Редица училища в района на Новосибирск имат инженерни класове вече две години. Разберете как се изпълнява проектът и какво е различното инженерно образованиеот обичайното, решихме в „Центъра за развитие на творчеството на децата и младежта“ на Новосибирска област.
Имаме ли нужда от инженери?
Такива класове са търсени днес“, казва методистът на центъра и учител по роботика Сергей ЯКУШКИН. - Всички наблюдаваме не по-добра ситуацияв производство, дойде време да го промените. И новите инженери трябва да направят това. Сега имаме нужда от хора с ново виждане за проблема, запознати със съвременна техника, модерни технологии и нашата задача е да ги подготвим.
В нашия регион няма нефт и газ. Нашият основен потенциал е интелектуален“, добавя колегата Екатерина ДЕМИНА, ръководител на отдела за психолого-педагогическа подкрепа за развитие на интелектуалните таланти в Центъра за развитие на творчеството на децата и младежите. - Сега специалистите, които имат добри инженерни умения и могат качествено да извършват високотехнологична работа в тази посока, са на 50-60 години. Това е предпенсионна и пенсионна възраст. Сред тях няма млади хора. И има търсене от индустриални, иновативни, интензивни бизнеси за такива специалисти.
” Според учителите обучението на нови инженери трябва да започне не в университет, а в училище. Въпреки това завършилите училище днес не са готови ефективно да изучават технически специалности.
Ако погледнете днешната статистика на Единния държавен изпит, нивото две по математика е 20 точки. А минималният резултат по математика за техническите университети е 36. Разликата е само 16 точки и кандидатът влиза в университета! - обяснява ситуацията Сергей Якушкин. - Подготовката на тези, които отиват в техническите университети, е изключително ниска. Какви инженери ще се произвеждат с това ниво на обучение сред учениците?
” - Нашата цел е да култивираме инженерен елит, да възродим този силен инженерен корпус, който загубихме в постсъветските времена, но на съвременно ниво.
За решаването на този проблем се използват не само нови програми, но и нови методи на обучение.
Днес ние си сътрудничим с Новосибирския държавен университет по архитектура и строителство (NSASU), Новосибирския държавен университет (NSU) и Техническия университет (NSTU). Основният принцип на нашата работа е съвместното обучение на ученици и студенти, когато учениците стават ментори на ученици под ръководството на куратор от университета. Това е много ефективно, когато наставникът не се различава много по възраст от ученика.
” Трябва да се каже, че преди това в Новосибирск са работили образователни институции като Инженерно-техническия лицей към NSTU, Аерокосмическия лицей и други. Но проектът за създаване на инженерни класове се превърна в ноу-хау на Новосибирск и опитът от обучението на деца във физико-математическото училище в Новосибирския държавен университет също беше използван при неговото развитие. Самите учебни заведения се оказаха много заинтересовани от иновациите.
При откриването на проекта беше решено да се наберат 10 специални класа, но 26 общообразователни институции искаха да участват в квалификационния конкурс и затова бяха наети 15 класа, припомня Юлия КЛАЙН, ръководител на отдела за подпомагане на специалните класове в Центъра за Развитието на творчеството на децата и младежта в района на Новосибирск. - В допълнение към Новосибирск, инженерни класове бяха създадени в Бердск и Карасук. През 2014 г. те отвориха врати в още два района на региона - Купински и Маслянински. Днес има 35 такива паралелки, тъй като нашата цел е да направим инженерното образование достъпно за всички даровити деца, този проект отиде в региона.
Как да възпитам инженер
Както обясни Екатерина Демина, фундаментално важен аспект на обучението в новите класове е насаждането на практически умения за работа с оборудване. Инженерните паралелки набират технически надарени деца, които изучават не само теория - математика, физика, но и инженерна графика, 3D дизайн, моделиране, роботика.
Но днес все още трябва да се справяме с липсата на модерно оборудване, в повечето училища, особено в селските, то е на ниво 50-60 години, признава Екатерина. - Това са машините, които са използвали нашите родители, ако не и баби и дядовци. Ето защо е необходимо да се оттегли от старото оборудване и да се въведе ново оборудване – с ЦПУ (компютърно цифрово управление).
” въпреки това техническа поддръжкаучебният процес не е единственият проблем, пред който са изправени организаторите на инженерни класове. Концепцията за обучение също е все още в начален стадий.
Според Екатерина Демина еднакво доброто владеене на теория и практика е фундаментално важен момент:
В часовете по инженерство съществува риск от замяна на развитието на инженерното мислене с просто решаване на олимпиадни задачи. И ние сме изправени пред задачата да подготвим специалисти от ново поколение.
От друга страна, ако заменим интелектуалното обучение с технологично“, разсъждава Сергей Якушкин, „тогава ще сведем това до нивото на професионалните училища. И тогава в крайна сметка ще получим може би добър работник, но не и инженер. Следователно, разбира се, един инженерен клас е по-сложен от просто математика или физика: той трябва също така да има високо ниво на обучение по основни предмети, в допълнение към технологичното обучение.
Роботиката – първата стъпка в инженерството
Досега инженерните часове използват роботиката като предмет, който съчетава теоретични и практически компоненти. За да започне обучение в тази област, едно училище трябва само да закупи малки и евтини настолни машини.
” За по-мащабни задачи се създават центрове за колективно ползване с по-скъпо оборудване, например Детски технологичен парк и Младежки център за иновативно творчество (CENT), разположени в Академичния парк.
Тези центрове са оборудвани с изцяло нови машини и устройства, като 3D принтери, които дават възможност да се изработват всякакви детайли, обяснява Сергей Якушкин. - Едно училище не може да ги закупи, затова се организират общи класове. Децата идват при нас от Колцово, Новосибирски лицей № 22 „Надеждата на Сибир“.
Ако говорим за методологията на преподаване на роботика, - продължава Сергей, - ние, разбира се, използваме световния опит. Но ние значително сме променили западните методи, така че можем да смятаме, че сега Русия има свое собствено училище по роботика и това е един от компонентите на интелектуалния потенциал на Академгородок. Изследователите от институтите на SB RAS може да не са инженери като цяло, но те получават много сериозни инженерни умения. И това се използва в инженерните паралелки на новото общообразователно училище.
Станете инженер. Кога?
В инженерните класове децата учат от 12-годишна възраст, въпреки че според Сергей Якушкин би било оптимално да се започне обучение на тийнейджъри от 14-годишна възраст, тоест от 7-ми клас, когато децата вече имат съзнателна мотивация за техен бъдеща професия. Но децата се увличат по роботиката още щом започнат да играят с Лего, така че го изучават като игра от първи клас.
След 5 клас - казва Сергей Якушкин - даваме съзнателни задачи. Детето трябва да направи робот. Играта е там, но остава на заден план. За възрастните хора задачата става още по-трудна. А най-старите вече се занимават с много сложно програмиране на андроиди, хуманоидни роботи. Те ги учат да виждат, да разпознават предмети, да четат текстове и да общуват.
” - В лятната научна школа „Лаборатория Z”, която събира даровити деца от цялата област, тази година шестима ученици от 6-8 клас разработиха екзоскелет „роборъка”. Те получиха техническа задача, а децата сами измислиха как да разработят такъв робот. В хода на сезона, под ръководството на ръководителя на лабораторията и неговите асистенти, те създадоха модел, който може напълно да повтори движенията на човешка ръка.
Според Юлия Клайн почти 86% от завършилите специални класове планират да продължат обучението си в избрания от тях профил, което означава, че следват мечтите си. През пролетта на 2015 г. ще се състои първият випуск на две инженерни паралелки, в които се записа през 2013 г. и тази година.
Снимката е предоставена от Центъра за развитие на творчеството на децата и младежите на НСО
Копосов Денис Генадиевич,MBOU OG № 24 на град Архангелск, учител по информатика,
[имейл защитен], www.koposov.info
НАЧАЛО НА ИНЖЕНЕРНОТО ОБРАЗОВАНИЕ В УЧИЛИЩЕТО
НАЧАЛО НА ИНЖЕНЕРНОТО ОБРАЗОВАНИЕ В УЧИЛИЩАТА
Анотация.
Статията представя опита от организирането и провеждането на избираеми и факултативни курсове по компютърни науки с инженерна насоченост в училище. Обсъждат се въпроси за повишаване на образователната мотивация и професионалното ориентиране на студентите.
Ключови думи:
Обучение по информатика, избираеми дисциплини, роботика в училище, микроелектроника в училище, учебни лаборатории, информатизация.
Резюме.
Тази статия описва опита от организирането и провеждането на избираеми и факултативни курсове по информатика с инженерна насоченост в училище. Обсъжда се подобряването на мотивацията за учене, умственото развитие и професионалната ориентация на учениците.
Ключови думи:
Образование, K-12, STEM, роботика, микроелектроника, училищни лаборатории, информатизация.
Днес в Руска федерацияИма инженерна криза - недостиг на инженерни кадри и липса на по-младо поколение инженери, което може да се превърне във фактор, който ще забави икономическия растеж на страната. Това отбелязват ректорите на най-големите технически университети, този въпрос редовно се повдига на правителствено ниво. „Днес в страната има ясен недостиг на инженерно-технически работници, работници и на първо място работници, съответстващи на сегашното ниво на развитие на нашето общество. Ако наскоро все още говорихме за това, че сме в период на оцеляване за Русия, сега излизаме на международната арена и трябва да предоставяме конкурентоспособни продукти, да въвеждаме съвременни иновативни технологии, нанотехнологии, а за това се нуждаем от подходящи кадри. Но днес, за съжаление, ги нямаме” (В. В. Путин).
Какво обикновено се предлага за промяна на настоящата ситуация? В допълнение към повишаването на статуса на професията и увеличаването на заплатите на инженерите, „разнообразието“ от предложения се свежда до две посоки: засилване на селекцията на кандидатите и организиране на предуниверситетско допълнително обучение за завършилите в училище или в университета:
„Необходими са други, конструктивни подходи, за да се осигури приток на добре подготвени кандидати, насочени към влизане в техническите университети. Един такъв подход е широкото развитие на олимпиади за ученици... Друг начин за формиране на контингент от кандидати е насочен прием… Трябва да обърнем най-сериозно внимание на политехническото обучение на учениците, да възстановим необходимите обеми технологично обучение за ученици в средните училища, което беше сравнително наскоро, и да развием клубове и къщи за детско техническо творчество” (I.B. Fedorov);
„Да направим част от 10-ти и 11-ти клас „предуниверситетски“. Там трябва да работят освен училищни учители и университетски преподаватели. Ако по този начин прехвърлим някои от фундаменталните дисциплини в училище, една четиригодишна програма в университета ще бъде достатъчна, за да подготви не „незавършен“ инженер, а бакалавър, способен да заеме инженерна позиция.“ (Похолков Ю.П.) .
Вторият подход включва прехвърляне на част от учебния материал в средните училища - на пръв поглед прекрасно предложение „отгоре“, но предизвиква възмущение сред учителите. Сега има пропаст между средното и висшето образование и нито едната, нито другата страна не бързат да се срещнат наполовина: курсове за обучение на учители могат да се вземат само в институти за напреднали (други схеми просто не работят). Необходимо е ясно да се разбере какъв процент от учениците в редовно училище са готови да слушат лекции от университетски преподаватели и да се разбере как ще изглеждат учителите на фона на университетските преподаватели и доценти (и обратно). Тази схема е повече или по-малко осъществима само в градските лицеи, чиито възможности отново не са достатъчни, за да задоволят нуждите както на университетите, така и на страната от обучени кандидати. Порочен кръг, който създава паника и нежелание да се промени каквото и да било или просто да се „назначи” някого за виновен („не преподават добре в училище” е най-популярното вярване на служителите във висшето образование). „Самата образователна система започна да деградира навсякъде. В това отношение най-старият и най-мощен Образователна институция- семейството - с неговата способност за холистично образование и трансфер на „неформални знания” придобива изключително значение. Съответно инженерно обучение в университет, в малка фирма, във формите допълнително образованиепридобива цялостен личен характер” (Саприкин Д.Л.). „Според мен няма нужда специално да се определят способностите за точните науки. Необходимо е да се развиват клубове, факультативи, избираеми курсове, предметни олимпиади - това ще бъде достатъчно. Можете да добавите кариерно ориентиране. За да развиете способности както в точните науки, така и в хуманитарните науки, е необходимо да работите в съответствие с принципа: преподавайте до степента на психологическа готовност за възприятие” (Крилов Е.В.).
Именно в тази социална среда през 2010 г. започнахме да реализираме проект за създаване на достъпна образователна среда, която да ни позволи да изведем изучаването на компютърни науки на качествено различно ниво, в рамките на който създадохме в нашето училище през 2012 г. - гимназии) инженерни лаборатории (роботика и микроелектроника) и ги използваме в рамките на непрекъснатия модел информационно образование.
Когато започнахме да развиваме тази посока, се оказа, че в Руската федерация няма начин да се разчита на чужд опит, който обикновено е представен от класове с малка група ентусиазирани ученици (3-5 души), т.е. няма работа и изследвания в рамките на прекия образователен процес, няма интеграция и приемственост на инженерните курсове и, разбира се, практически няма учебни материали за обикновените средни училища. Затова при избора на основния вектор на развитие на лабораторията се обърнахме към международните анализи и прогнози.
През 2009 г. Консорциумът за нови медии – международен консорциум от повече от 250 колежи, университети, музеи, корпорации и други ориентирани към обучението организации за изследване и използване на нови медии и нови технологии – прогнозира широко използване за обучение до 2013–2014 г. интелигентни обекти, включително микроконтролери Arduino, платформа с отворен код за проектиране на електронни устройства, която позволява на учениците да контролират взаимодействието на тези устройства със заобикалящата ги физическа среда.
Струва си да се обърне специално внимание на пълното име на нашето училище: общинска бюджетна образователна институция на общинската формация "Град Архангелск" "Средно общообразователно училище № 24 с задълбочено изучаване на художествени и естетически предмети" (от юни 2012 г. - "Общообразователна гимназия № 24"; www. shkola24.su), това е важно, тъй като в неосновно училище ефективността на образователните технологии и мотивацията на учениците са на първо място.
През 2010 г. Националната научна фондация на САЩ (заедно с The Computing Research Association и The Computing Community Consortium) публикува аналитичен доклад, описващ подробно кои образователни технологии ще бъдат най-ефективни и търсени до 2030 г.:
Потребител Моделиране- наблюдение и моделиране на професионални качества и образователни постижения на учениците;
Подвижен Инструмент s - превръщане на мобилните устройства в образователни инструменти;
Работа в мрежа Инструменти- използване на мрежови образователни технологии;
сериозно игри- игри, които развиват концептуални компетентности;
Интелигентен Среди- създаване на интелигентни образователни среди;
Образователни Данни Минен- образователни среди за извличане на данни;
Богати интерфейси- богати интерфейси за взаимодействие с физическия свят.
Първата задача, която трябваше да решим, беше създаването на образователна среда, която да отразява всички тенденции и посоки на развитие на тези образователни технологии - инженерни лаборатории.
През 2010–2012 г. без държавно финансиране създадохме и използвахме в учебния процес инженерни лаборатории в следните направления:
LEGO robotics (15 места за обучение на базата на образователния конструктор LEGO MINDSTORMS NXT);
програмиране на микроконтролери (15 места за обучение на базата на микроконтролери ChipKIT UNO32 Prototyping Platform, ChipKIT Basic I/O Shield);
проектиране на цифрови устройства (15 места за обучение, базирани на платформата Arduino и различни електронни компоненти);
системи за събиране и измерване на данни (15 места за обучение, базирани на студентски мобилен лабораторен комплекс National Instruments myDAQ и софтуер NI LabVIEW);
сензори и обработка на сигнали (15 места за обучение, базирани на комплекти от 30 различни сензора, съвместими с Arduino, ChipKIT и NI myDAQ);
мобилна роботика (15 образователни DIY 2WD робота на платформата Arduino).
Втората задача е използването на възможностите на лабораториите в учебния процес, в частност при обучението по информатика и ИКТ. В момента това оборудване се използва в уроци, избираеми и избираеми дисциплини, избираеми предмети по информатика и ИКТ.
В горепосочените лаборатории почти във всеки урок учениците се сблъскват със ситуация, при която по-нататъшната техническа дейност и изобретение стават невъзможни без научна основа. По време на занятията студентите придобиват реални умения за организация на работата за първи път в живота си; взема решения; извършват прост технически контрол, изграждат математическо описание; извършват компютърно моделиране и разработване на методи за управление, извършват разработването на подсистеми и устройства; конструктивни елементи; анализира информация от сензори; опит за изграждане на многокомпонентни системи, отстраняване на грешки, тестване, надграждане и препрограмиране на устройства и системи; поддържа ги в работно състояние - всичко това е най-важната основа за бъдещи изследвания, проектиране, организация, управление и експлоатация професионална дейност. Това вече не е просто кариерно ориентиране, то е популяризиране на науката с най-модерното образователни технологии.
Основните са учителите по информатика движеща силаСледователно в системата за обучение (и повишаване на квалификацията) на учители по компютърни науки е необходимо да се вземат предвид образователните възможности на лабораториите по роботика и микроелектроника и да се включат съответните дисциплини в програмите за обучение. В училището се обучават бъдещи учители, студенти от Института по математика и компютърни науки на NArFU на името на M.V. Ломоносов (направление „Физико-математическо образование“), провеждат се занятия и за учители.
След няколко часа с учители по информатика в Архангелска област беше отбелязан доста важен факт - нежеланието на учителите да прилагат опита, който са видели. Проучването разкри причините за това-много учители или не се интересуват от разработването на инженерен компонент, или вярват, че тази област не е тяхната силна страна.Поради тази причина започнахме редовно да провеждаме обширни консултации, семинари, майсторски класове за учители, с цел да представим нашия опит на цялата преподавателска общност, уебинари се провеждаха в Intel Education Galaxy (записите са достъпни за гледане).
Какви резултати постигнахме за 2 години, освен пряко създаване на самата образователна среда? Първо, заслужава да се отбележи, че сред завършилите училище през 2011 г. 60% са избрали по-нататъшно образование във висши учебни заведения. образователни институцииспециално в инженерните специалности (т.е. след завършване те ще получат инженерна диплома).
Второ, започнахме подготовка за издаването на учебници. През май 2012 г. издателство „Лаборатория на знанието БИНОМ“ пусна учебно-методически комплект по компютърни науки и ИКТ „Първата стъпка в роботиката“: семинар и работна книгапо роботика за ученици от 5–6 клас (автор: Копосов Д.Г.). Целта на работилницата е да даде на учениците модерно изпълнениеза приложната наука, участваща в разработването на автоматизирани технически системи - роботика. Семинарът съдържа описание на актуални социални, научни и технически проблемии проблеми, чиито решения предстои да бъдат намерени от бъдещите поколения. Това позволява на учениците да се почувстват като изследователи, дизайнери и изобретатели на технически устройства. Помагалото може да се използва както за обучение в клас, така и за самоподготовка. Тренировъчни сесииИзползвайки тази работилница, те допринасят за развитието на дизайнерски, инженерни и общи научни умения, помагат да се погледне по различен начин на въпроси, свързани с изучаването на природни науки, информационни технологии и математика, и осигуряват участието на учениците в научно и техническо творчество. Работната тетрадка е неразделна част от семинара. Класовете по роботика допринасят за развитието на дизайнерски, инженерни и общи научни умения, помагат да се погледне по различен начин на въпроси, свързани с изучаването на природни науки, информационни технологии и математика, и осигуряват участието на учениците в научно и техническо творчество. Работата с тетрадка ви позволява да използвате по-продуктивно времето, отделено за компютърни науки и ИКТ, а също така дава възможност на детето да контролира и разбира своите дейности и техните резултати. Работната тетрадка помага при практическа, творческа и изследователска работа.
Трето, беше създадена и тествана учебна програма за допълнително обучение на ученици от 9-11 клас „Основи на микропроцесорните системи за управление“, чието ядро е моделирането на системи за автоматично управление, базирани на микропроцесори, като модерно, визуално и напреднало направление в наука и технологии, като същевременно се вземат предвид основните, теоретични положения. Този подход включва съзнателно и творческо усвояване на материала, както и продуктивното му използване в експериментални дизайнерски дейности.
В процеса на теоретично обучение учениците се запознават с физическите основи на електрониката и микроелектрониката, историята и перспективите за развитие на тези области. Програмата предвижда семинар, състоящ се от лабораторно, практическо, изследователско и приложно програмиране. По време на специални задания учениците придобиват общи, специални и професионални компетенции за използване на електронни компоненти в микропроцесорни автоматизирани системи за управление, които се консолидират в процеса на разработване на проекта. Съдържанието на програмата се изпълнява във връзка с физика, математика, информатика и технологии, което съответства на модерни тенденции STEM образование (наука, технологии, инженерство, математика). Програмата е предназначена за 68 учебни часа и може да бъде адаптирана за провеждане на 17-часови или 34-часови избираеми курсове. Тази програма се изпълнява за втора година в MBOU OG № 24 на град Архангелск в избираеми часове за ученици от 9-ти и 10-ти клас.
Трябва да възникне въпросът: каква е причината за толкова много учебни лаборатории? Създавайки първата лаборатория, ние, заедно с образователен психолог, проучихме динамиката на образователната мотивация на учениците. Използвани методи: наблюдение, разговори с родители и учители, скалиране, използвана е и техниката на Т.Д. Дубовицкая. Целта на методологията е да идентифицира посоката и да определи нивото на развитие на вътрешната учебна мотивация на учениците при изучаване на конкретни предмети (в нашия случай компютърни науки и роботика). Методологията се основава на тестов въпросник, състоящ се от 20 преценки и предложени варианти за отговор. Обработката се извършва в съответствие с ключа. Техниката може да се използва при работа с всички категории ученици, способни на самоанализ и самооценка, като се започне от приблизително 12-годишна възраст. Получените резултати, от една страна, ни позволяват уверено да говорим за повишаване на нивото на образователна мотивация при почти всеки ученик, от друга страна, след една година нивото на мотивация започва да намалява и клони към нивото, което беше преди часовете в лабораторията по роботика (базирана на LEGO MINDSTORMS NXT). Именно този факт определя по-нататъшното количествено развитие на учебните лаборатории. Академичната мотивация е основният фактор в неосновното училище, който влияе върху успеха на ученика. Ще продължим да изучаваме промените в мотивацията за учене в бъдеще.
Вторият въпрос, който учителите често задават: как микроелектрониката, роботиката и като цяло инженерното образование да се свържат със спецификата на нашето училище – задълбочено изучаване на художествено-естетически предмети? Първо, факт е, че платформата Arduino, на която са базирани повечето от лабораториите, първоначално е разработена за обучение на дизайнери и художници (хора с малко технически опит). Дори и без опит в програмирането, учениците след само 10 минути запознаване вече започват да разбират кода, да го променят, да провеждат наблюдения и да правят малки изследвания. Освен това във всеки урок може да се създаде наистина работещ прототип на всяко устройство (маяк, светофар, нощна светлина, гирлянда, прототип на системата улично осветление, електрически звънец, автомат за затваряне на врати, термометър, уред за измерване на битов шум и др.), а учениците повишават нивото си на технологична самоефективност. Второ, какво означава да си инженер, е чудесно формулирано от Пьотр Леонидович Капица: „Според мен има малко добри инженери. Добрият инженер трябва да се състои от четири части: 25% - да бъде теоретик; 25% - художник (не можете да проектирате кола, трябва да я нарисувате - това ме научиха и аз също мисля така); 25% - от експериментатора, т.е. проучете колата си; и 25% трябва да е изобретател. Така трябва да е съставен един инженер. Това е много грубо и може да има вариации. Но всички тези елементи трябва да са там."
Отделно бих искал да подчертая, че съществуващите образователни програми по компютърни науки позволяват използването на роботика, микроелектроника (и инженерни компоненти) като методически инструмент за учителите, без да е необходимо да се променят работна програмаучител Това е много важно, особено когато се стартират такива проекти в училищата, когато страхът от неизбежността на попълването на огромен брой документи може да спре всеки учител.
Наскоро дигитално образователни ресурси. Статистика на изтегляния от сайтове fcior. образование ru и училищна колекция. образование ru то потвърждава. Регионалните и общинските отдели по образованието провеждат огромен брой състезания и семинари за използването на цифрови образователни ресурси в училищата. През последните 5–6 години много университети използват ефективно софтуерната среда LabVIEW от National Instruments в изследвания и възпитателна работа. Разработват се и се въвеждат в учебния процес виртуални лаборатории и работилници по природни науки. Анализиране на автореферати на кандидатски и докторски дисертации през 2009 г–2011 г., заслужава да се отбележи голям бройпроизведения, които използват софтуер NI LabVIEW , включително специалност 13.00.02 (теория и методика на обучението и възпитанието). Този софтуер е инсталиран в нашето училище. Така студентите като част от обучението си по компютърни науки ще могат да се запознаят с това как се проектират и разработват подобни лабораторни комплекси.
Бих искал също да отбележа развиващата се функция на изучаване на роботика и микроелектроника в училище. Системната работа с малки части при деца и юноши има положително влияниевърху развитието на двигателните умения на малките мускули на ръцете, което от своя страна стимулира развитието на основните мозъчни функции, което има положителен ефект върху вниманието, наблюдението, паметта, въображението, речта и, разбира се, развива творческото мислене.
Тесното място на много изследвания и проекти често е невъзможността за бързо мащабиране. Опитът, който натрупахме, ни позволи да разширим проекта в общообразователния лицей № 17 на град Северодвинск в най-кратки срокове (30 дни), което подчертава практическото значение на нашата работа.
Изследвания на технологични компании показват, че ако нямаме деца, които се интересуват и страстно занимават инженерството още на 7 години–9 клас, вероятността те да преследват успешно инженерна кариера е много ниска. Учителите по компютърни науки, като насърчават природните науки, математиката, инженерството и технологиите чрез интердисциплинарни избираеми и избираеми курсове и системи за допълнително образование, могат по-ефективно да повлияят на избора на бъдеща професия на учениците. Използването на инженерни лаборатории в училищата в модела на непрекъснато информационно образование ще позволи ефективно обучение от край до край (училище-допълнително образование- университет ) върху съвременните информационни и комуникационни технологии, осигуряващи приемственост на образователната програма на различните степени на образование.
Литература
Всичко просто е истина... Афоризми и размисли на П.Л. Капица.../Съст. П. Е. Рубинин. - М.: Издателство Моск. физ.-техн. институт, 1994. - 152 с.
Дубовицкая Т.Д. Методика за диагностициране на ориентацията на образователната мотивация // Психологическа наукаи образование. - 2002. № 2. - С.42–45.
Колцова М.М., Рузина М.С. Детето се научава да говори. Обучение за игра с пръсти - Екатеринбург: U-Faktoriya, - 2006. - 224 с.
Копосов Д.Г. Основи на микропроцесорните системи за управление - програма за ученици от 9-11 клас // Информационни технологиив образованието: ресурси, опит, тенденции на развитие: сборник статии. мат. Международни научни и практически конф. (30 ноември - 3 декември 2011 г.). В 14 ч. Част 2./ Ред. Федосеева И.В. и други - Архангелск: Издателство JSC IPPK RO, 2011. - P.174–181.
Копосов Д.Г. Първата стъпка в роботиката: работилница за 5–6 клас. М: БИНОМ. Лаборатория на знанието. - 2012. - 286 с.
Копосов Д.Г. Първа стъпка в роботиката: учебна тетрадка за 5-6 клас. М: БИНОМ. Лаборатория на знанието. - 2012. - 60 с.
Копосова О.Ю. Мониторинг на нивото на образователна мотивация на учениците в 5-7 клас при изучаване на роботика // Информационни технологии в образованието: ресурси, опит, тенденции на развитие: сборник. материали от Всеруската научно-практическа конференция (7-10 декември 2010 г.). Част I. / Редколегия. Артюгина Т.Ю. и други - Архангелск: Издателска къща АД IPPK RO, 2010. - P.230–233.
Крилов Е.В. Преждевременно развитие - вреда за интелекта?: [интервю] / Крилов Е.В., Крилов О.Н. // Акредитация в образованието. - 2010. - N 6 (41). Септември. - стр. 90–92
Похолков Ю.П. Пет минути до инженер. Политическо списание. 17.07.2006 г. P.8
Саприкин Д.Л. Инженерното образование в Русия: история, концепция и перспективи // висше образованиев Русия. - 2012. № 1. - стр. 125–137.
Федоров И.Б. Въпроси на развитието на инженерното образование // Alma mater (Вестник Гимназия). - 2011. - № 5. - С. 6–11.
Хромов В.И., Капустин Ю.И., Кузнецов В.М. Опит в използването на софтуерната среда Labview в курсове за обучениевърху високотехнологичните технологии // сборник. Сборник доклади от Международна научно-практическа конференция „Образователни, научни и инженерни приложения в среда LabVIEW и технологии на National Instruments“. 17–18 ноември 2006 г., Москва, Русия: Издателство Руски университетПриятелство на народите, - 2006. - стр. 36–38.
Johnson L., Levine A., Smith R., Smythe T. „The 2009 Horizon Report: K-12 Edition.“ Остин, Тексас: Консорциумът за нови медии. - 34 часа вечерта
Ловел Е.М. Учебна програма с мека верига за подпомагане на технологичната самоефективност, Масачузетски технологичен институт. - юни 2011 г. - 70 с.
Woolf B.P. Пътна карта за образователни технологии. Амхърст, Масачузетс: Глобални ресурси за онлайн образование. 2010. - 80 с.
Копосов Д.Г. Образователни проектив МБОУ СОУ No24. Авторски сайт на учителя по информатика МБОУ ОГ №24. [Електронен ресурс]. http://www.koposov.info.
Копосов Д.Г. Авторска програма „Основи на микропроцесорните системи за управление“ за допълнително обучение на ученици в 9–11 клас. [Електронен ресурс]. http://shkola24.su/?page_id=1534.
Официален сайт на "Intel Educational Galaxy", раздел "Уебинар". [Електронен ресурс]. http://edugalaxy.intel.ru/?act=webinars&CODE= recwebinars.
Путин В.В. Мненията на руските политици за недостига на инженерни кадри. 04/11/2011. // Държавни новини (GOSNEWS.ru). Интернет издание. [Електронен ресурс]. http://www.gosnews.ru/business_and_authority/news/643.
НАЧАЛО НА ИНЖЕНЕРНОТО ОБРАЗОВАНИЕ В УЧИЛИЩЕ
НАЧАЛОТО НА ИНЖЕНЕРНОТО ОБРАЗОВАНИЕ В УЧИЛИЩАТА
A.C. Прочетете, A.S. Грачев
КАТО. Чиганов, А.С. Грачев
Техническо мислене, инженерство, физика, математика, компютърни науки, технологии, образование, изследвания, роботика, проект, модел, мрежов принцип.
В статията се разглежда актуалността на първоначалната подготовка на инженерните кадри в най-ранния етап – в основното и средното училище. Описани са подходи за развитие на техническото мислене на учениците, които позволяват да се създаде устойчив интерес към инженерството сред бъдещите студенти и възпитаници на техническите университети в страната. Обръща се внимание на необходимостта от създаване на педагогически условия за развитие на инженерните способности в средните училища. Разглежда се ролята на педагогическия университет в обучението на учители за решаване на проблемите на инженерното обучение на учениците, специалното обучение на учители, способни активно да развиват техническото мислене на учениците.
Техническо мислене, инженерство, физика, математика, компютърни науки, технологии, образование, изследвания, роботика, проект, модел, мрежов принцип. Тази статия повдига въпроса за важността на базовата подготовка на инженерите в най-ранния етап – в средното и средното училище. Работата описва подходите за развитие на техническото мислене на учениците, което позволява да се мотивират бъдещи студенти и възпитаници на технологични университети в страната. Авторите посочват неотложността на създаването на педагогически условия за развитие на инженерни умения в средното училище. Те също така считат ролята на образователните колежи в обучението на учителите за решаване на проблемите на студентите, инженерното образование и в обучението на специални учители, за да могат да развиват техническото мислене на учениците.
В момента Русия изпитва остър недостиг на висококвалифициран инженерен персонал с развито техническо мислене и способен да осигури възхода на иновативни високотехнологични индустрии.
Уместността на обучението на инженерни кадри се обсъжда както на регионално, така и на федерално ниво. За да потвърдим това, нека цитираме изказването на руския президент В.В. Путин „...Днес в страната има явен недостиг на инженерно-технически работници и на първо място работници, отговарящи на сегашното ниво на развитие на нашето общество. Ако наскоро говорихме, че сме в период на оцеляване на Русия, сега сме! Ние излизаме на международната арена и трябва да предоставяме конкурентоспособни продукти, да въвеждаме съвременни иновативни технологии, нанотехнологии, а за това имаме нужда от подходящи кадри. Но днес, за съжаление, ги нямаме...” [Путин, 2011].
В тази статия ще бъдат описани подходи за развитие на техническото мислене у учениците, които ще създадат устойчив интерес към инженерните науки сред днешните ученици – утрешните студенти и възпитаници на техническите университети в страната.
Планираме да определим педагогическите условия за развитие на техническото мислене на учениците.
Бихме искали да изразим нашата искрена благодарност на OC “RUSA/1” за финансовата и практическа подкрепа на проекта “Образователен център по природни науки им. М.В. Ломоносов“.
Според нас е твърде късно да се събуди интерес към технологиите и изобретателството в млад мъж, който завършва гимназия и се готви да влезе в университет. Необходимо е да се създадат педагогически условия за развитие на техническото мислене в средното училище и при прилагане на определени действия за развитие още повече ранна възраст. По наше дълбоко убеждение, ако един тийнейджър е на 11-13г
годишен, не обича да учи сам с дизайнер, не е запален по красивите и ефективни технически дизайни и най-вероятно вече е загубен за бъдещо инженерно обучение.
За да се развие техническото мислене на ученик в 8-11 клас, е необходима активна позиция на учител по физика, математика, информатика или технологии и това може да се нарече първото педагогическо условие, тъй като развитието на инженерните способности и, в крайна сметка съзнателният избор на професионална посока ще зависи пряко от тази дейност на момче или момиче. В същото време активната позиция на учителя не може да възникне сама, необходимо е систематично и съзнателно развитие и обучение на бъдещ или вече работещ учител, насочено към овладяване педагогически технологиикоето позволява да се подготви инженер. Като цяло, както театърът започва със закачалка, така и инженерното образование трябва да започне с подготовка учител в училищекъм дейности в тази посока. Ето защо педагогическият университет е първата стъпка в обучението на учител, който може да развие и поддържа мотивация за техническо творчество у учениците.
Считаме за необходимо да отбележим, че този проблем не се появи вчера. От 18-ти век руската държава полага специални грижи за обучението на инженерния елит, т. нар. „Руска система на инженерно образование“.
Както правилно отбеляза V.A. Рубанов, „преди революцията един невероятно силен ураган премина през Съединените щати. Всички мостове в щата бяха отнесени с изключение на един. Този, който е проектиран от руски инженер. Вярно, по това време инженерът вече е уволнен - за... необосновано високата надеждност на конструкцията - това беше икономически неизгодно за компанията" [Рубанов, 2012, с. 1].
Има значителни разлики между инженерното обучение преди революцията и сегашно състояние, изследователят пише в своя труд: „Руската система се основаваше на няколко про-
прости, но изключително важни принципи. Първият е фундаменталното образование като основа на инженерните знания. Второто е свързването на образованието с инженерното обучение. трето - практическа употребазнания и инженерни умения за решаване на актуални проблеми на обществото. Това показва разликата между образование и обучение, между знания и умения. Така че днес ние сме навсякъде и с вдъхновение се опитваме да преподаваме умения без подходящо основно образование” [Пак там].
И още нещо: „... Без фундаментални знания човек ще има набор от компетенции, а не набор от разбирания, начин на мислене и умения – това, което се нарича висока инженерна култура. Техническите иновации трябва да се овладяват „тук и сега“. Но образованието е нещо друго. Изглежда, че Даниил Гранин има точна формула: „Образованието е това, което остава, когато всичко научено се забрави” [пак там, с. 3].
Въз основа на гореизложеното обобщаваме, че характерна черта на обучението на инженери е солидна природонаучна, математическа и идеологическа основа на знанията, широчината на интердисциплинарните системно-интегративни знания за природата, обществото, мисленето, както и високо нивообщопрофесионални и специални професионални познания. Тези знания осигуряват активност в проблемни ситуации и ни позволяват да решим проблема с подготовката на специалисти с повишен творчески потенциал. Освен това е много важно бъдещият инженер да овладее техниките на проектиране и изследователска дейност.
Проектирането и изследователските дейности се характеризират с факта, че при разработването на проект изследователските елементи задължително се въвеждат в дейностите на групата. Това означава, че въз основа на „следи“, косвени признаци, събрани факти е необходимо да се възстанови определен закон, ред на нещата, установен от природата или обществото [Леонтович, 2003]. Подобни дейности развиват наблюдателност, внимание и аналитични умения, които са компонент на инженерното мислене.
Ефективността на използването на проектни дейности за развитие на техническото мислене се потвърждава от формирането на специални лични качестваученици, участващи в проекта. Тези качества не могат да бъдат усвоени вербално, те се развиват само в процеса на целенасочена дейност на учениците по време на изпълнението на проекта. При изпълнението на малки местни проекти основната задача на работната група е получаването на готов продукт съвместни дейности. В същото време се развиват такива важни качества за бъдещия инженер като способността да работят в екип, да споделят отговорността за взетото решение, да анализират получения резултат и да оценяват степента на постигане на целта. В процеса на тази екипна дейност всеки участник в проекта трябва да се научи да подчинява своя темперамент и характер на интересите на общата кауза.
Въз основа на анализа на научните източници и всичко по-горе, ще определим основните условия за развитието на техническото мислене на учениците, необходими за осъществяването на по-нататъшно инженерно обучение:
Фундаментално обучение по физика, математика и информатика по специално разработени програми, които са логически взаимосвързани и отчитат технологичните пристрастия на преподаването на тези дисциплини;
Системообразуващ и интегриращ всички основни дисциплини е предметът „Роботика и технологии”;
Активно използване на втората половина на деня в учебния процес за проектиране, изследователска и практическа дейност на учениците;
Акцентът в обучението не е върху талантливи ученици, а върху ученици, заинтересовани от развиване на техническо мислене (ученето зависи от степента на мотивация, а не от предишни образователни успехи);
Студентите се събират в „инженерна група” само за задължителни часове по физика, математика и информатика, като през останалото време са в редовните си часове (група за обучение).
настоящите ученици не са структурно обособени в отделен клас от паралелката си);
Обучението на “инженерната група” е на мрежов принцип.
Нека разгледаме тези условия по-подробно.
Първото условие, което изтъкваме, е фундаментална подготовка по основните базови дисциплини – физика, математика, информатика. Без ключови, фундаментални знания по физика и математика е трудно да се очаква по-нататъшен успешен напредък на учениците, овладяващи основите на техническото мислене. В същото време фундаменталното обучение за бъдещите физици и инженери е две много различни неща. В развитието на техническото мислене основното изискване от предмета по физика е реалното разбиране на явленията, възникващи по време на техническото изпълнение на конкретен проект. Достатъчната математическа подготовка ви позволява първо да направите предварителна оценка на необходимите условия и след това точно да изчислите условията за внедряване на бъдещото устройство. Математическа строгост и теоретично прозрение физическо явлениене са жизненоважна необходимост от инженерната практика (често това може дори да навреди на приемането на информирано техническо решение).
Според В.Г. Горохов, „инженерът трябва да може да прави нещо, което не може да се изрази с една дума „знае“; той също трябва да има специален тип мислене, различно от обикновеното и научното“ [Горохов, 1987].
Фундаменталната подготовка на бъдещите инженери се постига чрез разработването на специални програми по физика, математика и информатика, до голяма степен интегрирани помежду си. Броят на учебните часове е увеличен спрямо редовния учебен план (физика - 5 часа вместо 2, математика - 7 часа вместо 5, информатика - 3 часа вместо 1). Разширяването на програмите се дължи до голяма степен на използването на семинари в обучението, фокусирани върху решаването на приложни и технически проблеми, както и
същото изпълнение изследователски проектислед обяд.
Предметът роботика е системообразуващ и интегриращ за всички основни предмети на обучение. Създаването на робот ви позволява да обедините физическите принципи на дизайна в едно цяло, да оцените изпълнението му, да изчислите действията му и да го програмирате за получаване на определен краен резултат.
За разлика от други подобни училища, в които основното и допълнителното образование не са свързани в единен образователен процес, нашите програми за реализирането им използват възможностите за допълнително обучение в следобедните часове. Те включват работилници и дизайнерски и изследователски дейности на учениците. По време на тази работа студентите завършват малки, цялостни инженерни проекти, които им позволяват да прилагат знания, придобити във всички основни дисциплини. Тези проекти включват всички основни етапи на реалната инженерна дейност: изобретение, проектиране, проектиране и производство на наистина работещ модел.
Друго условие за изграждане на инженерно образование е фокусът не върху надарените, а тези с добри резултатиученици, но за студенти, интересуващи се от инженерство, които може да нямат много високи постижения по основни предмети. В нашето образование ние се стремим да развием способностите за учене и техническото мислене на учениците, които все още не са се проявили, като използваме високия им интерес към тази област на знанието. За това са насочени специални образователни процедури като: екскурзии до музеи и предприятия, индивидуални и групови турнири, посещения на университетски лаборатории и организиране на занятия в тях. За тази цел в Института по математика, физика, информатика на KSPU на името на. В.П. Астафиев създаде специална лаборатория по роботика, предназначена да провежда занятия с ученици и студенти.
В момента значителен брой училища имат специализирани паралелки по физика и математика и може да се предположи, че такива паралелки успешно подготвят ученици, склонни към инженерни дейности, но в действителност това не е така. В часовете по физика и математика се изучават по-детайлно специализираните дисциплини, но това е всичко и това по никакъв начин не позволява на учениците да научат по-подробно професията на инженера, още по-малко да „почувстват“ какво означава да си инженер.
В специализираните класове се изучава същата училищна програма, макар и по-задълбочена, което може би ще позволи на децата да научат по-добре този или онзи предмет, но не им помага да придобият уменията на инженер.
Инженерното образование, в допълнение към изучаването на училищната програма, трябва да позволява на учениците да комбинират знанията, които са придобили по всички основни предмети, в едно цяло. Това може да се постигне чрез въвеждане на единен технически компонент в програмите по основните предмети (в практическата и учебната част).
В допълнение, процесът на реформиране на съществуващите образователни структури с цел идентифициране на специализирана паралелка е болезнен и противоречив. Често нежеланието за преминаване в друг клас и прекъсване на съществуващите социални и приятелски връзки е по-високо от интереса към нова когнитивна област. Друг аргумент срещу създаването на специализирани паралелки в училищата е първоначалната елитарност на тяхното обучение.
Според нас E.V. се изказа интересно за завършилите физико-математически училища. Крилов: „...Работех в Новосибирския университет по курс по математически анализ и наблюдавах бъдещата съдба на завършилите специализирани училища. Убедени, че знаят всичко, те често се отпускаха през първата година в университета и в рамките на една година губеха от учениците, които идваха от обикновените училища” [Крилов, Крилова, 2010, с. 4].
В проекта изпълняваме „Образователен център по природни науки на името на. М.В. Ломоносов (ЦЛ)“ за часовете по математика, физика и информатика, учениците се събират в специален
обособени лаборатории от постоянните си класове. След завършване на часовете по други предмети, учениците се връщат към обичайните си установени класове и служат като водачи и пропагандатори на ползите от развитието на инженерното образование в училищната среда.
В случай на създаване на специален клас, ние решаваме много организационни проблеми наведнъж, но в същото време лишаваме учениците от възможността да развият независимост и отговорност, тъй като тези компетенции могат да бъдат развити само при определени условия и тези условия отсъстват, когато учене в специален клас.
Ние разработихме този проект и го изпълняваме от 2013 г. Екипът на проекта включва служители на Института по математика, физика и информатика на KSPU на името на. В.П. Астафиева, представители на администрацията и учители от гимназията1. Въз основа на трудов опит през 2013-1014 г., нашият проектна групастигна до съзнателно решение за необходимостта от организиране на инженерно училище на мрежова основа. Необходимостта от мрежово устройство е продиктувана от невъзможността да се осигури пълно развитие на техническото мислене и инженерното образование с помощта на ресурсите на която и да е образователна структура. Инженерното образование всъщност е многовариантно и изисква участието в образователния процес на различни представители на различни нива на образование (училище и университет), представители на производствения сектор на икономиката и родители.
Мрежовото взаимодействие позволява съвместно разработване на оригинални образователни програми. На базата на екипите на всички участници в проекта се формира общ екип от учители и представители на професията. Оборудването и помещенията на всяка организация се споделят от участниците в мрежата, а проектът се финансира съвместно.
В училището има структури за допълнително образование, които са готови да бъдат
партньори в това обучение. Една от тези структури е пряко предназначена за формиране и развитие на техническото мислене на учениците - това е „Центърът за младежко иновативно творчество (CYIT)“, където е инсталирано уникално цифрово оборудване за 30-типиране, другата е „Младежко изследване Институт на гимназията (MIIG)”, който се занимава с дизайнерско-изследователска дейност с ученици следобед.
Нека посочим всички равнопоставени субекти на изградената в момента мрежа и разкрием техните функции.
Красноярска университетска гимназия № 1 „Универс“ - осигурява и контролира натоварването на учениците в основното образование през първата половина на деня и отчасти през втората.
Институции за допълнително образование (CMIT, MIIG) - прилагат проектно-базирано учебно натоварване за учениците следобед.
Педагогически университет (KSPU) - разработва и контролира образователните програми на центъра по отношение на развитието на техническото мислене.
Предприятия (RUSAL, Красноярски радиозавод, руски клон на National Instruments) - предоставят технологични аспекти и професионално обучение въз основа на техните учебни центровеи оборудване.
Родителите финансират допълнителни образователни услуги, участват в организирането на теренни мероприятия и въздействат на учениците чрез отделни представители с инженерни професии.
Подобно мрежово устройство е възможно с работата на единен, отворен екип от учители, представители на професии и заинтересовани родители.
В същото време всеки субект от тази мрежа може да изпълнява свои специфични функции в съвместния образователен процес. Във връзка с Центъра за природни науки на името на. М.В. Ломоносов, наличната в момента мрежова структура е показана на фиг.
Ориз. Схема на мрежовото устройство на Центъра
Нека сега се върнем към въпроса за ролята на педагогическия университет в подготовката на кадри за решаване на проблемите на инженерното обучение на учениците. За да се подготви учител, който е готов активно да развива техническото мислене на ученик, е необходимо неговото специално и целенасочено обучение. Така се случи, че в рамките на Института по математика, физика и компютърни науки има всички необходими професионални възможностида подготви такъв учител. В рамките на института има катедри по математика, физика, компютърни науки и технологии. В момента институтът е разработил и приел двупрофилна бакалавърска програма, свързваща физика и технологии. Програмата за обучение на бъдещи учители по технологии в момента се преработва въз основа на целите на инженерното училище. Променена е програмата за математическо обучение на учениците, добавени са курсове по дескриптивна геометрия, графика и чертане. Учебните материали по тригонометрия са значително променени, елементарни функциии векторна алгебра. Студентите по технологии се обучават по дисциплината „Роботика”. В момента де-
Правят се опити да се промени обучението по физика чрез свързване на семинарите по физика с технологични приложения.
Библиография
1. Горохов В.Г. Знайте да правите. М., 1987.
2. Крилов Е.В., Крилов О.Н. Вредно ли е преждевременното развитие за интелекта? // Акредитация в образованието. 2010. N 6 (41). Септември.
3. Леонтович A.V. Основни понятия на концепцията за развитие на изследователска и проектна дейност на студентите // Проучванеученици. 2003. № 4. С. 18-24.
4. Путин В.В. Мненията на руските политици за недостига на инженерни кадри. 04/11/2011 // Държавни новини (GOSNEWS.ru). Интернет публикация [Електронен ресурс]. URL: http://www.gosnews.ru/business_and_ Authority/news/643
5. Рубанов V.A. Проекти в сънищата и наяве или за руската система за обучение на инженери // Независимая газета. 2012. 12. № 25.
В Архангелск един от първите опити за въвеждане на роботика в училищна програма, развитие на мисленето и вдъхновението.
— Денис Генадиевич, разкажете ни как започна вашият път в образователната роботика. Кога започнахте да се интересувате от нея? Откъде започна всичко?
— Има ли ден, който драстично промени мирогледа ми? По принцип има два такива дни. На 1 септември 2006 г. най-накрая започнах работа като учител в училище. В този момент нашето училище все още нямаше втори кабинет по информатика и трябваше да тичаме из класните стаи и да преподаваме информатика на учениците с тебешир в ръка. Когато преди това сте работили като инженер в ИТ компания в продължение на 10 години, контрастът е умопомрачителен. Ето защо на първия етап беше необходимо да се създаде нормален офис. По принцип кабинетът по информатика придоби своя разпознаваем облик през лятото на 2008 г. Възникна вторият въпрос: във вида, в който информатиката присъстваше в учебниците, тази учебна дисциплина не ме радваше особено. Освен това през 2008 г. в 5-ти клас дойдоха невероятно талантливи деца. „Да дадеш учебник“ на такива деца е неуважение към себе си.
Така се случи, че по това време получих наградата на кмета на града и се озовах в магазина „Детски свят“, където продаваха комплекта Lego MINDSTROMS NXT с отстъпка. Сумите съвпаднаха. А на следващия ден 10-класниците с удоволствие изучаваха сами комплекта по роботика и останаха в класната стая 6 часа. И тогава всичко започна да се развива много активно. Сега в нашата гимназия имаме най-добрата база в района на Архангелск за техническо творчество в областта на роботиката и имаме всичко: Lego WeDo, MINDSTORMS, VEX, ARDUINO, myDAQ, myRIO, TRIK и т.н., и т.н.
Тези деца от 2008 до 2015 г. (5-11 клас), със своя талант и просто неудържимо желание за учене, на практика ни принудиха да работим, работим, работим. Досега всички роботици ги помнят: как е възможно да се изучава техническо зрение на платформата TRIC до 22:30 на 30 декември, докато се учат в 11 клас? И не защото имаше някакви състезания или конференции (нямаше ги). Но защото е интересно и се получава.
— Разкажете ни за себе си, къде сте учили, какъв е професионалният Ви път?
— По образование е учител по математика, информатика и компютърни технологии. Завършил с отличие Померания Педагогически университетна името на M.V. Ломоносов, това е в Архангелск. Впоследствие учебното заведение става част от Северния (Арктически) федерален университет на името на М. В. Ломоносов. Той обаче не отиде веднага на работа в училище. Служи в граничните войски, занимава се с научна дейност в аспирантура (теория на полугрупите; но не се защитава), работи като инженер, в същото време се интересува от физиката на кондензираната материя, научи се да пише научни статии...
И едва след това, имайки знания, методика, опит и разбиране какво ще правя и как, отидох да работя „по професия“.
— Защо часовете по техническо творчество са важни? „Откриват“ ли бъдещите инженери в часовете по роботика?
— Инженерите трябва да се обучават и се обучават в университети. И инженери се правят, когато, след като са получили образование, те сами изпълняват инженерни проекти и изпълняват инженерни задачи.
Всичко, което едно училище може да направи: кариерно ориентиране, мотивация, образование и развитие. Дори не използвах думата „обучение“. Защото не можете да научите никого на нищо, можете само да научите. Затова в гимназията се стараем да създадем условия, в които детето да има възможност да намери своя път, да има избор на образователна траектория, която да гарантира неговото развитие и да бъде мотивирано. Тази година 67% от абитуриентите ни в 9-ти клас избраха за изпит информатика – става въпрос за темата за техническото творчество като ефективно кариерно ориентиране.
От друга страна е важно кой изслушва отговора. Като се занимава с техническо творчество, за учителя е по-лесно да работи с деца, тъй като проблемите на образователната мотивация вече не го притесняват. Когато току-що започвахме нашето пътуване в образователната роботика, проведохме изследване на образователната мотивация на учениците. Поради тази причина дори завърших обучение в „Училището за учител-изследовател“, в което кандидатите на педагогическите науки обясняваха как да направя всичко правилно и „според науката“, така че резултатът да е реален, а не този, който наистина издирва се. Мотивацията на учениците определено расте.
Информация за родителите: изпратихте детето си на спортна секция (или подобна), изпратихте го на секция по изкуства, но не сте ли забравили за развитието на интелигентността? Преподавателите не го развиват.
За ученик: чрез занимания с техническо творчество се подобряват оценките по математика, физика, информатика, английски и руски език. изненадан? Всеки робот ще разкаже собствената си история на успеха. Искате да разберете, че знанията ви всъщност са разпръснати. Да, има оценки, но какво ще кажете за знанията? Елате и вижте. Или учиш само заради оценките? Когато решите проблем, учителят винаги знае отговора. Но в роботиката всичко е различно. Ще търсим заедно. Това е истинско творчество, това е вашето независимо мислене!
— В гимназия № 24 е включена роботика общообразователна програма, Това е вярно? Кога се случи това? В Русия това все още е рядкост.
— Пак ще започна отдалеч. Образователна организация, където той дойде на работа през 2006 г., имаше това име: „Средно училище № 24 със задълбочено изучаване на художествено-естетически предмети“. Музика, театър, хореография, изкуство- това са основните предмети. В такава среда беше много очевидно, че на децата наистина липсва техническият компонент в тяхната образователна траектория. Къде мога да го взема? Поради тази причина цялото оборудване започна да се използва като методическо средство за учителите по информатика. Програмите за обучение позволяваха това. Тоест децата програмираха както роботи, така и микроконтролери по време на уроци по информатика (през 2009 г. това се случи с платформата Lego MINDSTORMS, през 2011 г. с платформата Arduino).
След това стартирахме проекта „Началото на инженерното обучение в училище“, в рамките на който в специално създадена учебна среда, базирана на инженерни лаборатории, учениците от 5 до 11 клас изучават информатика в неразривна връзка с проблемите на физиката, инженерството и математиката. . Ето как прилагаме STEM образование (STEM е акроним за наука, технология, инженерство, математика, т.е. наука, технология, инженерство и математика). По-късно роботиката се появява в учебната програма на гимназията за петокласници, а за по-големите ученици факулт. учебни предметив технически области. Например 10-класниците от профилирана физико-математическа паралелка имат задължителна избираема дисциплина „Въведение в цифровата електроника“, която вече използва образователните възможности на платформата myDAQ на известната компания National Instruments.
Така се случи, че през 2012 г. престанахме да бъдем „със задълбочено изучаване на предмети от художествено-естетическо направление“ и станахме гимназия.
През 2015 г. прочетох на абсолвентите фрагменти от одобрените Примерна програмаосновен общо образование, в който роботиката, микроконтролерите и 3D принтерите са станали неразделна част от информатиката в 5-9 клас. И всичко, което беше някаква иновация само преди няколко години, стана обичайно.
— Разкажете ни за вашите учебници по роботика, защото те също все още са редки учебници в руското образование, без да броим преведените.
— Честно казано, както се казва, учебниците не са произлезли „от добър живот“. Просто по това време (2010 г., тогава предадох първия ръкопис на издателство „БИНОМ. Лаборатория на знанието“) нямаше нищо освен една книга на Сергей Александрович Филипов. През 2012 г. издателството публикува уъркшоп и работна книга „Първата стъпка в роботиката“ (по-късно преиздадена 2 пъти). Особеността на ръководството беше, че роботът Lego MINDSTORMS може да се използва ефективно при изучаване на различни теми, например изучаване на метода на координатите (който между другото е в програмата за компютърни науки) и създаване на прототипи на различни устройства.
През 2013 г. представители на National Instruments предложиха да напишат ръководство за платформата NI myDAQ, без да ограничават креативността и идеите. Година по-късно се появи семинарът „Въведение в цифровата електроника“, а прекрасната платформа myDAQ се превърна в ефективен инструмент за това. Ръководството беше публикувано на уебсайта на Intel Education Galaxy (под формата на публикации), но за съжаление сайтът ще спре да съществува това лято.
През 2015 г. имах късмета да участвам в изготвянето на учебника „Микроконтролерите – основата на цифровите устройства” за учебния комплект TETRA от Amperka. Това е програмиране на платформата Arduino в 5-7 клас.
През 2016 г. да подготви учебник „Технологии. Роботика”, разделен на 4 части (5, 6, 7 и 8 клас). Може да се използва като семинар за нови учебници по технология (автори: Бешенков С.А., Лабутин В.Б., Миндзаева Е.В., Рягин С.Н., Шутикова М.И.).
В момента пиша книга за моделиране в OpenSCAD. Не знам как ще се развие нейната съдба в бъдеще, но в работата си просто имам жизнена нужда от нея. В компютърните науки има тема, наречена „Изпълнители на алгоритми“ и сред тези изпълнители е чертожникът. Според мен не е по-различен от 3D принтер, а в OpenSCAD моделът не се рисува, а се описва със скрипт на C-подобен език. Това е отново програмиране.
— Как протичат часовете в стая 211? Ами извън часовете? Защо се отказахте от кръговия модел?
За първи път децата се сблъскват с технически (инженерни) области в 5-ти клас, отново в уроците по информатика или факултатив. И тогава се включва принципът „Ако искаш да живееш в офис, живей!“. Учениците избират кога им е удобно да дойдат. Резултатът е образователна среда, в която учениците от 5-11 клас едновременно правят това, което обичат да бъдат технически креативни. По-възрастните помагат на по-младите, по-младите „копират“ по-възрастните. Това е като училище, но не в смисъла на „институция“, а като направление в науката и културата.
Кръговият модел... Няма да критикувам кръговия модел. Моделът на кръга е за финанси и възнаграждение на учителите. Нито един методик и нито един инспектор няма да допусне едновременно провеждане на занятия с ученици от 5-11 клас, т.к. никой няма да може да напише програма (което, разбира се, трябва да вземе предвид възрастта). Но на доброволни начала всичко е възможно. Така че нямам никакви кръгове.
През 2015 г. нашата гимназия имаше невероятно дипломиране на ученици, които формираха нашата тенденция „Живей в офиса!“ Имах емоционална „експлозия“ - в резултат на това се появи книгата „Началото на инженерното образование в училище“ с логото на Intel на корицата. Ако някой учител е на кръстопът дали да започне своето пътуване в образователната роботика, прегледайте го и ще направите недвусмислен избор.
— Използвате различно оборудване, имате до 15 направления. Защо е необходимо такова разнообразие? Децата взаимодействат ли с всичко?
— Първо, разнообразието от оборудване е много удобно за учителя, тъй като ви позволява да вземете предвид индивидуални характеристикиучениците и характеристиките на класа като цяло. Освен това се опитахме да изградим целия възрастов диапазон от 5-11 клас и това вече е 7 направления наведнъж.
Второ, в специализираните паралелки по физика и математика се опитваме да осигурим такива области като изследователска и проектна дейност. В специализираните паралелки има около 60 души. Всички ще умрат от скука, ако има само една посока, а аз ще съм първият.
Заслужава да се отбележи, че указанията не произтичат от оборудването. Например, започнахме направления, свързани с технологиите на National Instruments в гимназията поради причината, че в нашата Северна (Арктика) Федерален университет 8 изследователски и учебни лаборатории, базирани на тяхното оборудване. Тоест можете да продължите да работите във всяка една от областите, след като завършите нашата гимназия.
Всъщност най-вероятно нямаше да имаме такъв брой направления и оборудване без завършилите 2015 г. Просто нямах време, както се казва, „да им донеса снаряди“. Това издание познаваше и работеше с цялото оборудване: то беше разопаковано точно пред тях и много често доставката се извършваше направо в класната стая. Ще ви дам още един пример. В този клас имаше едно момче, което обичаше английски език(той сега учи за лингвист), естествено за него взех една дебела книга от 700 страници Arduino Cookbook. Не можете да си представите с каква жажда го е "изял" (тук не звучи думата прочети), докато е правил експерименти с Arduino. Трима момчета дойдоха да сглобят първия 3D принтер в офиса в неделя, след което научиха софтуера по-бързо от мен (трябва да моделираш) и ми помогнаха. Те изядоха това, което приготвих за седмицата според уроците за 2 дни. Е, трябваше да подготвим ново, ново, ново.
- Вие провеждате собствен фестивал - RoboSTEM. Първият фестивал през януари тази година ли беше?
— Да, съвместно с Архангелския център за младежко иновативно творчество. Първият се проведе тази година. Решихме, че е важно да проведем собствен (регионален) фестивал. Защо сега? Нашите възпитаници по роботика вече са достатъчно зрели: журито се състоеше от възпитаници, които са учили роботика в нашата гимназия и в 17-ти лицей на град Северодвинск (това е друг мощен център за развитие на образователната роботика в нашия регион).
- Как беше? Колко деца участваха в него?
— На 15 януари нашата архангелска гимназия № 24 беше домакин на открит фестивал за техническо творчество в областта на роботиката „RoboSTEM“, който събра 132 ученици от 23 училища в Архангелска област. Богатата програма на форума го направи интересен за участници от всички възрасти. За учениците бяха организирани детски площадки, където те можеха да работят/играят с уреди, и изложби за гостите на фестивала. И, разбира се, всеки можеше да се почувства като фен или участник в състезание по роботика.
При откриването на фестивала прощални думи отправиха към участниците: Виталий Сергеевич Фортигин, заместник-председател на Архангелското областно събрание на депутатите; Семьон Алексеевич Вуйменков, министър икономическо развитиеАрхангелска област; Сергей Николаевич Дерябин - председател на регионалната Асоциация на инициативите за развитие на малки и средни предприятия, генерален директор на InterStroy LLC и други уважавани гости на фестивала.
Учениците, участващи във фестивала, подготвиха повече от 100 модела роботи, сглобени на базата на различни платформи: Lego EducationWeDo, Lego MINDSTORMS, Arduino, VEX EDR, TRIK, NI myRIO и други.
Най-малките участници са 9-годишни ученици. Сред победителите и призьорите на фестивала са представители на 12 училища, като 42% от тях са момичета. Важно е да се поддържа баланс между половете.
От една страна, фестивалът ви позволява да подкрепите учениците в страстта им към роботиката, от друга страна, той помага за привличането на нови участници, популяризирането на тази област на иновативно творчество и дава шанс на младите северняци да се почувстват като истински инженери и изобретатели, издигайки дизайнерите на бъдещето.
Бих искал специално да благодаря на компанията Lego Education, която подкрепи нашия фестивал и учреди награди 5 образователни институцииза подготовка на най-добрите отбори и подкрепа на най-добрите треньори.
— Как ще се промени фестивалът през 2018 г.? Планирате ли промени в програмата или номинации?
— Разбира се, ние планираме еволюционни промени. Ще има още номинации. Ще има още състезания. Например ще има състезание за работа с 3D химикалки. Вече сме закупили необходимото количество. Ще има олимпиада по Lego WeDo и WeDo 2.0, за организирането на която ни помагат учители от Архангелския център за техническо творчество, спорт и развитие на децата. Състезанието по 3D моделиране ще бъде строго базирано на T-FLEXCAD.
— В какви други образователни и състезателни проекти участвате? Кои планирате?
— Разбира се, най-неочакваният и зашеметяващ резултат от фестивала беше провеждането на олимпиадата „Бъдещ инженер“ през април. Представители на малки производствени компании, които посетиха фестивала, поставиха задачата да направят прототип на шлифовъчна машина, базирана на Lego MINDSTORMS, осигуряваща добра повторяемост на действията и ясно описваща математическия модел. Така се появи олимпиадата „Бъдещ инженер“, която се проведе на 26 април. Победителите в олимпиадата прекараха 4 часа „предавайки работата си“, както се казва, „на запис“ (диктофон, камера). Решенията на учениците ще бъдат въплътени в реално оборудване, в работещи машини.
В момента на територията на нашата гимназия се реконструира сградата на старата оранжерия, в която след приключване на работата ще се помещава център за техническо творчество. Този проект, наречен „Индустриално училище“, се контролира от партньорството с нестопанска цел „Асоциация в областта на корабостроенето, кораборемонта, машиностроенето и металообработването „Красная Кузница“, която обединява 16 малки предприятия.
Тази година Министерството на икономическото развитие на Архангелска област планира да създаде регионална програма за развитие на роботиката, учителите също са включени в работната група.
Има и „проект“, който трябва да бъде направен, но той просто ми убягва: урок по роботика, базиран на платформата myRIO на National Instruments. Крайният срок е 1 септември 2018 г., тъй като учениците, за които се планира всичко това, ще бъдат 11 клас.
— Разкажете ни за вашите успехи, за успехите на учениците, какво е особено запомнящо се напоследък?
— Най-важното е, че сме изградили система. Надеждни, гъвкави, възобновяеми.
Тази година имахме събитие, резултатите от което планираме да използваме много внимателно и бавно (и за първи път няма да бързаме за никъде). Тази година на 5-ия регионален турнир по роботика Robonord, който се провежда в Северодвинск (тази година на 23 април), повечето от нашите отбори бяха подготвени от ученици, тоест аз не бях треньор, а нашите опитни роботици. И на 26 април имаме олимпиада „Бъдещ инженер“, естествено, че бях в подготовка за важната олимпиада. Така нашите супергерои (треньори) подготвиха отборите по-добре, отколкото някога съм подготвял ученици за състезания (24 награди от 33 възможни).
В същото време 5 отбора от петокласници бяха подготвени от шестокласничката Полина: тя организира всичко и всички чрез социална мрежа, обясни им регулаторите, без изобщо да използва тази дума (тя преработи и адаптира цялата теория), разработи стратегия, контролира всичко, „бие се“ със съдиите на състезания, цитирайки разпоредби. И беше много щастлива, когато нейните петокласници успяха. Всички петокласници знаят защо трябва да учат роботика. Да стана като Полина.
