Кучеренко Маргарита Васильевна

учитель высшей категории, учитель физики,

ГБОУ «Специализированная школа №35 г. о. Донецк»

ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ В СИСТЕМЕ «ШКОЛА-ВУЗ»

Аннотация. Статья посвящена формированию инженерного мышления школьников в ходе взаимной профориентационной работы системы «школа-вуз», которая помогает обучающимся осознанно выбирать будущую профессию. Совместная работа школы и университета по составлению траектории развития школьников позволяет приобрести уникальный набор компетенций. 

Ключевые слова: инженерные классы, техническое мышление, профориентационная работа, абитуриенты, задачи технического содержания.

 В настоящее время наше общество, как никогда, нуждается в людях с новым типом личности, которые обладают инновационным мышлением, активностью и умением находить решение в сложных ситуациях. Формирование практических навыков решения инженерных и технических задач, а также умения работать с техникой – это приоритетная задача современного образования т.к. оно отвечает социальным запросам и требованиям.

Чтобы успешно решить эту задачу, нужно подготовить квалифицированных специалистов, которые умеют использовать передовые наукоемкие технологии, внедрять их в производство и создавать такие технологии самостоятельно.

Можно вырастить такого специалиста, если начать работать с ним со школьной скамьи. Наши школьники – это поколение, которому и предстоит создавать новую культуру, основанную на интеграции нанотехнологий, информационных, технических, когнитивных и социальных технологий нового поколения.

Цель статьи: познакомить с моделью взаимодействия «школа – технический вуз», путями формирования инженерного мышления школьников.

В республике реализуется новая модель взаимодействия «школа – технический вуз»: открываются инженерные классы в школах, организуются сетевая форма обучения, профориентационные мероприятия, проведение курсов базовой подготовки абитуриентов, посещение лабораторий вуза и возможность разрабатывать совместные проекты.

У абитуриентов при поступлении на инженерные специальности в высшие учебные учреждения уже должно быть сформировано инженерное мышление, которое включает четыре компонента: техническое, конструктивное, исследовательское и экономическое. [3] Техническое мышление – это умение анализировать состав, структуру, устройство и принцип работы технических объектов в измененных условиях.  Конструктивное мышление – это построение определенной модели решения поставленной проблемы или задачи, умение сочетать теорию и практику. Исследовательское мышление – это определение новизны в задаче, умение сопоставить ее с известными классами задач, аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы. Экономическое мышление – это рефлексия качества процесса и результата деятельности с позиции требований рынка. От инженеров требуются не только знания в своей области, но и умение презентовать свои возможности и реализовывать результаты деятельности.

Подготовку будущих инженеров нужно начинать еще в средней общеобразовательной школе. И одним из направлений данной работы в условиях образовательного пространства является активизация профориентационной работы.  

Актуальность данного направления работы определяется Федеральной целевой программой развития образования, где определены задачи и конкретные этапы развития научно-образовательной и творческой среды в образовательных организациях, эффективной системы дополнительного образования детей, которые должны способствовать формированию профессиональной направленности личности. Стратегия опережающего образования предполагает такой подход к профориентационной работе, при котором школьник должен иметь высокий уровень профессионального самоопределения, достаточно чётко видеть свое место на рынке труда. [2]

ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» постоянно реализует профориентационные проекты, проводит конкурсы научно-исследовательских работ, олимпиады для школьников, лекции ведущих ученых университета по современным направлениям науки», работают подготовительные курсы для абитуриентов.

Дни открытых дверей, встречи со специалистами предприятий и представителями вузов очень популярны. Они дают возможность абитуриентам и их родителям получить полную информацию об образовательных программах, условиях обучения и научно-исследовательской работе. Такие мероприятия позволяют старшеклассникам лучше узнать специальность, которую выбирают, новые технологии и новые специальности.

Ведется активная работа по вовлечению школьников в научно-образовательные мероприятия, проводимые университетом. Среди задач этих мероприятий – популяризация научных знаний и достижений науки и техники среди школьников, а также создание условий для раскрытия и реализации интеллектуальных и творческих способностей и научно-исследовательского потенциала учащихся.

Университетские музеи — действенные партнёры для школ в различных областях современного образовательного процесса, в том числе в области профориентации школьников. Следует отметить три ступени профориентационной работы музея: первая – удивление и восхищение экспозицией музея; вторая – непосредственное участие школьников в программе музея; третья – где можно применить полученные знания.

Сотрудники НТБ ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» совместно с преподавателями кафедры “Геология и разведка месторождений полезных ископаемых” ФННЗ проводят тематические экскурсии с практическими элементами для выпускников школ города.

Федеральные государственные образовательные стандарты начального общего, основного общего и среднего общего образования обеспечивают развитие представлений обучающихся о высоком уровне научно-технологического развития страны, овладение ими современными технологическими средствами в ходе обучения и в повседневной жизни, формирование у обучающихся культуры пользования информационно-коммуникационными технологиями расширение возможностей индивидуального развития обучающихся посредством реализации индивидуальных учебных планов с учетом получения предпрофессиональных знаний и представлений, направленных на осуществление осознанного выбора образовательной программы следующего уровня образования и (или) направленности; готовность к активной деятельности технологической и социальной направленности, способность инициировать, планировать и самостоятельно выполнять такую деятельность; интерес к различным сферам профессиональной деятельности, умение совершать осознанный выбор будущей профессии и реализовывать собственные жизненные планы. [4-6]

Школа должна готовить учащихся к освоению современных инженерных специальностей, чтобы школьники могли:

– анализировать сложные технические проблемы и находить оптимальные решения;

– использовать современные технологии и инструменты для проектирования и производства инженерных объектов;

– работать в команде, эффективно взаимодействовать;

– самостоятельно учиться и повышать свою квалификацию на протяжении всей жизни;

– адаптироваться к быстро меняющимся условиям рынка труда и требованиям работодателей. 

Реализация Концепции «Инженерного полигона» осуществляется преподавателями ФГБОУВО «Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского» совместно с ГБОУ «Специализированная школа 335 г. о. Донецк». В рамках мероприятий проведены мастер-классы «Как работает производство того, что мы едим», «Цифровая физика», «Искусство изобретать», круглый стол “Кулибины – из прошлого в будущее”, познавательные квесты. Занятия по робототехнике стали привычными для ребят, посещающих студенческое конструкторское бюро «Вектор» данного вуза. 

Задача формирования инженерного мышления является перспективным способом объединения и интеграции усилий педагогов естественнонаучных и математических дисциплин.

На встрече с финалистами всероссийского конкурса “Учитель года” президент России Владимир Путин отметил, что главным направлением нашей работы является «развитие инженерного образования, распространение уникальных методик преподавания естественно-научных дисциплин, подготовка учителей, прежде всего в этой сфере учителей математики, информатики, физики».

Формирование инженерного мышления у школьников напрямую связано с умение ставить и решать практические технические и конструкторские задачи. Это можно реализовать через урочную и внеурочную деятельность в школе.

По мере развития у учащихся реалистичных представлений об окружающем мире педагог может рассматривать инженерные аспекты и рассказывать о современных моделях физической реальности.

Рассмотрим несколько примеров заданий, которые помогают учителям физики формировать инженерное мышление у обучающихся.

Задание 1 (экспериментальное). Исследовать зависимость силы трения скольжения от веса тела.

Цель задания: изучить влияние веса тела на силу трения скольжения и определить коэффициент трения скольжения.

Оборудование: динамометр, деревянный брусок, набор грузов, деревянная доска, штатив с муфтой и лапкой.

В ходе работы проводится эксперимент (несколько раз) – измерение силы трения скольжения бруска по доске при увеличении веса бруска (утяжеление грузами). Потом производятся математические расчеты коэффициента трения, строится график зависимости силы трения скольжения от веса тела. Результаты эксперимента обсуждаются в классе. 

Но во время обсуждения ценным будет нахождение ответов на вопросы инженерного характера:

  1. Почему важно учитывать коэффициент трения при проектировании и эксплуатации различных механизмов?
  2. Какие факторы могут влиять на значение коэффициента трения в реальных ситуациях?

Решение физических задач технического содержания показывает практическую значимость физики, ее роль в развитии техники при формировании инженерного мышления.

Задача 1. Рассчитайте, массу, угля, который может перевезти товарный состав из 52 вагонов вместимостью 50 м3 каждый (плотность каменного угля 1200 кг/м3).

Задача 2. За 1 сутки в доменной печи Донецкого металлургического завода расходуется 1125 т кокса. Определите объем этой массы кокса (плотность кокса составляет 1300 кг/м3).

Задача 3. Определите приблизительную плотность материала звезд памятника «Твоим освободителям, Донбасс», если их габаритные размеры 1810×1383 мм, толщина материала 3 мм, масса 44 кг.

Задача 4. Придумайте приспособление, позволяющее космонавту шагать в условиях невесомости по полу или стенке орбитальной станции.

Задача 5. Почему железнодорожные деревянные шпалы, применяемые раньше, обязательно смолили, а в последующем заменили железобетонными?

Ключевую роль в формировании инженерного мышления играет проектная деятельность, которая объединяет теорию и практику [1].

Учащимися ГБОУ «Специализированная школа №35 г.о. Донецк» разработаны, изготовлены, испытаны и успешно защищены работы на международных и всероссийских конкурсах. Это демонстрационная модель «Гидравлический подъемник», портативный аэростат, прибор для обнаружения и измерения силы Архимеда, исследована теплоемкость в домашних условиях, работа по теме «Безопасность и шифрование текстовой информации» и др. 

Проектные и исследовательские работы учащихся школы высоко оценены на различных уровнях: XV Международный конкурс «Школьный патент-шаг в будущее!» (Санкт-Петербург 2024) – 1 победитель заключительного этапа и 1 призер (спец-приз Межрегиональной дирекции конкурса); Х и XI Всероссийская конференция «Юные техники и изобретатели» (Москва 2023, 2024) – 1 призер финального этапа и 2 призера регионального этапа; Всероссийский конкурс «Российский конкурс исследовательских и проектных работ учащихся «Юность – космосу» (2024) –  3 лауреата I степени; IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции учащихся имени Н.И. Лобачевского, г. Казань – 2 призера; Всероссийская научно-практическая конференция школьников «Наука настоящего и будущего» с международным участием, заочная стендовая защита  ЛЭТИ (Санкт-Петербург 2024) – 2 призера; Республиканский творческий конкурс “Юный изобретатель” (Донецк 2024) – 2 призера и 1 участник. И это не полный список участия и заслуг учащихся школы за только один учебный год.

Итак, совместная профориентационная работа технического университета и общеобразовательной школы, основанная на системном подходе, позволяет оценить эффективность такого сотрудничества и действенность этой системы. Педагогическое проектирование такой совместной деятельности направлено на улучшение и трансформацию профориентационных мероприятий. Взаимодействие четырех направлений – профориентации, научных исследований, дополнительного образования и развития талантов – более эффективно, чем узкоспециализированная профориентационная работа.

Список литературы:

  1. Донцова Т.В., Арнаутов А.Д. Формирование инженерного мышления в процессе проектной деятельности // Инженерное образование. 2014. № 16. С. 70-75.
  2. Паспорт государственной программы Российской Федерации “Развитие образования” (в ред. Постановления Правительства РФ от 15.03.2021 N 385).
  3. 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.
  4. Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования (ред. от 17 февраля 2023г. Приказ Минпросвещения России от 31.05.2021 № 286).
  5. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (ред. от 17 февраля 2023г. Приказ Минпросвещения России от 31.05.2021 № 287).
  6. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 12.08.2022 № 732 «О внесении изменений в федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования, утвержденный приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012г.№413»).