Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

ИНЖЕНЕРНЫЙ ПРОЕКТ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНО-КОНСТРУКТОРСКОГО ТВОРЧЕСТВА У СТАРШЕКЛАССНИКОВ

Брагина Н.А. 1 Санина Н.А. 1
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Для преодоления разрыва между теоретическими знаниями школьников по предметам естественнонаучного и технического направления и реальным практическим применением их в жизни была организована модель инженерного творчества сообщества педагогов и учащихся девяти образовательных учреждений для старшеклассников – НОЦ (новый образовательный центр). Итоговой работой по проекту является достижение обучающимися предметных, метапредметных и личностных результатов посредством освоения элементов математического моделирования физических процессов, компьютерного моделирования в трехмерном пространстве, проектирования, технологии ракетостроения – того, что предполагает изучение основ инженерно-конструкторского творчества. Фактически результатом каждого участника проекта будет создание модели ракеты, научное обоснование ее полета и собственно эксперимент с запуском материального летательного объекта, спроектированного «конструкторским бюро» образовательного учреждения по собственным чертежам.
инженерно-техническое творчество.
профориентационная деятельность
инженерный проект
1. Кротов И.В. Модели ракет: Проектирование. - М.: ДОСААФ, 1979. - 176 c.
2. Минаков В. И. Спортивные модели-копии ракет. - М., 2006. - Т. 1, 2, 3.
3. Мюррей Д. SolidWorks. - М.: Лори, 2009. - 712 с.
4. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов втузов. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.
5. Синягина Н.Ю., Чирковская Е.Г. Личностно-ориентированный учебно-воспитательный процесс и развитие одарённости (методическое пособие). - М.: Вузовская книга, 2001. - 131 с.
6. Хуторской А.В. Развитие одаренности школьников: Методика продуктивного обучения: Пособие для учителя. - М.: Владос, 2000. - 320 с.

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: http://science-education.ru/ru/article/view?id=12502 (дата обращения: 19.06.2021).

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