14 марта 2013      249      0

НАЧАЛА ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ШКОЛЕ

Копосов Д.Г.

МБОУ МО «Город Архангельск» «Общеобразовательная гимназия №24», учитель информатики

На сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается нехватка инженерных кадров, это отмечают ректора крупнейших технических университетов, этот вопрос регулярно поднимается на правительственном уровне. «Сегодня в стране существует явная нехватка инженерно-технических работников, рабочих кадров и в первую очередь рабочих кадров, соответствующих сегодняшнему уровню развития нашего общества» (Путин В.В.) [1].

В 2009 году мы начали реализовывать проект по созданию доступной образовательной среды, в рамках которого мы создаем, используем в модели непрерывного информационного образования и развиваем в нашей гимназии лаборатории инженерной направленности.

Когда мы начинали развитие этого проекта, то выяснилось, что в России опереться на чей-то опыт достаточно проблематично — обычно это занятиями с маленькой группой увлеченных учащихся (3–5 человек), нет представленных работ и исследований в рамках непосредственно учебного процесса в общеобразовательном учреждении, нет какой-либо интеграции и преемственности инженерно-ориентированных курсов и, конечно, практически нет учебных материалов для проведения уроков. По этой причине мы выбрали в качестве основных направлений развития нашего проекта: массовое обучение школьников 5–11 классов и развитие учебных методик.

За период 2010–2012 гг. без государственного финансирования в нашей гимназии созданы и используются в учебном процессе инженерные лаборатории (на 15 учебных мест) по следующим направлениям [2]:

  • робототехника LEGO (на базе образовательного конструктора LEGO MINDSTORMS NXT) — для учащихся 5–7 классов;
  • простые системы управления (на база платформы Arduino и программной среды Scratch) — для учащихся 5–7 классов;
  • программирование микроконтроллеров (на базе платформы ChipKIT UNO32 Prototyping Platform и плат расширения ChipKIT Basic I/O Shield); — для учащихся 7–9 классов;
  • проектирование цифровых устройств (на базе платформы Arduino и различных электронных компонентов); — для учащихся 9–11 классов
  • сбор данных и измерительные системы (на базе студенческого мобильного лабораторного комплекса National Instruments myDAQ и программного обеспечения NI LabVIEW); — для учащихся 9–11 классов
  • датчики и обработка сигналов (на основе комплектов из 30 различных сенсоров, совместимых с Arduino, ChipKIT и NI myDAQ); — для учащихся 9–11 классов
  • мобильная робототехника (на платформе Arduino) — для учащихся 9–11 классов.

В настоящее время это оборудование используется на уроках информатики, элективных и факультативных курсах, элективных учебных предметах.

Также мы планируем создание лаборатории исследований прототипов, в которой школьники знакомятся, апробируют и исследуют оборудование, предоставленное нашими партнерами. В этом году таких исследовательских проектов у нас четыре:

  • новый образовательный набор «Амперка» (www.amperka.ru) по изучению основ программирования микропроцессорных систем управления;
  • манипулятор с шестью степенями свободы;
  • гусеничные платформы;
  • образовательный набор ARDX–The starter kit for Arduino.

На занятиях в указанных выше лабораториях учащиеся получают реальные навыки организации работы, осуществляют простой технический контроль, строят математическое описание, проводят компьютерное моделирование и разработку методов управления, осуществляют разработку подсистем и устройств, анализируют информацию с датчиков, пытаются построить многокомпонентные системы, осуществляют отладку, проводят испытания, модернизацию и перепрограммирование устройств и систем, поддерживают их в работоспособном состоянии — все это важнейший фундамент для будущей научно-исследовательской, проектно-конструкторской, организационно-управленческой и эксплуатационной профессиональной деятельности. Это уже не просто профориентация, это пропаганда инженерных специальностей самыми современными образовательными технологиями.

Часто педагоги задают вопрос: не сложно ли учащимся общеобразовательного учреждения, не осуществляющего предварительный отбор учащихся, использовать учебное оборудование на базе платформы Arduino? Во-первых, дело в том, что платформа Arduino, на которой базируется большая часть лабораторий, первоначально разрабатывалась для обучения дизайнеров и художников (людей с небольшим техническим опытом). Даже без опыта программирования учащиеся всего через 10 минут ознакомления уже начинают разбираться в коде, изменять его, проводить наблюдения, небольшие исследования. При этом на каждом уроке может быть создан реально работающий прототип какого-либо устройства (маяк, светофор, ночник, гирлянда, прототип системы уличного освещения, электрический звонок, доводчик двери, термометр, бытовой измеритель шума и т.д.), а учащиеся повышают уровень своей технологической самоэффективности [3]. Во-вторых, что значит быть инженером, замечательно сформулировал Петр Леонидович Капица: «По моему мнению, хороших инженеров мало. Хороший инженер должен состоять из четырёх частей: на 25% — быть теоретиком; на 25% — художником (машину нельзя проектировать, её нужно рисовать — меня так учили, и я тоже так считаю); на 25% — экспериментатором, т.е. исследовать свою машину; и на 25% он должен быть изобретателем. Вот так должен быть составлен инженер. Это очень грубо, могут быть вариации. Но все эти элементы должны быть» [4]. Платформа Arduino позволяет выдерживать такое соотношение видов деятельности.

Узким местом многих исследований и проектов часто становится невозможность быстрого масштабирования. Накопленный нами опыт позволил в кратчайшие сроки (30 дней) масштабировать проект в общеобразовательном лицее №17 города Северодвинска, что подчеркивает практическую значимость нашей работы [5].

Исследования технологических компаний показывают, что если мы не будем иметь детей, заинтересованных и увлеченных инженерными направлениями уже в 7–9 классах, вероятность того, что они успешно пойдут по инженерной карьере очень низка. Это означает, что именно в 5–6 классах необходимо выстраивать образовательную траекторию школьников таким образом, чтобы увлечь учащихся разработкой автоматизированных технических систем.  В 2012 году издательство «БИНОМ Лаборатория знаний» выпустило учебно-методический комплект по информатике и ИКТ «Первый шаг в робототехнику» [6, 7]: практикум и рабочую тетрадь для учащихся 5–6 классов. Практикум позволяет учащимся почувствовать себя исследователями, конструкторами и изобретателями технических устройств. Пособие можно использовать как для занятий в классе, так и для самостоятельной подготовки.

Очень важно отметить, что существующие образовательные программы по информатике позволяют использовать оборудование по робототехнике, микроэлектронике как методический инструмент учителя, без необходимости изменения рабочей программы педагога. Это очень важно, особенно, при старте таких проектов в школах, когда страх неизбежности оформления огромного числа бумаг, может остановить любого педагога.

После неоднократных занятий с учителями информатики Архангельской области был отмечен достаточно важный факт — неготовность учителей применять увиденный опыт. Проведенное анкетирование выявило причины этого: многие учителя не заинтересованы в развитии инженерной составляющей, считают, что эта область не является их сильной стороной, и, конечно, не обладают необходимыми компетенциями по управлению проектами.

Учителя информатики, пропагандируя естественные науки, математику, инженерное искусство и технологии с помощью междисциплинарных элективных и факультативных курсов, системы дополнительного образования, могут более эффективно влиять на выбор учащимися будущей профессии. Использование в школах лабораторий инженерной направленности в модели непрерывного информационного образования, позволит осуществлять эффективное сквозное обучение (школа — дополнительное образование — вуз) по современным информационным и коммуникационным технологиям, обеспечивая непрерывность образовательной программы на разных ступенях образования.

 

Литература

1.   Путин В. В. Мнения российских политиков о нехватке инженерных кадров. 11.04.2011. // Государственные вести (GOSNEWS.ru). Интернет-издание. [Электронный ресурс]. http://www.gosnews.ru/ business_and_authority/news/643.

2.   Копосов Д. Г. Начала инженерного образования. Авторский сайт учителя информатики МБОУ ОГ №24. [Электронный ресурс]. http://www.edurobotics.info.

3.  Lovell E. M. A Soft Circuit Curriculum to Support Technological Self-Efficacy, Massachusetts Institute of Technology. — June 2011. — 70 p.

4.  Всё простое — правда. Афоризмы и размышления П. Л. Капицы./Сост. П. Е. Рубинин. — М.: Изд-во Моск. физ.-тех. ин-та, 1994. — 152 с.

5.   Паршев А. А. Опыт организации лаборатории микроэлектроники и робото-техники в лицее // Образовательная галактика Интел® [Электронный ресурс]. http://edugalaxy.intel.ru/?automodule=blog&blogid=17614&showentry=4024.

6.   Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 284 с.

7.   Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 88 с.

 

 

 

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.

Любимые цитаты
«Несчастье может быть и случайностью. Счастье — не удача и не благодать; счастье — добродетель или заслуга» (Ландау Лев Давидович)
Популярные записи
Архивы
Амперка. Модули
РобоНорд-2017
Олимпиада «Будущий инженер»
Календарь записей
Февраль 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Окт    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728  
Пять последних постов
Фотографии

© 2018 Начала инженерного образования в школе · 163051, Архангельск, ул. Тимме, 22/3. МБОУ Гимназия № 24