Двенадцатилетний вундеркинд в области электроники Куин Этнайр хотел сделать обучение более увлекательным. Так он стал учителем.
Куин Этнир идет к переполненному залу в Deezmaker 3D Printers and Hackerspace в Пасадене, Калифорния. Он настраивает свой ноутбук на верстаке, затем поднимает глаза и обращается к классу. «Спасибо, что пришли в субботу», - говорит он, его голос едва слышен из-за ровного гула серводвигателей. Студенты, 18 мужчин среднего возраста и подростки, смотрят, как Куин поправляет свою футболку MIT и проводит указательным пальцем по iPod. На экране позади него мигает «Введение в класс Arduino.”
Он объясняет группе, в которую входят производитель игрушек, инженер и школьный учитель электроники, что он покажет им, как программировать Arduino - плату микроконтроллера за 30 долларов, которая может преобразовывать сенсорные сигналы. в выходы, делая объекты интерактивными. «Сначала я хочу продемонстрировать некоторые крутые вещи, которые я сделал, и вы тоже можете их сделать», - говорит он, роясь в рюкзаке. Двое мужчин перестают шептаться и поворачиваются к нему. Куин вытаскивает FuzzBot, четырехколесного робота с выпученными глазами, размером чуть меньше обувной коробки. Затем он держит бейсболку со светодиодами, вшитыми в ткань.
Большинство не знали, что их инструктору, восходящей звезде движения DIY-электроники, тоже 12 лет. «Это газовая шапка. Ну, это действительно пукающий датчик, - говорит он с каменным лицом и непроницаемым тоном. Он описывает, как запрограммировал свет на мигание, когда датчик обнаруживает метан. Несколько парней в комнате расхохотались. Мужчины выглядят сбитыми с толку, не зная, что делать со своим инструктором. По его репутации они знали, что он восходящая звезда движения DIY-электроники; большинство из них не осознавали, пока не попали сюда сегодня, что ему тоже 12 лет.
FuzzBot
Куин говорит студентам загрузить свои ноутбуки и установить бесплатное программное обеспечение Arduino. Затем каждый из них открывает коробку с датчиками, макетной платой, печатной платой и другими деталями. В течение следующих четырех часов Куин руководит группой через шесть практических проектов, кульминацией которых является электронный измеритель, который измеряет напряжение, поступающее на потенциометр, и отображает значения на светодиодной гистограмме. Когда его счетчик оживает, жилистый мальчик, сидящий впереди, радостно визжит.
В конце урока владелец Deezmaker, Диего Поркерас, объявляет, что у Quin есть несколько продуктов для продажи, в том числе специальные датчики ArduSensors, которые могут измерять изгиб, силу, свет, удары, температуру, магнетизм и, да, метан. Куин направляется к столику в глубине, где его родители, Итан Этнайр и Карен Микуни, тихо околачивались. Когда мужчины и мальчики выстраиваются в очередь, Куин превращается из учителя в предпринимателя. «Вы получаете 20-процентную скидку, если купите сегодня три или более товаров», - говорит он.
Дешевый, с открытым исходным кодом и удобный для пользователя, Arduino состоит как из аппаратного обеспечения (печатные платы), так и из программного обеспечения (язык программирования). Их можно комбинировать почти бесконечным числом способов, чтобы сделать даже самые причудливые проекты - кофейники с твиттером, автоматические дверцы для кошек - достижимыми. Команда инженеров-программистов и дизайнеров выпустила Arduino в 2005 году в качестве учебного пособия для аспирантов по интерактивному дизайну, но оно быстро завоевало популярность в сообществе DIY. К 2011 году по всему миру было продано более 250 000 плат Arduino, и возникла кустарная индустрия производителей и дистрибьюторов.
В том же году Куин Этнайр, которому наскучили ограничения робототехнического набора LEGO Mindstorms, увлекся пайкой печатных плат в районе Maker Faire Bay Area. Вскоре он начал заказывать компоненты через Интернет и сам научился программировать. «Когда я начинал, я думал, что все дело в нулях и единицах, и что это будет очень сложно», - говорит Куин. «Было так здорово узнать, что с помощью всего одной строки кода и почти простого английского я могу заставить светодиод мигать».
На его одиннадцатый день рождения его родители - оба семейные врачи, сбитые с толку новой навязчивой идеей сына - прилетели с ним из центральной Калифорнии в Боулдер, штат Колорадо, где он прошел курс Arduino в штаб-квартире интернет-магазина SparkFun Electronics. Он был самым молодым учеником как минимум на десять лет, но вскоре к нему стали обращаться другие за помощью.
Квин учит
В последующие месяцы Куин часами после школы программировал, паял и обдумывал новые проекты, в том числе газовую крышку, которая мгновенно стала хитом в онлайн-сообществе DIY Instructables. «Я был поражен, что кто-то его возраста построил это, - говорит Рэнди Сарафан, редактор отдела технологий Instructables. «Вы должны сначала понять электронику, а затем перенести ее в среду ткани».
Куин основал компанию Qtechknow весной 2012 года, чтобы привлечь больше людей с помощью своих сенсоров ArduSensors, и написал подробные руководства, объясняющие, как их использовать. Он также заключил сделку со SparkFun; теперь ритейлер продает обучающий комплект Qtechknow ArduSensor Learning Kit, который содержит несколько печатных плат и восемь типов датчиков.
Недавно Куин уговорил своих родителей позволить ему превратить семейный гараж в хакерское пространство, где он и его друзья могли бы вместе работать над проектами. Теперь здесь нет автомобилей, а есть длинный верстак, заваленный защитными очками, паяльниками и тостером за 30 долларов, который Куин использует для изготовления печатных плат. Рядом стопка пластиковых ящиков с проводами, светодиодами и другими деталями. Куин также использует помещение для проведения ежемесячных семинаров по таким темам, как взломать игровой контроллер Wii Nunchuk, чтобы он взаимодействовал с симулятором полета Google Earth. Весной он вернулся на Maker Faire - на этот раз в качестве основного спикера.
Куин в детстве
Каждый, кто встречал Куина, соглашается, что он выделяется как технически, так и лично.«Квин чрезвычайно целеустремлен и целеустремлен, - говорит Тара Тайгер Браун, исполнительный директор LA Makerspace. Биография Куина в Твиттере также резюмирует это: «Я 12-летний производитель, который любит Arduino и электронику. Я руковожу собственной компанией по производству электроники, продающей @ArduSensors, и через 7 лет поступлю в Массачусетский технологический институт».
«Куин - лидер целого поколения детей, многие из которых еще даже не были идентифицированы». Но Куин олицетворяет толпу изобретателей-подростков, рожденных дешевым оборудованием, бесплатным программным обеспечением и распространением хакерских пространств по всей стране - некоторые из них, такие как Maker Kids в Торонто и LA Makerspace в Калифорнии, были разработаны специально для молодых хакеров. «Он лидер для целого поколения детей, многие из которых еще даже не были идентифицированы», - говорит Джефф Брэнсон, координатор образовательных программ SparkFun. «Мы видим, как все больше и больше таких детей, как Куин, собираются вместе и обучают друг друга».
Еще один молодой мейкер в авангарде этой тенденции, супер-потрясающая Сильвия (Сильвия Тодд, 12 лет), ведет шоу на YouTube, в котором есть более 1.5 миллионов просмотров. В недавних эпизодах она научила свою аудиторию создавать мягкие схемы со светодиодами и подвеской с датчиком сердцебиения, используя LilyPad, плату микроконтроллера Arduino, предназначенную для текстиля. На научной ярмарке в Белом доме в апреле она показала президенту Обаме своего робота WaterColorBot, который рисует.
И SparkFun, и Adafruit Industries, еще один розничный продавец электроники, сделанной своими руками, расширили свои образовательные команды, чтобы охватить следующих Куин и Сильвию, где они учатся или играют. «Молодые люди во всем мире нуждаются в том, чтобы больше узнать, больше поделиться и стать следующим поколением ученых и инженеров», - говорит Лимор Фрид, основатель Adafruit. Чтобы поощрить их, Adafruit теперь выпускает «значки умений» - вызывающий намек на традиционные значки заслуг бойскаутов и девочек-скаутов - присуждающие мастерство в таких областях, как пайка, программирование и успешное использование закона Ома.
Сильвия Тодд
Вдохновленная значками Adafruit, некоммерческая организация под названием Hacker Scouts была создана в Окленде, штат Калифорния, в 2012 году. Она продвигает сеть гильдий (а не войск), предназначенную для обучения и наставничества детей в возрасте от 8 до 15 лет. Новое “hackerlings» осваивают базовые навыки, такие как шитье, работа с деревом и простое использование операционной системы Linux, а затем работают в бригадах над более сложными проектами. Гильдии распространились по 11 городам США. Другая национальная организация, Maker Corps, начала обучать молодых людей в возрасте от 18 до 22 лет, чтобы они стали наставниками для детей и молодых подростков как онлайн, так и в реальных мастерских.
FIRST, организация, основанная изобретателем Дином Кейменом, также быстро расширялась. Он использует программы по робототехнике, чтобы учащиеся от детского сада до старшей школы увлекались инженерией. В этом году 2 546 команд со всего мира соревновались в его флагманском соревновании FIRST Robotics Competition, что на 300 процентов больше, чем 10 лет назад, по словам Кевина О'Коннора, инженера-робототехника, который помогает разрабатывать ежегодное соревнование.
Исследование 2011 года, опубликованное в журнале Science Education, показало, что старшеклассники, проявляющие интерес к науке, технологиям, инженерному делу и математике (STEM), в три раза чаще получают высшее образование по этим предметам. По словам ведущего автора Адама Мальтезе, доцента кафедры естественнонаучного образования в Университете Индианы, ключом к тому, чтобы довести студентов до этого критического момента, является раннее знакомство с STEM-опытом, который пробуждает их интерес, а затем предоставление им способа поддерживать его. - формула, которую Куин уже наметил.
На следующий день после урока Arduino в Deezmaker Куин забирается на заднее сиденье семейного автомобиля. Пока его отец едет по шоссе 101 к их дому недалеко от Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, Куин роется в своем рюкзаке и достает кубик Рубика. Он решает ее за 16 секунд. Затем он включает iPad своих родителей и начинает печатать. Он объясняет, что переосмыслил систему образования K-12 и придумал гораздо лучшую систему. Он называет это Новой школой Qtechknow.
«В школе довольно скучно, но она могла бы быть намного интереснее и интерактивнее», - говорит он. «Больше практических занятий и больше наставничества». Согласно его плану, три школы - классы K-3, 4-8 и 9-12 - должны были располагаться бок о бок в одном кампусе, чтобы старшие ученики могли хотя бы раз в день наставлять младших. Куин уже несколько лет помогает другим ученикам с математикой. «Обучать других детей весело, а маленькие дети равняются на детей постарше», - задумчиво говорит он. «Это помогло мне учиться, когда я был молод, потому что это было весело». Кроме того, отмечает он, дети постарше получат опыт преподавания, что поможет им решить, продолжать ли им обучение в колледже. Неудивительно, что преподаватели New Qtechknow School уделяли большое внимание науке и технике.
Тем временем Куин следит за тем, чтобы его нынешняя школьная система могла обеспечить больше практического образования. В марте он и его отец посетили Рейни Дейли, помощника управляющего бизнес-службами в его школьном округе, и предложили учителям использовать комплекты электроники в своих классах. Дейли ничего не знала об Arduino, но Куин впечатлил ее демонстрацией своего FuzzBot и других проектов. «Я знала, что этот ребенок был просто великолепен, - говорит она. «И я считаю, что практическое обучение имеет решающее значение».
Батарея на девять вольт
Дейли обратился к суперинтенданту, и тот согласился позволить Куину выступить перед более широкой группой; более дюжины директоров и учителей пришли на его обеденный урок электроники. «Я оглядел комнату и увидел всех, кроме, может быть, парня-робототехника с открытыми ртами в изумлении», - говорит Дейли. Этой осенью школьный округ привезет образовательную команду SparkFun для обучения некоторых учителей. К августу 2014 года, когда Куин поступит на первый курс, средняя школа Арройо-Гранде надеется, что у нее будет программа по самостоятельной электронике. «Куин заставил всех нас по-новому взглянуть на то, каким может быть будущее образования, - говорит Дейли.
По дороге домой через пару часов Куин все еще печатает на своем iPad, корректируя свой план капитального ремонта системы образования США. Но внезапно его мечты становятся более непосредственными и интуитивными. Он запускает браузер и ищет ближайший ресторан In-N-Out Burger. Затем он произносит мольбу, идентичную мольбе детей во всем мире: «Можно мне два заказа картофеля фри, мам?»