Как работают STEM-лаборатории в школах Казахстана

10 ноября в Казахстане отмечают День работников цифровизации и информационных технологий. К этой дате мы поговорили с заведующим расширенной лабораторией инженерно-технического творчества и информационных технологий NIS Кокшетау Евгением Фомичёвым о том, как школьники осваивают современные технологии, создают собственные разработки и применяют знания для решения реальных задач.

Сегодня технологии становятся частью практически всех сфер жизни – от медицины и образования до промышленности и экологии. Вместе с этим растет потребность в специалистах, которые не только умеют пользоваться цифровыми инструментами, но и способны самостоятельно разрабатывать технические решения.

Знакомство с такими технологиями начинается уже в школе. В NIS Кокшетау для этого работает расширенная STEM-лаборатория, где ученики изучают робототехнику, электронику, программирование, 3D-моделирование и другие технические направления. Здесь школьники могут не только выполнять практические задания, но и предлагать собственные идеи, создавать прототипы устройств и проверять их работу.

В эксклюзивном комментарии Youth.kz Евгений Фомичёв рассказал, как организована работа лаборатории и какие возможности открывает STEM-образование.

От программирования до робототехники

STEM – это образовательный подход, который объединяет науку, технологии, инженерию и математику. В лаборатории NIS Кокшетау работают сразу по нескольким направлениям: робототехника, электроника, программирование, микроконтроллерные системы, 3D-моделирование и прототипирование устройств интернета вещей (IoT).

Эти направления тесно связаны между собой. Например, чтобы создать собственного робота, ученику необходимо продумать его конструкцию, разобраться с электроникой, написать программу, подключить датчики и настроить алгоритм работы устройства. При необходимости школьник также может самостоятельно спроектировать модель и распечатать ее на 3D-принтере.

«Наша лаборатория – это место, где ученики могут не только изучать технологии, но и самостоятельно создавать что-то новое, экспериментировать и воплощать собственные идеи в жизнь», – поделился Евгений Фомичёв.

Для работы школьники используют образовательные робототехнические конструкторы, Arduino, ESP32, Raspberry Pi, различные датчики, сервоприводы, электронные компоненты, дисплеи и модули беспроводной связи. Также они осваивают программирование на Python и C++, проектирование электронных схем, создание собственных печатных плат и 3D-графику.

По словам Евгения Фомичёва, такое оснащение позволяет пройти практически весь путь разработки самостоятельно: от проектирования конструкции и электронной схемы до написания программного кода, сборки и тестирования устройства.

Как школьная идея превращается в проект

Работа в лаборатории начинается с освоения базовых навыков. Ученики знакомятся с микроконтроллерами, учатся подключать датчики, собирать простые электронные схемы, писать первые программы и управлять роботами.

Однако на этом работа не заканчивается. По мере освоения оборудования школьники могут предлагать собственные идеи и переходить к самостоятельной проектной деятельности.

«Ученик может прийти ко мне со своей идеей и сказать: «Я хочу сделать вот такое устройство. Как это можно реализовать?» Мы вместе обсуждаем идею, определяем, что для этого понадобится, какие технологии можно использовать. А дальше ученик постепенно начинает работать самостоятельно», – рассказал заведующий лабораторией.

При этом процесс разработки не всегда проходит по плану. Иногда приходится менять конструкцию, искать ошибки в программном коде, перепаивать соединения или даже пересматривать первоначальную идею. Именно на таких этапах школьники учатся анализировать проблему, проверять гипотезы и самостоятельно искать решения.

По мнению Евгения Фомичёва, задача педагога – не просто объяснить, как пользоваться оборудованием, а постепенно научить учеников принимать технические решения самостоятельно. Он помогает подобрать необходимые инструменты, консультирует и направляет работу, но основную часть разработки школьники выполняют сами.

«Я не хочу, чтобы ученики просто повторяли действия по инструкции. Мне гораздо интереснее видеть, когда они начинают самостоятельно думать, экспериментировать и искать собственные решения», – подчеркнул он.

В результате школьники получают не только технические знания и навыки программирования, но и учатся работать в команде, распределять обязанности, проявлять инициативу и доводить начатое до результата. Важную роль играет и умение объяснять собственные решения, аргументировать выбор технологий и представлять готовые разработки.

От школьной лаборатории к решению реальных проблем

Рассказывая об ученических разработках, Евгений Фомичёв выделил несколько проектов, которые имеют практическую и социальную значимость. Среди них – OnAITynys и Forest Fire Alarm System. Оба проекта направлены на решение конкретных проблем, связанных со здоровьем людей и экологической безопасностью.

Один из таких проектов – OnAITynys, созданный учеником Юсуфом Мухамбеткалиевым. Это портативное интеллектуальное устройство, предназначенное для помощи детям с бронхиальной астмой. Его задача – отслеживать физиологические показатели организма, связанные с дыханием, и предупреждать о возможном обострении заболевания.

Разработка объединяет датчики, микроконтроллерную систему, программное обеспечение и мобильное приложение. Система позволяет отслеживать показатели дыхания, пульса и насыщения крови кислородом, сохранять историю наблюдений и информировать пользователя о потенциальной угрозе приступа.

Особенность проекта заключается в его социальной направленности. В перспективе устройство может помочь родителям и медицинским специалистам своевременно реагировать на изменения состояния ребенка.

Проект уже получил международное признание. Команда OnAITynys заняла первое место в категории Hardware Control на INFOMATRIX-ASIA 2026. Позднее Юсуф стал обладателем специальной награды жюри Jury Award на Social Impact Award Kazakhstan 2026.

Ещё одна разработка – Forest Fire Alarm System, созданная Арнуром Ильясовым, Ескендыром Ерикулы и Мухамедом Асылбек. Проект направлен на раннее обнаружение лесных пожаров. С помощью комплекса датчиков система отслеживает температуру, концентрацию газов и другие признаки возможного возгорания, а затем передает информацию о потенциальной угрозе через мобильное приложение и веб-интерфейс.

Разработка уже получила признание за пределами школы. В апреле 2025 года ее представили Президенту Казахстана Касым-Жомарту Токаеву в рамках экологического фестиваля «Таза Қазақстан».

По словам Евгения Фомичёва, именно такие проекты показывают, что STEM-образование позволяет школьникам не просто осваивать технические инструменты, но и применять полученные знания для решения актуальных проблем.

Искусственный интеллект: помощник, а не замена мышлению

Программирование и робототехника уже стали частью повседневной работы лаборатории. С помощью программ школьники управляют устройствами, обрабатывают данные, создают алгоритмы и реализуют собственные проекты.

Отдельное внимание уделяется искусственному интеллекту. Однако, как считает Евгений Фомичёв, важно не просто познакомить учеников с новыми инструментами, но и научить их осознанно использовать такие технологии.

«Я считаю, что сегодня важно не просто познакомить учеников с ИИ, а научить их правильно использовать такие инструменты. Важно понимать, что ИИ – это помощник, а не замена собственным знаниям и мышлению», – отметил он.

Эксперт также подчеркнул, что использование искусственного интеллекта не освобождает школьника от необходимости разбираться в выполняемой работе. Например, если ученик использует предложенный ИИ программный код, он должен понимать принцип его действия, уметь проверить результат и самостоятельно внести необходимые изменения.

Среди направлений, которые будут особенно востребованы в будущем, Евгений Фомичёв выделяет искусственный интеллект, робототехнику, автоматизацию, интернет вещей, разработку программного обеспечения, кибербезопасность и новые инженерные технологии.

При этом, по его мнению, важнее не просто освоить определенный язык программирования или отдельную технологию, а научиться самостоятельно получать новые знания и адаптироваться к изменениям.

С чего начать будущим инженерам?

Работа STEM-лаборатории показывает, что знакомство с технологиями может начинаться задолго до поступления в университет. Через практические задания и собственные проекты школьники учатся не только понимать, как устроены современные устройства, но и самостоятельно создавать решения, которые в перспективе могут найти применение в жизни.

Тем, кто только начинает интересоваться технологиями, Евгений Фомичёв советует не бояться пробовать себя в разных направлениях, больше практиковаться и не ждать идеального момента для первого проекта.

«Не нужно ждать, пока появится гениальная идея. Начните создавать, пробуйте, ошибайтесь, учитесь и доводите свои идеи до результата. Ведь технологии будущего создают те, кто не боится пробовать новое», – заключил эксперт.