Школьники покажут свое инженерное мышление

Школьники покажут свое инженерное мышление

Продолжаем обсуждать тему инженерного мышления дошкольников. В третьей части публикуем мнение Анатолия Шперха, руководителя Школы инженерного мышления в Лаборатории непрерывного математического образования (Санкт-Петербург). «Занимательная робототехника» записала его на форуме «Лидеры перемен» в Перми.

Школьники покажут свое инженерное мышление

Когда появляется инженерное мышление?

Говорят, что инженерное мышление появляется с того момента, когда ребенку становится интересно, что внутри игрушки. Это, конечно, проявление инженерного мышления, но нас как педагогов интересует прежде всего синтез. Мы же не ломать ребенка учим, а строить. Не бывает единого возраста, с которого можно начинать работать.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Не бывает абсолютно одинаковых детей, с которыми все получается. Вообще, с детьми всегда все очень индивидуально. Начинать развивать инженерное мышление у ребенка 4-х лет нельзя, у меня не получается. Я говорю не о педагогической науке, а об опыте работы. По моему опыту, то, что мы называем инженерным мышлением, начинает развиваться с 4,5-5 лет.

До этого дети стремятся повторять, а это все-таки не созидательное мышление.

Под инженерным мышлением я понимаю то, что позволяет решать инженерные задачи. Для меня инженерия — это возможность сделать что-то из ничего.

Если мы научим ребенка делать что-то из разрозненных деталей, из разных вещей, которые не предназначены для того, чтобы из них что-то делать, то вдруг получается что-то, что можно назвать инженерной конструкцией.

То, что требуется, чтобы это сделать, — и есть инженерное мышление.

Потребность  что-то сделать по какому-то плану, понимать, каким это будет, возникает не в 4 года. Наверное, есть такие чудесные дети, но я с ними, к сожалению, не встречался.

Человеческое мышление — очень сложная вещь. Я не берусь разделить когнитивный процесс на составные части. Мне кажется очень важным научить детей продуктивной деятельности, чтобы они научились планировать свою деятельность и создавать конкретные результаты. Вот для этого им в частности и нужно инженерное мышление.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Ученики жалеют об уходе из школы

Оценим за полчаса!

Я понимаю, что для того, чтобы создать нечто из ничего, нужно то, что мы называем инженерным мышлением. Это инструмент, который позволяет решать различные задачи. А цель — научить ребенка планированию деятельности, реализации и защите того, что он делает. Инженерное творчество — это комплексная деятельность, которая включает в себя придумывание, планирование, изготовление, защиту и отчет.

Часто спрашивают — а это и для девочек тоже?

Я вообще не делаю различий между мальчиками и девочками. У меня что в детском саду, что в школе и мальчики, и девочки решают прекрасно одни и те же задачи. Всегда можно найти подход. Да, мальчики и девочки по-разному выполняют задания.

У меня есть потрясающая фотография, когда мальчики и девочки делают одну и ту же поделку из стаканчика. Мальчики быстро тяп-ляп делают и радуются, что оно работает. А девочки начинают раскрашивать цветочками. Это разный подход.

Но строят, создают новое и мальчики и девочки с одинаковым интересом.

Работа по образцу vs творчество

Я думаю, чтобы научиться инженерному творчеству, нужно начинать с того, чем сильны дети. Если мы будем заставлять детей, которые способны фонтанировать идеями, работать по образцу, мы убьем в них творчество.

В инженерном творчестве невозможно одно без другого: невозможно творить как художник, потому что инженерия опирается на материал, на технологии и прошлые изобретения. Но если мы говорим о ребенке, то мне кажется, что нужно начинать с того, чтобы ребенок творил что-то свое сам.

Конечно, в 4-5 лет ему очень сложно спланировать свою работу. Инженерное творчество — не спонтанное. Нужно планирование не только результата, но и времени, материалов. Это очень серьезная работа, в рамки которой нужно много чего заложить. Но главное для меня тут — именно придумывание, решение вставшей задачи, преодоление проблемы.

А вовсе не следование инструкции. Это трудно. Потому что в саду детей хорошо учат следовать образцу. И это правильная и своевременная модель обучения. Но мы стараемся идти дальше.

Когда мы работаем с детьми, если говорить о дошкольном образовании, то мы вводим постепенно это творчество. Я всегда стремлюсь начать с того, чтобы дети сами что-то придумали, даже если это совсем малыши. Я показываю им игрушку, а потом прячу и предлагаю ее сделать. Они начинают вспоминать, что у нее было. Были трубочки? Были. Они гнулись? Гнулись. А как они гнулись?

Это работа по образцу. Но эта работа включает реконструкцию образца в памяти. Синтез. Тем самым мы провоцируем способность ребенка продуцировать свою собственную идею. Ребенку кажется, что он создает сам, а я ему помогаю.

Мы во многом манипулируем ребенком, показывая ему, что он может сделать. Но это оправданная манипуляция. Точно также, когда мы учим ребенка плавать, мы, поддерживая его, убеждаем, что он уже плывет сам, без поддержки. И он начинает плыть.

Очень важно — сначала поддерживать, а потом — отпустить.

Потом следование образцу уходит на задний план, а на передний выходит творчество. Нельзя упускать из вида работу по готовому алгоритму, работу с инструкцией, с документом. В этом смысле LEGO — великолепный инструмент, потому что он учит работе с технической документацией.

Я считаю, что придумать — это ерунда, а самое сложное — спланировать свою работу, продумать, что вы будете делать. И еще сложнее это описать, чтобы другим было понятно. Но без придумывания нечего будет описывать. А без работы по инструкции ребенок не узнает, как надо описывать.

Школьники покажут свое инженерное мышление

LEGO занимает важную нишу. Он в самом деле позволяет быстро и просто создавать сложные вещи. Которые просто невозможны без использования конструкторов. Я уважаю тех, кто занимается с LEGO, но у LEGO есть множество недостатков.

Когда ребенок работает только с LEGO, он не чувствует материала, не понимает, что в мире бывают не только пупырышки и впадинки, но и еще что-то. На мой взгляд, ребенка необходимо сталкивать с реальными материалами: картоном, трубочками, стаканчиками, потому что это есть всегда. Вот это последнее — очень важно.

Инженерное мышление работает всегда. Не только на уроке. И вовсе не только с LEGO. Мне очень нравится цикл так называемых «барных мастер-классов», американцы их очень любят.  Сидишь в баре и что-то творишь. Из того, что есть на столе, на барной стойке. И коктейльные трубочки превращаются в вертолет, а салфетки — в парус.

Мне нравится, что можно сделать в том числе инженерное решение из ничего, из того, что есть под руками. Для меня это является сутью инженерного мышления и образования в целом.

Каким должен быть педагог?

Человек не станет учителем, если ему только рассказать о педагогических технологиях. Слишком много должно сойтись, чтобы человек смог работать учителем. У меня нет ответа на вопрос, какие люди должны работать с инженерным творчеством в детских садах.

Наверное, это должно быть чудесное стечение обстоятельств. Причем не факт, что это должны быть профессионалы дошкольного образования.

Из 4 учителей, которые работают в области инженерного творчества у меня в школе инженерного мышления, один — инженер-микроэлектронщик, другой по образованию учитель литературы, третий инженер-металлург и четвертый — музыкант, закончивший консерваторию. Работают прекрасно.

Я смотрю не на диплом, а на то, как человек видит детей. Во многом это появляется с опытом. Главное — видеть ребенка и хотеть сделать что-то свое собственное. Тогда все получается.

Недостаточно харизмы, чтобы дети за тобой пошли. Детям должно быть интересно, занятия должны находить отклик, в том числе и эмоциональный. Без харизмы, конечно, ничего не получится. Если у педагога нет способности повести за собой, то в профессии делать нечего.

Но это только маленькая часть, остальное — технология. В моей школе все работают по моей технологии. Знаю, что по ней сейчас работают в Екатеринбурге. Не причем здесь личное обаяние и харизма, важно уметь заинтересовать детей. У каждого это получается по-своему, даже если методика одна и та же.

Главное — это разбудить в детях мотивацию.

Любопытно, что в детском саду мотивация нужна минимальная. Мне достаточно прийти в группу и улыбнуться. Дети в 5 лет готовы идти за преподавателем, который знает, что делать. Дети раскрыты и готовы пойти за каждым, кто предложит им что-то новое, интересное.

Мы, к сожалению, часто этим злоупотребляем, подсовывая детям вместо настоящего эрзац. Ко мне в школу, в пятый класс, приходят дети, измордованные образовательной робототехникой.

Они долго учили, что для изготовления такой-то вещи нужны такие-то детали LEGO, и если их нет, то все остальное бессмысленно. У них убита полностью мотивация делать что-то новое, и я, как руководитель школы, должен придумать что-то, чтобы завлечь.

Мотивация для школьников намного важнее, чем для детей дошкольного возраста. Это сложно, но это и есть педагогика.

Можно мотивировать участием в соревнованиях. Можно — созданием уникальных проектов. Можно — атмосферой на занятиях. Много чем можно. Важно, чтобы к каждому ребенку оказался подобран тот самый ключик, который отворяет его интерес. Но универсального решения тут, боюсь, нет.

Детский сад Легополис.

Школьники покажут свое инженерное мышление

Источник: http://edurobots.ru/2019/01/shperh/

«Формирование инженерного мышления младших школьников посредством внеурочной деятельности «Интерактивное конструирование»

«Формирование инженерного мышления младших школьников посредством внеурочной деятельности «Интерактивное конструирование»

В последние годы изменились социальные требования общества к знаниям, навыкам, личностным качествам и компетенциям, которыми должны овладеть выпускники общеобразовательных школ. Стране нужны люди, способные принимать нестандартные решения, умеющие мыслить творчески.

Человек, способный творчески мыслить, обладает гибкостью ума, изобретательностью, чувством нового, возможностью осуществлять выбор. Способность к творчеству появляется, когда человек начинает осознавать свою особенность и, таким образом, становится личностью. Образование должно побуждать к творчеству.

Об этом говориться и в дидактической системе Леонида Владимировича Занкова.

На основании многочисленных исследований (Л.В.Занков, А. Валлон, Ж. Пиаже, ГШ. Блонский, Л.А. Венгер, Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.В Запорожец, А.Н. Леонтьев., B.C. Мухина, Н.Н. Поддъяков, Н.Г. Салмина, Е.Е. Сапогова, Л.С. Сахарнов и др.

) установлено, что наиболее сенситивным (сенситивный период – это определенный этап в жизни, на котором есть все условия для формирования каких-либо качеств и способностей, а также видов деятельности) в отношении развития творческого мышления является младший школьный возраст, когда формируются основы личности ребенка.

Сейчас как никогда актуальна проблема «Формирование инженерного мышления младших школьников». Она обусловлена современными требованиями развития педагогической теории и практики, новыми требованиями стандарта второго поколения, концепцией развития инженерного образования в Хабаровском крае.

Термин «Инженерное мышление» нов.

Инженерное мышление – особый вид мышления, формирующийся и проявляющийся при решении инженерных задач, позволяющих быстро, точно и оригинально решать поставленные задачи, направленные на удовлетворение технических потребностей в знаниях, способах, приемах, с целью создания технических средств и организации технологий. Инженерное мышление объединяет различные виды мышления: логическое, творческое, наглядно-образное, практическое, теоретическое, техническое и другие:

  • техническое мышление – умение анализировать устройство и принцип работы технических объектов;
  • конструктивное мышление – умение строить модели решения поставленной проблемы и задачи;
  • исследовательское мышление – определение новизны в задаче, умение сопоставить с известными классами задач, умение аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы;
  • экономическое мышление – рефлексия качества процесса и результата деятельности.
Читайте также:  Лайфхак: подробная инструкция, как сдавать егэ

В целом, инженерное мышление можно представить в виде данной структурыШкольники покажут свое инженерное мышление

Рис.1. Структура инженерного мышления

В начальной школе главные из перечисленных видов мышления – творческое, наглядно-образное и техническое. Все они начинают формироваться еще в раннем детстве – у детей дошкольного возраста. Как же это формировать?

Я знаю, что для детей тяжело осознать суть отрасли программирования, а ещё труднее детям даётся язык программирования.

Поэтому, на мой взгляд, в начальной школе необходимо использовать программы способствующие получению начальных знаний об алгоритмизации и программировании.

И я решила изучить этот вопрос: возможно ли в начальной школе использовать программы способствующие получению начальных знаний об алгоритмизации и программировании.

Да, возможно, через эффективное программно-педагогическое средство ПервоЛого и интерактивное конструирование с наборами LEGO Education, развивающими интеллект, умение решать задачи, познавательные способности и творческое мышление детей. Они позволяют получить первоначальные навыки программирования и учат основам алгоритмизации.

Создание моделей вызывает у воспитанников огромный интерес, только далеко не все дети могут читать схемы сборки моделей. Это вызывает определенные сложности. Ведь малейшая неточность — и птица крыльями не машет, а парусник не качается на волнах. Но какой восторг появляется у детей, если модель начинает двигаться по заданной программе.

И моментально включается процесс творчества: а что будет, если изменить те или другие параметры в программе? И пробы, пробы, пробы…Вот оно – исследование и формирование инженерной мысли! Именно этой цели и стоит отдать предпочтение. Здесь даже самые подвижные мальчишки становятся настойчивыми и кропотливыми в достижении своей цели.

Материал по курсу «Интерактивное конструирование» строится так, что требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук.

Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов, позволяют существенно повысить мотивацию учащихся, организовать их творческую и исследовательскую работу, а также в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки, навык взаимодействия в группе.

Конструктор ЛЕГО помогает детям воплощать в жизнь свои задумки, строить и фантазировать, увлечённо работая и видя конечный результат.

   Дети пробуют установить, на что похож предмет и чем он отличается от других; овладевают умением соизмерять ширину, длину, высоту предметов; начинают решать конструктивные задачи «на глаз»; развивают образное мышление; учатся представлять предметы в различных пространственных положениях, мысленно менять их взаимное расположение. В процессе занятий идет работа над развитием интеллекта воображения, мелкой моторики, творческих задатков, развитие диалогической и монологической речи, расширение словарного запаса. Ученики учатся работать с предложенными инструкциями, формируются умения сотрудничать с партнером, работать в коллективе. Это поисковая деятельность, в которой ребенок должен анализировать, сравнивать и сопоставлять, обобщать. При этом он действует в соответствии с особенностями развития своего мозга. Обучение на высоком уровне трудности предполагает задания, «нащупывающие» верхний предел возможностей учащихся. Это не означает, что не соблюдается мера трудности, она обеспечивается путем снижения степени трудности заданий, если это необходимо.

Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит, используя свои знания, а учитель лишь консультирует его.

Вспомните крылатую фразу: «Полюбите нас черненькими, а беленькими нас всякий полюбит!». Такие «черненькие» есть практически в каждом классе. Есть и у меня. Этот ученик на уроках невнимателен, часто нарушает дисциплину, нерегулярно и небрежно выполняет домашние задания, дерзит.

Все это, разумеется, не радует меня. Но это внешние проявления ученика. Однако за этими внешними проявлениями скрываются положительные качества.

Такой «черненький» школьник, когда я его по-настоящему узнала, предстал передо мной как обладатель пытливого ума, чуткого и отзывчивого сердца, незаурядной активности.

  • Благодаря использованию наборов LEGO Education мои ученики эффективнее усваивают языки, математику, с увлечением изучают литературу, окружающий мир.
  • Универсальная учебная компьютерная среда ПервоЛого, которая разработана российским Институтом новых технологий образования совместно с канадской фирмой LogoComputerSystemsInc, интегрирует графику, программирование, мультипликацию, звуки и позволяет осуществлять проектный подход к занятиям по всем направлениям учебного плана, а так же объединять на одном уроке метапредметные знания.
  • В состав ПервоЛого входит модуль ЛогоКлавиатор — практикум по клавиатурному письму и русскому языку для учащихся начальных классов.
  • Работа в данной программе способствует:
  • выработке осознанных навыков в работе на компьютере, в том числе при обработке различных видов информации;
  • формированию алгоритмического мышления школьников;
  • развитию навыков проектно-творческой деятельности;
  • воспитанию целеустремленности и результативности в процессе решения учебных задач.

Ученики подводятся к уяснению определенных закономерностей, делают выводы. Как показывают исследования, работа со школьниками над освоением закономерностей продвигает их в развитии. Дети применяют при выполнении данной работы творческий подход, креативность мышления, способности художника-дизайнера, индивидуальный подход исходя из особенности выбранной им персоны.

Учебно-методический комплекс (УМК) ЛогоМиры и ПервоЛого рекомендованы в качестве учебного пособия Московским департаментом образования и Экспертным советом Министерства Образования РФ. Хорошо, что у нас есть внеурочная деятельность, где можно использовать этот комплекс.

Детям очень интересно работать в программе ПервоЛого, т.к. за один или несколько уроков они создают собственные картинки или «мультики», дидактические материалы, игры, которые вызывают положительные эмоции, и, самое главное, дети начинают понимать, что компьютер — это инструмент, с помощью которого можно многое сделать и многому научиться.

Изучение материала быстрым темпом в данной программе противостоит топтанию на месте. Более быстрое продвижение в познании не противоречит, а отвечает потребности детей: их больше интересует узнавать новое, чем долго повторять уже знакомый материал.

За последние годы, по моим наблюдениям, мне удалось достичь появления у большинства обучающихся положительной мотивации к изучению предметов школьного цикла, повышению мотивации успешной деятельности, формированию личной ответственности за результат своей деятельности.

Главным считаю не заставлять, а заинтересовывать, приглашать ребенка к учебному сотрудничеству.

«Атмосфера творческого горения является постоянной тогда, когда ученики стремятся познать неизвестное, а учитель воодушевлен тем, что, обогащая ребят знаниями, растит их духовно.

Возникает та атмосфера взаимного расположения, уважения и дружбы, которая благоприятствует обучению и в то же время способствует выполнению воспитательных задач» — говорил Леонид Владимирович Занков.

Данная работа позволила мне получать результаты качественной подготовки обучающихся, развивать их творческое и техническое мышление, которые подтверждались результатами детей в предметных олимпиадах и различных конкурсах. Дети становились победителями Всероссийских, краевых, районных, школьных олимпиад, конкурсов, соревнований.

Удовлетворены ли родители внеурочной деятельностью своего ребёнка? Результаты вы видите на слайде.

Делится ли ребёнок своими впечатлениями, новыми знаниями после посещения внеурочных занятий интерактивного конструирования?

Количество учащихся, обучающихся по данной программе с начала учебного года по просьбе участников образовательных отношений возросло в два раза.

По результатам первичной диагностики из 45 учащихся, которые занимаются у меня интерактивным конструированием, проявляли интерес к техническим видам творчества 80 %; на высоком уровне развиты конструкторские навыки у 45 % детей.

Однако основными приёмами сборки и программирования робототехнических средств дети не владели, не видели проблему целиком, с разных сторон, но видели связь между её частями. По исследованиям педагога-психолога умение анализировать и сравнивать сформировано на высоком уровне у 50% детей, посещающих интерактивное конструирование, умение абстрагировать и обобщать развито у 25% воспитанников.

Результаты анкетирования показали востребованность Интерактивного конструирования и занятий «ПервоЛого – интерактивная среда» как воспитанниками, так и родителями.

  1. Сравнительные показатели результатов мониторинговых исследований реализации программы воспитанниками вы в таблице.
  2. В итоге хочу сказать, что интерактивные технологии формируют умение слушать, слышать, уметь договориться, правильно выражать свои мысли; умение сравнивать, искать хитроумные решения, находить закономерности; умение фантазировать, проявлять интерес к окружающему миру; умение планировать, оценивать правильность выполнения действий.
  3. Поверьте, успешный самостоятельный творческий поиск на занятиях «Перволого», «Интерактивное конструирование» способствует повышению качества образования, творческому развития личности, развитию инженерного мышления.

«Долг учителя — достигнуть разносторонности формирования личности школьника. И здесь непозволительно «плыть по воле волн». Нужно восполнить то, чего не хватает тому или иному ученику. А условием расцвета способностей каждого отдельного школьника служит содержательная, бьющая ключом жизнь детского коллектива» (Занков Л.В.).

Источник: https://infourok.ru/formirovanie-inzhenernogo-mishleniya-mladshih-shkolnikov-posredstvom-vneurochnoy-deyatelnosti-interaktivnoe-konstruirovanie-1822884.html

Электронный научный журнал Современные проблемы науки и образования ISSN 2070-7428 "Перечень" ВАК ИФ РИНЦ = 0,813

1
Ребро И.В. 1

Мустафина Д.А. 1

Рахманкулова Г.А. 1

Абрамова О.Ф. 1

Перевалова Е.А. 1

Матвеева Т.А. 1

Соколова Н.А.

1
1 Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета
В статье анализируется актуальность формирования инженерного мышления на этапе подготовки к обучению в вузе, а также представлен обзор мероприятий, содержащих компоненты инженерного становления личности, проводимые высшим учебным заведением для учащихся средних и профессиональных образовательных учреждений. В исследовании использованы результаты, полученные после проведения следующих мероприятий: конференция исследовательских работ учащихся общеобразовательных учреждений Волгоградской области «Химия и жизнь»; дистанционная олимпиада творческого мышления «Роботландия» среди школьников 7-11 классов по предметам; областное научное многоборье творческих проектов «Будущий инженер» для 7-11 классов, проводимое в виде интеллектуального соревнования творческих проектов; межрегиональный конкурс 3D-технологий «3D LIFE» для школьников и студентов в очной и заочной формах. Основной целью организации представленных мероприятий является развитие инженерных способностей и поисково-исследовательских навыков как основы инженерного образования. Проводимые мероприятия направлены решать задачи, лежащие в основе формирования компетентного специалиста: воспитание интереса к инженерному делу, улучшение качества школьного и среднего профессионального образования, мотивирование на более глубокое изучение отдельных предметов. Предложенная авторами организация творческо-исследовательской деятельности учащихся средней школы позволяет формировать инженерное мышление еще на стадии выбора личной профессиональной ориентации не только за счет проявлений самостоятельности, творчества, направленности на достижение поставленной цели.

профессионально ориентированные мероприятия.
1. Рахманкулова Г.А., Кузьмин С.Ю., Мустафина Д.А., Ребро И.В. Формирование инженерного мышления студентов через исследовательскую деятельность: монография. Издательские решения [По лицензии Ridero]. 2015. 113 с.
2. Донцова Т.В., Арнаутов А.Д. Формирование инженерного мышления в процессе проектной деятельности // Инженерное образование. 2014. № 16. С. 70-75.
3. Чони Ю.И. Инженерный стиль мышления и педагогические приемы его формирования в процессе обучения в техническом вузе // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 2. С. 256-259.
4. Бутенко В.И., Дуров Д.С., Шаповалов Р.Г. Формирование инженерного мышления – основная цель «эстафетного образования» в вузе // Инженерное образование. 2014. № 15. С. 230-232.
5. Белоконь Т.А. Олимпиадное движение-путь становлению инженера // Инновационные технологии в технике и образовании: VII Международная научно-практическая конференция: сб. ст. отв. ред. М. И. Мелихова (Чита, 26-27 ноября 2015 г.). 2015. С. 22-27.
6. Акишин Б.А., Черкесова Л.В., Коленникова Н.В., Никишина Т.Г. Профессионально – ориентационное тестирование абитуриентов и студентов инженерных специальностей // Инновационные технологии в науке и образовании. 2016. № 1-1 (5). С. 93-98. 7. Абрамова О.Ф. Анализ методов организации и проведения внеучебных конкурсных мероприятий в дистанционном формате // Открытое и дистанционное образование. 2017. № 2 (66). C. 14-25.

Современному производству необходимы инженеры, умеющие быстро адаптироваться к новым условиям рынка, умеющие создавать конкурентоспособную и высокотехнологичную продукцию.  Все это связано со стремительным техническим прогрессом, что невозможно без формирования у подрастающего поколения инженерного мышления и, как следствие, нового необычного суждения и умения анализировать различные ситуации. Это требование говорит о необходимости построения новой концепции формирования инженерных кадров, которые смогут конкурировать с инженерами мировых широко известных компаний. Рост бюджетных мест на инженерные специальности и неблагоприятная демографическая ситуация в большинстве регионов России приводят к тому, что в технические вузы приходят абитуриенты со слабо сформированными техническими и исследовательскими способностями и с недостаточным уровнем школьной подготовки по фундаментальным дисциплинам. В условиях дефицита аудиторных часов по базовым дисциплинам вузовским преподавателям необходимо в короткий срок сформировать инженерное мышление, развить техническое и исследовательское мышления, что невозможно без качественной школьной подготовки.

В недалеком прошлом подростки мечтали о компьютерных технологиях, а сегодня результаты технического прогресса являются необходимым средством почти в каждой деятельности.

   Автоматические устройства, управление которых может происходить на расстоянии посредством различных интернет- и мобильных приложений, присутствуют почти в каждом доме. Технический прогресс глобально изменил приоритеты, мышление и саму жизнь подрастающего поколения.

Однако процесс совершенствования человека как личности продолжается, как непрерывное развитие и внедрение инноваций в области технических средств.   И оба эти процесса в настоящее время тесно связаны между собой.    

Личностное пространство современного ученика есть многомерное пространство потребностей и интересов, которые совместно представляют индивидуальность и «позицию Я».

Мышление современного молодого человека сформировано на фильмах, виртуальных играх с реалистичной трехмерной графикой, на мобильных, программных и интернет-приложениях с предельно упрощенным визуализированным интерфейсом.

Студент-первокурсник должен быстро внедриться в учебный процесс с минимальным количеством аудиторных часов, выделяемых на базовые дисциплины, такие как математика, физика, химия.

Опросы о деятельности учащихся 7-11 классов и студентов СПО, вызывающие их личностную заинтересованность, позволяют сделать однозначный вывод: современному поколению недостаточно видеть что-то (программный продукт, продукцию, рекламу), разработанное и придуманное кем-то.

Современное поколение хочет участвовать в разработках, творить, конструировать и, самое важное, видеть и оценивать результаты своих стараний.

При этом выявление интересов и склонностей учащихся, а также их профессиональное самоопределение наиболее продуктивно и целесообразно при участии учащихся в различных интеллектуально-творческих конкурсах, олимпиадах и конференциях на различных уровнях.

Анализируя уровень осознанности в суждениях, выборе деятельности и в решении поставленной задачи у школьников с 12 по 18 лет, можно заключить, что в этом возрасте начинает активно проявлять себя потребность в самоопределении и самоутверждении.

Подросток «пробует себя» в различных видах деятельности, пытаясь повторить увиденное, не отдавая отчета о последствиях как для окружающих, так и для себя.

Для развития положительных качеств личности обучающегося требуется организация нового подхода к формированию современного поколения, который содержит в себе комплекс различных видов деятельности, учитывающих как возможности, способности и особенности каждого обучаемого, так и особенности социального окружения, потребности общества в настоящее время и в будущем.

  • Для успешной подготовки квалифицированных и конкурентоспособных инженеров необходимо создавать условия для развития и поддержки технических, исследовательских способностей школьников и студентов СПО, своевременно выявлять и способствовать их развитию, постоянно поддерживать интерес к будущей профессии инженера.
  • Инженерное мышление – это особый вид профессионального мышления, формирующийся и проявляющийся в способности самостоятельно ориентироваться в новых технологиях, в их рационализации, модернизации и их внедрении в производство.
  • В основу формирования данного вида мышления легла модель [1], согласно которой инженерное мышление включает следующие компоненты: техническое (умение анализировать состав, структуру, устройство и принцип работы технических объектов в измененных условиях), конструктивное (построение определенной модели решения поставленной проблемы или задачи), исследовательское (определение новизны в задаче, умение сопоставить с известными классами задач, умение аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы) и экономическое (рефлексия качества процесса и результата деятельности с позиций требований рынка).
Читайте также:  Гёте-институт проведет праздник немецкого языка

Формирование инженерного мышления у подростка непосредственно связано с умением ставить и решать практические технические, конструкторские задачи. При поступлении в среднее профессиональное или высшее учреждение на инженерную специальность у абитуриента уже должны быть сформированы элементы инженерного мышления.

Такие компоненты инженерного мышления, как исследовательское мышление и творческий потенциал, по мнению авторов, необходимо формировать еще в рамках школьного обучения. Поэтому возникает проблема в организации такой специально направленной траектории обучения еще до выбора профессиональной деятельности.

Такой подход должен отвечать современным требованиям рынка к организации дополнительного образовательного пространства.

Он должен позволять выявить и развить у будущих студентов творческие способности, интерес к научно-исследовательской деятельности, создать необходимые условия для поддержки одаренных детей, пропаганды научных знаний и самореализации обучающихся через различные виды деятельности.

Донцова Т.В., Арнаутов А.Д. считают, что в основе формирования инженерного мышления лежит проектная деятельность как связующее звено между теорией и практикой в образовании [2].

Инженерный стиль мышления формируется наиболее концентрированно при выполнении проектов, если проектирование не сводится к действиям по шаблону [3].

Необходимо стремиться к тому, чтобы выполняемые исследования были реальными и имели конечный результат [4].

По мнению Белоконь Т.А. [5], участие абитуриентов в предметной олимпиаде напрямую связано с профессиональным осознанием необходимости изучения фундаментальных дисциплин с целью становления их как будущих инженеров.

Перед вузами стоит задача по-новому выстраивать модель взаимодействия «школа – технический вуз»: организация профориентационных мероприятий, усиление базовой подготовки абитуриентов и участие их в студенческой жизни, посещение лабораторий вуза и возможность разрабатывать проекты [6].

Цель исследования – разработка методики формирования инженерного мышления, развитие инженерных способностей и поисково-исследовательских навыков у школьников среднего и старшего звена, а также студентов СПО как основы будущего инженерного образования.

Материал и методы исследования. Исследование проводилось среди школьников 7-11 классов, студентов колледжей и техникумов, включало: анализ литературы по проблеме исследования; наблюдение; интервьюирование научных руководителей проектов, учителей-предметников, экспертов.

В Волжском политехническом институте были организованы и проведены ряд мероприятий: конференция исследовательских работ учащихся общеобразовательных учреждений Волгоградской области «Химия и жизнь»; дистанционная олимпиада творческого мышления «Роботландия» среди школьников 7-11 классов по предметам: математика, физика, информатика, химия и биология; областное научное многоборье творческих проектов «Будущий инженер» для 7-11 классов проводится в виде интеллектуального соревнования творческих проектов по следующим направлениям: математика, физика, информатика, химия и биология; межрегиональный конкурс 3D-технологий «3D LIFE» проводится для школьников и студентов, в основе лежат следующие дисциплины – информатика, начертательная геометрия, инженерная графика, дизайн. Первый тур 3D LIFE проводится в заочной форме (участники направляют конкурсные работы, созданные в программах «Компас-3D», 3D Max, Blender и их редакции).  Второй тур в очной форме (участники в течение 2 часов создают 3D-модели, предложенные экспертной комиссией), а также проводится конкурс-выставка авторских 3D-моделей.

Интеллектуальная олимпиада по истории развития инженерного дела «ЛогоТехно» для школьников и студентов. 1-й этап проводится дистанционно.

Участникам предлагается бланк с заданиями на 5 дней, в котором содержится: 10 вопросов по истории, 10 вопросов по обществознанию, 5 вопросов по истории развития физической культуры и спорта, 5 вопросов по мировой культуре на иностранном языке.

Второй этап проводится очно, в виде интеллектуального соревнования творческих проектов по следующим направлениям: история развития техники родного края, влияние географических особенностей края на создание заводов, фабрик и т.д.

Целью организации и проведения описанных выше мероприятий является формирование понимания сущности природных явлений и мира техники и умения самостоятельно проходить все этапы реализации проекта (от планирования до реального продукта).

Помимо этого, ставится задача формирования умений и навыков: использовать математический аппарат для проведения исследований; выходить за рамки школьной программы; работать в команде; принимать решения и нести за них ответственность.

Источник: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28830

Электронный научный журнал // Информационно-коммуникационные технологии в педагогическом образовании

УДК [373.5.016:51]:371.025.7

А. Г. Гуськова

A. G. Guskova

Гуськова Алла Геннадьевна, учитель математики высшей категории, «Лицей ФМИ № 40» при УлГУ, г. Ульяновск, Россия.

Guskova A. G., the mathematics teacher of the highest category, «high school, PMI No 40» at USU, Ulyanovsk, Russia.

Формирование основ инженерного мышления школьников среднего звена на примере проекта «мы строим город»

THE FOUNDATION OF ENGINEERING THINKING OF STUDENTS OF SECONDARY LEVEL ON THE EXAMPLE PROJECT «WE ARE BUILDING THE CITY»

Аннотация.

В статье рассматривается опыт работы учителя математики по формированию основ инженерного мышления у школьников среднего звена в ходе реализации программы проектной и исследовательской деятельности учащихся «Мы строим город» в рамках внеурочной деятельности по предмету при изучении темы – «применение формул площади полной и боковой поверхности многогранников (прямоугольного параллелепипеда) и тел вращения (цилиндра)». Рассматривается понятие «инженерного мышления», применение его в школьной программе при работе с учащимися среднего звена. Этапы реализации проектно-исследовательской работы учащихся. Роль учителя на разных этапах проектной деятельности и тьюторское сопровождение деятельности школьников при ее реализации. Предлагаются планируемые результаты для реализации подобных школьных проектов, особенности их реализации, рекомендации для работы тьютора.

Annotation.

The article examines the experience of the teachers of mathematics to build the Foundation of engineering thinking in middle-level students in implementation of the program design and research activities of students «We are building the city» in the framework of extracurricular activities on the subject under the topic – «application of formulas for area full and side surfaces of the polyhedrons (rectangular parallelepiped) and of solids of revolution (cylinder)2. Discusses the concept of «engineering thinking» and its application in the school curriculum when students work in middle management. Implementation phases of research and design work of students. The teacher's role at different stages of project activities and tutorial support of students ' activities in its implementation. Proposed deliverables for the implementation of these school projects, their implementation, recommendations for work of a tutor.

Ключевые слова: инженерное мышление, проектная деятельность, учитель, ученик, тьюторское сопровождение учителя, этапы исследовательской работы, практические навыки.

Keywords: engineering thinking, design activities, teacher, student, tutor support teachers, stages of research work, practical skills.

В современном обществе при стремительном развитии науки и экономики ставятся новые цели и задачи в процессе обучения математике, физике, технологии, информатике, такие, как, например, формирование научного мировоззрения, универсальных учебных действий, необходимых не только инженеру, и т. п. Но задача формирования инженерного мышления является перспективным средством объединения и интеграции усилий всех педагогов естественнонаучных и математических дисциплин.

Актуальной проблемой для выпускников последних лет является их социализация в обществе, умение применять полученные знания.

Важнейшим задачей современного образования является формирование инженерного мышления школьников, которое помогает им в выборе инженерно-технических специальностей, способствует развитию интеллектуальных способностей, умению нестандартно мыслить, производить точные расчеты и т.д.

Проблема нехватки квалифицированных инженерных кадров в последние годы является остроактуальной для многих регионов нашей страны.

Популяризация «гуманитарного образования» в 90-х годах ХХ века через средства массовой информации сыграла злую шутку с системой высшего и среднего профессионального образования.

Стереотипы, живущие в умах подростков и их родителей, по-прежнему дезориентируют последних при выборе будущей профессии выпускниками школ. Поэтому задачей современной системы образования становится формирование инженерного мышления у обучающихся на всех уровнях общего образования [4].

В литературе можно найти следующее определение: инженерное мышление – мышление, направленное на обеспечение деятельности с техническими объектами, осуществляемое на когнитивном и инструментальном уровнях и характеризующееся как политехничное, конструктивное, научно-теоретическое, преобразующее, творческое, социально-позитивное [1, с. 13].

Инженерное мышление – это системное творческое техническое мышление, позволяющее видеть проблему целиком с разных сторон, видеть связи между ее частями.

Под инженерным мышлением понимается вид познавательной деятельности, направленной на исследование, создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной и надежной техники, прогрессивной технологии, автоматизации и механизации производства, повышение качества продукции.

Главное в инженерном мышлении – решение конкретных, выдвигаемых производством задач и целей с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата.

При этом рационализация, изобретение и открытие как результаты научно-технического творчества порождают качественно новые результаты в области науки и техники и отличаются оригинальностью и уникальностью [5].

Можно заметить, что инженерное мышление, прежде всего, связано с преобразованием окружающего мира. Даже на стадии создания моделей (чертежей, схем, алгоритмов и т. п.) невозможно обойтись без мыслительного соотнесения этих моделей с реальностью в дальнейшем материальном воплощении.

Оно является творческим процессом, выходящим за рамки стандартных алгоритмов и образцов.

Именно применение основ инженерного мышления, позволяет школьникам 5–7 классов реализовать свои возможности в рамках исследовательской и проектной деятельности, провести точные расчеты, изучить применение формул на практике.

В лицее прошла апробацию программа проектной деятельности «Мы строим город», в ходе которой школьники изучали применение формул площади поверхности многогранников и тел вращения. Знакомились с азами архитектуры в городе или районе, в котором они проживают.

Они проводили расчеты затрат на строительство домов, предлагали «типажи» зданий, проводили анализ положительных и отрицательных качества строительных материалов, которые применяются в регионе проживания с учетом климатических условий. Рассказывали школьники о социальных зданиях – школах, больницах и детских садах. Рассуждали о размещении торговых точек и их количестве.

Ребята попробовали себя в качестве инженеров, которые реализовали свои расчеты в виде макетов районов города.

Чтобы работа над проектами имела положительные и точные результаты, очень важна правильная организация подготовительных этапов учебной деятельности школьников.

Планируемые результаты: изучить формулы площади поверхности прямоугольного параллелепипеда и цилиндра; произвести расчет объектов города по данным формулам; рассмотреть применение видов строительного материала в данном регионе; изучить особенности архитектуры и дизайна, познакомиться с необычными архитектурными решениями в современном строительстве, собрать макет своего города.

Первый этап заключается в точной, грамотной формулировке задачи проекта (т. е. проблемы, которую предстоит раскрыть в своей работе). Здесь важной является направляющая деятельность учителя, который поможет в точных формулировках, сориентирует и организует школьников в выбранном направлении.

Важным этапом является поиск и сбор информации, изучение темы через литературу и интернет-ресурсы. Роль учителя на данном этапе – корректировать поисковую работу группы, консультировать и исправлять ошибки.

Третий этап – расчеты по формулам, поиск интересных вариантов «домов», расположение их на макете города. Обобщение найденной информации. Подготовительный этап. Учитель проводит опрос группы, чтобы помочь им выделить главное, изменить ход рассуждений, помочь выразить собственные мысли.

Четвертый этап – подготовка презентации, предзащита проектов, исправление ошибок, обмен мнениями. Роль учитель на данном этапе – научить работать с презентацией, правильно подготовить текс выступления.

Пятый этап – защита проектов. Учащиеся должны представить не только результаты своего труда, выводы о проделанной работе, но и описать приемы, с помощью которых анализировалась информация, продемонстрировать приобретенные навыки, рассказать с какими трудностями столкнулась группа в ходе работы. Важно показать пользу и актуальность проделанной работы.

Инженерное мышление характеризуется тем, что оно направлено на созидание, в его основе заложены принципы гуманизма.

Для формирования этого качества школьники погрузились в историю архитектуры родного края, изучили особенности строительства города.

Некоторые учащиеся приводили примеры современных зданий, которые имеют необычные инженерные решения, отличаются интересной архитектурой. Свой рассказ школьники сопровождали математическими расчетами и презентациями.

Можно заметить, что основы формирования инженерного мышления играют важнейшую роль в формировании категории нравственного воспитания, для которого необходимы дисциплины гуманитарной направленности: литература, история, русский и иностранные языки. Именно поэтому можно утверждать, что задача формирования инженерного мышления не решается только в рамках естественнонаучных и математических дисциплин, для этого необходима консолидация всех учителей и преподавателей [2, с. 3].

Совместная работа учащихся и преподавателей в реализации проектной и исследовательской деятельности способствует профессиональному росту каждого из них, расширению кругозора и заинтересованности в достигнутом результате.

Роль педагога заключается в умении направить деятельность учащихся, помощи в реализации математических расчетов, составление плана изучения информации, формулировки выводов.

Основная задача учителя – тьюторское сопровождение проектов, постоянное консультирование школьников [3, с. 29].

Подобные проекты позволяют школьникам не только расширить кругозор, но и осознать свою значимость в обществе. Каждый опытный учитель может помочь своим подопечным в их творческих начинаниях.

Учащиеся ощущают улучшения умений и навыков, являясь активными участниками образовательного процесса, самостоятельно определяя форму представления учебного материала.

Представление творческого подхода учащимися при решении стандартных задач, чередование простого и сложного позволяет снимать возникающие в процессе учения мотивационные блокировки.

Непосредственное участие школьниками от начала до конца в конструировании своего «города», в умении обосновать его назначение, расположение инфраструктуры и экологического назначения, позволяет им приобретать необходимые навыки творческой реализации, способствует самосовершенствованию и дальнейшему развитию инженерного мышления.

Список литературы

  1. Усольцев, А. П. Модель системы естественнонаучной и технологической подготовки молодежи к инновационной деятельности [Текст] / А. П. Усольцев, Т. Н. Шамало, В. Б. Щербакова // Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике : сб. науч. трудов. Урал. гос. пед. ун-т. – Екатеринбург, 2013.
  2. Усольцев, А. П. О понятии «инженерное мышление» [Текст] / А. П. Усольцев, Т. Н. Шамало // Формирование инженерного мышления в процессе обучения: сб. науч. трудов. Урал. гос. пед. ун-т. – Екатеринбург, 2015.
  3. Чекарлеева, И. В. Методика организации проектной деятельности на уроках математики. [Текст] / И. В. Чекарлеева // Педагогическая мастерская. Все для учителя! Всероссийский научно-методический журнал. – Москва, № 9 (69). – 2017.
  4. Шустова, Т. Н. Формирование инженерного мышления школьников сегодня как залог эффективного экономического развития страны завтра [Текст] / Т. Н. Шустова, Т. Б. Падерина // Образовательная среда сегодня: стратегии развития : материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 11 дек. 2015 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.] – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. – № 3 (4). – С. 350-353. – ISSN 2411-8184
  5. Юдина, М. И. Методические подходы к развитию инженерного мышления у учащихся основной школы. [Текст] / М. И. Юдина, А. А. Сиваченко, Е. А. Волкова // Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум». – 2017.

Источник: http://infed.ru/articles/602/

Ссылка на основную публикацию