О МЕТОДОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ШКОЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОЛИМПИАД

Важнейшей задачей эффективного развития высшего образования, отвечающего требованиям современного инновационного социально ориентированного развития нашего государства, является разработка и распространение новых технологических инноваций в среднем профессиональном и высшем образовании. Организация и проведение предметных олимпиад обучающихся на разных уровнях, становится распространенной технологической инновацией, способствующей выявлению не только талантливой молодежи, но и существующих проблем формирования творческой социально ответственной личности в региональной системе образования.

В работах [1 - 3] отмечается, что в Республике Саха (Якутия) успешно функционирует система выявления талантливой молодежи. На уровне среднего образования реализуются специализированные школьные программы в лицеях, гимназиях, центрах работы с одаренными детьми, систематически проводится Международная олимпиада школьников «Туймаада» по математике, физике, химии, информатике. Ведутся перспективные разработки в области внедрения индивидуальных образовательных траекторий, дистанционных и сетевых форм обучения. Значительное внимание уделяется профильной работе со школьниками, более 78 % старшеклассников охвачено профильным обучением, более 14 % учеников обучаются по индивидуальным учебным планам. В республике осуществляется государственное финансирование образовательных организаций, имеющих агротехнологическое направление: обеспечение автотракторной техникой, сельскохозяйственным оборудованием, горюче-смазочными и посевными материалами, скотом, птицей и другими сельскохозяйственными животными.

Вместе с тем, авторы [2,3] указывают на слабую работу учреждений среднего образования по массовой профессиональной ориентации школьников. Большинство школьников свою будущую профессиональную деятельность связывают с гуманитарными направлениями подготовки. Основной причиной низкой мотивированности школьников к освоению дисциплин физико – математического профиля  и, следовательно,  отсутствия  стремления  к другим   направлениям   подготовки  к будущей профессиональной деятельности является, в некоторой мере, нарушение принципов педагогики, системно формирующих активное мышление обучающихся.

Проведенные нами в течение ряда лет исследования показывают, что большинство студентов инженерных направлений подготовки в школьные годы не проявляли способностей к освоению физических законов, явлений и процессов. Количество участников школьных олимпиад и конкурсов по физике и другим предметам школьной программы среди студентов СВФУ колеблется в пределах от 35% до 47% от общего количества опрошенных в разные годы. Аналогичные показатели среди студентов инженерного факультета Якутской сельскохозяйственной академии находятся в пределах от 0% до 15%.

Объективно существующие проблемы и задачи социально – экономического развития республики, требующие совершенствования образовательных процессов на разных уровнях подготовки компетентной, творчески активной, инициативной личности, способной эффективно применять на практике современные высокие технологии обусловили проведение инженерным факультетом Якутской ГСХА ежегодных (с 2007 года) инженерно-технических олимпиад школьников Республики Саха (Якутия).

В данной работе, исходя из высокой актуальности разработки рекомендаций по формам и методам организации инженерно-технических олимпиад школьников на региональном уровне, критериям оценки результатов решения заданий и задач, рассмотрены отдельные методические инновации, апробированные на практике.

С целью полного охвата школьников по всей огромной территории республики первый этап инженерно – технической олимпиады проводится в заочной форме – во все школы по электронной почте направляются задания, темы которых ежегодно обновляются. Задание структурно состоит из трех задач: две технические задачи на изобретательство, третья задача – на владение графическими приемами по черчению.

В соответствии с положением второй этап олимпиады проводится в районных центрах республики, в которых создаются комиссии во главе с экспертом – преподавателем инженерного факультета ЯГСХА. Публичная защита учащимися своих работ по решению задания, а также других технических проблем и задач в области механизации, электрификации, автоматизации сельскохозяйственного производства происходит на школьной научной конференции. Оценка уровня и качества работ осуществляется по новизне идей или устройств, предлагаемых для решения олимпиадного задания, принципов их функционирования, основанных на физических законах, законах технической логики с наибольшей эффективностью применения.

Последующий анализ проведения инженерно – технической олимпиады по вышеописанным форме и методики выявил определенные недостатки, главным из которых является предварительная выдача олимпиадного задания. Такая процедура играет отрицательную роль, значительно снижая психологический настрой участников олимпиады, вовлекая в решение заданий родителей, родственников, учителей, друзей и т.д. Участник олимпиады попадает в затруднительное положение, так как советы, рекомендации и другая помощь со стороны поступает в разное время, нарушая, тем самым, основные педагогические принципы. Школьные учителя в сельской местности, как правило, не имеют профессионального технического образования, поэтому они направляют школьников за помощью к инженерно-техническим работникам. А те, в свою очередь, не могут найти «общий язык» со школьниками, у которых отсутствуют терминологические, графические и, тем более, технологические составляющие инженерной деятельности.

В рекомендациях для участников инженерных олимпиад в учебном пособии под ред. С.Е. Муравьева [4] на вопрос: «Как подготовиться к инженерной олимпиаде?» написано следующее – «Честно говоря, не знаем… Решать задачи по физике. Набирать и знания, и умения, и навыки. Развивать здравый смысл, ведь он – здравый смысл – полноправный участник работы любого инженера и нашей инженерной олимпиады». Из этого следует - организаторы инженерных олимпиад на интуитивном уровне представляют сложность восприятия неподготовленными людьми физики явлений, процессов и эффектов, но, до настоящего времени, нет научно обоснованной методики организации инженерных олимпиад, в отличии от предметных.

Отсутствие теоретических и, малое количество экспериментальных работ в этой области педагогической науки, в которой сопрягаются задачи стимулирования, развития когнитивных способностей школьников и студентов, отмечается многими экспертами. Исключительная важность исследований, направленных на разработку теории инженерного образования, подчеркивается академиком Новиковым А.М., который указывает, что всемерное развитие творческих начал является существенным и практически ценностным моментом повседневной деятельности студентов инженерного направления подготовки [5]. Кубрушко П.Ф. утверждает, что инновационная образовательная среда   инженерного вуза   является системообразующим фактором развития творческого мышления студентов, их способностей к генерации инноваций [6]. Поэтому одной из задач профессиональной ориентации школьников, как справедливо замечают Стронгин Р.Г и Чупрунов Е.В. [7], является организация стремления «побуждать у школьников любознательность, развивать их интерес к пониманию эффектов и явлений, которые могут не соответствовать первоначальным интуитивным представлениям».

Еще П.Д. Успенский [8] отметил что: «Только мысль может дать настоящее зрение вместо того грубого ощущения, которое мы теперь называем зрением. Только мыслью мы можем видеть». «Через голову человека в течение всей его жизни, — указывал И. М. Сеченов, — не проходит ни единой мысли, которая не создалась бы из элементов, зарегистрированных в памяти. Даже так называемые новые мысли, лежащие в основе научных открытий, не составляют исключения из этого правила» [9].

Как известно, основными элементами любых технических объектов являются детали, представляющие собой реальные трехмерные фигуры, которые есть комбинации простых геометрических тел: шар, цилиндр, призмы и другие. Эти простые геометрические тела удобны для воображения, можно представить её невидимую часть, знать свойства тел. Так же, инженер, синтезируя и абстрагируя разнородную информацию, должен целостно представлять объект проектирования. Здесь, объектами его мыслительной деятельности становятся технологический процесс и его компоненты, свойства обрабатываемого сырья или объекта преобразования, физика протекания технологического процесса, свойства конечного продукта или объекта преобразования и т. д. Все - есть результат активной аналитической мыслительной деятельности.

Сазонова З.С. отмечает - обучаемые (участники инженерной олимпиады) должны воспринимать, запоминать, излагать изучаемый материал в сжатом виде, оперировать элементами сложных структур [10]. Процессы, явления, объекты должны моделироваться в графической и знаковой формах, с использованием символов, структурных блок-схем и т.д. Мышлением выделяться образы тех свойств, которые более значимы или характерны при изучении процессов, объектов, явлений. Эти свойства должны по необходимости материализоваться в графической и знаковой форме, реально визуализироваться с помощью знаков и символов, характеризуя эффективность познавательной деятельности.

Эти концептуальные положения использованы для разработки методики проведения инженерно – технических олимпиад в нашей республике.

Наиболее рациональной формой проведения инженерно – технической олимпиады школьников в нашей республике стала очная форма выявления и поддержки «генераторов» технических идей. Олимпиада школьников одного района проводится в форме «мозгового штурма». Преподаватель инженерного факультета ЯГСХА собирает участников олимпиады отдельной аудитории, вскрывает конверт с заданием, содержание которого неизвестно присутствующим. Затем оглашаются условия технической задачи, которую предстоит решить в течение ограниченного времени. При решении данной задачи используются апробированные методы «мозгового штурма» под руководством преподавателя инженерного факультета имеющего большой педагогический стаж.

Следующей методической инновацией, разработанной в ходе подготовки и проведения инженерно – технических олимпиад является применение апробированной технологии развития мыслительной деятельности школьников и студентов – разработка графических образов технических систем и устройств, выдвигаемых участниками олимпиад.

Обычно технические задачи не имеют конкретного ответа как в других предметных задачах. Это усложняет оценку уровня и качества выполненной работы, выбора победителя олимпиады. Для отчетности и структурирования мыслительной деятельности автора проекта мы использовали специально разработанную нами карточку, состоящую из графического образа (схемы) объекта проектирования (см. рис. 1 пример составления графического образа школьником) и его динамического образа в виде табличной матрицы (табл.1).

Табличная матрица структурирует процессы, физические явления и соответственно устройства, обеспечивающие осуществление задуманной идеи. При анализе проекта, представленного Андреем Николаевым, стало понятно, что простого перечисления и описания принципов протекания тех или иных процессов, явлений, эффектов и устройств недостаточно (табл.1.), так как технические устройства обладают определенными техническими характеристиками, знание которых необходимо для взаимосогласованной последовательной работы всех частей проектируемой технической системы.

Таблица 1

 Матрица системы водоснабжения (составлена Андреем Николаевым)

В ходе анализа составленной школьником матрицы, возникает необходимость составления новой формы матрицы с колонками: «Процесс. Устройство, технические характеристики», «Объект воздействия», «Первоначальное состояние объекта», «Желаемое состояние объекта», «Явление, эффект, закон», «Принцип работы» (см. табл.2). Составление последующей матрицы позволяет логически установить, что для создания в системе водоснабжения необходимого напора воды необходимо: либо высоко поднять бак с водой (не менее 5 м), либо установить центробежный насос.

Таблица 2 Матрица изучения или проектирования технологии водоснабжения частного дома (фрагмент)

Оценка выполненных участниками олимпиады работ производится по балльной системе 0, 2, 3, 5 по следующим критериям (см. табл.3).

Таблица 3 

Критерии оценки работ участников инженерно – технических олимпиад

Матричное структурирование процессов, явлений и устройств способствует пониманию смысла выполненной работы, т.е. формированию графодинамического образа предлагаемой технической системы. Графодинамический образ технической системы оптимизирует объем прорабатываемой информации, концентрируя внимание исследователя на наиболее существенных сторонах своего проекта. Содержательно и последовательно построенное выступление участника конференции, сопровождается уверенностью держаться перед экспертной комиссией, незнакомыми сверстниками, преподавателями и студентами. Содержательное выступление и ответы на вопросы докладчика создают атмосферу созидания, создают высокую активность аудитории. Предложенные методики структурирования процессов и явлений в матричной динамической модели проектируемой системы способствуют активизации мыслительной деятельности школьников и студентов.

Список литературы

1.       Попова Н.Г. Эффективность образовательной системы республики – сумма достижений муниципальных   систем   //   Народное   образование   /Автономная   коммерческая   организация «Издательский дом «Народное образование»/ М., 2012.№ 8. С.27 - 35.

2.       Никифорова Е.П., Борисова Л.П. Профориентационная работа в образовательных организациях Республики Саха (Якутия): проблемы и перспективы.//Теория и практика общественного развития/ Издательство «Издательский дом «ХОРС»/Краснодар/2014. №2. С.139 – 142.

3.       Назаров Т.В. Повышение качества преподавания физики в средних учебных заведениях и вузах Якутии // Успехи современной науки и образования /http: // www.modernsciencejournal.org / 2017. №7. С. 130 – 142.

4.   Инженерная олимпиада школьников: идеи, задачи, решения. В помощь старшеклассникам: Учебное пособие / Под ред. С.Е. Муравьева. – М.: НИЯУ МИФИ, 2016. – 128 с. Авторы: М.Е. Бушуева/

5.       Новиков А.М. Инженерное образование: проблемы интеграции с естественнонаучным и гуманитарным образованием //И-62 Инженерная педагогика: Сборник статей (выпуск 13 том 1)/ Центр инженерной педагогики МАДИ- М., 2011 -239 с.

6.       Кубрушко П.Ф., Назарова Л.И. Инновационная образовательная среда инженерного вуза как открытая педагогическая система. //И-62 Инженерная педагогика: Сборник статей (выпуск 12 том 1)/ Центр инженерной педагогики МАДИ- М., 2010 -259 с.

7.    Стронгин Р.Г., Чупрунов Е.В. Унивеститет как центр сети профориентации и социализации личности // Высшее образование в России. 2017. №2 (209).С.5-14.

8.    П.Д.     Успенский.   Новая  модель вселенной.  //Режим  доступа// http://www.avatargroup.ru/Biblioteka/P_D_Uspenskij_-_Novaya_modelj_vselennoj.aspx

9.       И.М. Сеченов. Элементы мысли. //Режим доступа// http://litresp.ru/chitat/ru/%D0%A1/sechenov-ivan- mihajlovich/elementi-misli

10.    Сазонова З.С. Интеграция образования, науки и производства как методологическое основание подготовки современного инженера. / З.С. Сазонова // Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. д.п.н. 13.00.01., Казань 2008. – 38с.