Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ В ПРОФИЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КЛАССАХ

Мерзлякова Д.Р. 1 Мирошниченко А.А. 2
1 ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «Глазовский государственный педагогический институт имени В.Г. Короленко»
Статья посвящена теоретическому обоснованию методики обучения и воспитания в профильных инженерно-технологических классах в области Национальной технологической инициативы (НТИ). В ней представлены цель и задачи подготовки будущих инженерных кадров в ближайшие 20 лет в рамках Национальной технологической инициативы. Отмечено, что роль общего образования в подготовке кадров «нового поколения» заключается в том, что оно готовит к осознанному выбору профессии. Формирование инженерного мышления у школьников в профильных инженерно-технологических классах должно быть ориентировано на технологии НТИ, способствующие развитию современных рынков производства. Данная система обучения и воспитания, направленная на изучение данных технологий НТИ в профильных инженерно-технологических классах, позволяет работать в межпредметном поле, используя различные методы: проектов, ТРИЗ и т.д. Формирование компетенций технологий НТИ у школьников должно происходить в том числе и с помощью квалиметрических экспертных методов. В связи с этим мы считаем, что процесс обучения и воспитания школьников в профильных инженерно-технологических классах будет более продуктивным при использовании целей НТИ, а не ориентировании на специальности и направления подготовки высшего образования.
инженерное образование
профессиональная педагогика
инженерная педагогика
методология инженерной педагогики
воспитание и обучение
1. Ауэр М.А. Международное общество по инженерной педагогике (IGIP) и новые вызовы в инженерном образовании // Высшее образование в России. 2014. № 6. С. 28–33.
2. Сафиева Р.З. Инженерная педагогика в социогуманитарном пространстве технического вуза // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 12–1 (66). С. 156–160.
3. Шленкин К.В. Инженерная педагогика система обеспечения качества подготовки рабочих, служащих (специалистов) в профессиональных образовательных организациях // Экономика и социум. 2018. № 2 (45). С. 589–593.
4. Приходько В.М., Соловьев А.Н. Инженерная педагогика как основа кадрового обеспечения высшего технического образования // Высшее образование в России. 2014. № 3. С. 5–11.
5. Линенко О.А. Категория «инженерная деятельность» и профессионально-психологический портрет личности инженера // Высшее образование сегодня. 2011. № 5. С. 10–16.
6. Федеральный закон от 29.12.2012 N 273-ФЗ (ред. от 27.06.2018) «Об образовании в Российской Федерации» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_140174/ (дата обращения: 23.08.2018).
7. Мирошниченко А.А. Профессионально ориентированные структуры учебных элементов. Глазов: ГГПИ, 1999 63 с.
8. Горохов В.Г., Розин В.М. Техническое знание в современной культуре. М.: Высшее образование, 2017. 263 с.
9. Усольцев А.П., Шамало Т.Н. О понятии «инженерное мышление» // Формирование инженерного мышления в процессе обучения: материалы междунар. науч. конф. Екатеринбург: Изд-во УГПУ, 2015. Т. 1. С. 3–9.
10. Альтшуллер Г.С. Найти идею. М.: Альпина Паблишерз, 2012. 401 с.
11. Наговицын Р.С., Максимов Ю.Г., Мирошниченко А.А., Сенатор С.Ю. Реализация дидактической модели подготовки студентов к новаторству в процессе непрерывного образования будущего учителя // Вестник Новосибирского государственного педагогического университета. 2017. Т. 7. № 5. С. 7–24.
12. Мирошниченко А.А. Этапы квалиметрической подготовки будущих педагогов // Инновационные технологии обучения физико-математическим и профессионально-техническим дисциплинам: материалы междунар. науч. конф. Мозырь: Изд-во МГПУ им. И.П. Шемякина, 2017. Т. 1. С. 232–233.

Существующие социально-экономические условия современного общества требуют изменения методологических подходов к обучению в высших учебных заведениях. Особенно актуальна данная проблема для современного инженерного образования. Подготовка современных инженерных кадров требует пересмотра педагогической парадигмы и содержания профессионального образования. Этому способствуют инновационные процессы и развитие НБИК-технологий (нано-, био-, информационных, когнитивных).

Прогнозировать развитие отраслей, в которых могут работать будущие инженерные кадры в ближайшие 20 лет, призвана Национальная технологическая инициатива (НТИ). Это государственная программа мер по поддержке развития в России перспективных отраслей, которые в течение следующих 20 лет могут стать основой мировой экономики [1].

В 2007 г. Президент РФ В.В. Путин в послании Федеральному собранию объявил о том, что развитие отраслей, которые должны стать важным звеном инновационной экономики, будет осуществляться на базе государственных корпораций — Объединённой авиастроительной корпорации, Объединённой судостроительной корпорации и «Роснано». В том же году была создана и госкорпорация «Ростех», целью деятельности которой было названо содействие разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции [2, 3].

Необходимость смены традиционных технологий, при которых до 90 % ресурсов идет на создание отходов и загрязнение окружающей среды, и внедрения природоподобных, аддитивных технологий рассматривается на самом высоком уровне. О необходимости внедрения технологий, оптимизирующих отношения человека и природы, на 708-й сессии Генеральной ассамблеи ООН сказал Президент России В.В. Путин: «Речь должна идти о внедрении принципиально новых природоподобных технологий, которые не наносят урон окружающему миру, а существуют с ним в полной гармонии и позволят восстановить нарушенный человеком баланс между биосферой и техносферой. И это действительно вызов планетарного масштаба». Принципиальная новизна НБИК-технологий определяется их самоорганизующейся природой, но также и возможными опасностями неконтролируемых социоантропологических изменений и рисками для человечества, что позволяет исследователям говорить о становлении качественно новой социо-, антропо-, информо-, техносреды. С переходом к производственному воспроизведению органов и систем органических форм появляются средства адресного воздействия на процесс жизнедеятельности человека, воздействия на психику и физиологию человека, в том числе и в целях управления и манипулирования людьми [4, 5].

В связи с этим возникает необходимость изменений в профессиональной подготовке инженеров, способных работать в новых рынках производства. Пересмотр развития отраслей современной экономики требует нового подхода к обучению инженеров. Требуется пересмотр образовательных программ технических вузов в соответствии с новыми требованиями современных производств. Данная подготовка инженеров «нового поколения» проводится в соответствии с Федеральным законом от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ (ред. от 27.06.2018) «Об образовании в Российской Федерации» [6]. Профессиональный стандарт позволяет обеспечить высокий профессиональный уровень подготовки инженеров за счет создания формата образовательной среды.

Использование международного опыта также необходимо для качественной подготовки инженерных кадров и осознания стратегических линий развития экономики. Одной из задач развития инженерного образования является вхождение Ассоциации инженерного образования России (АИОР) в Washington Accord. Эта организация является самой престижной в области оценки качества инженерного образования, на основе IEA Graduate Attributes and Professional Competencies.

Следует отметить, что основная цель общего образования – это подготовка выпускников школы к осознанному выбору профессии, согласно Федеральному закону от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ (ред. от 27.06.2018) «Об образовании в Российской Федерации» (статья 2) [6]. Соответственно, выбор цели и стратегий общего образования определяет гарантированное развитие Российской Федерации через 20–25 лет.

В связи с вышеизложенным возникает необходимость разработки методики обучения школьников, способных в дальнейшем работать и творить в новых экономических условиях. Также следует отметить что, согласно концепции НТИ, в результате научно-технического прогресса ряд профессии, существующих в настоящее время, исчезнут через 20–25 лет. А некоторые профессии будут вновь созданы. Это будет связано, в том числе и с глобальными вызовами, стоящими перед нашим обществом. Для того чтобы создать данную методику обучения, необходимо создать теоретическое обоснование данной методики.

Поэтому цель нашего исследования – провести теоретическое обоснование разработки методики обучения школьников в профильных инженерно-технологических классах в рамках НТИ. Согласно НТИ, существуют ключевые научно-технические направления развития будущих рынков производства. Поэтому, по нашему мнению, обучение будущих инженерных кадров будет более эффективным, если подготовка будет идти по направлениям НТИ, а не по специальностям. Соответственно, подготовка будущих инженерных кадров, которые будут работать на рынке труда в ближайшие 15–20 лет, должна включать обучение данным технологиям. Благодаря формированию задела по данным технологиям, возможно создать глобально высокотехнологичные конкурентоспособные сервисы и продукты. К этим технологиям относятся: системы данных; развитие искусственного интеллекта; системы распределенного реестра; квантовые технологии; энергетика; новые производственные технологии; сенсорика и компоненты робототехники; технологии беспроводной связи; технологии управления свойствами биологических объектов, нейротехнологии, технологии виртуальной и дополненной реальностей.

Вышеперечисленные технологии позволят развить следующие рынки производства:

1. EnergyNet – рынок энергетики.

2. FoodNet – рынок производства и доставки еды с учетом индивидуальных потребностей.

3. SafeNet – обеспечение персональной безопасности.

4. HealthNet – система персонального здравоохранения и медицины.

5. AeroNet – производство беспилотных летательных аппаратов.

6. MariNet – производство морского транспорта без экипажа.

7. AutoNet – производство автотранспорта без водителя.

8. FinNet – распределенные системы финансов и валюты.

9. NeuroNet – распределенные компоненты психики и сознания, созданные искусственно.

Материалы и методы исследования

В процессе написания статьи нами был использован анализ научной литературы. Были использованы теоретические методы: анализ, синтез, структурирование.

Результаты исследования и их обсуждение

Для внедрения в систему образования технологий НТИ необходимо поэтапно формировать у обучающихся инженерное мышление, в связи с тем, что наше общество нуждается в новых инженерных кадрах, способных внедрять технические инновации в современное производство. Готовить инженерные кадры необходимо со школьного возраста, так как только в процессе обучения в школе возможно сформировать физико-математическое мышление. Физико-математическое мышление является основой инженерного мышления. Сформировать физико-математическое мышление и мотивацию получения инженерного образования возможно в процессе обучения школьников в профильных инженерных классах в общеобразовательной организации. Одним из важнейших социальных требований к школе на старшей ступени высшего образования является не только обучение, но и развитие гармоничной личности. Необходимо развивать познавательные способности обучающихся, создавать условия для успешной социализации и адаптации, что обеспечивается в том числе в процессе обучения в профильном классе. При этом инженерное мышление – это более широкое понятие, чем физико-математическое мышление, так как содержание специальностей инженерного образования значительно отличается между собой [7].

Следует отметить, что существует специфика инженерного стиля мышления. Так, например, В.Г. Горохов выделил три особенности инженерного мышления:

1. Сходство технического и художественного стиля мышления (использование графических средств, изложение материала в виде схем и формул.

2. Практико-ориентированная направленность. Ориентация мыслительной деятельности на конкретные задачи, умение манипулировать объектами, конструкциями и технологиями.

3. Научность мышления. Умение использовать научные методы, знания при создании технических объектов [8].

А.П. Усольцев, Т.Н. Шамало рассматривали инженерное мышление как 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 [9].

Согласно А.П. Усольцеву, Т.Н. Шамало, существует ряд факторов, определяющих развитие компонентов инженерного мышления (таблица) [9].

Факторы, определяющие развитие инженерного мышления

Компоненты инженерного мышления

Факторы, способствующие развитию компонентов инженерного мышления

Политехничность

Комплекс общеобразовательных и политехнических знаний (когнитивный уровень) и умений (инструментальный уровень) по применению этих знаний на современном производстве в сферах проектно-конструкторской, организационно-управленческой, производственно-технологической и научно-исследовательской деятельности

Конструктивность

Способность диагностично и реалистично ставить цель с учётом технических, материальных, временных, энергетических и других ресурсов, выбирать адекватные ей технические методы и средства, планировать последовательность своих действий, определять степень достижения цели, в случае необходимости диалектично ее корректировать, своевременно вносить изменения в проект

Научность

Формирование фундаментальных знаний, базирующихся на общих, естественнонаучных основах

Способность преобразования окружающего мира

Умение интуитивно предсказывать ход реальных процессов, выявлять ошибки в логических построениях, связанных с неточностью выделения существенных характеристик в процессе проектирования

Творчество

Способность мыслить, выходя за рамки имеющихся алгоритмов, образцов, моделей

Социальная позитивность

Формирование у обучающихся идей гуманизма, связанных с изучением и освещением влияния изобретений на жизнь человека, встреч с людьми, профессионально работающих в области технических инноваций, экскурсий на инновационные предприятия

Для развития инженерного мышления у школьников необходимо создать систему подготовки, включающую методологический, методический, технологический, психологический аспект.

Обучение в профильных инженерно-технологических классах должно включать блок начальной, средней и старшей школы. Педагоги, работающие в данных профильных классах, должны быть компетентными в вопросах культурно-просветительской, научно-исследовательской, проектной и педагогической деятельности.

Так, например, для формирования компетенций в области интеллектуальных робототехнических систем необходимо углубленное изучение школьниками математики и геометрии. Работа с робототехническими системами базируется на линейной алгебре, теории вероятности, геометрии и теории графов.

В процессе обучения школьников в области интеллектуальных робототехнических систем нами планируется использовать следующие методы обучения: метод темных пятен; тесты для повторения; метод публичного решения задач, case-study.

Для формирования компетенций в области беспилотных авиационных систем (БПЛА) необходимо углубленное изучение школьниками информатики и физики. Для овладения технологией беспилотных авиационных систем необходимо владеть основами аэродинамики, динамики самолета, систем управления, а также применением разработанных алгоритмов в реальном полете, знать цикл проектирования систем управления для БПЛА.

В процессе занятий школьников в области БПЛА нами планируется использовать следующие методы: перекрестное, проектно-организованное обучение, имитационное моделирование.

По нашему мнению, система обучения и воспитания школьников в рамках обучения технологиям НТИ должна включать в себя следующие компоненты:

1. Учёт возраста школьников, обучающихся технологиям НТИ (начальное образование, основное образование и среднее образование).

2. Постижение школьниками технологий НТИ с помощью методов обучения, воспитания и деятельности по сохранению и укреплению психологического здоровья (рисунок).

merz1.tif

Система обучения и воспитания школьников в рамках обучения технологиям НТИ

По нашему мнению, данная система обучения и воспитания позволит развить будущего инженера как личность и подготовить его к дальнейшему саморазвитию и самообразованию, что в условиях постоянно изменяющегося рынка труда является необходимым условием успешной адаптации.

Данная система предполагает, что педагог, работающий в профильных инженерно-технологических классах (группах, кружках), должен владеть методами обучения и воспитания в рамках технологий НТИ. Безусловно, при этом нужно учитывать специфику самой технологии и возрастные особенности обучающихся. Так, например, обучение школьников методам сохранения и укрепления психологического здоровья возможно в рамках технологии SafeNet в 10–11 классах.

Таким образом, процесс обучения и воспитания школьников в профильных инженерно-технологических классах будет более продуктивным при использовании целей НТИ, чем при ориентировке на специальности и направления подготовки высшего образования. Данная система обучения и воспитания в профильных инженерно-технологических классах позволяет работать в межпредметном поле, используя различные методы: проектов, ТРИЗ [10] и т.д. Формирование компетенций технологий НТИ у школьников должно проходить в том числе и с помощью квалиметрических экспертных методов [11, 12].

Выводы

Таким образом, бурное развитие экономики и техники требует качественной подготовки инженерных кадров. Данную подготовку необходимо осуществлять со школьной скамьи, в системе профильных классов. В рамках данной статьи, в соответствии с целью, был проведен теоретический анализ разработки методики обучения школьников в профильных инженерно-технологических классах в рамках НТИ. Подготовка и апробация данной методики позволит подготовить будущие инженерные кадры, способные работать в перспективных отраслях мировой экономики. В рамках данной методики обучения необходимо знакомить и развивать навыки обучения по направлениям рынков НТИ с учетом возрастных особенностей школьников. Были рассмотрены теоретические аспекты развития инженерного мышления в рамках НТИ. Основное, что нужно сформировать у школьников в процессе обучения в профильных классах, – это инженерное мышление. Для того чтобы обучить школьников новым технологиям в рамках НТИ, необходимо выстраивать индивидуальные траектории обучения с углубленным изучением отдельных предметов (физика, математика, информатика и т.д.). Также необходимо участие школьников в кружках по данному направлению и профильных олимпиадах. Апробация данной методики с учетом теоретических аспектов, рассмотренных в данной статье, будет предметом дальнейших исследований.


Библиографическая ссылка

Мерзлякова Д.Р., Мирошниченко А.А. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ В ПРОФИЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КЛАССАХ // Современные наукоемкие технологии. – 2018. – № 10. – С. 211-215;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37222 (дата обращения: 29.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074