурсов, например «Большие вызовы», «Всероссийский конкурс инженерных детских команд», «Юниор», которые позволяют школьникам через проектную деятельность получить заметные льготы при поступление в университеты.

Итак, есть следующие аспекты, которые нужно учесть при проектировании своего ИТ-класса:

• дискретная математика;
• спортивное программирование;
• начальные профессиональные навыки;
• проектная деятельность.

Как создать ИТ-класс

Программа ИТ-подготовки существует в Предуниверситарии НИЯУ МИФИ уже больше десяти лет и охватывает 10 и 11 классы, но она была полностью пересобрана 2 года назад. Поводом для пересборки послужило и то, что стратегия университета изменилась и стала опираться на «цифру» в не меньшей степени, чем на традиционную физику, и то, что сильно изменились предпочтения школьников: традиционного физмат образования «с углублённой информатикой» стало недостаточно.

Сильная сторона любого ведущего университета — возможность готовить профессионалов. При этом, в большом выпуске всегда найдётся тот, кто готов вести занятия у школьников (2-4 часа в неделю) по своему профилю. Поэтому наша ставка сделана на освоение профессиональных навыков школьниками. Мы не стали брать типовые программы, разработанные для проекта «ИТ-класс в Московской школе», а пригласили специалистов извне (в том числе и студентов) и предложили им реализовать свои программы. В итоге в этом году школьники изучают семь профильных программ: анализ данных и искусственный интеллект, информационная безопасность, суперкомпьютерные вычисления, виртуальная реальность, Kotlin для разработки полного цикла, робототехника, разработка мобильных приложений под Android. Выбор профиля школьники делают самостоятельно в начале учебного года.

Вторая ставка — собственный проект. Для нас важно, чтобы обучающиеся в ИТ-классе обязательно имели своё дело, в котором по существу нет учителя. Конечно, невозможно осуществлять проектную деятельность самостоятельно, поэтому мы поставили каждой паре учащихся наставника. В 2021 году наши ученики реализуют 65 проектов. Подробнее о том, как мы реализуем проектную деятельность, — в другом посте.

Отдельно встал вопрос о математике. Мы ввели в программу дискретную математику, даём более глубокую теорию вероятности, изучаем градиентный спуск и ряд других важных математических мелочей. Однако ощущается большой недостаток методических материалов и преподавателей, которые готовы давать такого рода математику школьникам в понятном им формате.

Конечно, просто поменять содержание программы подготовки недостаточно. Ключевое в программе — это принципы, которые закладываются в основу учебного процесса. Наша программа базируется на следующих принципах:

• соревновательность: каждый учащийся должен участвовать в профильных олимпиадах и конкурсах, чтобы верно оценивать свои навыки, знания, умения
• выборность: темы проектов и специальные дисциплины выбираются школьниками самостоятельно, они несут за это ответственность.
• публичность: результаты проектной и иной работы должны быть представлены публично для широкого круга возможных экспертов.
• рефлексивность: выбор и траектория должны быть отрефлексированы.

Ключевые трудности

• Консерватизм родителей в вопросах образования: многие образовательные технологии, например, индивидуальное расписание, выборность курсов, собственная ответственность учащихся встречаются скепсисом (в лучшем случае). Работа с родителями занимает заметное время в структуре управления программой.
• Средняя зарплата. Преподаватели специальных дисциплин и наставники проектной деятельности не готовы работать на ставку. Они в принципе работают 2-6 часов в неделю с детьми. Но их зарплата должна считаться в средней зарплате школы, и автоматически тянет её вниз.
• Повышенное финансирование. Содержание 20 наставников и 7 дополнительных преподавателей с ассистентами требует дополнительных ресурсов. Невозможно за те же деньги сделать программу с новым содержанием. Избыточные затраты нужны и в связи с тем, что на первых порах необходимо дублировать функции школьной администрации внутри этих классов.

Первые результаты

Наш первый набор только перешёл в 11-й класс, однако уже сейчас можно зафиксировать первый результаты:

• Конкурс на программу в новом наборе значительно вырос. 80% набранных школьников — призёры олимпиад различного уровня. Набрано на 40% больше учащихся, чем изначально запланировано в связи с тем, что очень сильно вырос спрос на программу.
• 10% учащихся уже в 10-м классе заработали право поступления без вступительных испытаний в ведущие университеты России.
• 24% учащихся получили награды на проектных конкурсах разного уровня. Трое вышли в полуфинал проекта «Большая перемена».

Конечно, говорить о значимости этих результатов пока рано, ведь первый набор только будет поступать в университеты в следующем году. Так что через год ждите новый пост.

Фото: Shutterstock / Gorodenkoff