Формирование инженерного мышления у школьников: подходы, методы и инструменты

Статья «Формирование инженерного мышления у школьников: подходы, методы и инструменты»

Автор: Змеева Эльвира Владимировна

Учитель физики и информатики

МБОУ СОШ №2 г. Омутнинска

Аннотация: в статье рассматриваются ключевые подходы, методы и инструменты формирования инженерного мышления у школьников в условиях современного образования. Статья представляет ценный опыт практической реализации идей инженерного образования в школе, демонстрируя их эффективность через конкретные примеры и достижения учащихся.

Одной из важнейших задач российского образования является популяризация инженерно-технологических знаний среди школьников, профессиональная ориентация молодежи на получение инженерных специальностей. Смена ориентиров на инженерную подготовку школьников становится все более востребованной во многом благодаря смене приоритетов в инженерной подготовке кадров, вниманию к научно-технологической грамотности и компетентности [3].

Важным направлением развития образования становится формирование инженерного мышления на всех уровнях общего образования.

К определению понятия «инженерное мышление» существуют разные подходы. В.Е. Столяренко и Л.Д. Столяренко рассматривают инженерное мышление как, сложное системное образование, объединяющее в себе разные типы мышления: логическое, образно-интуитивное, практическое, научное, эстетическое, экономическое, экологическое, эргономическое, управленческое и коммуникативное, творческое [4]. Н.И. Иванов трактует инженерное мышление как специфическую форму активного отражения морфологических и функциональных взаимосвязей предметных структур практики, направленную на удовлетворение технических потребностей в знаниях, способах, приёмах, с целью создания технических средств и организации технологий [2]. Н. Ю. Гутарева считает, что инженерное мышление представляет собой сложное системное образование, включающее в себя синтез образного и логического мышления и синтез научного и практического мышления [1].

Таким образом, инженерное мышление выходит далеко за рамки знания отдельных предметов; оно представляет собой особый взгляд на мир и уникальный стиль мышления. Это способность воспринимать окружающую действительность как целостную систему, творчески конструировать ее компоненты и осознанно руководить процессом изменений.

В МБОУ СОШ №2 г. Омутнинска уделяется особое внимание к формированию инженерного мышления. Для этого автор использует следующие формы работы как на уроке, так и во внеурочной деятельности.

Экскурсии на АО «Омутнинский металлургический завод»: на экскурсиях ученики знакомятся с работой цехов, что повышает уровень развития технического мышления учащихся, демонстрируется роль физических знаний в производстве.

После экскурсии проводится беседа, с целью выяснить, какие знания необходимы, чтобы работать на предприятии, где мы эти знания можем получить, что запомнилось больше всего, чему бы хотелось научиться.

Участие в конкурсах инженерной и технической направленности: участвуя в различных конкурсах, учащиеся расширяют свои представления о существующих проблемах, потребностях общества, их возможных решениях.

Школьники учатся искать возможные решения поставленной задачи, у них возникают собственные идеи, они учатся планировать действия по реализации идеи, повышается уровень интеллектуального развития.

К таким конкурсам относятся: онлайн-викторины «Эрудит», «ФИЗБОЙ»; научно – техническая олимпиада по теории решения изобретательских задач «ТРИЗ»; инженерные хакатоны, организованные ДТ «Кванториум»; районное профориентационное мероприятие «Неделя технического творчества»; окружной конкурс «Интерактивная анимация в среде программирования SCRATCH»; «ИнженериУМ» и многие другие.

Проекты: проектная деятельность, первоначально появилась как составляющая инженерной деятельности. Проектная деятельность — это то, без чего в целом сложно стать инженером. Будущий инженер должен быть способным самостоятельно, активно действовать, принимать решения, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни.

Примеры проектов, над которыми работают ученики нашей школы: «Влияние температуры на вязкость жидкости»; «3D-моделирование письменного стола»; «Способы выращивания кристаллов»; «Электризация тел» и другие.

Урок - цифры: это всероссийский образовательный проект, направленный на развитие цифровых компетенций у школьников и их раннюю профориентацию в области информационных технологий. Этот проект, реализуемый в партнерстве с ведущими российскими технологическими компаниями, оказывает значительное влияние на формирование инженерного мышления у учащихся.

Проект охватывает различные темы, включая анализ данных, искусственный интеллект и тестирование программного обеспечения. Учащиеся знакомятся с реальными задачами из сферы бизнеса и ИТ, что позволяет им применять теоретические знания на практике. Например, на уроке по анализу данных школьники учатся решать типовые задачи, что способствует развитию аналитических навыков и критического мышления.

Ученики с интересом выполняют практические задания, применяя полученные знания, получают за это именные сертификаты.

Яндекс Учебник: данный ресурс предлагает задания, которые требуют от учеников применения теоретических знаний на практике. Платформа включает в себя ИИ-помощников, которые помогают учащимся решать задачи с помощью диалога, что способствует более глубокому пониманию материала и развитию самостоятельности в обучении. Такой подход соответствует принципам инженерного мышления, где акцент делается на решении проблем и поиске альтернативных решений. Многоуровневые задания Яндекс Учебника позволяют учитывать индивидуальные способности учащихся и адаптировать обучение под их потребности. Это важно для формирования критического мышления и способности к анализу

В своей профессиональной деятельности автор использует Яндекс Учебник для отработки полученных знаний на уроке, либо в качестве домашнего задания. У каждого ученика имеется свой логин и пароль, все ученики привязаны к определенному классу своей школы. Поэтому после выполнения задании, можно увидеть их результаты: сколько попыток было использовано, сколько времени затрачено на выполнение заданий. Эти результаты представлены в журнале. Использование платформы повышает интерес учащихся к техническим наукам (математика, информатика), что является важным аспектом для развития инженерного мышления.

Таким образом, инженерное мышление – сложная познавательная деятельность. Умения, необходимые для осуществления этой деятельности нужно и важно развивать у обучающихся, чтобы в будущем у них была возможность выбрать инженерную специальность, работать над разрешением конкретных выдвигаемых обществом проблем.

Список источников литературы:

1. Гутарева Н. Ю. Учет практического инженерно-технического мышления будущих специалистов в обучении иностранным языкам [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://oldconf.neasmo.org.ua/node/1283.

2. Иванов, Н.И. Филосовские проблемы инженерной деятельности. (Теоретические и меодические аспекты) / Н.И. Иванов. – Тверь, 1995. 100с.

3. Инженерное мышление школьников: технологии, методы и средства формирования: сборник конспектов уроков и занятий внеурочной деятельности / Под общ. ред. Г.М. Шигабетдиновой, Т.В. Финюковой, Л.Х. Давлетшиной. – Ульяновск, 2021.

4. Столяренко Л. Д. Психология и педагогика для технических вузов: учебник. Ростов-на-Дону: Феникс, 2001 512 с.