Инженерное мышление: уровни оценки и формирование инженерного мышления

Система оценки

В оценке развития и формирования у учеников инженерного мышления мы опирались на разработанный план деятельности субъектов обучения представленный доктором педагогических наук Зуевым Петром Владимировичем и кандидатом педагогических наук Кощеевой Еленой Сергеевной в статье «Развитие инженерного мышления обучающихся в процессе обучения». Они определяют инженерное мышление, как комплекс интеллектуальных процессов и их результатов, которые обеспечивают решение задач в инженерно-технической деятельности и предлагают в качестве основы оценки уровня сформированности инженерного мышления у учащихся опираться на таксономию Блума. Как известно Блум выделял шесть категорий, которые расположены по степени усложнения характера познавательной деятельности: знание, понимание, применение, анализ, синтез и оценка.

При этом Зуев и Кощеева предлагают выделять:

Знания: связанные с ролью техники в развитии производства, основные технические термины и понятия, устройство и принцип действия определенных механизмов, основы проектирования и конструирования, современные методы поиска и обработки информации.

Понимания: значение техники в развитии производства, назначение и принцип действия технических устройств, сущность решаемой технической задачи, значение выполняемой технической деятельности.

Применение: умение применять технические знания в конкретных условиях, детали и орудия труда в условиях неопределенности, знания и умения для технических расчетов, умение быстро и качественно обработать техническую информацию.

Умение анализировать технические объекты и процессы, состав, структуру устройства и принципы действия технического объекта, технические проекты и документацию, назначение технической конструкции, прототипы создаваемого объекта.

Синтезировать: на основе полученных данных генерировать новую идею, создавать новые образы и изменять их, переосмысливать технические объекты, видеть в них другие свойства и другое назначение.

Оценивать оптимальность решения технической задачи, аргументированность технического решения, новые идеи, полученный результат.

Они указывают на то, что представленные показатели создают целостное представление о деятельности будущего инженера и позволяют более полно представить основные элементы деятельности обучающихся в процессе формирования инженерного мышления с учетов возрастных особенностей, уровня обученности и специфики психических процессов.

Этапы формирования инженерного мышления у школьников

1-4 класс, 1 этап

5-6 класс, 2 этап

7-9 класс, 3 этап

10-11 класс, 4 этап

ЦелиФормирование начальных представлений об возможностях науки и техникиФормирование представлений о новых горизонтах науки, технологиях и их применении на практикеРазвитие кругозора обучающихся в области современных научных открытий и результатах их внедренияФормирование умения анализировать, оценивать, интерпретировать, преобразовывать, применять методы познания творческой деятельности в работе современного инженера СодержаниеОсновы естествознания, закономерности природных явлений и использование их на практикеФизические, химические основы действия технических игрушек, современных бытовых приборов, технических устройств, предметов домашнего обиходаЗаконы, послужившие основой разработки технических устройств, их принципы действия, особенности создания современных приборов, измерительных комплектовАнализ и оценка технического решения различных объектов, приборов, устройств, систем ДеятельностьПроектная, поисковая деятельность, позволяющая раскрыть простые закономерности работы механизмов, происхождении явлений и событийИсследовательско- проектная, поисковая деятельность, позволяющая получить представление о теоретических основах и принципах действияСамостоятельная, экспериментальная, исследовательская, проектно-конструкторская, изобретательская деятельностьАналитическая, оценочная, исследовательская, конструкторская, преобразовательная, созидательная, инновационная Мониторинг результатовФормирование познавательного интереса и желания изучать и исследовать объект, явление.Формирование интереса к изучению предметов естественно-научного, математического, информационно-технологического циклаФормирование устойчивого, познавательного интереса, стремления исследовать, сконструировать, спроектировать, изобрестиНаличие умений анализировать, оценивать, преобразовывать и внедрять

Компоненты инженерного мышления

Для мониторинга успешности деятельности по формированию инженерного мышления предлагается система оценки по 10 компонентам:

  • техническое мышление,
  • конструктивное мышление,
  • исследовательское мышление,
  • экономическое мышление,
  • самостоятельность,
  • нацеленность на успех и достижения,
  • ответственность,
  • творческий потенциал,
  • инженерная рефлексия,
  • правовая компетенция.

Диагностические критерии оценки уровня компонентов инженерного мышления

Каждый из компонентов может быть сопоставлен с одним из трех уровней (высоким, средним, низким). За основу системы оценивания взяты материалы из работы
Г.А. Рахманкуловой, С.Ю. Кузьмина, Д.А. Мустафина и И.В. Ребро «Формирование инженерной мысли». Оценка уровня сформированности каждого компонента может проводится экспертами с помощью карт наблюдения, опросов, электронных форм. Ниже приведено описание уровней компонентов.

Публикуем отрывок из книги «Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности» Гуру Мадхаван, предназначенную «для всех, кто хочет мыслить системно и находить решения самых сложных и комплексных проблем».

В основе прикладного склада ума лежит то, что я называю модульным системным мышлением. Это не какой-то сверхталант, а сочетание методов и принципов. Мышление на уровне систем — не просто систематический подход; здесь большее значение имеет понимание того, что в жизненных перипетиях нет ничего постоянного и всё взаимосвязано. Отношения между модулями какой-либо системы порождают целое, которое невозможно понять путем анализа его составных частей.

Читайте также:  Pигидность мышления это отклонение психики: Понятие и особенности регидности

Например, один из конкретных методов в модульном системном мышлении включает функциональное сочетание деконструктивизма (разделение крупной системы на модули) и реконструкционизма (сведение этих модулей воедино). При этом главная задача — определить сильные и слабые звенья (как эти модули работают, не работают или могли бы работать) и применить эти знания для достижения полезных результатов.

Это может быть интересно :

Связанная с этим концепция проектирования, используемая в особенности инженерами-программистами, — это пошаговое приближение. Каждое последующее изменение, вносимое ими в продукт или услугу, неизбежно способствует улучшению результата или разработке альтернативных решений.

Тут применяется стратегия проектирования «сверху вниз» (её ещё можно назвать «разделяй и властвуй»), при которой каждая подзадача выполняется отдельно в ходе продвижения к конечной цели. Противоположный подход — проектирование «снизу вверх», когда составляющие снова собираются вместе.

Рут Дэвид, эксперт по национальной безопасности и бывший заместитель директора по вопросам науки и технологий в ЦРУ, формулирует этот вопрос так:

Инженерия — синоним не только системного мышления, но и построения систем. Это умение всесторонне анализировать проблему. Нужно не только разбираться в элементах и их взаимозависимости, но и в полной мере понимать их совокупность и её смысл.

Это одна из причин, почему инженерное мышление оказывается полезным во многих сферах жизни общества и эффективно как для отдельных людей, так и для групп. Модульное системное мышление варьируется в зависимости от обстоятельств, поскольку не существует одного общепризнанного «инженерного метода».

Проявления инженерии весьма многообразны — от испытаний мячей в аэродинамической трубе для чемпионата мира по футболу до создания ракеты, способной сбить другую ракету в полёте. Методы могут разниться даже в пределах одной отрасли. Проектирование такого изделия, как турбовентиляторный двигатель, отличается от сборки такой мегасистемы, как воздушное судно, и, продолжая эту мысль, — от формирования системы систем, например сети воздушных путей сообщения. Окружающая нас действительность меняется, а с ней — и характер инженерии.

Но инженерия к тому же — ещё и надежный двигатель экономического роста. Например, в США, по недавним оценкам, инженеры составляют менее 4% от общей численности населения, но при этом помогают создавать рабочие места для остальных. Следует признать, что некоторые технические новинки вообще отобрали у людей работу, которой те раньше зарабатывали себе на жизнь; тем не менее, инженерные инновации постоянно открывают новые возможности и пути развития.

Читайте также :

У инженерного мышления есть три основных свойства. Первое — способность «увидеть» структуру там, где её нет. Наш мир — от хайку до высотных зданий — основан на структурах. И подобно тому, как талантливый композитор «слышит» звуки до того, как запишет их в виде нот, грамотный инженер способен визуализировать и воплотить структуры с помощью сочетания правил, моделей и интуиции. Инженерное мышление тяготеет к той части айсберга, которая находится под водой, а не над её поверхностью. Важно не только то, что заметно; невидимое тоже имеет значение.

В ходе структурированного процесса мышления на уровне систем нужно учитывать, как связаны элементы системы по логике, во времени, последовательности, функциям, а также в каких условиях они работают и не работают. Историку можно применять подобную структурную логику через десятилетия после произошедшего события, а инженеру нужно делать это превентивно, о чём бы ни шла речь — мельчайших деталях или абстракциях высокого уровня.

Именно это — одна из основных причин, почему инженеры создают модели: чтобы можно было проводить структурированные обсуждения, исходя из реальности. И, представляя себе какую-либо структуру, принципиально важно обладать достаточной рассудительностью, чтобы понять, когда она имеет ценность, а когда — нет .

Рассмотрим, к примеру, следующий вопросник, автор которого — Джордж Хайлмайер, бывший директор Управления перспективных исследований и разработок Министерства обороны США, а также один из создателей жидкокристаллических дисплеев, ставших частью сегодняшних технологий воспроизведения изображений. Его подход к новаторству заключается в использовании списка контрольных вопросов, что приемлемо для проекта с чётко определенными целями и клиентами.

Что вы пытаетесь сделать? Чётко сформулируйте свои цели, полностью исключив жаргон.

Как это реализуется сегодня и каков диапазон возможных ограничений?

Что нового в вашем подходе и почему вы считаете, что он будет успешным?

Для кого это имеет значение? Если вы достигнете успеха, на что он повлияет?

Каковы ваши риски и выгоды?

Во сколько это обойдется? Сколько времени на это уйдет?

Какие промежуточные и итоговые проверки нужно провести, чтобы узнать, добились ли вы успеха?

По сути, такая структура помогает задавать нужные вопросы в логическом порядке.

Второе свойство инженерного мышления — это способность эффективно проектировать в условиях ограничений. В реальном мире они присутствуют всегда и определяют потенциальный успех или провал нашей деятельности. Учитывая свойственный инженерии практический характер, затруднений и напряжения в ней гораздо больше по сравнению с другими профессиями. Ограничения любого происхождения — налагаемые природой или людьми — не позволяют инженерам ждать, пока все явления будут в полной мере объяснены и поняты.

Читайте также :

Предполагается, что инженеры должны добиваться максимально возможных результатов в имеющихся условиях. Но, даже если ограничений нет, грамотные инженеры знают, как применять ограничения для достижения своих целей. Временны́е ограничения стимулируют креативность и находчивость инженеров. Финансовые трудности и явные физические ограничения, зависящие от законов природы, также широко распространены наряду с таким непредсказуемым ограничением, как поведение людей.

«Вообразите ситуацию, в которой каждая очередная версия Macintosh Operating System или Windows представляла бы собой совершенно новую операционную систему, разработанную “с нуля”. Это парализовало бы сферу использования персональных компьютеров», — указывают Оливье де Век и его коллеги-исследователи из Массачусетского технологического института.

Инженеры часто дорабатывают свои программные продукты, поступательно учитывая предпочтения клиентов и нужды бизнеса, — а ведь это не что иное, как ограничения. «Изменения, которые поначалу кажутся незначительными, часто приводят к необходимости других изменений, а те, в свою очередь, обусловливают дальнейшие изменения. Нужно умудриться сделать так, чтобы старое продолжало работать, и при этом создавать нечто новое». Этим затруднениям нет конца.

Третье свойство инженерного мышления сопряжено с компромиссами — умением давать продуманные оценки решениям и альтернативам. Инженеры определяют приоритеты в проектировании и распределяют ресурсы, выискивая менее важные цели среди более весомых. Например, при проектировании самолетов типичным компромиссом может стать сбалансированность затрат, веса, размаха крыла и габаритов туалета в рамках ограничений, которые налагаются конкретными требованиями к летно-техническим характеристикам. Трудности такого выбора относятся даже к вопросу о том, нравится ли пассажирам самолет, в котором они летят.

Читайте также :

Идёт борьба между тем, что имеется в распоряжении; тем, что возможно; тем, что желательно, и допустимыми пределами.

Пусть наука, философия и религия стремятся к правде в том виде, в котором она им представляется; инженерия же находится в центре обеспечения полезности в условиях ограничений. Структура, ограничения и компромиссы — вот «три кита» инженерного мышления. Для инженера они имеют такое же значение, как для музыканта — такт, темп и ритм.

17 октября 2016, 12:00
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.

Особенности развития инженерного мышления детей дошкольного возраста

Дата публикации: 07.07.2015 2015-07-07

Статья просмотрена: 9750 раз

Библиографическое описание:

Миназова Л. И. Особенности развития инженерного мышления детей дошкольного возраста // Молодой ученый. — 2015. — №17. — С. 545-548. — URL https://moluch.ru/archive/97/20543/ (дата обращения: 11.02.2020).

Дошкольный возраст — это важный период развития всех психических функций: речи, мышления, эмоций, механизмов контроля произвольных движений, за которые отвечает высшие структуры головного мозга — это кора. Все это связано с игрой. Умственное развитие дошкольников характеризуется формированием образного мышления, которое позволяет ему думать о предметах, сравнивать их в уме даже тогда, когда он их не видит. Однако логическое мышление еще не сформировалось. Этому препятствует эгоцентризм и неумение сосредоточиться на изменениях объекта.

В развитии мышления дошкольника существенную роль играет овладение детьми способами наглядного моделирования тех или иных явлений. Наглядные модели, в которых воспроизводятся существенные связи и отношения предметов и событий, являются важнейшим средством развития способностей ребенка и важнейшим условием формирования внутреннего, идеального плана мыслительной деятельности. Возникновение плана наглядных представлений о действительности и способность действовать в плане образов (внутреннем плане) составляют, по словам Запорожца А. В., первый, «цокольный этаж» общего здания человеческого мышления. Он закладывается в различных видах детской деятельности — в игре, конструировании, изобразительной деятельности и других [3,5].

Способность к использованию в мышлении модельных образов, которая начинается складываться у детей 3–4 лет, становится в старшем дошкольном возрасте основой понимания различных отношений предметов, позволяет детям усваивать обобщенные знания и применять их при решении новых мыслительных задач. Эта способность проявляется в частности в том, что дети легко и быстро понимают схематические изображения, предлагаемые взрослым, и с успехом пользуются ими. Начиная с 5 лет, дошкольники, даже без специального объяснения, понимают, что такое план комнаты, и, пользуясь отметкой в плане, находят в комнате спрятанный предмет. Они хорошо узнают предметы на схематических изображениях, успешно пользуются схемой пути и т. п. [2].

В психолого-педагогических исследованиях установлено, что в организации усвоения старшими дошкольниками знаний о пространстве, о явлениях живой и неживой природы, в обучении их началам математики и грамоты и в других видах обучения, особо эффективным оказывается использование наглядных моделей. Действуя с наглядными моделями, дети легко понимают такие отношения вещей и явлений, которые они не в состоянии усвоить ни на основе словесных объяснений, ни при действии с реальными предметами. Так, при обучении математике модель количественных отношений помогает детям определить эти отношения от других свойств предметов и усвоить представление о числе, а модель отношения части и целого — понять смысл действий сложения и вычитания [8].

В наше время постоянно возрастает техническая сложность средств производства, что требует особого внимания к профессиональным интеллектуальным качествам инженера, а также к его творческим способностям.

Под инженерным мышлением понимается 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 и целей с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата. При этом рационализация, изобретение и открытие как результаты научно-технического творчества порождают качественно новые результаты в области науки и техники и отличаются оригинальностью и уникальностью.

Читайте также:  Мысли материализуются: материализация и материальность мыслей

Современное инженерное мышление глубоко научно, поэтому необходимо выделить предынженерное мышление как основу формирования мышления инженерного. Выделим следующие признаки предынженерного мышления:

– формируется на основе научно-технической деятельности, как мышление по поводу конструирования из Лего и др.;

– рационально, выражается в общедоступной форме как продукт;

– не имеет тенденций к формализации и стандартизации, опирается только на экспериментальную и конструкторскую базу;

– систематично формируется в процессе научно-технического творчества;

– имеет тенденцию к универсализации и распространению на все сферы человеческой жизни [1,4].

В структуру предынженерного мышления входят рациональный, чувственно-эмоциональный и аксиологический элементы, память, воображение, фантазии, способности и др. Уровень развития предынженерного мышления можно оценить:

Педагогическая оценка сформированности предынженерного мышления ребенка дошкольного возраста

Особенности инженерного мышления

Феномен “инженерное мышление“ является объектом изучения многих наук: философии, психологии, педагогики, гуманитарных и технических наук.

Анализ реального опыта решения творческих инженерных задач позволяет утверждать, что основой инженерного мышления являются высокоразвитое творческое воображение и фантазия, многоэкранное системное творческое осмысление знаний, владение методологией технического творчества, позволяющей сознательно управлять процессом генерирования новых идей.

Каким должно быть инженерное мышление? Какие виды мышления оно должно включать? Какие операторы мышления в него должны входить? Инженерное мышление должно опираться на хорошо развитое воображение и включать различные виды мышления: логическое, творческое, наглядно-образное, практическое, теоретическое, техническое, пространственное и др. Главные из них – творческое, наглядно-образное и техническое. Как психологическая категория инженерное мышление обладает понятийно-образно-практической структурой.

Исследования психологов и ученых-педагогов (Э.де Боно, С.М. Василейский, Н.П.Линькова, В.А. Моляко, Н.М. Пейсахов. К.К. Платонов, Я.А. Пономарев, А.Ф. Эсаулов, Г.С. Альтшулер, М.М. Зиновкина) показали, что важнейшей характеристикой творческого инженерного мышления является его системность.

Инженерное мышление – это системное творческое техническое мышление, позволяющее видеть проблему целиком с разных сторон, видеть связи между ее частями. Инженерное мышление позволяет видеть одновременно систему, надсистему, подсистему, связи между ними и внутри них, причем для каждой из них – видеть прошлое, настоящее и будущее. Другими словами, инженерное мышление должно быть многоэкранным. Чем больше экранов будет видеть студент, тем более оригинальное и простое решение он сможет предложить. Характерной чертой такого многоэкранного видения является способность выявлять и преодолевать технические противоречия и скрытые в них физические противоречия, целенаправленно генерировать при этом парадоксальные, еретические (с точки зрения формальной логики) идеи.

К особенностям инженерного мышления можно отнести: способность выявлять техническое противоречие и осознанно изначально ориентировать мысль на идеальное решение, когда главная функция объекта выполняется как бы сама собой, без затрат энергии и средств; ориентация мысли в наиболее перспективном направлении, с точки зрения законов развития технических систем; способность управлять психологическими факторами, осознанно форсировать творческое воображение.

Инженерное мышление характеризуется еще и тем, что, осознанно и целенаправленно сгенерировав идею, субъект ощущает потребность в ее конструкторской проработке, т.е. воплощении идеи в реальный проект новой техники, технологии и

Отсюда глобальная задача технического вуза – формирование у студентов именно системного творческого инженерного мышления, для чего, кроме способности сознательно целенаправленно генерировать нестандартные технические идеи, необходимо овладеть методологией творчества с тем, чтобы оптимально использовать базу общенаучных и специальнопрофессиональных знаний в области машиностроения, технологии и конструирования машин.

При решении прикладных задач научные знания внедряются в различные области практики. Неизбежная особенность такой деятельности состоит в ее творческом характере. Центр внимания отводится человеку, его творческой мыслительной деятельности. Темы научного творчества, научного мышления издавна привлекают внимание самих ученых, философов, психологов. Важное место в этих исследованиях занимают поиски ответа на практический вопрос: как решать задачи.

Формализация знаний и применение формализованных методов работы с такими знаниями рассматриваются в качестве наиболее сильного средства для преодоления проблемы надежности и ошибок. Однако оставались открытыми вопросы о том, как и за счет чего, при каких видах формализации можно достичь реального повышения качества проектирования и последующего повышения надежности. При поиске ответов на возникающие вопросы особое значение имеет не столько содержание знаний, сколько мыслительные процессы человека, их организация и качество их результатов.

Схемы и общие понятия, которые воплощают в себе научные знания и опыт, в процессе мышления могут использоваться и для целенаправленного порождения новых знаний, и для улучшения качества имеющихся. Сформировался системный подход к решению творческих задач в области научной деятельности и практики проектирования. В основе системного подхода лежат, с одной стороны, научные знания и методы решения задач, а с другой

– психологические механизмы схемно-понятийного мышления, выполняющие функции представления знаний, оценки их качества и переноса знаний на новые задачи. Существует общность мыслительных механизмов, лежащих в основе схемного подхода при решении весьма разнообразных задач.

Было выяснено, что основные средства организации и переноса научных знаний – это концептуальные схемы и понятия в сочетании с аналогиями.

Есть широкий спектр задач и проблем, специфика которых определяет существенную роль человеческих факторов в их решении и придает задачам творческий характер. Решение этих задач связано с влиянием человека на результативность. При решении таких задач работают мыслительные механизмы представления и переноса научных знаний и опыта с их субъективностью, ненадежностью и одновременно продуктивными возможностями. При отсутствии регулярных методов и средств мы “сшиваем“ новые знания из тех, которые имеем. Как человек в своем мышлении организует и применяет научные знания и опыт?

Объективный подход к решению задач опирается на нормы и традиции рационализма, истоки которых обычно связывают с Декартом. Это означает, что в идеале задачи должны быть хорошо определенными, корректно поставленными, методы решения должны быть детерминированными, обоснованными, с гарантированным результатом, человек, решающий задачу – рациональным.

Вера в адекватность и объективный характер моделей, вера в то, что человек решает задачу именно так, как это ему предписывает парадигма определенного научного направления – это наиболее старое средство объективного подхода.

Существуют различные типы рациональности. Единственный способ выработать новое качество сознания и встать на ступеньку выше – это овладеть структурами собственного мышления, а, значит, и в значительной мере собственным “Я“ и собственной

Материал взят из книги Развитие инженерного мышления – основа повышения качества образования (Сазонова З.С.)

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2017

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РАЗВИТИЮ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ У УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

Как утверждают Г. И. Малых и В. Е. Осипов: «В инженерном мышлении главное – решение конкретных задач и достижение конкретных целей для достижения наиболее эффективного и качественного результата. Результат этот через рационализацию, изобретение и открытие порождает качественно новое в области науки и техники и отличается оригинальностью и уникальностью. Развивать инженерное мышление начинают еще в школе, для этого в школах открываются кружки робототехники».

Такое понятие, как «инженерное мышление» является объектом изучения многих наук: философии, психологии, педагогики, гуманитарных и технических наук. Анализ реального опыта решения творческих инженерных задач позволяет утверждать, что основой инженерного мышления являются высокоразвитое творческое воображение и фантазия, владение методологией технического творчества, позволяющей сознательно управлять процессом генерирования новых идей. Инженерное мышление должно опираться на хорошо развитое воображение и включать различные виды мышления: логическое, творческое, наглядно-образное, практическое, теоретическое, техническое, пространственное и др. Главные из них – творческое, наглядно-образное и техническое. Как психологическая категория инженерное мышление обладает понятийно-образно-практической структурой. Исследования психологов и ученых-педагогов (Э.деБоно, С.М. Василейский, Н.П.Линькова, В.А. Моляко, Н.М. Пейсахов.К.К. Платонов, Я.А. Пономарев, А.Ф. Эсаулов, Г.С. Альтшулер, М.М. Зиновкина) показали, что важнейшей характеристикой творческого инженерного мышления является его системность.

Инженерное мышление – это системное творческое техническое мышление, позволяющее видеть проблему целиком с разных сторон, видеть связи между ее частями.

Под инженерным мышлением понимается 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 и целей с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата. При этом рационализация, изобретение и открытие как результаты научно-технического творчества порождают качественно новые результаты в области науки и техники и отличаются оригинальностью и уникальностью.

Вопросы подготовки инженерных кадров обсуждаются на разных уровнях власти. В настоящее время особую актуальность имеет реализация государственная программа «Уральская инженерная школа» на основе паритетного партнерства и сотрудничества образовательных организаций всех уровней. В большинстве ВУЗов Свердловской области присутствуют специальности, связанные с робототехникой, но в большинстве случаев не происходит предварительной ориентации школьников на возможность продолжения учебы в данном направлении. Многие подростки стремятся попасть на специальности, связанные с информационными технологиями, не предполагая о всех возможностях этой области. Между тем, игры в роботов, конструирование и изобретательство присущи подавляющему большинству современных детей. Таким образом, появилась возможность и назрела необходимость в непрерывном образовании в сфере робототехники. Заполнить пробел между детскими увлечениями и серьезной подготовкой позволяет изучение робототехники в системе дополнительного образования на основе специальных образовательных конструкторов.

Кроме того, начинать закладывать основы инженерного мышления необходимы ребенку уже с малых лет, так как с самого раннего возраста он находится в окружении техники, электроники и даже роботов. Данный тип мышления необходим как для изучения и эксплуатации техники, так и для предохранения необдуманного «погружения» ребенка в техномир (приучение с раннего возраста исследовать цепочку «кнопка – процесс – результат» вместо обучения простому и необдуманному «нажиманию на кнопки»). Так же ребенок должен получать представление о начальном моделировании, как о части научно-технического творчества. Основы моделирования должны естественным образом включаться в процесс развития ребенка.

В основе обучающего материала лежит изучение основ конструирования, основных принципов механической передачи движения и элементарное программирование. Работая индивидуально, парами, или в командах, обучающиеся младшего школьного возраста могут учиться создавать и программировать модели, проводить исследования, составлять отчёты и обсуждать идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Ребенок получает возможность расширить свой круг интересов и получить новые навыки в таких предметных областях, как естественные науки, технология, математика, развитие речи, окружающий мир.

Занятия по внеурочной деятельности призваны дополнять содержание предметных областей, что в пол­ной мере позволяет провести интеграцию учебных предметов и образовательной робототехники. Важно понимать, что образовательная робототехника на разных уровнях образования имеет различные цели. В зависимости от возраста учащихся необходимо использовать конструкторы разных типов, проводить различные мероприятия, изучать всевозможные темы.

Существует множество компаний, предоставляющих самые различные лицензионные конструкторские материалы для решения образовательных задач и методическое обеспечение к ним. Примером таких компаний является датская компания ЛЕГО, предлагающая целую линейку конструкторов серии «Education». Кроме качества продукции выбор конструкторского решения обусловлен наличием в них уже знакомых учащимся с детства кирпичиков и пластин, основных способов крепления деталей, что позволяет без труда приступить к сборке будущей конструкции.

Читайте также:  Мышление в философии это основная категория любого философского направления

Изучение «Основ робототехники» создает предпосылки для социализации личности обучающихся и обеспечивает возможность ее непрерывного технического образования, а освоение с помощью наборов Лего и компьютерных технологий – это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе.

В ходе изучения курса обучающиеся развивают мелкую моторику, логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами.

Образовательная робототехника это новейшая и актуальная для современного мира педагогическая технология, которая находится на стыке таких областей знания как: механика, электроника, конструирование, программирование.

Федеральные государственные образовательные стандарты обладают отличительной особенностью: она ориентированы на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно–деятельностного подхода, который применяется в системе школьного образования.

В период поэтапного перехода школы на новые образовательные стандарты (ФГОС НОО и ООО), информатизация стала необходимым компонентом, направленным на переход от репродуктивной модели учебной деятельности к самостоятельной, инициативной, творческой работе с информацией каждого учащегося и учителя. Новая модель образования предполагает значительное увеличение роли самостоятельного поиска, сбора, анализа, организации, представления и передачи знаний, коллективной работы, планирования индивидуальной и совместной деятельности, т.е. развитие информационной компетентности – способности и умения самостоятельно искать, анализировать, отбирать, обрабатывать и передавать необходимую информацию при помощи устных и письменных коммуникативных информационных технологий. Информационно-коммуникационные и инженерные технологии должны стать не дополнительным средством в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающим его эффективность и максимально способствующий всестороннему развитию интеллектуальной, эмоциональной и личностной сфер учащихся.

Актуальность заключается в том, что высококвалифицированная инженерная деятельность, помимо необходимых знаний, умений и навыков, требует определённого подхода к пониманию поставленных задач и поиску способов их решения, определённого способа мышления, говорить о котором можно как об “инженерном”. Закладывать основы такого мышления как раз и надо на этапе раннего профессионального ориентирования, чего на данный момент не происходит, в частности и по причине недостатка способов и методов формирования и развития инженерного мышления. «Есть объективный запрос на перемены в системе подготовки инженерных кадров» – подчеркнул президент.

Развитие робототехники, в настоящее время, включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».

Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии развития является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания школьников, как в рамках общей, так и дополнительной системы образования. Примером такого внедрения может являться внеурочный кружок по робототехнике для школьников основной школы, выступающий в роли пропедевтического этапа высшего технического образования и позволяющий провести раннюю профессиональную ориентацию.

Робототехника имеет прямое отношение к технической области научного знания, следовательно, ее изучение естественным образом способствует развитию особых форм мышления, в частности, инженерного мышления, иначе говоря – кружок по робототехнике имеет не только ярко выраженную предварительно-профессионально ориентационную функцию, но и развивающую. В связи с этим, занятие в кружке полезно не только ученикам старшей школы, как некоторый практический опыт инженерной деятельности, но и, даже в большей степени, более младшим, так как позволит увеличить время пропедевтического этапа, а значит – подготовить более конкурентоспособные кадры дефицитной, инженерной направленности. Образовательная робототехника развивает учащихся в режиме опережающего развития, опираясь на информатику, математику, технологию, физику. Обучение робототехники способствует развитию инженерного мышления, целостному восприятию мира и формированию научного мировоззрения учащихся, а также позволяет активизировать уже существующий интерес ученика к предмету или способствует развитию такого интереса. Занятия по робототехнике предоставляют возможности для разностороннего развития учащихся и формирования важнейших компетенций, обозначенных в стандартах нового поколения. Среди них:

– навыки проведения экспериментального исследования: выдвижение гипотез, поиск решений, проведение наблюдений и измерений, установление причинно-следственных связей, оценка влияния отдельных факторов, обрабтка и анализ результатов; – предметные умения (информатика): принципы моделирования, конструирования, проектирования, алгоритмизации, программирования;

– понимание межпредметных связей: математики, информатики, естествознания, технологии, музыки и других предметов;

– развитие творческого, образного, пространственного, логического, критического мышления; – развитие коммуникативной компетенции: работа в коллективе (в паре, группе) по выработке и реализации идей, планированию и осуществлению деятельности, развитие словарного запаса и навыков общения.

Цель нашей исследовательской работы – это теоретическое обоснование и совершенствование методики развития инженерного мышления при обучении основам робототехники в основной школе.

В основные задачи нашего дальнейшего исследования входит рассмотрение таких вопросов, как:

изучение психолого-педагогической литературы по проблеме инженерного мышления с целью определения особенностей такого мышления, способов его выявления и диагностики и закономерностей его развития;

выявление особенностей инженерного мышления, которые могут быть сформированы при изучении предметной области «робототехника» в основной школе;

разработка методических рекомендаций для курса «Робототехника», позволяющие выбирать правильное направление формирования инженерного мышления при изучении курса;

Список литературы:

Вегнер К. А. Внедрение основ робототехники в современной школе // Вестник НовГУ. – №74. – 2013. – С. 17-19.

ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СОСТАВ ЕГО КОМПОНЕНТОВ Лебедева Т.Н.

Южно-Уральский институт управления и экономики

ISSN (печатный вариант): 2073-0071

Ключевые слова

инженерное мышление, подготовка бакалавров, компоненты инженерного мышления. Keywods: engineering thinking, bachelor, components of engineering thinking

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Ваш браузер не поддерживает фреймы

Аннотация к статье

В статье рассматривается понятие инженерного мышления и его определяется состав его компонентов.

Текст научной статьи

Развитие техники, новых технологий накладывает свой отпечаток на модернизацию всей структуры общественного производства, что влечет впоследствии изменение форм и характера труда человека в различных сферах его деятельности: производственной, научной, культурной. В связи с этим является актуальным вопрос философского осмысления возникающих проблем, связанных с мировоззренческой, социальной и методологическими позициями о дальнейших перспективах и возможностях развития общества. Сегодня недостаточно того, чтобы выпускник высшего профессионального образования должен владеть определенной суммой знаний, умений и иметь навыки их использования при решении производственных задач. У выпускника должно быть сформировано инженерное мышление, посредством которого он может нестандартно решать задачи, критически относиться к результатам своей деятельности, искать новые пути решения проблемы, стремиться к автоматизации и оптимизации своего труда путем проектирования и моделирования изучаемых систем. Инженерное мышление необходимо будущему инженеру и техническому рабочему также, как и клиническое мышление врачу, пространственное – проектировщику, экономическое – экономисту и менеджеру, художественное – артисту и другим работникам искусства, математическое, физическое, алгоритмическое – работникам, соответствующей области науки и т.д. Обладая соответствующим типом мышления, специалист может быстро, точно, оригинально решать профессиональные задачи, как в стандартных, так и нестандартных ситуациях, уметь организовать себя и других для эффективной работы над проектом. Отметим, что о значимости развития инженерного мышления в процессе обучения говорили еще в начале второй половины ХХ столетия. Проблема формирования инженерного мышления в обучении исследовалась в работах Л.К. Алебастрова, Г.С. Альтшуллера, В.И. Белозерцева, М.В. Булановой-Топорковой, Т.В. Кудрявцева, О.Г. Лебедева, С.Н. Левиевой, Н.Н. Коротковой, Д.А. Мустафиной, М.В. Мухиной, В.В. Никитаева, Е.В. Попова, Д.Л. Поспелова, А.Н. Прядехо, Г.А. Рахманкуловой, З.С. Сазоновой, В.Г. Семибратова, В.Д. Симоненко, В.Е. Столяренко, Л.Д. Столяренко, В.С. Смирновой, Н.В. Чечеткиной, Г.И. Шеменева и др. Многие ученые отождествляли понятие «инженерное мышление» с «техническим мышлением» и говорили о его формировании не только инженеров, но и учителей технологии. В частности, М.В. Мухина в своей работе под термином «техническое мышление» понимает некоторый комплекс интеллектуальных процессов и их результатов, которые обеспечивают решение задач профессионально-технической деятельности (конструкторских, технологических, возникающих при обслуживании и т.д.) [3]. Д.А. Мустафина, Г.А Рахманкулова, Н.Н. Короткова вводят понятие инженерного мышления, под которым понимают: «… особый вид мышления, формирующийся и проявляющийся при решении инженерных задач, позволяющий быстро, точно и оригинально решать как ординарные, так и неординарные задачи в определенной предметной области, направленные на удовлетворение технических потребностей в знаниях, способах, приемах, с целью создания технических средств и организации технологий» [2, С. 18-19]. По их мнению, инженерное мышление включает в себя следующие компоненты: техническое, конструктивное, исследовательское и экономическое мышления. Такие умения как проведение анализа состава, структуры, изучение и анализ технических устройств и принципов их работы составляют техническое мышление. Конструктивное мышление характеризуется четким построением определенной модели решения задачи или возникшей проблемы, когда необходима интеграция теоретических им практических знаний из разных предметных областей. Определение новизны в задаче, формулирование новой задачи на основе предыдущего опыта практической деятельности, умение сопоставить данное решение с известными классами задач, умение читать и применять техническую документацию при решении задач, умение обосновать принятые решения являются элементами исследовательского мышления. В экономическое мышление Д.А. Мустафина и Г.А. Рахманкулова включают рефлексию качества процесса и результата деятельности с позиций требований современного рынка труда. Наиболее полно представлено определение понятия «инженерное мышление» у В.Е. Столяренко и Л.Д. Столяренко. Авторы под инженерным мышлением специалиста XXI века подразумевают сложное системное образование, объединяющее в себя разные типы мышления: логическое, образно-интуитивное, практическое, научное, эстетическое, экономическое, экологическое, эргономическое, управленческое и коммуникативное, творческое [4]. По мнению Н.Ю. Гутаревой инженерное мышление «представляет собой сложное системное образование, включающее в себя синтез образного и логического мышления и синтез научного и практического мышления» [1]. Исходя из этого, можно заключить, что сегодня инженерное мышление – полидисциплинарно, т.к. требует решение проблемы специалистами разных областей. Поэтому здесь важно объединить работу нескольких специалистов и найти оптимальное решение с учетом всех трудозатрат. Таким образом, инженерное мышление – это системное техническое мышление с элементами творческой деятельности, включающее в себя разные смежные типы мышлений. Сегодня именно от инженеров зависит качество нашей жизни. Для этого инженер-бакалавр должен осознавать значимость своей будущей профессии, должен использовать современные достижения в науке и технике для решения инженерно-практических задач, самостоятельно формулировать задачи и находить оптимальные пути их решения, используя стандартные и нестандартные подходы, осуществлять поддержку непрерывной работы и эксплуатировать производственно-техническое оборудование и системы, уметь работать в коллективе, распределять обязанности по проектированию и разработке системы, логически и образно мыслить в терминах рассматриваемой модели. Научить будущего инженера быть интеллектуально грамотным, быть компетентным в своей области и правильно использовать и эффективно развивать профессиональную компетентность – главная задача высшего образования.

Ссылка на основную публикацию