Образовательный проект «Инженерное моделирование и создание материального объекта» является крайне актуальным не только для общего и профессионального образования, но и для долгосрочных перспектив промышленной отрасли Пермского края, так как предприятия ОПК, химической, нефтяной и др. высокотехнологичных и наукоемких производств давно испытывают потребность в технических и инженерных кадрах. Современный мир предъявляет молодым людям высокие требования, так, на наш взгляд, будущий инженер должен отличаться научной и технической эрудицией, стремлением к постоянному развитию своих профессиональных интересов, критическим подходом к поиску конструктивных решений проблем, умением работать с людьми. В любой области настоящий инженер должен самостоятельно уметь решать задачи, в которых нет готовых постановок, неизвестен способ решения, нет близких примеров решения похожих задач [4]. Необходимые для этого качества являются не только результатом обучения и воспитания, но также итогом накопленных практических навыков решения задач в ходе допрофессиональной деятельности.
Вместе с тем политехнические учреждения ВПО отмечают крайне слабый интерес школьников к изучению предметов инженерно-технической направленности, ограниченный опыт в осознанном решении вопросов профессионального самоопределения. Но главное, отмечают существование «пропасти» между теоретическими знаниями даже способных школьников по предметам естественнонаучного и технического направления и реальным практическим применением их в жизни.
Модель инженерного творчества сообщества педагогов и учащихся девяти образовательных учреждений для школ старшеклассников - НОЦ позволит каждому участнику образовательного процесса, построенного на практико-ориентированной основе, самостоятельно разобраться в метапредметности всех модулей инженерного проекта, приобрести новые компетенции, которые помогут смоделировать профессиональные ориентиры, позволят почувствовать себя конструктором и изобретателем.
Очевидно, что для преодоления негативных социально-образовательных тенденций на этапе допрофессиональной подготовки технических кадров недостаточно одних усилий для подготовки к ЕГЭ по математике, физике и/или химии, нужна система практико-ориентированных профессиональных проб, проектно-исследовательских работ, экспериментальных практикумов. Важно способствовать активному расширению пространства социального партнерства. Концептуальная идея проекта: объединение групп заинтересованных социальных партнёров: ПНИПУ, ДЮСТШ "Нортон-Юниор, ЦДТ, НПО «Искра», «Протон-ПМ», ЗАО «Машиностроитель» и др. - для разработки и апробации инновационных процессов, связанных с политехническим образованием и подготовкой кадров для стратегически значимых и наукоемких производств в Пермском крае. Но это с одной стороны. С другой стороны, - и это самое важное - образовательным учреждениям необходимо создать такое образовательное пространство, в котором старшеклассник имеет возможность выбирать из спектра образовательных и профессиональных предложений сферу для применения своих личных и профессиональных интересов, расти интеллектуально и приобретать новые компетенции для будущего.
Цели проекта:
1. Создание современной образовательной среды, обеспечивающей комплексную деятельность детско-взрослого сообщества по подготовке и реализации инновационной инженерно-технической задачи.
2. Достижение компетентностных предметных, метапредметных и личностных результатов.
3. Освоение новых технологий и инструментов.
4. Популяризация в молодежной среде достижений современной науки и наукоемких технологий посредством разных видов и форм образовательной деятельности.
5. Активная деятельность в проекте как форма осознанного выбора ИОТ и, как следствие, развитие одаренности в сфере инновационной научно-технической направленности и осознанного профессионального самоопределения.
6. Формирование новой генерации специалистов, способных с использованием знаний и навыков на широкой научно-теоретической основе и современных технологий создавать и развивать новые направления постиндустриальной экономики, формировать привлекательную социальную среду и новое качество жизни.
Задачи проекта:
1. Разработать комплексную образовательную программу, сочетающую академический цикл предметов естественнонаучного цикла с проектно-технологической и исследовательской деятельностью.
2.Разработать модель сетевого краевого взаимодействия образовательных учреждений с политехническим вузом, центрами детско-юношеского технического творчества и предприятий Пермского края, обеспечивающую обучающимся возможности освоения индивидуальных образовательных программ.
3. Реализовать полный инновационный цикл инженерного проекта: от образовательно-познавательного комплексного метапредметного модуля, проектирования модели, полученной в 3х-мерном пространстве на основе работы в программе SolidWorks, до внедрения полученного опыта в защиту исследований и запуск материального объекта «ракета».
Для реализации инновационной модели инженерно-технического проекта в образовательных учреждениях Пермского края были определены 9 образовательных учреждений (НОЦ) - школы для старшеклассников по следующим причинам:
1. Они представляют сеть учреждений старшей ступени и имеют централизованное управления в лице ГБУ ДПО ИРО ПК;
2. Деятельность НОЦ лежит в плоскости приоритетных инновационных направлений современного качества образования;
3. В НОЦ создана материально-техническая база для развития инновационной деятельности старшеклассников, проведения дистанционных занятий, вебинаров и выездных образовательных мероприятий.
Содержание проекта - организация инновационной совместной инженерно-технической деятельности учителей и обучающихся. Как известно, инновационный процесс связан с созданием, освоением и распространением инноваций. Он представляет собой объединённую общей целью инновационную деятельность какого-либо субъекта.
Результатами инновационной деятельности являются также новые или видоизменённые технологические процессы, используемые в практической деятельности, а также связанные с этими изменениями дополнительные научные исследования и разработки.
Организационная схема и механизмы реализации проекта
1. Подготовительный этап для учителей: обучение педагогов ОУ работе в системе SolidWorks (проведение на базе ПНИПУ в Авторизованном учебном центре SolidWorksRussia 3-х семинаров общим объемом 56 уч. ч.), методическое и технологическое консультирование (очное во время выездных сессий, дистанционное, он-лайн консультирование);
2. Для учащихся
1 этап. Подготовительный - обучение в трех образовательных модулях:
- математическое моделирование физических процессов;
- 3D-моделирование в системе SolidWorks;
- технология ракетостроения.
Обучение проходит по кустам по утвержденному графику: презентация, обучение, консультации, мастер-классы, практическая и самостоятельная работа. Для осуществления эффективного взаимодействия каждого образовательного учреждения с АНО ЦДПО «Ориентир» выдать контакты преподавателей, их электронные и скайп адреса.
Работа над проектом в каждом образовательном учреждении строится таким образом, что занятия проходят еженедельно по расписанию. В месяц в каждом НОЦ проводится 1 очная встреча, 1 он-лайн консультация по утвержденному плану, 2 занятия с педагогами.
2 этап. Отборочный тур
-выполнение индивидуальных учебных заданий по 3-м модулям;
- подведение итогов результатов;
- командная проектно-исследовательская работа;
- создание модели;
- подготовка к защите проекта, научное обоснование идеи и инженерный анализ;
- испытание материального объекта;
- оформление результатов исследования.
3 этап. Командная проектно-исследовательская работа
- изучение конструктивных особенностей объекта - прототипа и её практического назначения[1];
- выбор параметров для моделирования;
- моделирование объекта в системе SolidWorks [3];
- построение тела, создание теоретического чертежа;
- изучение технологии изготовления модели объекта, разработка технологии изготовления различных частей и узлов;
- создание действующей модели одноступенчатой ракеты;
- проверочные расчеты, математические выкладки, математическое моделирование поведения объекта в возможных ситуациях [2];
- натурные испытания модели объекта;
- анализ результатов испытаний и запусков модели объекта.
4 этап. Конкурс научно-технического творчества
В результате участия в данном проекте обучающийся переходит на другую качественно новую ступень освоения как предметов школьного курса (физика, информатика), так и нешкольного (математическое моделирование, моделирование в системе SolidWorks, проектирование и технология изготовления прототипов реальных моделей ракетной техники). Из школьника с хаотичным набором знаний он превращается в современного универсального человека, способного системно и самостоятельно мыслить и эффективно решать изобретательские задачи с использованием компетенций, полученных в разных видах деятельности нашего проекта, а именно:
- умение работать в команде;
- способность генерировать и воспринимать инновационные идеи;
- умение аргументированно презентовать свою идею;
- владение знаниями алгоритмов проектирования и технологий;
- знания в области общеинженерных дисциплин.
Таким образом, инновационная образовательная деятельность в проекте строится на основе индивидуальных образовательных траекторий [5,6] по добровольному выбору учащихся каждого образовательного учреждения и в оптимальных условиях для достижения каждым участником проекта максимально высоких предметных, личностных и профессиональных результатов.
Рецензенты:Модорский В.Я., д.т.н., профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Пермь.
Гитман М.Б., д.ф.-м.н., профессор кафедры математического моделирования систем и процессов Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Пермь.
Библиографическая ссылка
Брагина Н.А., Санина Н.А. ИНЖЕНЕРНЫЙ ПРОЕКТ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНО-КОНСТРУКТОРСКОГО ТВОРЧЕСТВА У СТАРШЕКЛАССНИКОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12502 (дата обращения: 16.04.2024).