Важность и актуальность инженерного образования

Экономика страны сегодня нуждается в модернизации. Потому подготовка высококвалифицированных кадров для промышленности и развитие инженерного образования является стратегической государственной задачей, приоритетным направлением развития страны. Для выполнения этой задачи необходимо подготовить высококвалифицированных специалистов, ориентированных на интеллектуальный труд, способных осваивать высокие наукоёмкие технологии, внедрять их в производство, самостоятельно разрабатывать эти технологии. Современный инженер должен не только осуществлять «трансфер научных идей в технологию и затем в производство, но и создать всю цепочку исследование – конструирование – технология – изготовление – доведение до конечного потребителя – обеспечение эксплуатации».

Вырастить такого специалиста возможно, если начать работу со школьной скамьи.

Инженерно-технологическое направление в гимназии № 3

В гимназии № 3 города Новосибирска специализированные инженерные классы появились в сентябре 2013 года, когда был выигран конкурс на открытие такого класса на базе 7 параллели. Первый год был пропедевтическим. Работа по инженерно-технологическому направлению шла не только в 7Б, но и со всеми заинтересованными семиклассниками. Окончательный отбор был проведен в апреле на основе мониторинга и собеседований. Таким образом, целенаправленная систематическая работа в области инженерно-технологической подготовки началась в 8 классе.

Цели первого года

Инженер должен быть хорошо «подкован» во многих областях и науках. Кроме специальных технологических знаний он должен отлично разбираться в вопросах экологии и экономики, обладать системным мышлением, способностью мыслить нестандартно и т.д. С чего начать подготовку будущих инженеров? Отвечая на этот вопрос для своих восьмиклассников, мы сформулировали цели первого года обучения:

1. Обучение технологии проектной и исследовательской деятельности.

2. Знакомство с теориями креативного мышления.

3. На основе черчения, 3d-моделирования, работы на станках и 3D-принтерах выстраивание полной технологической цепочки: от идеи до овеществлённого инженерного продукта.

Учитывая психофизиологические особенности подростков 14-15 лет можно сказать, что в этом возрасте происходит формирования абстрактного мышления – благодатное время для работы с виртуальной реальностью, для обучения программированию. Однако, современные дети, хорошо ориентирующиеся в компьютерных технологиях, к сожалению, очень плохо умеют «работать руками». Неумение воплотить в материале задуманное недопустимо для будущего инженера. Именно поэтому мы пытаемся максимально придать спецкурсам практическую направленность.

Работа организованных нами спецкурсов может быть поддержана разнообразной конкурсной деятельностью. Для многих учеников это является дополнительным стимулом, усиливая учебную мотивацию.

Описание спецкурсов

1. ТРИЗ – теория решения изобретательских задач.

Динамика научно-технического прогресса приводит современного человека к необходимости решения проблем, связанных с противоречивыми требованиями, предъявляемыми не только к техническим объектам, но и к нему самому и его социальному окружению. В такой ситуации применение традиционного метода проб и ошибок становится неприемлемым. Необходимо хорошо сформированное системное мышление, которое позволит снижать влияние так называемой «индивидуальной психологической инерции», находить новые, порой неочевидные, но эффективные нестандартные решения. Но для того, чтобы довести свое изобретения от идеи до внедрения, человек должен уметь работать в команде, то есть являться социализированным членом общества. Поэтому будущим инженерам требуется не только осваивать общие образовательные курсы, но и развивать навыки успешной социализации.

Курс «Теория решения изобретательских задач» ориентирован на системное формирование у учащихся вышеперечисленных компетенций. С помощью развития системного мышления, используя конкретные инструменты, отработанные на разнообразных задачах, формируется общее мировоззрение школьника, которое позволяет сделать «объемное» восприятие, прививает навык выявления структурных вертикальных и горизонтальных связей и позволяет эффективно применять полученные знания и технологии при освоении всего спектра учебных дисциплин физико-математического, естественно-научного и социально-гуманитарного профилей с формированием устойчивых межпредметных связей.

Курс изучается 2 часа в неделю на протяжении учебного года. Возможно продолжение. Хорошим дополнением для него являются креативные бои, которые пока организуются в пределах гимназии, но планируется создание городской, а, возможно, и областной системы подобных мероприятий. Считаем интересным также межрегиональный дистанционный конкурс по информатике и Теории решения изобретательских задач для учащихся I – XI классов и студентов I – IV курсов «ТРИЗформашка», уже много лет организуемый Пермским государственным университетом.

2. Черчение, 3D-моделирование и прототипирование.

Черчение – язык техники. Это возможность передать свою инженерную идею другому человеку. Эту простую истину подтвердит любой инженер на производстве. Под ней, вне сомнений, подпишутся преподаватели технических вузов, которые сегодня вынуждены обучать первокурсников, не имеющих представления о черчении как таковом, ибо данный предмет исчез из школьной программы. В инженерном классе мы вернули уроки черчения. Опыт показал, что хорошим дополнением к ним являются занятия по трёхмерному компьютерному моделированию. Тем более, что при грамотно организованной работе трёхмерные компьютерные модели можно изготовить на станках, в том числе с ЧПУ, а также на 3D-принтерах. Таким образом, хорошо реализуется связка «идея» – «модель» – «материальное воплощение». На её основе можно делать разные интересные проекты, что соотносится с поставленными нами целями первого года.

Освоив данные курсы, ученик может реализовать себя в конкурсах, проводимых компанией АСКОН и ГЦИ «Эгида»: Городской конкурс черчения и компьютерного моделирования в системе КОМПАС-3D и Конкурс творческих проектов в системе КОМПАС-3D. Готовые проекты могут быть представлены на научно-практических конференциях и конкурсах, например, на районном конкурсе проектов по технологии, на районном и городском конкурсе исследовательских проектов учащихся 5-8 классов и т.д.

3. Робототехника и программирование.

Связка двух курсов «Робототехника» и «Программирование» позволяет не только освоить основы написания программ на языках высокого уровня, но сразу найти им практическое применение в виде программирования роботов. На базе комплектов деталей для робототехники EV3 учащиеся конструируют и программируют роботов, оптимально приспособленных для выполнения заданных функций. Выходом может быть участие в соревнованиях, а также представление своих проектов на НПК и других конкурсах. В Новосибирской области на сегодняшний день существует множество соревнований по робототехнике, например, фестиваль инженерного творчества «Engeneration» и другие мероприятия Лиги роботов, Областной робототехнический фестиваль «Робофест-Новосибирск» и т.д.

4. Экспериментальная физика.

Школьный курс физики весьма теоретизирован. Будущему инженеру просто необходимо быть хорошим физиком-практиком. Этому способствует введение дополнительного курса «Экспериментальная физика». Основная цель данного курса – научить учащихся проводить проектную работу с элементами исследования, ставить перед собой учебные цели, формулировать задачи, проводить экспериментальную работу, оценивать результаты эксперимента, уверенно пользоваться лабораторным оборудованием. Удачно подобранная тематика экспериментальных работ способствует повышению уровня учебной мотивации, развитию пытливости ума. Данный спецкурс является хорошим подспорьем в подготовке команды восьмиклассников к Турниру юных физиков.

Дальнейшие планы

Выполнив в 8 классе цели начального периода, мы будем разрабатывать дальнейшую программу спецкурсов подготовки будущих инженеров. Сейчас ещё сложно сформировать наверняка этот перечень, но предполагаем необходимость ведения курса «материаловедение», изучения экологии производства, экономики, а также активную работу в области формирования системного мышления. Все существующие сегодня стандарты инженерного образования подразумевают развитие определённых личностных качеств будущего инженера. Школа не может остаться в стороне от этих требований. Потому планируем серьёзную работу по формированию умений работать в команде, воспитанию лидерских качеств.

Областной проект создания сети инженерно-технологических классов поставил перед нами новые, сложные и интересные задачи. Мы надеемся, что школьное инженерно-технологическое образование станет хорошей базой для формирования высококвалифицированного инженера, способного эффективно решать задачи современного общества.