CC BY
171
ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ В КЛАССАХ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ1
THE FEATURES OF CLASSROOM TRAINING
FOR ENGINEERING AND TECHNOLOGY SPECIALIZATION
А.А. Лепешев, В.В. Куимов, А.А. Lepeshev, V.V. Kuimov,
C.A. Подлесный, Д.А. Толстой, А.В. Козлов, S.A. Podlesnyi, D.A. Tolstoi, A.V. Kozlov,
Т.В. Погребная, О.В. Сидоркина T.V. Pogrebnaya, O.V. Sidorkina
Начальная инженерная подготовка, инженерно-технологические классы, корпоративные классы, инженерное мышление, проектная деятельность, РаЫаЬ, Центры молодежного инновационного творчества, детские технопарки, ТРИЗ-педагогика. В статье рассматриваются пути решения поставленных Президентом и Правительством Российской Федерации задач начальной инженерной подготовки школьников, направленной на формирование инженеров будущего, способных решить задачу импортозаме-щения промышленной продукции, обеспечить «рывок в шестой технологический уклад», «инженерно-технологического спецназа, способного решать, казалось бы, нерешаемые задачи». Показано, что им-портозамещение промышленной продукции необходимо начинать с импортозамещения дидактических технологий. Предложена развитая авторами дидактическая система нового поколения - ТРИЗ-педагогика, соответствующая названным требованиям и задачам ЮНЕСКО по внедрению образования в интересах устойчивого развития.
Basic engineering training, engineering and technological classes, corporate classes, engineering thinking, didactics, project activity, FabLah, Centers of youth innovative creativity, children's research parks, TRIZ-pedagogics.
The article considers the ways to solve the tasks of the basic engineering training of students delivered by the President and Government of the Russian Federation, which are aimed at educating the engineers of the future, who are capable to solve the problem of import substitution of industrial products, to provide «a breakthrough into the sixth technological mode», «engineering and technological special troops capable to solve seemingly unsolvable tasks». The article shows that import substitution of industrial products needs to be begun with import substitution of didactic technologies. The article offers the didactic system of the new generation of TRIZ-pedagogics developed by the authors that conforms to the requirements and tasks of UNESCO for implementation of education for sustainable development.
Важность начала подготовки к современным инженерным профессиям на школьной ступени образования, не только в старшей школе, и ранее осознаваемая передовой педагогической мыслью, существенно возрастает в период развития постиндустриального общества, третьей технологической революции. В России это особо актуально в связи с поставленными задачами импортозамещения и «рывка в шестой технологический уклад». Вместе с возрастанием актуальности работы со школьниками растет и пони-
мание необходимости изменений в содержании и методологии этой работы в соответствии с изменениями характера настоящей и прогнозируемой будушей инженерной деятельности, в особенности с начавшимся переходом от типовых субтрактивных технологий (изготовление изделий путем отделения от заготовок избытка материалов: сверление, фрезерование и др.) к аддитивным технологиям (сборка изделий из составных частей, как, например, в строительстве, печать на 30-принтере) и в целом к конвергентным технологиям («большой четверке» тех-
<
аз
Щ
УЗ
I ч
С
03
С
b
к
щ
ш m н
о
Рн < ^
CJ ^
О о
с Р
£
ы н К о
Рч
и
0
1
к
i и
«
и и
V S
ь
U
<с
Pi
и
и
Статья подготовлена при финансовой поддержке РГНФ, научный проект N916-16-24023/16, и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.
S
д
н
и
w
PQ
нологий: информационно-коммуникационные технологии, биотехнологии, нанотехнологии и когнитивные технологии).
После временного падения спроса на инженерные разработки, имевшего место в 90-е годы, наступил период роста этого спроса как в количественном, так и в качественном отношении. В связи с этим ряд ведущих корпораций (в Красноярском крае это, например, ОАО «Рус-Гидро», «Норильский никель», «Роснефть», «Росатом») стали создавать за собственные средства в виде спонсорской помощи школам свои корпоративные классы, информационные центры и т.п., программы обучения в которых, наряду с обычными предметами, включали инженерные знания, требующиеся кадровому составу этих корпораций. При этом, как и в обычных школьных классах, преобладал знаниевый подход, т.е. формировались знания как по типовым, так и по корпоративным предметам. Такой подход все менее соответствовал кадровым потребностям корпораций, требовались поиски нового подхода.
В последние годы к усилиям корпораций активно подключается государство. В школах, лицеях, гимназиях различных регионов России существенно увеличивается количество специализированных (физико-математических, химических, инженерно-технологических и других) классов, также до настоящего времени применяющих в основном знаниевый подход. На создание и обеспечение деятельности таких классов также требуется немало средств, которые важно использовать наиболее эффективно.
Будущая инженерная деятельность, к которой готовятся учащиеся специализированных классов инженерно-технологического профиля и корпоративных классов, с ускорением научно-технического прогресса во все большей степени требует умения не только пополнять знания в течение всей жизни, но и участвовать в процессе создания знаний («генерации инновационных решений»). Такое умение нестандартно мыслить особенно важно формировать со школьного возраста. Тем более что в системе молодежной политики параллельно расширяется сеть учреждений,
в которых можно реализовывать созданные инновационные идеи: Центры молодежного инновационного творчества (ЦМИТ), производственные мини-лаборатории (РаЫаЬ), Детские технопарки, которым, по ряду отзывов работников этих учреждений, все более остро не хватает идей.
В Красноярском крае по инициативе губернатора В.А. Толоконского создается масштабная сеть специализированных классов, наибольшую часть которых составляют классы инженерно-технологического профиля. В 2015 г. было создано 25 специализированных классов, из которых 10 инженерно-технологических. В 2016/17 учебном году начинают работу еще 50 специализированных классов на базе 40 школ, из них 21 инженерно-технологический. Еще больше классов планируется создать в 2017/18 учебном году. Красноярским краем выигран конкурс на создание Детского технопарка. Логично и естественно было бы, чтобы в Детский технопарк, ЦМИТы, молодежные бизнес-инкубаторы и другие подобные формирования «приходили» идеи, создаваемые в инженерно-технологических классах. Губернатором В.А. Толоконским прямо поставлена задача обучать школьников в Детском технопарке генерации идей.
Авторы настоящей статьи - методологи инженерного творчества и поэтому включены в коллектив при Сибирском научно-образовательном консорциуме (СНОК), которому поставлена задача создать для инженерно-технологических классов края (а также для корпоративных классов, инженерных студий в учреждениях дополнительного образования, интенсивных школ инженерно-технологического профиля, конференций и олимпиад инженерно-технологической направленности, общее название - «Новая политехническая школа») соответствующее методологическое обеспечение, позволяющее обучать школьников генерации идей и далее защищать на эти идеи авторские и патентные права и в итоге апробировать эти идеи в ЦМИТах, в Фаблаб-Ангаре, в Детском технопарке для последующего внедрения. Авторы считают свои разработки продолжением разработок ряда педагогов, в том числе разработок, выполненных в
Красноярском государственном педагогическом университете им. В.П. Астафьева [Чиганов, Грачев, 2015], и готовы сотрудничать с их авторами.
Анализируя состояние в России и в мире методологии и практической деятельности по генерации инновационных идей и по их применению, авторы пришли к выводу о существовании эффективных методов, созданных в России и на постсоветском пространстве, при недостаточной работе по их внедрению. Например, для проектной деятельности по предмету «Технология» в учебнике, распространяемом в «пилотных» школах, где ФГОС-2 ООО уже полностью реализован, предлагается, даже без названия и имени авторов, устаревшая технология «мозгового штурма», созданная американским специалистом Алексом Осбор-ном еще в 40-е гг. XX в. В то же время в промыш-ленно развитых зарубежных странах: США, Канаде, Франции, Германии, Италии, Израиле, Японии, Южной Корее, Китае, Тайване, Австралии и ряде других - все шире применяется созданная в бывшем СССР теория решения изобретательских задач, ТРИЗ (Theory of Invention Problems Solving, TRIZ) [Альтшуллер, 2015], признанная как существенно превосходящая по эффективности предшествующие методы. На сайтах фирм Intel и Samsung утверждается, что ТРИЗ экономит им миллионы долларов. Соответственно спросу ТРИЗ преподается в ведущих университетах названных и других стран, включая такие известные, как Массачусетский технологический институт, Стэнфордский, Оксфордский и другие университеты. В числе сотрудников корпораций и преподавателей - специалисты, выехавшие из России и государств постсоветского пространства. Созданы, вслед за CAD, САМ, CAE, компьютерные программы класса CAI (Computer Aided Invention -Компьютерная поддержка изобретательства), помогающие пользователю генерировать инновационные идеи с помощью ТРИЗ. Названные программы, например «Innovation WorkBench», «Invention Machine GoldFire» и др., являются развитием «Изобретающей машины», созданной в бывшем СССР в 80-е гг.
Таким образом, ТРИЗ полностью соответствует требованиям к «импортозамещающей»
продукции, высказанным Председателем Правительства России Д.А. Медведевым, основное из которых - спрос за рубежом. Осталось лишь применить в достаточных масштабах эту науку, созданную в России, на родине.
Основная проблема во внедрении преподавания ТРИЗ - необходимость большого (200-300 часов) учебного времени. Для решения этой проблемы разработана система ТРИЗ-педагогика [Триз-педагогика, 1998], которую можно обоснованно назвать инновационной системой нового поколения, так как в ней инновации педагогов дают результат в виде инновационного мышления и конкретных инновационных идей обучаемых. ТРИЗ-педагогика интегрирует изучение различных предметов и дополнительных программ с ТРИЗ, что дает дополнительные часы на изучение ТРИЗ и одновременно существенно повышает понимание и усвоение интегрируемых с ТРИЗ предметов. Первоначально в ТРИЗ-педагогике был метод творческих задач [Гин, Андржеевская, 2010]. Авторами статьи в дополнение к нему разработаны новые методы в ТРИЗ-педагогике: метод изобретения знаний и метод инновационных проектов [Методы изобретения..., 2010], распространившие эту систему на все этапы учебного процесса основного и дополнительного образования.
Метод изобретения знаний доводит до логического завершения высказываемую учеными и педагогами-новаторами мысль о важности перехода от заучивания к «добыванию» знаний. Любая система, изучаемая по любой программе, рассматривается как результат преодоления противоречий в системе-предшественнице, препятствующих ее дальнейшему развитию. Этот результат «переизобретается» обучаемыми с помощью приемов, принципов, стандартов ТРИЗ.
Методом изобретения знаний можно преподавать и гуманитарные, и естественнонаучные предметы, что позволяет усиливать подготовку по генерации идей в инженерно-технологических классах.
Метод инновационных проектов - это объединение проблемного и проектного обучения с
<
¡2 УЗ
I ч tí m
с
fe
х
щ
ш m н
о
Рн
<
CJ ^
О о u h
с Р
£ ы
H
S о
Рч
и
0
1
X
i «
«
и и
V
s
fe u
<с
Pi
и tí
«
s m
H
и
W PQ
ТРИЗ при организации процесса генерации идей в виде двойного руководства, когда специалист по ТРИЗ направляет обучаемого, задавая вопросы в соответствии с алгоритмами ТРИЗ, а специалист в конкретной области науки или техники дает ответы на эти вопросы. Это позволяет организовать проектную деятельность учащихся на основе ТРИЗ при небольшом количестве специалистов-руководителей.
Названные методология и организация обучения неоднократно успешно апробировались на краевом и федеральном уровне, в том числе на базе школы № 10 г. Красноярска им. акад. Ю.А. Овчинникова и школы № 82 г. Красноярска, во Всероссийских детских центрах «Орленок» [Джеус и др., 2006] и «Океан», удостоены диплома конкурса научно-методических разработок, проведенного «Артеком» в 2014 г., давали результаты в виде побед и призовых мест учащихся на Всероссийских молодежных научных форумах, патенты на изобретения.
В связи с расширяющимся внедрением в инженерных вузах мира, в том числе России, системы CDIO (Concieve- Design -Implement-Operate, Задумай - Спроектируй - Внедряй - Управляй) названная методология позволяет осуществлять первый этап - Concieve - еще во время учебы в школе, повышая эффективность системы CDIO за счет ее расширения на непрерывную подготовку школа - вуз [Сидоркина, Погребная, 2014].
Название «Новая политехническая школа» означает современный вид политехнического образования. В отличие от политехнического образования индустриального общества, направленного главным образом на подготовку еще в школе будущих рабочих, она, в соответствии с современными трендами, направлена на начало подготовки будущих элитных инженеров, «инженерно-технологического спецназа, способного решать, казалось бы, нерешаемые задачи» [Выступление..., 2014].
Вышеописанная дидактика, развивая главную в современную эпоху способность обучаемых - творчески мыслить, тем самым позволяет в комплексе формировать ряд метапредметных результатов, что способствует ее внедрению.
Дидактика соответствует требованиям ЮНЕСКО к образованию в интересах устойчивого развития (Education for Sustainable Development), обучая «устройству» самих процессов развития и позволяя применять с помощью ТРИЗ полученные знания для решения проблем устойчивого развития [Козлов и др., 2013]. Авторы рекомендуют применение названной дидактики также в Ассоциированых школах ЮНЕСКО.
Библиографический список
1. Альтшуллер Г.С. Найти идею. М.: Альпина Бизнес Букс, 2015. 404 с.
2. Выступление ректора СПбГПУ Петра Великого А.И. Рудского // Заседание Совета при Президенте по науке и образованию 23 июня 2014 года [Электронный ресурс]. URL: http://www.kremiin.ru/news/45962 (дата обращения: 15.06.2016).
3. Гин А.А., Андржеевская И.Ю. 150 творческих задач о том, что нас окружает. М.: Вита-Пресс, 2010. 216 с.
4. Джеус А.В. и др. Молодежные интенсивные школы инновационной эпохи / А.В. Джеус, И.В. Романец, А.В. Козлов, Т.В. Погребная, О.В. Сидоркина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. 300 с.
5. Козлов А.В., Погребная Т.В., Сидоркина О.В. ОУР в ассоциированных школах ЮНЕСКО. Дидактика устойчивого развития // Вестник ЮНЕСКО. 2013. № 18. С. 228-237.
6. Методы изобретения знаний и инновационных проектов на основе ТРИЗ / Т.В. Погребная, А.В. Козлов, О.В. Сидоркина. Красноярск: ИПК СФУ, 2010. 180 с.
7. Сидоркина О.В., Погребная Т.В. CDIO в непрерывной подготовке школа - вуз: этап «Conceive» в довузовской подготовке // Инженерное образование. 2014. № 16. С. 47-53.
8. ТРИЗ-педагогика / И.Л. Викентьев, А.А. Гин,
A.В. Козлов // Сборник творческих задач по биологии, экологии и ОБЖ / С.Ю. Модестов. СПб.: АКЦИДЕНТ, 1998. С. 162-165.
9. Чиганов А.С., Грачев А.С. Начала инженерного образования в школе // Вестник КГПУ им.
B.П. Астафьева. 2015. № 2 [32]. С. 30-35.
