Формирование инженерного мышления
у современных школьников на уроках физики
(Formation of engineering thinking in modern physics lessons at school)
Коронатова Нина Николаевна,
учитель физики ГБОУ гимназия №406
Пушкинского района Санкт-Петербурга
учитель физики ГБОУ гимназия №406
Пушкинского района Санкт-Петербурга
Аннотация: в статье рассмотрена проблема, которую испытывает государство – это нехватка грамотных и гибких специалистов технического профиля. А также предлагаются пути ее решения: формирования инженерного мышления, используя такие педагогические технологии, как технологии проектов, критического мышления и развития у современных школьников дивергентного мышления.
Abstract: The article deals with the problem experienced by the government - is the lack of competent and flexible technical profile. As well as the ways of its solution: the formation of engineering thinking, using educational technology such as technology projects, and the development of critical thinking among modern students of divergent thinking.
В настоящее время государство испытывает большую потребность в специалистах технического профиля, технически грамотных и быстро и гибко реагирующих на изменения, происходящие в научно-техническом мире. Развитие технического мышления начинается и закрепляется в школьные годы, здесь же формируется желание учащихся школы выбрать своей будущей профессией – профессию инженера. Затем школьник поступает высшее учебное заведение и, окончив его, предстает перед дверями предприятия специалистом – инженером.
Теперь рассмотрим основные проблемы, которые возникают у современного школьника на этом пути:
1. низкий уровень знаний, так как базовый уровень предмета физики - 2 часа в неделю - привел к «экскурсионной форме» изучения программы в старшей школе;
2. разорвана связь предприятия – шефа со школами;
3. уменьшение технических кружков;
4. сокращение инженеров на предприятиях страны, а это отцы и деды наших учеников, отсюда и снижение престижа профессии инженера.
Теперь рассмотрим возможные пути решения данных проблем. Увеличение часов физики в старшей школе однозначно приведет в соответствие программу предмета и учебную деятельность ученика, позволит ввести больше уроков исследований, более качественному и глубокому анализу изучаемого материала и результатов работы.
В тоже время важно создать связь предприятий, высших учебных заведений и школ между собой. При этом обратим внимание на построение этой связи: это не привычная для нас «линия»: школа – ВУЗ – предприятие, а «треугольник», в котором все участники равноправные члены команды.
Данная структура общения позволит раскрыть учащимся школ профессию инженера. Грамотно построенные экскурсии на предприятия и в высшие учебные заведения позволят поднять интерес к этой профессии. Например, показать новые современные сборочные цеха заводов «Тойота», «Форд», конструкторские бюро, музеи предприятий, лаборатории научных учреждений.
Высшие учебные заведения, колледжи также могут показать учащимся школ лучшее: музеи, лаборатории, учебные классы, и познакомить школьников со студентами Научного Студенческого Общества. В завершении экскурсии возможно проведение игр в форме «Соревнование Юных Инженеров».
Отменим главное, данные экскурсии не должны быть единичными, необходима целостная программа. Интересные экскурсии обязательно заинтересуют ребят и усилят их желание стать студентами – будущими инженерами.
Снижение количества технических кружков связано и с тяжелым экономическим положением, которое отмечалось кризисами в девяностые и двухтысячные года, и падением престижа профессии инженера. Но технически образованные высококвалифицированные специалисты всегда были необходимы и необходимы и сейчас.
Повышение престижа профессии инженера в школе возможно при большем использовании материалов об истории открытий, изобретений, воспитание уважительного отношения к первооткрывателям, а также при формировании инженерного мышления у школьников.
Инженерным мышлением мы называем вид познавательной деятельности, направленной на исследование, создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной и надежной техники, прогрессивной технологии, автоматизации и механизации производства, повышение качества продукции. Главное в инженерном мышлении – решение конкретных, выдвигаемых производством задач с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата [3].
Ю.А. Конаржевский в своей книге «Система. Урок. Анализ» писал: «поставьте задачу на уроке в такие условия, чтобы они толкали, провоцировали школьников на активное действие, создавали внутреннею мотивацию учения, причем не «ВЫ-нуждения», а «ПО- буждения» к решению исследовательских задач…»
На уроках физики формирование инженерного мышления можно осуществлять следующими способами:
- использование технологии проектов и исследовательских работ;
- использование технологии развития критического мышления;
- решение технических задач приближенных к реальным условиям и предприятиям местности;
- проведение инженерных соревнований;
- проведение инженерных олимпиад [2].
Метод проектов – это способ достижения дидактической цели через детальную разработку обозначенной проблемы, которая должна завершиться реальным, практическим результатом, оформленным тем или иным образом. Существенная трудность метода проектов заключается в проблеме выбора темы и больших временных затратах. Практико-ориентированный проект предполагает реальный результат работы, но носит прикладной характер. Эти проекты отличает четко обозначенный с самого начала результат деятельности участников проекта. Причем этот результат обязательно ориентирован на социальные интересы самих участников (газета, видеофильм, спектакль, модель прибора и пр.).
Проекты (исследования) по длительности исполнения могут быть разными от нескольких дней до нескольких месяцев. Приведем примеры некоторых из них: «Изготовьте лазерный измеритель толщины стекла и его показателя преломления», «Постройте прибор, который может напоить водой вашего питомца – кошку или собаку во время вашего отъезда», Постройте солнечные (водяные, свечные) часы и опишите их действия», «Изготовьте устройство с применением рычага для подъема грузов на 5 этаж», «Винт Архимеда» и др.
Изготовление самодельных приборов формирует рационализаторские и изобретательские навыки. Попробовав однажды сконструировать прибор, ученик увлекается предметом, повышается его мотивация на дальнейшее изучение физики.
Одним из способов развития критического мышления является создание интеллект - карт. Интеллект – карта – это графическое представление информации, полученной при мозговой деятельности человека, на листе бумаги или экране дисплея.
Основное правило построения интеллект - карт гласит: «Интеллект-карта представляет информацию в графическом виде». Это является главной отличающей от конспекта особенностью интеллект - карт. Вместо того чтобы писать логически связанный текст, в интеллект - картах информация представляется в виде схемы, графа. Основные значимые мысли связываются между собой направленными стрелками. Предназначены для визуализации данных и лучшего их запоминания.
Нужно отметить, что при составлении интеллект - карт ребята хорошо справляются с подбором предметного материала и выделением блоков, а трудности вызывает установление логических связей между понятиями. Наиболее эффективным применение метода интеллект - карт может являться при изучении новой темы и на обобщающих уроках [1].
Обратим внимание на возможные виды инженерного мышления - это конвергентное мышление - продуцирование и дивергентное мышление – продуцирование.
Конвергентное (от лат. соnvergere сходиться) продуцирование основано на стратегии точного использования предварительно усвоенных алгоритмов решения определенной задачи, то есть когда дана инструкция по последовательности и содержанию элементарных операций по решению этой задачи.
Для актуализации конвергентного мышления- продуцирования требуются задачи, которые имеют один-единственный правильный ответ.
Чтобы лучше понять, что такое конвергентное мышление, нужно вспомнить традиционную школьную систему образования. Задачи, которые даются ученикам, изначально предполагают наличие правильного ответа. Оценка ставится, исходя из скорости, подробности и точности, которые демонстрирует ученик при поиске решения. Если речь идет о письменных заданиях, то также оценивается аккуратность и соблюдение формы ответа.
Не всегда наличие энциклопедических знаний позволяет решить определенную задачу. Даже обладая внушительным багажом фактов и данных, можно растеряться в конкретной ситуации. Естественно, что нужно тренировать конвергентное мышление, но реальная жизнь не идет по правилам, здесь не всегда есть однозначные ответы. В отличие от компьютерных тестов, где нажатие на кнопки дает вполне конкретный результат. Чтобы двигаться вперед, нужно развивать дивергентное мышление.
Дивергентное мышление - продуцирование - это метод творческого мышления, применяемый обычно для решения проблем и задач (от лат. divergere – расходиться). Дивергентное мышление опирается на воображение. Оно предполагает, что на один вопрос может быть несколько ответов, что и является условием порождения оригинальных идей.
Инженерное мышление характеризуется еще и тем, что, осознанно и целенаправленно сгенерировав идею, ребёнок ощущает потребность в ее конструкторской проработке, т.е. воплощении идеи в реальный проект новой техники или технологии.
Отметим, что сегодня нужны инженеры способные конструировать новые технологии, а не копировать то, что было. И основной принцип современного инженера - это: «Не догонять, а опережать!»
Список литературы:
1. Заир-Бек С.И., Муштавинская И.В. Развитие критического мышления на уроке. М. Просвещение. 2004
2. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. Учебное пособие. М. 1998
3. Сазонова З. С. Развитие инженерного мышления – основа повышения качества образования: учеб. пособие / З.С. Сазонова, Н.В. Чечеткина; МАДИ (ГТУ). – М., 2007. – 195 с. 2.
