O posibilă strategie națională pentru educația STEM, de Codrin Paul Oneci-student al Massachusetts Institute of Technology

Ultimii ani s-au remarcat printr-un număr foarte mare de modificări aduse

învățământului românesc. Aparent, acest lucru ar trebui să ducă la o ridicare generală a

nivelului la care se face educație în țară, plecând de la presupunerea că reformele sunt niște

iterații succesive într-un proces de optimizare. Raționând astfel înțelegem că în România nu

există reforme reale în educație, întrucât ar implica un proces de optimizare și un obiectiv. În

acest articol voi prezenta (concentrându-mă asupra educației STEM) câteva idei de reforme

reale, adică unele care se bazează pe un obiectiv clar și câteva principii de optimizare.

După mai mulți ani de experiență în diverse țări ale lumii am căpătat o viziune de

ansamblu a societății. Cel mai important element al unei civilizații este cunoașterea, iar cea

care deschide calea către cunoaștere este educația. Un obiectiv de bun simț este atunci

pentru noi toți dobândirea cunoașterii de orice fel, iar un mijloc de atingere al acestui

obiectiv este educația STEM de calitate înaltă, întrucât științele și tehnologia afectează cel

mai puternic toate aspectele cunoașterii.

Ce înseamnă a educa oamenii în științe și tehnologii? Înseamnă a ajuta dezvoltarea

în direcția STEM a oamenilor indiferent de vârstă, nu a o dirija, întrucât cunoașterea este

prin natura sa dialectică și evoluează în moduri greu de anticipat. Pentru a educa trebuie să

accepți flexibilitatea în gândire a celui ce este educat, iar pentru domeniile prin esență

empirice din cadrul STEM cum sunt fizica și chimia acest lucru presupune un proces de

învățare de tip “hands on”. Citându-l pe profesorul Bartos Elekes de la liceul Ady Endre din

Oradea: “Știintele empirice, predate în lipsa experimentelor științifice, sunt doar o colecție

de formule neinteligibile”. Din discuții purtate cu profesorul Elekes am înțeles de ce

construcția de laboratoare prin autodotare, împingerea până la limita tehnologică a preciziei

aparatelor de măsură și crearea de noi modele matematice ale lumii înconjurătoare sunt

cele mai bune mijloace pentru a atinge atât un nivel ridicat al educației STEM cât și o

dezvoltare naturală a cunoașterii.

Există multe aspecte pozitive ale învățământului STEM bazat pe cercetare și

experiențe ”hands on”. Atunci când educația implică în mod constant schimbarea felului de a

pune și rezolva probleme, elevii sunt ajutați să se adapteze foarte rapid oricărei situații și

devin treptat capabili de a rezolva atât probleme teoretice cât și experimentale dificile.

Vorbind din experiență, eu am învățat în domeniile STEM mai mult încercând lucruri noi și

dificile decât studiind anumite domenii în mod sistematic. Când ești pus în fața unei

probleme pe care trebuie să o rezolvi singur ești mult mai activ și din proprie inițiativă înveți

foarte mult. În cercetarea de orice nivel în mod constant descoperi că trebuie să dezvolți sau

să înțelegi cum poți aplica un aparat matematic nou, că ai nevoie de tehnologii noi și de alte

feluri de a gândi. Este mereu loc de îmbunătățiri și te obișnuiești să evaluezi direcții

promițătoare de studiu și cercetare, în loc să fi condiționat să te gândești că toate

problemele au fost sau vor fi rezolvate de alții, așa cum se întâmplă în cele mai multe

instituții de învățământ din lume. Niciodată nu ajungi cu adevărat la capătul cercetării sau

al studiului, cele două aspecte ale cunoașterii (și implicit ale educației) se generează

reciproc. Fiecare răspuns creează mai multe întrebări care depășesc în nivel de dificultate

întrebarea inițială, acest lucru putând fi perceput și ca o metrică bună a succesului

cercetării și educației.

Pentru a integra acest caracter de cercetare și studiu aprofundat al domeniilor STEM

în învățământul românesc avem nevoie deci de capacitatea de a permite elevilor să-și

dezvolte abilitățile de a dobândi cunoaștere. La MIT acest lucru s-a înțeles foarte bine și

săptămânal studenților li se reamintește că meseriile pentru care ne pregătim acum nu vor

mai exista (cel puțin în forma actuală) în câteva decenii. Puși în fața acestei situații, ni se

sugerează că trebuie să acumulăm cunoștiințe transferabile utile în mai multe domenii, nu

să ne specializăm în „meserii”. Mai mult, reformele în educație de la MIT nu sunt formale, ci

în esență constau într-o viziune despre viitor și precizarea unor căi de a ne asigura că

„viitorul” exista în cadrul instituțiilor noastre de învățământ.

Față de MIT, României îi lipsește o viziune de ansamblu a viitorului și evident despre

un set de strategii pentru adaptarea la acest viitor nu s-a vorbit. Putem compara MIT și

România deoarece considerăm sfera de influență asociată fiecărei din aceste două entități

sociale (amintiți-vă faptul că dacă antreprenorii MIT în viață la momentul actual ar forma o

națiune, atunci aceasta ar fi a zecea economie a lumii, mult peste România). Probabil nici nu

v-ați pus problema că noi putem nu numai să ne adaptăm la viitor, ci îl putem chiar crea

dacă vrem. În forma actuală a sistemului de învățământ românesc nu există un viitor. Însă

așa cum veți afla până la finalul acestui articol există remedii, întrucât potențialul „viitorului”

există la nivel individual și colectiv și nu este dictat de formele actuale.

La MIT pentru a putea crea soluții STEM și pentru a înțelege mai mult, studenților li

se oferă acces la resurse cum ar fi maker-spații, laboratoare de cercetare și centre de calcul.

Toți membrii comunității sunt implicați la un nivel sau altul în procesul de cercetare în funcție

de abilitățile personale, așa încât productivitatea comunității este extrem de ridicată.

România ar putea aplica și dezvolta un ecosistem similar al învățământului STEM. Să trecem

direct la descrierea soluțiilor fezabile.

Primul aspect de luat în calcul este dotarea experimentală. Pentru aceasta

autodotarea este soluția câștigătoare. Trebuie implicate industria locală, universitățile,

liceele și așa mai departe. Companiile private au nevoie în mod constant atât de tehnologii

noi cât și de oameni pregătiți și au fonduri alocate pentru dezvoltarea indivizilor și a noilor

mijloace de producție. Centrele academice au mijloace de cercetare și o bază largă de

indivizi care trebuie dezvoltați pentru a fi utili industriei. La MIT colaborarea dintre Guvern,

industria privată și centrele academice duce la obținerea de către companiile americane a

acelui renumit „technological edge”, unitățile de învățământ primind fonduri în schimbul

tehnologiilor dezvoltate. Mesajul pentru noi este clar: dacă vrem să avem tehnologie de

cercetare de vârf și dacă educația de elită este scopul nostru, trebuie să rezolvăm probleme

reale, nu să recităm formule din manuale. Nimeni nu ne va finanța cercetările și studiile

dacă nu producem lucruri de valoare. În România putem dota masiv unitățile de învățământ

numai dacă ne producem singuri kit-uri educaționale, dispozitive experimentale, prototipuri

și chiar tehnologii care sunt vândute companiilor. De exemplu la MIT cercetările grupului de

sisteme autonome din care fac parte sunt finanțate nu de universitate ci de un departament

al firmei Boeing. Toți am avut de câștigat din această colaborare. Membrii grupului primesc

salarii, își aprofundează cunoștiințele și îsi permit să lucreze cu cele mai avansate platforme

de cercetare. Compania primește planurile noastre de construcție și programele dezvoltate

de noi și astfel se poate menține mereu la nivelul tehnologic cel mai înalt pentru a învinge

concurența din alte regiuni ale globului. Universitatea în sine beneficiază astfel de o

alimentare continua cu fonduri. Colaborările nu se limitează doar la companii interesate de

tehnologii, chiar Guvernul și Armata finanțează universitatea pentru a primi în schimb

tehnologii. Modelul a fost introdus și în alte state, de exemplu în Turcia studenții capabili de

la inginerie și științe cercetează tehnici de producție și propun prototipuri pentru a rezolva

multe probleme de interes național. Se pare că nu competițiile STEM duc la îmbunătățirea

învățământului ci integrarea învățământului în economie pentru a asigura dotarea

constantă cu echipament a laboratoarelor și atelierelor.

Dincolo de colaborări cu industria pentru a facilita dotarea tehnică, învățământul

românesc are nevoie de makerspații. Acestea sunt locurile unde toți cei care vor să învețe

pot crea soluții STEM în care explorează probleme de interes individual. Pentru claritate,

trebuie să menționez definiția neologismului maker-space: un spațiu de lucru operat de o

comunitate cu preocupări similare în domenii ca științele și tehnologia aplicate, arta digitală

și crearea de produse. Indivizii din makerspace se întâlnesc pentru a schimba idei, a colabora

în proiecte și a învăța unii de la ceilalți, activitatea de bază din maker-space fiind producția

de prototipuri. Există grupuri de cercetare care se întâlnesc periodic pentru workshopuri și

cele mai multe sunt deschise comunității MIT, astfel încât oricine face parte din comunitate

are acces la sesiuni de lucru în comun, discuții cu răspunsuri și întrebări în domeniile de

interes. Este important să înțelegeți natura complementară a laboratoarelor specializate de

cercetare și a maker-spațiilor. Ambele răspund unor nevoi diferite. În cazul MIT, un

makerspace este un atelier unde se găsesc resurse generale pentru a dezvolta o idee

individuală care se poate dovedi de succes și care trebuie rafinată într-un laborator de

cercetare specializat, startup sau program de interes național.

În România maker-spațiile ar trebui create local de comunități prin fonduri europene

și sume alocate de la bugetul național. De ce anume avem nevoie în makerspații? De cât mai

multe resurse care să permită experimentarea, inovarea, dezvoltarea individuală în științe și

tehnologii. Vorbim despre instrumente științifice, resurse de calcul numeric și de prelucrare

sau obținere a informațiilor, unelte folosite în producție și așa mai departe. Profesorul Elekes

mi-a povestit cât de dificilă a fost autodotarea laboratorului de fizică și chimie a liceului Ady

Endre din Oradea. Atunci când prof.Elekes a început să predea la liceu laboratorul era

complet neechipat. Totuși, singur a reușit să creeze dispozitive precum: surse de tensiune

reglabilă, spectrometre, echipamente electronice cu scopuri specifice, aparate cu achiziție

automată a datelor privind prezența anumitor compuși în gaze și lichide, sisteme de

estimare a proprietăților fizico-chimice ale materialelor. Pășind prin acel laborator și privind

echipamentele acum câțiva ani nu am putut să nu fiu uimit de munca unui singur om. Dacă

ați fi văzut ați fi înțeles imediat. Din nefericire laboratorul nu a fost apreciat de administrația

actuală și s-a hotărât demontarea și transformarea celui mai automatizat și modern

laborator de liceu din țară într-o banală sală de clasă.

Ceea ce încerc să vă sugerez este că într-un makerspace se poate face dotarea

inițială cu echipament a laboratoarelor științifice. Înțelegeți deci de ce crearea pe scară largă

a maker-spațiilor în România trebuie să preceadă investițiile în echipamentele științifice ale

laboratoarelor STEM. Putem începe prin acțiuni locale ale comunităților din marile orașe,

apoi trecem la maker-spații de mărime proporțională cu populația în mediul rural.

Finanțarea ar putea veni sub forma fondurilor europene în colaborare cu administrațiile

locale ale comunităților. În marile orașe localizarea makerspațiilor este de asemenea

importantă, ele trebuind să fie ușor accesibile tuturor celor interesați să învețe, de la cei de

șapte ani care vor să învețe să folosească un traforaj, la cel de douăzeci de ani care produce

un sistem de calcul cu o arhitectură nouă, până la cetățeanul matur care pur și simplu ar

vrea să facă un prototip pentru a căuta investitori într-o afacere de familie. Din nou, soluțiile

organizatorice aplicate la MIT pentru dezvoltarea maker-spațiilor sunt simple și s-au dovedit

viabile. Accesul se face pe bază de membru cu plată sau fără plată în funcție de specificul

atelierului. De obicei intrarea este liberă, însă accesul se face electronic (există baze de date

cu timpii de acces, uneltele și materialele folosite). Astfel mereu te poți programa online

pentru o ședință de sudură, folosirea unei mașini CNC, a unei imprimante 3D sau a unui

tăietor cu laser și toți cei interesați de la MIT au acces la tehnologiile de ultimă generație

(echipamentele sunt înlocuite la cel mult cinci ani). La MIT primele maker-spații au fost

create prin voința pasionaților și a cercetătorilor care aveau nevoie de dispozitive

experimentale la care nu aveau acces în urmă cu nouăzeci de ani. Primele au fost ateliere de

mecanică și erau dotate cu mașini de găurit industriale, freze, strunguri și unelte de lucru

manual. Odată cu dezvoltarea electronicii au fost introduse resursele specifice pentru

dezvoltarea de sisteme mecanice cu electronică analogică. S-a trecut apoi la mecatronică,

electronică digitală și makerspațiile au fost dotate cu osciloscoape, aparate de măsură

digitale, până la urma și cu niște CNC-uri rudimentare, rafturi cu componte electronice. De

câțiva ani orice makerspace are așa cum spuneam lasere, imprimante 3D și centre prin care

ne conectăm la servere pentru a dezvolta aplicații de inteligență artificială și sisteme

computerizate. Am apelat la multe din aceste resurse și când lucram la o aeronavă

autonomă în grupul meu de cercetare, întrucât ar fi extrem de ineficient ca fiecare laborator

sau departament să dețină propriile ateliere unde se execută operații generale. Avem și

stații de lucru în CAM/CAD și membrii comunității pot dezvolta ce doresc în maker-spații

(semestrial eu construiesc acolo echipamente electronice și sisteme robotice pentru diverse

cercetări). Suntem întrebați la final de semestru ce echipamente noi am dori și votăm ca

membri ce să se achiziționeze semestrul următor. În primăvara anului 2019 s-a inaugurat un

makerspace specializat în inginerie genetică și chimie organică întrucât unii studenți au

potențial de a crea tehnologii în aceste domenii, iar beneficiile se reflectă asupra întregii

comunități MIT. În toamna anului 2019 s-a inaugurat un makerspace nou pentru cei care vor

să producă materiale speciale și micro-structuri folosind metode obișnuite în

nanotehnologie. Foarte important este că și dacă nu știi să lucrezi cu echipamentele, este

suficient să completezi o programare online iar un instructor te va antrena pentru a folosi un

anumit dispozitiv. Instructorii sunt angajați ai MIT-ului cu normă întreagă și sunt oameni cu

experiență din industrie. Unii sunt specialiști cu doctorat în timp ce alții au trecut doar

printr-o școală profesională, însă experiența lor ne ajută enorm să învățăm și să dezvoltăm

echipamentele de care avem nevoie. În maker-spațiile comunității MIT cred că învăț lucruri

complementare celor predate în sala de curs, într-atât de bogată este experiența pe care o

poți avea într-un makerspace. Când termini de creat aparatul în makerspace, te poți duce

înapoi în laboratorul specializat (robotică, chimie, optoelectronică etc.) și cercetarea

fundamentală continuă.

Sunt multe detalii de discutat, însă Romania ar putea trece printr-un „quantum leap”

tehnologic dacă ar investi în maker-spații și dacă am implica studenții și elevii în dotarea

laboratoarelor științifice.

Aș dori să observ că există un aspect neglijat până acum de toată lumea din țară.

Lucrul neobservat este chiar cheia de bolta a creării noului sistem educațional românesc:

literatura tehnică. Vă invit să comparați un manual editat între 1960 și 1989 cu unul recent

și să constatați diferențele de formă și fond. Manualele recente sunt mai curând scumpe și

colorate. Am studiat cu atenție manualele aprobate de Ministerul Educației și majoritatea

prezintă deseori erori care îi fac pe elevii mai nesiguri pe capacitățile lor fie să piardă timp

„înțelegând” afirmații de natură științifică inexacte, fie să le accepte direct, lucrul acesta

ducând la lipsa de consistență a cunoașterii, până la urmă la o înțelegere falsă și lacunară a

lumii înconjurătoare. Deseori aceste erori sunt trecute cu vederea, însă eu le consider

periculoase întrucât generează și propagă iluzia cunoașterii. Pentru pregătirea mea

olimpică am folosit numai materiale de calitate, practic toate scrise înainte de 1989.

Observația că materialele folosite la cursurile de facultate în trecut, în școli sau organizații

(includ aici și Tehnium si Start spre viitor, care mi-au format gândirea tehnică) erau mult

superioare celor după care se predă acum în școli este probabil incomodă pentru cei mai

mulți dintre cei care nu sunt indiferenți. Este până la urmă alegerea noastră a tuturor dacă

acceptăm asemenea imperfecțiuni. În unele domenii este chiar periculos să permitem lipsa

de rigurozitate și consistență în raționamente. Consecințele unei formule prost înțelese și

aplicate ca atare în știință și tehnică sunt mai curând nefaste decât neglijabile. În domeniile

STEM până și aproximațiile se bazează pe decizii raționale luate numai în urma unor analize

amănunțite, nimic nu este lăsat în voia întâmplării și nu ne putem aștepta să formăm

oameni competenți din cărți scrise de incompetenți. Am multe cărți în biblioteca personală

din anii 1950-1960, iar pentru mine este evident că pe atunci autorii se simțeau obligați să

scrie cât mai repede o erată ca să nu fie compromiși ca personalități în mediul academic.

Până și responsabilitatea era asumată de editor sau de autor, în funcție de situație, acest

detaliu nelipsind din erată! Ce ne oprește să fim exigenți astăzi și să dorim să atingem

perfecțiunea?

Soluțiile prezentate de mine nu sunt decât un subset limitat din mulțimea

posibilităților fezabile. Important este totuși să fim activi în ceea ce privește aceste strategii

și să întreprindem acțiuni la nivel local în măsura în care avem posibilitatea de a o face.

Depinde de fiecare dintre noi ce viitor alegem să creăm, unul în care prin inacțiune și lipsă

de inițiativă vom asista la degradarea în continuare învățământului și implicit a statului, sau

unul în care înțelegem impactul major al educației în fiecare aspect al societății și îndrăznim

să impunem schimbarea în beneficiul tuturor. (Codrin Paul Oneci)

……………………………………….

Multiplu medaliat la olimpiade naționale și internaționale, Codrin Paul Oneci este din 2017 student bursier al Massachusetts Institute of Technology (MIT) la Inginerie Aerospațială.