Scrum-подход как инновационная технология в проектой деятельности учреждений дополнительного образования детей на примере Центра инженерных компетенций (ЦИК) СПбГЦДТТ Методическая разработка
методическая разработка

Логинова Н.Н.,

методист,

Санкт-Петербургский городской центр

детского технического творчества

Scrum-подход как инновационная технология в проектой деятельности учреждений дополнительного образования детей

на примере Центра инженерных компетенций (ЦИК) СПбГЦДТТ

Методическая разработка

Важнейшей задачей, стоящей перед системой образования в настоящее время, является развитие интеллектуального потенциала молодежи, поиск и отбор талантливых учащихся, оказание им поддержки в профессиональном развитии. Особая роль в решении этой проблемы отводится организации проектной и научно-исследовательской деятельности учащихся в учреждениях дополнительного образования детей.

Главная идея использования проектной технологии состоит в обоснованной, спланированной и осознанной деятельности детей, направленной на формирование определенной системы интеллектуальных и практических умений. Проектная деятельность в дополнительном образовании детей актуальна в контексте профильного обучения, ориентированного на индивидуализацию обучения и социализацию учащихся с учетом реальных потребностей рынка труда. Основой этой деятельности является возможность стимулировать интерес учащихся к определенным проблемам, предполагающим владение определенной суммой знаний и умение их применять практически, развитие рефлекторного или критического мышления.

В современной зарубежной и отечественной педагогической практике встречаются различные модели проектного обучения. Общие цели любого ученического проекта, таковы: развитие познавательного интереса к процессу обучения, расширение, углубление и закрепление учебных знаний, формирование у учащихся умений ставить проблемы, определять структуру и разрабатывать стратегию их творческого решения; самоорганизовывать свою деятельность по решению проблем.

В широком понимании проектом называют все, что задумывается или планируется. В переводе с латинского языка «проект» - «брошенный вперед», то есть замысел, в виде прообраза объекта. В СПбГЦДТТ при реализации практически всех дополнительных программ выполняются проекты, создаваемые учащимися в процессе образовательной деятельности, и отрабатываются пути внедрения новых технологий управления проектами.

В дополнительной общеобразовательной программе «Центр инженерных компетенций» (ЦИК) в СПбГЦДТТ осуществляется практико-ориентированный подход, позволяющий учащимся справляться с задачами любой сложности, удачно дополняющий школьное образование, погружающий учащихся в понимание самой сути предмета и его применения в практической сфере - STEАM технология (STEM – это аббревиатура от Science – естественные науки, Technology – технологии, Engineering – инжиниринг, проектирование, Art - дизайн, Mathematics – математика). STEАM технология основана на проектной форме организации образовательного процесса, носит межпредметный и практический характер обучения и охватывает дисциплины, которые являются ключевыми для подготовки инженеров.

Основу STEАM-подхода в ЦИК, являющегося новым форматом обучения в дополнительном образовании детей, составляет проектная исследовательская деятельность, предусматривающая включение детей в учебные, исследовательские или профессиональные проекты, выполняемые под кураторством научно-промышленного объединения (НПО), с использованием методологии Scrum.

Новый формат обучающей инженерной среды для подростков – Центр Инженерных компетенций создан в СПбГЦДТТ в результате творческого поиска инициативной группой инженеров, педагогов и методистов и постоянно совершенствуется. В ЦИК формируются умения справляться с междисциплинарными задачами и работать в команде, где в рамках подвижной многопрофильной системы обучения из учащихся формируются проектные группы для комплексного практического применения знаний по направлениям робототехники, электротехники и 3D проектирования с использованием Scram-технологии гибкого управления проектами. Проектные группы решают настоящие производственные задачи на базе реальных инженерных проектов, востребованных как техническими заказами самого СПбГЦДТТ, так и НПО города. Учащиеся разрабатывают и реализуют «под ключ» учебные проекты по решению инженерных задач совместно с профильными организациями – социальными партнерами (вуз, НПО), обеспечивающими группам актуальные технические задания. Для натурной реализации разрабатываемых изделий используются производственные мощности не только СПбГЦДТТ, но и курирующих предприятий. Нестандартное решение практикоориентированного STEM обучения позволяет учащимся пройти полный цикл разработки инженерного проекта. В процессе приобретения STEAM-компетенций, специализированных знаний и навыков, учащиеся ЦИК имеют возможность создавать свои собственные устройства, прототипы механизмов и систем в рамках учебных проектов. При этом важным моментом является максимальное раскрытие инженерного и творческого потенциала ребенка, не ограничивая его необходимостью использования типовых структурных деталей иготовых электронных модулей. Прототипирование подразумевает обучение навыкам владения электроникой, мехатроникой, использованию различных технологий работы с материалами, промышленного дизайна и CAD-проектирования, комбинированию аппаратных и программных методов решения проектных задач. Через практику ЦИК учащиеся в доступной форме осваивают знания и навыки, необходимые в данный момент на отечественных промышленных производствах, и таким образом, получают практическое представление о специальности инженера-электротехника.

Для практического воплощения идеи STEM обучения учащиеся предварительно осваивают основы одной из основных программ технической направленности: «Основы инженерного проектирования робототехнических и мехатронных систем», «Основы инженерного 3D проектирования» и «Проектирование и производство электротехнических систем». Эти программы являются базовыми для участия в проектных группах, формируемых в ЦИК. Совокупность теоретических знаний и практических навыков, полученных при освоении базовых дополнительных программ для изучения углубленной программы «Центр инженерных компетенций», является основой для подготовки учащихся к выполнению практически значимых проектов.

В учебном процессе ЦИК ранее применялся вариант классического поэтапного планирования проекта Waterfall (каскадная модель или модель «водопад»). Наиболее очевидный способ сделать свой проект более управляемым – это разбить процесс его исполнения на последовательные этапы. Именно на такой линейной структуре базируется традиционное проектное управление. Данный подход ориентирован на проекты, в которых есть строгие ограничения в последовательности выполнения задач. Обычно выделяют 5 этапов классического проектного управления (инициация, планирование, разработка, мониторинг и завершение проекта, реализация и тестирование), но можно добавлять и дополнительные этапы, если того требует проект. Классический подход позволяет избежать стрессов ввиду наличия запасного времени на каждом этапе, заложенного на случай каких-либо осложнений и реализации рисков (рис.1).

Учебный проект обычно состоял из последовательных этапов, последовательно выполняемых учащимися. Опыт показал, что классическая модель имеет ряд недостатков. Главная слабая сторона классического проектного менеджмента – недостаток гибкости. Не все проекты могут быть структурированы таким образом, чтобы быть реализованными по классическому проектному подходу.

Рис. 1. Модель поэтапного планирования проекта (рис. из источников интернет)

Проект начинается с составления плана, который учитывает все предстоящие события. В результате работы в соответствии с планом необходимо получить определенный продукт с заданными параметрами. Но заранее предугадать возникающие проблемы невозможно, а менять план нельзя. Задержка на одном этапе останавливает весь проект. Тестирование – это один из последних этапов работы, во время которого обнаруживаются ошибки проекта. Часто на их исправление не хватает времени. Заказчик видит результат только в конце проекта. Если в процессе выполнения проекта меняются требования или условия, то исполнителям учесть это нет возможности.В результате заказчик может остаться недовольным.

В настоящее время в ЦИК внедряется инновационный Scrum-подход, который впервые реализуется в учебных проектах подобного масштаба в дополнительном образовании детей. Scrum предполагает быструю разработку новых продуктов. Команда обучается на практике, постоянно получая обратную связь от заказчика.

Описание Scrum технологии

Scrum – методология, позволяющая правильно формировать ресурсы и максимально использовать потенциал команды.

Scrum - это гибкая система управления проектами, где при минимальных затратах ресурсов можно получать необходимый эффект; технология командной работы, которая позволяет легко изменять и корректировать продукт в процессе его создания. Широкую популярность Scrum получил при разработке программного обеспечения. На сегодняшний день его применяют в различных сферах производства, на многих предприятиях, где предпочитают не только работать, но и наблюдать результат собственного трудового процесса, а также начинают применять в образовательном процессе при проведении занятий. Scrum консолидирует исполнителей и их усилия независимо от сферы деятельности.

Scrum — это процесс, с помощью которого команда разбивает на части проект и выполняет его постепенно, по одному фрагменту. Работу над каждым фрагментом завершают за определенный отрезок времени, дополнительные задачи выполняются в следующем отрезке времени. При этом можно отклониться от намеченного пути, чтобы внести в продукт возможные усовершенствования. Это инструмент, который помогает справиться с большим количеством дел, поскольку принцип его работы вынуждает команды заниматься только приоритетными задачами. Если разбить огромный проект на небольшие кусочки, с ним вполне можно будет справиться.

Обычно в команде четыре-пять человек, которые непосредственно работают над проектом. Всего в команде присутствуют владелец продукта, команда разработки и скрам-мастер. Scrum эффективен в ситуациях, когда определена цель, но для его достижения нет точного плана. Согласно Scrum заранее невозможно предусмотреть все изменения. Метод позволяет изменять требования к проекту в любое время (пусть и не дает гарантии их реализации). Таким образом, теряется смысл предварительной планировки всего проекта, планируется только та работа, которая должна выполняется в протекающем в данный момент Sprint.

В настоящее время Scrum технологии начинают применяться в образовательном процессе школ и учреждений дополнительного образования детей: при организовации групповой работы в учебных командах; при подготовке к самостоятельной работе; для выполнения краткосрочной проектной работы на занятиях.

Главное в Scrum при выполнении проектов учащимися – самостоятельное или совместное усвоение нового. Такой подход интересен детям, требует от них больше ответственности, заряжает их энергией. Они активно вовлечены в процесс решения задач, что приводит к повышению результатов и более коротким циклам. А это способствует росту уверенности в себе и других. Учащимся дается свобода самим формировать образовательный процесс внутри обозначенных границ и целей.

Плюсы скрама при реализации учебных проектов состоят в следующем.

• Участники проекта учатся работать в команде, разрешать конфликты, преодолевать препятствия в работе. У детей формируются коммуникативные навыки.
• В процессе реализации проекта педагог дает возможность учащимся самостоятельно планировать свои шаги и принимать решения. Упор делается на многофункциональную и самоорганизующуюся команду, которая способна решать большинство задач с минимумом координации.
• Благодаря реализации проекта учащиеся приобретают дополнительный практический опыт, пройденный материал лучше усваивается.
• Происходит активное погружение в образовательный процесс.Уникальная методика помогает вовлечь детей в обучение.
• Учащиеся работают в комфортной атмосфере, где отсутствует принуждение.

Таким образом, процесс проектного обучения предполагает самостоятельное познание учащимися проблемы, их коммуникативно-диалогическую деятельность, общение друг с другом, с педагогом, умение работать в команде. Работа над проектом позволяет учиться на собственном опыте и опыте других, в конкретном деле. Здесь ценны не только результаты, но и сам процесс деятельности учащихся.

Описание опыта использования Скрам-технологии при организации

полномасштабной проектной деятельности в УДОД на примере СПбГЦДТТ

Основой деятельности Центра инженерных компетенций является выполнение учащимися полного цикла работы над полномасштабным проектом. Работа включает создание модели или опытного образца, проведение необходимых испытаний, целью которых является постановка изделия на производство и ввод его в эксплуатацию, с разработкой в течение учебного года при использовании материально-технической, методической, информационной базы СПБ ГЦДТТ и курирующего предприятия. Работа выполняется в группах по методологии Scrum.

Работа над проектом в скраме состоит из спринтов. Спринт (sprint) — период, в течение которого команда создает и совершенствует определенную часть продукта, чтобы быть готовыми к изменениям требований или условий и исключить существенную доработку. Все спринты устроены одинаково. Предполагается, что с каждым следующим спринтом команда становится все сыграннее и эффективнее. В скраме учатся на своих ошибках, но быстро — каждый спринт анализируется, определяется, что сделано и есть ли необходимость что-либо исправить. В каждом спринте есть спринт бэклог (sprint backlog - список задач на спринт) — отсортированный список идей, которые команда решила сделать за ближайший спринт. Смысл скрама в том, что команда сама оценивает сложность каждой задачи и решает, какие задачи войдут в очередной спринт.

Scrum подход эффективен в реализации проектов ЦИК, так как отличается большой гибкостью и позволяет экспериментировать в случае необходимости быстрой разработки нового продукта, особенно если нет полного представления об итоговом результате, либо происходит изменение условий реализации. Scrum позволяет контролировать эффективность проделанной работы на всем пути к цели.

Основная цель Scrum подхода — изготовить продукт вовремя и с минимальными затратами, что достигается при соблюдении следующих условий.

Владелец предлагает свое представление о продукте с учетом потребностей пользователя. На основании данной концепции составляется полный перечень требований к проекту (бэклог), которые распределяются по приоритетности. Практически бэклог — это техническое задание для команды учащихся.

Учащиеся, заказчик и педагоги, входящие в группу, составляют единую Скрам-команду (Scrum team). Команда учащихся формируется из «специалистов» разного профиля (4-5 человек), владеющих основами одной из основных программ технической направленности: «Основы инженерного проектирования робототехнических и мехатронных систем», «Основы инженерного 3D проектирования» и «Проектирование и производство электротехнических систем». Команда работает на общий результат и стремится к одной цели.

Скрам-команда включает:

• Владельца продукта (Product owner). Это либо сам заказчик, либо его представитель – например сотрудник НПО. Он консультирует учащихся, предъявляет новые требования заказчика к продукту, следит за направлением выполнения работы. Кроме того, Владелец продукта организует эффективную связь между заказчиком, командой разработчиков и пользователями, ставит понятные задачи. Его обязанности:

• формирование характеристик продукта;
• управление ожиданиями заказчика;
• координация бэклога;
• донесение до рабочей команды требований;
• координация взаимоотношений между командой и заказчиком;
• оценка каждого рабочего этапа и всей работы.

• Скрам-мастера (Scrum master). Это педагог, преподающий одно из составных направлений кластера, который ведет команду к достижению цели. Он не управляет разработчиками, не «давит», не берет всю работу на себя и не распределяет обязанности, а направляет команду и решает проблемы, тормозящие рабочий процесс, и наблюдает за соблюдением принципов Scrum в рабочем процессе, т.е.:

• поддерживает благоприятную атмосферу в коллективе;
• участвует в собраниях;
• устраняет препятствия, мешающие эффективной работе;
• обозначает проблемы и предложения их к обсуждению;
• вводит скрам-практику.

• Разработчиков или проектной команды (Delivery team). Это учащиеся, имеющие различную специализацию (но направлениям базовых программ) и набор необходимых навыков. Команда, сформированная отдельно под каждый проект, ведет его от начала до конца. Члены команды должны органично дополнять друг друга, но при этом рабочий процесс должен строиться на равноправии, в группе не должно быть явного лидера.

Перечень обязанностей команды:

• оценка каждого элемента бэклога;
• разработка продукта;
• презентация продукта;
• контроль прогресса;
• предоставление итогов.

Планирование коротких циклов (спринтов)

Каждый спринт начинается с планирования бэклога конкретного спринта. В этой работе принимает участие вся команда, включая владельца продукта, Скрам-мастера и разработчиков. Скрам-команда изучает бэклог продукта и из него выбирает задачи, которые необходимо выполнить в пределах одного цикла, распределяя их по значимости. Затем команда оценивает предстоящую работу, выбирает продолжительность цикла (обычно около 4 недель).

Возможны три исхода спринта:

• Если команда не успевает выполнить работу вовремя, заказчик перераспределяет сроки так, чтобы поставленная цель была достигнута.
• В случае, когда команда успевает вовремя, после одобрения заказчика разработчики переходят к следующему спринту.
• Если команда работает с опережением, в оставшееся время спринта разработчики выполняют дополнительные задачи.

Определенные сроки спринта позволяют организовать рабочий процесс, задавая ритм и помогая учащимся грамотно распределять время. Если команда смогла создать запланированный продукт, удовлетворивший заказчика и готовый к использованию, в установленное время, цикл считается завершенным (рис.2).

Рис. 2. Процесс работы Скрам - команды (рис. из источников интернет)

Скрам совещания (Scrum meetings, или стендап)

Перед каждым занятием вся команда собирается вместе, и в течение 15 минут проводит совещание. На встрече каждый участник дает ответ на три вопроса:

• Что я сделал с прошлой встречи?
• Что я буду делать сегодня?
• Что мешает выполнению задачи?

Эти микроотчеты помогают Скрам-мастеру понять, есть ли проблемы в работе и как можно помочь команде преодолеть препятствия.

Скрам-доска (scrum-board)

Важным инструментом в работе команды является скрам доска, которая визуально отображает рабочий процесс на разных стадиях. Пространство доски разделено на части, отражающие стадии работы над продуктом. Количество частей можно варьировать, но для работы обязательны три составляющих (слева направо):

• запланированные задачи;
• задачи в активной работе;
• выполненные задачи.

По этим колонкам расклеиваются стикеры, на которых кратко изложена суть подзадачи. Стикеры постепенно переходят из колонки «запланировано» в колонку «выполняется», а из колонки «выполняется» в колонку «выполнено». Таким образом, ясно видно, что уже сделано, а что еще в процессе работы, о каких делах участники либо забывают, либо некоторым вопросам уделяют недостаточно внимания. С помощью данного инструмента каждый член команды может контролировать свою работу и следить за проектом. Главный плюс таких досок – прозрачность всех действий и процессов, выявление проблем. Благодаря доске учащиеся не забывают о задачах, не теряются в обилии дел, иногда не понимая, чем конкретно сейчас нужно заниматься. Четкая структура скрам-доски позволяет им сконцентрироваться на работе.

В случае необходимости (например, работа в дистанте) используется онлайн-версия скрам-доски, которая синхронизируются по сети. Данные доступны всем участникам скрам команды независимо от их месторасположения, используемого устройства или используемой сети. Цифровой доской можно пользоваться всем одновременно. Карточки с задачами могут содержать не только текст, но и картинки, видео, ссылки, комментарии, даже небольшие чаты для обсуждения грядущей работы. При этом эти дополнения не занимают лишнего пространства на доске и не отвлекают других участников «забега». Визуальную составляющую цифровой скрам-доски можно настроить под свои предпочтения.

Рис. 3. Схема Скрам-доски (рис. из источников интернет)

Следует отметить, что применять такой инструмент можно и без перехода к гибким методикам: он отлично покажет эффективность любого рабочего процесса на занятиях.

Подведение итогов спринта

После каждого спринта проводятся оценка гибкости процесса и тестирование продукта. В случае несоответствия полученного результата желаемому, команда может быстро скорректировать стратегию разработки продукта или пересмотреть бэклог.

Обзор результатов работы над проектом

В конце цикла вся команда, включая представителя НПО - владельца продукта, педагога - Scrum-мастера и учащихся - разработчиков собирается для демонстрации результатов работы за отчетный период. Каждый учащийся - разработчик демонстрирует завершенные им задачи из бэклога, все остальные оценивают результаты. На основе обзора спринта владелец продукта дорабатывает бэклог продукта, и это может стать началом планирования последующего спринта. Без проведения обзоров работа над продуктом будет вестись «вслепую» — без учета мнения заказчиков.

После обзора завершенных этапов проводится ретроспектива рабочего процесса за прошедший период. Участники команды делятся своими наблюдениями, проблемами, с которыми столкнулись, оценивают уровень взаимоотношений с другими членами команды, обсуждают использованные инструменты. Ретроспектива спринта — точка самоорганизации команды и ключ успеха в долгосрочной перспективе.

Принципы работы Scrum-команды

Методика Scrum подразумевает соблюдение следующих принципов:

• Постоянное совершенствование. Самосовершенствование всей команды приводит к улучшению продукта.
• Автономность. Каждый участник команды несет личную ответственность за общий результат и за свою часть работы.
• Кроссфункциональность. Самодостаточность команды определяется  наличием в ней учащихся с разными навыками.

Преимущества использования Scrum технологии

Учащимися СПбГЦДТТ с помощью гибкой системы управления проектами выполнены несколько сложных инженерных проектов, которые заняли призовые места на престижных городских и всероссийских конкурсах.

Деятельность проектных групп по реализации полномасштабных проектов позволила выявить следующие преимущества использования технологии Scrum:

• работа небольшими этапами, на каждом из которых определяются цели и способы их достижения, повышает скорость работы.
• команда быстрее достигает желаемой цели, одновременно работая над разными задачами проекта.
• дробление больших задач на мелкие облегчает корректировку процесса работы.
• риски минимизируются за счет быстрой реакции на изменения и скорости устранения ошибок.
• каждый член команды знает, за что отвечает.
• работа максимально прозрачна за счет открытого обмена информацией.
• высокий уровень мотивации поддерживается благодаря постоянной видимости достижений.

Шаги по реализации проекта

• Создание проектной команды из числа учащихся, включающей всех необходимых специалистов для выполнения проекта.
• Выбор скрам-мастера из числа педагогов базовых программ.
• Создание владельцем продукта (например, представитель НПО) списка требований (бэклога) для продукта Работа по следующему спринту, расстановка задач по каждому пункту, обязательно в соответствии с приоритетом. По мере выполнения работ этот список может меняться!
• Оценка бэклога. Уточнение размеров проекта. Члены команды производят оценку всех пунктов списка, учитывая все необходимые затраты на создание каждого из них.
• Планирование спринтов (временных этапов по выполнению отдельных задач). Определение приоритетных целей спринта, объемов, определение сроков и скорости выполнения работ. Создание бэклога спринта.
• Создание скрам-доски. Все задачи, которые выполняются, готовятся к выполнению, или уже сделаны, помечаются стикерами и помещаются в соответствующие столбцы на доске.
• Оперативные собрания вначале каждого занятия (короткие совещания с отчетами, выявление сложностей, запланированные на день задачи).
• Выполнение задач бэклога спринта.
• Обзор спринта (демонстрация готовой части проекта, выполненного за данный спринт).
• Ретроспективный показ (презентация выполненного спринта, обсуждение рабочих моментов по внедрению улучшений).
• Работа по следующему спринту.

Опыт СПбГЦДТТ показывает, что Scrum высокоэффективен в дополнительном образовании детей, где отсутствуют жесткие образовательные стандарты и есть возможность в процессе работы над учебным проектом, постигая реальные процессы, проживать конкретные ситуации, вникать в суть явлений и событий, взаимодействовать, проявлять активность, работать в команде. Этот метод наилучшим образом организует образовательный процесс как с точки зрения работы над проектом, так и с точки зрения овладения учащимися ключевыми навыками 21 века: командная работа, коммуникация, креативность и критическое мышление.

Логинова Н.Н.,

методист,

Санкт-Петербургский городской центр

детского технического творчества

Scrum-подход как инновационная технология в проектой деятельности учреждений дополнительного образования детей

на примере Центра инженерных компетенций (ЦИК) СПбГЦДТТ

Методическая разработка

Важнейшей задачей, стоящей перед системой образования в настоящее время, является развитие интеллектуального потенциала молодежи, поиск и отбор талантливых учащихся, оказание им поддержки в профессиональном развитии. Особая роль в решении этой проблемы отводится организации проектной и научно-исследовательской деятельности учащихся в учреждениях дополнительного образования детей.

Главная идея использования проектной технологии состоит в обоснованной, спланированной и осознанной деятельности детей, направленной на формирование определенной системы интеллектуальных и практических умений. Проектная деятельность в дополнительном образовании детей актуальна в контексте профильного обучения, ориентированного на индивидуализацию обучения и социализацию учащихся с учетом реальных потребностей рынка труда. Основой этой деятельности является возможность стимулировать интерес учащихся к определенным проблемам, предполагающим владение определенной суммой знаний и умение их применять практически, развитие рефлекторного или критического мышления.

В современной зарубежной и отечественной педагогической практике встречаются различные модели проектного обучения. Общие цели любого ученического проекта, таковы: развитие познавательного интереса к процессу обучения, расширение, углубление и закрепление учебных знаний, формирование у учащихся умений ставить проблемы, определять структуру и разрабатывать стратегию их творческого решения; самоорганизовывать свою деятельность по решению проблем.

В широком понимании проектом называют все, что задумывается или планируется. В переводе с латинского языка «проект» - «брошенный вперед», то есть замысел, в виде прообраза объекта. В СПбГЦДТТ при реализации практически всех дополнительных программ выполняются проекты, создаваемые учащимися в процессе образовательной деятельности, и отрабатываются пути внедрения новых технологий управления проектами.

В дополнительной общеобразовательной программе «Центр инженерных компетенций» (ЦИК) в СПбГЦДТТ осуществляется практико-ориентированный подход, позволяющий учащимся справляться с задачами любой сложности, удачно дополняющий школьное образование, погружающий учащихся в понимание самой сути предмета и его применения в практической сфере - STEАM технология (STEM – это аббревиатура от Science – естественные науки, Technology – технологии, Engineering – инжиниринг, проектирование, Art - дизайн, Mathematics – математика). STEАM технология основана на проектной форме организации образовательного процесса, носит межпредметный и практический характер обучения и охватывает дисциплины, которые являются ключевыми для подготовки инженеров.

Основу STEАM-подхода в ЦИК, являющегося новым форматом обучения в дополнительном образовании детей, составляет проектная исследовательская деятельность, предусматривающая включение детей в учебные, исследовательские или профессиональные проекты, выполняемые под кураторством научно-промышленного объединения (НПО), с использованием методологии Scrum.

Новый формат обучающей инженерной среды для подростков – Центр Инженерных компетенций создан в СПбГЦДТТ в результате творческого поиска инициативной группой инженеров, педагогов и методистов и постоянно совершенствуется. В ЦИК формируются умения справляться с междисциплинарными задачами и работать в команде, где в рамках подвижной многопрофильной системы обучения из учащихся формируются проектные группы для комплексного практического применения знаний по направлениям робототехники, электротехники и 3D проектирования с использованием Scram-технологии гибкого управления проектами. Проектные группы решают настоящие производственные задачи на базе реальных инженерных проектов, востребованных как техническими заказами самого СПбГЦДТТ, так и НПО города. Учащиеся разрабатывают и реализуют «под ключ» учебные проекты по решению инженерных задач совместно с профильными организациями – социальными партнерами (вуз, НПО), обеспечивающими группам актуальные технические задания. Для натурной реализации разрабатываемых изделий используются производственные мощности не только СПбГЦДТТ, но и курирующих предприятий. Нестандартное решение практикоориентированного STEM обучения позволяет учащимся пройти полный цикл разработки инженерного проекта. В процессе приобретения STEAM-компетенций, специализированных знаний и навыков, учащиеся ЦИК имеют возможность создавать свои собственные устройства, прототипы механизмов и систем в рамках учебных проектов. При этом важным моментом является максимальное раскрытие инженерного и творческого потенциала ребенка, не ограничивая его необходимостью использования типовых структурных деталей иготовых электронных модулей. Прототипирование подразумевает обучение навыкам владения электроникой, мехатроникой, использованию различных технологий работы с материалами, промышленного дизайна и CAD-проектирования, комбинированию аппаратных и программных методов решения проектных задач. Через практику ЦИК учащиеся в доступной форме осваивают знания и навыки, необходимые в данный момент на отечественных промышленных производствах, и таким образом, получают практическое представление о специальности инженера-электротехника.

Для практического воплощения идеи STEM обучения учащиеся предварительно осваивают основы одной из основных программ технической направленности: «Основы инженерного проектирования робототехнических и мехатронных систем», «Основы инженерного 3D проектирования» и «Проектирование и производство электротехнических систем». Эти программы являются базовыми для участия в проектных группах, формируемых в ЦИК. Совокупность теоретических знаний и практических навыков, полученных при освоении базовых дополнительных программ для изучения углубленной программы «Центр инженерных компетенций», является основой для подготовки учащихся к выполнению практически значимых проектов.

В учебном процессе ЦИК ранее применялся вариант классического поэтапного планирования проекта Waterfall (каскадная модель или модель «водопад»). Наиболее очевидный способ сделать свой проект более управляемым – это разбить процесс его исполнения на последовательные этапы. Именно на такой линейной структуре базируется традиционное проектное управление. Данный подход ориентирован на проекты, в которых есть строгие ограничения в последовательности выполнения задач. Обычно выделяют 5 этапов классического проектного управления (инициация, планирование, разработка, мониторинг и завершение проекта, реализация и тестирование), но можно добавлять и дополнительные этапы, если того требует проект. Классический подход позволяет избежать стрессов ввиду наличия запасного времени на каждом этапе, заложенного на случай каких-либо осложнений и реализации рисков (рис.1).

Учебный проект обычно состоял из последовательных этапов, последовательно выполняемых учащимися. Опыт показал, что классическая модель имеет ряд недостатков. Главная слабая сторона классического проектного менеджмента – недостаток гибкости. Не все проекты могут быть структурированы таким образом, чтобы быть реализованными по классическому проектному подходу.

Рис. 1. Модель поэтапного планирования проекта (рис. из источников интернет)

Проект начинается с составления плана, который учитывает все предстоящие события. В результате работы в соответствии с планом необходимо получить определенный продукт с заданными параметрами. Но заранее предугадать возникающие проблемы невозможно, а менять план нельзя. Задержка на одном этапе останавливает весь проект. Тестирование – это один из последних этапов работы, во время которого обнаруживаются ошибки проекта. Часто на их исправление не хватает времени. Заказчик видит результат только в конце проекта. Если в процессе выполнения проекта меняются требования или условия, то исполнителям учесть это нет возможности.В результате заказчик может остаться недовольным.

В настоящее время в ЦИК внедряется инновационный Scrum-подход, который впервые реализуется в учебных проектах подобного масштаба в дополнительном образовании детей. Scrum предполагает быструю разработку новых продуктов. Команда обучается на практике, постоянно получая обратную связь от заказчика.

Описание Scrum технологии

Scrum – методология, позволяющая правильно формировать ресурсы и максимально использовать потенциал команды.

Scrum - это гибкая система управления проектами, где при минимальных затратах ресурсов можно получать необходимый эффект; технология командной работы, которая позволяет легко изменять и корректировать продукт в процессе его создания. Широкую популярность Scrum получил при разработке программного обеспечения. На сегодняшний день его применяют в различных сферах производства, на многих предприятиях, где предпочитают не только работать, но и наблюдать результат собственного трудового процесса, а также начинают применять в образовательном процессе при проведении занятий. Scrum консолидирует исполнителей и их усилия независимо от сферы деятельности.

Scrum — это процесс, с помощью которого команда разбивает на части проект и выполняет его постепенно, по одному фрагменту. Работу над каждым фрагментом завершают за определенный отрезок времени, дополнительные задачи выполняются в следующем отрезке времени. При этом можно отклониться от намеченного пути, чтобы внести в продукт возможные усовершенствования. Это инструмент, который помогает справиться с большим количеством дел, поскольку принцип его работы вынуждает команды заниматься только приоритетными задачами. Если разбить огромный проект на небольшие кусочки, с ним вполне можно будет справиться.

Обычно в команде четыре-пять человек, которые непосредственно работают над проектом. Всего в команде присутствуют владелец продукта, команда разработки и скрам-мастер. Scrum эффективен в ситуациях, когда определена цель, но для его достижения нет точного плана. Согласно Scrum заранее невозможно предусмотреть все изменения. Метод позволяет изменять требования к проекту в любое время (пусть и не дает гарантии их реализации). Таким образом, теряется смысл предварительной планировки всего проекта, планируется только та работа, которая должна выполняется в протекающем в данный момент Sprint.

В настоящее время Scrum технологии начинают применяться в образовательном процессе школ и учреждений дополнительного образования детей: при организовации групповой работы в учебных командах; при подготовке к самостоятельной работе; для выполнения краткосрочной проектной работы на занятиях.

Главное в Scrum при выполнении проектов учащимися – самостоятельное или совместное усвоение нового. Такой подход интересен детям, требует от них больше ответственности, заряжает их энергией. Они активно вовлечены в процесс решения задач, что приводит к повышению результатов и более коротким циклам. А это способствует росту уверенности в себе и других. Учащимся дается свобода самим формировать образовательный процесс внутри обозначенных границ и целей.

Плюсы скрама при реализации учебных проектов состоят в следующем.

• Участники проекта учатся работать в команде, разрешать конфликты, преодолевать препятствия в работе. У детей формируются коммуникативные навыки.
• В процессе реализации проекта педагог дает возможность учащимся самостоятельно планировать свои шаги и принимать решения. Упор делается на многофункциональную и самоорганизующуюся команду, которая способна решать большинство задач с минимумом координации.
• Благодаря реализации проекта учащиеся приобретают дополнительный практический опыт, пройденный материал лучше усваивается.
• Происходит активное погружение в образовательный процесс.Уникальная методика помогает вовлечь детей в обучение.
• Учащиеся работают в комфортной атмосфере, где отсутствует принуждение.

Таким образом, процесс проектного обучения предполагает самостоятельное познание учащимися проблемы, их коммуникативно-диалогическую деятельность, общение друг с другом, с педагогом, умение работать в команде. Работа над проектом позволяет учиться на собственном опыте и опыте других, в конкретном деле. Здесь ценны не только результаты, но и сам процесс деятельности учащихся.

Описание опыта использования Скрам-технологии при организации

полномасштабной проектной деятельности в УДОД на примере СПбГЦДТТ

Основой деятельности Центра инженерных компетенций является выполнение учащимися полного цикла работы над полномасштабным проектом. Работа включает создание модели или опытного образца, проведение необходимых испытаний, целью которых является постановка изделия на производство и ввод его в эксплуатацию, с разработкой в течение учебного года при использовании материально-технической, методической, информационной базы СПБ ГЦДТТ и курирующего предприятия. Работа выполняется в группах по методологии Scrum.

Работа над проектом в скраме состоит из спринтов. Спринт (sprint) — период, в течение которого команда создает и совершенствует определенную часть продукта, чтобы быть готовыми к изменениям требований или условий и исключить существенную доработку. Все спринты устроены одинаково. Предполагается, что с каждым следующим спринтом команда становится все сыграннее и эффективнее. В скраме учатся на своих ошибках, но быстро — каждый спринт анализируется, определяется, что сделано и есть ли необходимость что-либо исправить. В каждом спринте есть спринт бэклог (sprint backlog - список задач на спринт) — отсортированный список идей, которые команда решила сделать за ближайший спринт. Смысл скрама в том, что команда сама оценивает сложность каждой задачи и решает, какие задачи войдут в очередной спринт.

Scrum подход эффективен в реализации проектов ЦИК, так как отличается большой гибкостью и позволяет экспериментировать в случае необходимости быстрой разработки нового продукта, особенно если нет полного представления об итоговом результате, либо происходит изменение условий реализации. Scrum позволяет контролировать эффективность проделанной работы на всем пути к цели.

Основная цель Scrum подхода — изготовить продукт вовремя и с минимальными затратами, что достигается при соблюдении следующих условий.

Владелец предлагает свое представление о продукте с учетом потребностей пользователя. На основании данной концепции составляется полный перечень требований к проекту (бэклог), которые распределяются по приоритетности. Практически бэклог — это техническое задание для команды учащихся.

Учащиеся, заказчик и педагоги, входящие в группу, составляют единую Скрам-команду (Scrum team). Команда учащихся формируется из «специалистов» разного профиля (4-5 человек), владеющих основами одной из основных программ технической направленности: «Основы инженерного проектирования робототехнических и мехатронных систем», «Основы инженерного 3D проектирования» и «Проектирование и производство электротехнических систем». Команда работает на общий результат и стремится к одной цели.

Скрам-команда включает:

• Владельца продукта (Product owner). Это либо сам заказчик, либо его представитель – например сотрудник НПО. Он консультирует учащихся, предъявляет новые требования заказчика к продукту, следит за направлением выполнения работы. Кроме того, Владелец продукта организует эффективную связь между заказчиком, командой разработчиков и пользователями, ставит понятные задачи. Его обязанности:

• формирование характеристик продукта;
• управление ожиданиями заказчика;
• координация бэклога;
• донесение до рабочей команды требований;
• координация взаимоотношений между командой и заказчиком;
• оценка каждого рабочего этапа и всей работы.

• Скрам-мастера (Scrum master). Это педагог, преподающий одно из составных направлений кластера, который ведет команду к достижению цели. Он не управляет разработчиками, не «давит», не берет всю работу на себя и не распределяет обязанности, а направляет команду и решает проблемы, тормозящие рабочий процесс, и наблюдает за соблюдением принципов Scrum в рабочем процессе, т.е.:

• поддерживает благоприятную атмосферу в коллективе;
• участвует в собраниях;
• устраняет препятствия, мешающие эффективной работе;
• обозначает проблемы и предложения их к обсуждению;
• вводит скрам-практику.

• Разработчиков или проектной команды (Delivery team). Это учащиеся, имеющие различную специализацию (но направлениям базовых программ) и набор необходимых навыков. Команда, сформированная отдельно под каждый проект, ведет его от начала до конца. Члены команды должны органично дополнять друг друга, но при этом рабочий процесс должен строиться на равноправии, в группе не должно быть явного лидера.

Перечень обязанностей команды:

• оценка каждого элемента бэклога;
• разработка продукта;
• презентация продукта;
• контроль прогресса;
• предоставление итогов.

Планирование коротких циклов (спринтов)

Каждый спринт начинается с планирования бэклога конкретного спринта. В этой работе принимает участие вся команда, включая владельца продукта, Скрам-мастера и разработчиков. Скрам-команда изучает бэклог продукта и из него выбирает задачи, которые необходимо выполнить в пределах одного цикла, распределяя их по значимости. Затем команда оценивает предстоящую работу, выбирает продолжительность цикла (обычно около 4 недель).

Возможны три исхода спринта:

• Если команда не успевает выполнить работу вовремя, заказчик перераспределяет сроки так, чтобы поставленная цель была достигнута.
• В случае, когда команда успевает вовремя, после одобрения заказчика разработчики переходят к следующему спринту.
• Если команда работает с опережением, в оставшееся время спринта разработчики выполняют дополнительные задачи.

Определенные сроки спринта позволяют организовать рабочий процесс, задавая ритм и помогая учащимся грамотно распределять время. Если команда смогла создать запланированный продукт, удовлетворивший заказчика и готовый к использованию, в установленное время, цикл считается завершенным (рис.2).

Рис. 2. Процесс работы Скрам - команды (рис. из источников интернет)

Скрам совещания (Scrum meetings, или стендап)

Перед каждым занятием вся команда собирается вместе, и в течение 15 минут проводит совещание. На встрече каждый участник дает ответ на три вопроса:

• Что я сделал с прошлой встречи?
• Что я буду делать сегодня?
• Что мешает выполнению задачи?

Эти микроотчеты помогают Скрам-мастеру понять, есть ли проблемы в работе и как можно помочь команде преодолеть препятствия.

Скрам-доска (scrum-board)

Важным инструментом в работе команды является скрам доска, которая визуально отображает рабочий процесс на разных стадиях. Пространство доски разделено на части, отражающие стадии работы над продуктом. Количество частей можно варьировать, но для работы обязательны три составляющих (слева направо):

• запланированные задачи;
• задачи в активной работе;
• выполненные задачи.

По этим колонкам расклеиваются стикеры, на которых кратко изложена суть подзадачи. Стикеры постепенно переходят из колонки «запланировано» в колонку «выполняется», а из колонки «выполняется» в колонку «выполнено». Таким образом, ясно видно, что уже сделано, а что еще в процессе работы, о каких делах участники либо забывают, либо некоторым вопросам уделяют недостаточно внимания. С помощью данного инструмента каждый член команды может контролировать свою работу и следить за проектом. Главный плюс таких досок – прозрачность всех действий и процессов, выявление проблем. Благодаря доске учащиеся не забывают о задачах, не теряются в обилии дел, иногда не понимая, чем конкретно сейчас нужно заниматься. Четкая структура скрам-доски позволяет им сконцентрироваться на работе.

В случае необходимости (например, работа в дистанте) используется онлайн-версия скрам-доски, которая синхронизируются по сети. Данные доступны всем участникам скрам команды независимо от их месторасположения, используемого устройства или используемой сети. Цифровой доской можно пользоваться всем одновременно. Карточки с задачами могут содержать не только текст, но и картинки, видео, ссылки, комментарии, даже небольшие чаты для обсуждения грядущей работы. При этом эти дополнения не занимают лишнего пространства на доске и не отвлекают других участников «забега». Визуальную составляющую цифровой скрам-доски можно настроить под свои предпочтения.

Рис. 3. Схема Скрам-доски (рис. из источников интернет)

Следует отметить, что применять такой инструмент можно и без перехода к гибким методикам: он отлично покажет эффективность любого рабочего процесса на занятиях.

Подведение итогов спринта

После каждого спринта проводятся оценка гибкости процесса и тестирование продукта. В случае несоответствия полученного результата желаемому, команда может быстро скорректировать стратегию разработки продукта или пересмотреть бэклог.

Обзор результатов работы над проектом

В конце цикла вся команда, включая представителя НПО - владельца продукта, педагога - Scrum-мастера и учащихся - разработчиков собирается для демонстрации результатов работы за отчетный период. Каждый учащийся - разработчик демонстрирует завершенные им задачи из бэклога, все остальные оценивают результаты. На основе обзора спринта владелец продукта дорабатывает бэклог продукта, и это может стать началом планирования последующего спринта. Без проведения обзоров работа над продуктом будет вестись «вслепую» — без учета мнения заказчиков.

После обзора завершенных этапов проводится ретроспектива рабочего процесса за прошедший период. Участники команды делятся своими наблюдениями, проблемами, с которыми столкнулись, оценивают уровень взаимоотношений с другими членами команды, обсуждают использованные инструменты. Ретроспектива спринта — точка самоорганизации команды и ключ успеха в долгосрочной перспективе.

Принципы работы Scrum-команды

Методика Scrum подразумевает соблюдение следующих принципов:

• Постоянное совершенствование. Самосовершенствование всей команды приводит к улучшению продукта.
• Автономность. Каждый участник команды несет личную ответственность за общий результат и за свою часть работы.
• Кроссфункциональность. Самодостаточность команды определяется  наличием в ней учащихся с разными навыками.

Преимущества использования Scrum технологии

Учащимися СПбГЦДТТ с помощью гибкой системы управления проектами выполнены несколько сложных инженерных проектов, которые заняли призовые места на престижных городских и всероссийских конкурсах.

Деятельность проектных групп по реализации полномасштабных проектов позволила выявить следующие преимущества использования технологии Scrum:

• работа небольшими этапами, на каждом из которых определяются цели и способы их достижения, повышает скорость работы.
• команда быстрее достигает желаемой цели, одновременно работая над разными задачами проекта.
• дробление больших задач на мелкие облегчает корректировку процесса работы.
• риски минимизируются за счет быстрой реакции на изменения и скорости устранения ошибок.
• каждый член команды знает, за что отвечает.
• работа максимально прозрачна за счет открытого обмена информацией.
• высокий уровень мотивации поддерживается благодаря постоянной видимости достижений.

Шаги по реализации проекта

• Создание проектной команды из числа учащихся, включающей всех необходимых специалистов для выполнения проекта.
• Выбор скрам-мастера из числа педагогов базовых программ.
• Создание владельцем продукта (например, представитель НПО) списка требований (бэклога) для продукта Работа по следующему спринту, расстановка задач по каждому пункту, обязательно в соответствии с приоритетом. По мере выполнения работ этот список может меняться!
• Оценка бэклога. Уточнение размеров проекта. Члены команды производят оценку всех пунктов списка, учитывая все необходимые затраты на создание каждого из них.
• Планирование спринтов (временных этапов по выполнению отдельных задач). Определение приоритетных целей спринта, объемов, определение сроков и скорости выполнения работ. Создание бэклога спринта.
• Создание скрам-доски. Все задачи, которые выполняются, готовятся к выполнению, или уже сделаны, помечаются стикерами и помещаются в соответствующие столбцы на доске.
• Оперативные собрания вначале каждого занятия (короткие совещания с отчетами, выявление сложностей, запланированные на день задачи).
• Выполнение задач бэклога спринта.
• Обзор спринта (демонстрация готовой части проекта, выполненного за данный спринт).
• Ретроспективный показ (презентация выполненного спринта, обсуждение рабочих моментов по внедрению улучшений).
• Работа по следующему спринту.

Опыт СПбГЦДТТ показывает, что Scrum высокоэффективен в дополнительном образовании детей, где отсутствуют жесткие образовательные стандарты и есть возможность в процессе работы над учебным проектом, постигая реальные процессы, проживать конкретные ситуации, вникать в суть явлений и событий, взаимодействовать, проявлять активность, работать в команде. Этот метод наилучшим образом организует образовательный процесс как с точки зрения работы над проектом, так и с точки зрения овладения учащимися ключевыми навыками 21 века: командная работа, коммуникация, креативность и критическое мышление.