CC BY
82Педагогика
УДК 378.2
кандидат педагогических наук, доцент Филатова Ольга Николаевна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); магистрант Рябков Олег Юрьевич
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); магистрант Ермолаева Екатерина Львовна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород)
ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ У ОБУЧАЮЩИХСЯ НА ЗАНЯТИЯХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ
Аннотация. В статье рассматривается актуальность формирования инженерного мышления у обучающихся средствами робототехники и интерактивным приложением Circuits на базе робототехнической платы Arduino, его возможности и недостатки. Особое значение придается непрерывному, сквозному образованию с раннего возраста и на протяжении всей учебной деятельности.
Ключевые слова: инженерное мышление, непрерывное образование, образовательная робототехника, Arduino, Circuits.
Annotation. The article discusses the relevance of the formation of engineering thinking in students by means of robotics and the interactive Circuits application based on the Arduino robotic board, its capabilities and disadvantages. Particular importance is attached to continuous, cross-cutting education from an early age and throughout the entire educational activity.
Keywords: engineering Thinking, Continuing Education, Educational Robotics, Arduino, Circuits.
Введение. Для современного цифрового общества востребованы специалисты, которые умеют быстро приспособиться и адаптироваться к новым развивающимся условиям рынка, способные создавать высокотехнологичную и конкурентную продукцию. Это происходит на фоне стремительно растущего технического прогресса, где оперируют большие данные, нейротехнологии и искусственный интеллект, квантовые технологии, компоненты робототехники и сенсорики, технологии дополненной и виртуальной реальность и др. все это невозможно без правильно сформированного инженерного мышления у подрастающего поколения, которое отвечает за формирование опережающих навыков и как следствие правильного суждения и умения разбираться и анализировать различные нестандартные ситуации.
Изложение основного материала статьи. Формирование инженерного мышления невозможно в рамках только среднего профессионального или высшего образования, это формирование начинается с раннего еще дошкольного возраста, еще не осознанного и на протяжении всей учебной деятельности, постепенно становясь осознанным и доминирующим в выборе профессиональной деятельности.
В связи с переходом на цифровой формат во всех сферах жизнедеятельности именно образование является опорным звеном, которое отвечает за формирование будущих цифровых компетенций подрастающего поколения, готового принять вызовы, конкурировать и стратегически мыслить и действовать в цифровой экономике [5, 7, 11].
В последнее время заметен рост на инженерные и IT специальности в большей части профессиональных образовательных организациях, но уровень сформированности инженерного мышления, да и просто знания основных фундаментальных наук оставляют желать лучшего.
Перед профессиональным учебным заведением стоит непростая, а иногда и просто невыполнимая задача подготовить за короткое время (в среднем 4 года) высококвалифицированного специалиста, и если это технические или IT специальности, то с сформированным техническим мышлением и исследовательскими способностями, что просто невозможно без сильной предшествующей базы, которая должна начать формироваться еще в раннем возрасте.
В последнее время возросло количество кружков, кванториумов и др. сфер дополнительного образования, специализирующихся по робототехнике и конструированию для разных детских возрастов, начиная с дошкольников и заканчивая старшими классами, результаты деятельности данных учреждений различные - от простого проведения интересного и полезного досуга до серьезного участия в различных конкурсах и олимпиадах и даже до создания нового уникального продукта. Опыт работы таких кружков показывает заинтересованность получения специальности инженерного или IT профиля, более глубокого проникновения в предметную область, целенаправленный выбор специальности и как следствие формирование технического мышления на самом высоком уровне.
Инженерным мышлением, как особым видом умственной деятельности занимались многие ученые и исследователи, одни понимали его как отдельный вид технического мышления не связанный с общим мышлением присущим, каждому человеку, другие как системное, позволяющее видеть проблему с разных ракурсов, другие связывали его с творческими способностями личности которые отвечают за создание нового еще не созданного продукта или технологии. Многие считают что инженерное мышление невозможно без проектной деятельности, так как она связывает теорию с практикой в образовании и если проектирование происходит не по шаблону, то именно инженерный стиль мышления формируется наиболее качественно именно через выполнение проектов [1, 2, 4].
В своем исследовании под инженерное мышлением, обобщая теории многих авторов будем понимать -особый вид профессионального мышления, формирующийся и проявляющийся в способности самостоятельно ориентироваться в новых технологиях, в их рационализации, трансформации и их внедрении в производственный цикл. Более подробно раскроем следующие компоненты инженерного мышления:
- техническое, подразумевает анализ состава, структуры, устройства и принципы работы технических объектов в измененных или новых условиях;
- конструктивное, подразумевает конструирование конкретной модели решения, детальный разбор поставленной задачи или проблемы;
- исследовательское, подразумевает определение новизны в задаче, умение сравнивать с известными классами задач, умение аргументировать действия, полученные результаты и делать выводы и строить гипотезы;
- экономическое, подразумевает анализ качества процесса и результата деятельности со стороны требований рынка) [6].
Профессиональное осознание необходимости формирования инженерного мышления и в том числе глубокого изучения фундаментальных дисциплин абитуриентами, для становления их как будущих инженеров, происходит как правило уже в профессиональной образовательной организации, что является непоправимой ошибкой в большинстве случаев. Профессиональные учебные заведения должны по-новому выстроить сквозную модель «взаимодействия дополнительного образования - школьного образования и профессионального образования через организацию профориентационных мероприятий, усиление базовой подготовки с привлечением цифровых образовательных технологий, посещением лабораторий, предприятий, выставок и возможностью разрабатывать и апробировать проекты [3, 4].
Элементарная игра с конструктором с самого раннего возраста (1,5-2 года) это первый и очень важный шаг в формировании инженерного мышления, и как не парадоксально, многие просто опускают это из игровой деятельности ребенка. Конструктор постепенно должен усложнятся и добавляться большим количеством элементов, где ребенок играя, создает свои образы и предметы воображения. Эффективнее формирование мышления происходит при совместной деятельности родителей или педагогов. Второй шаг формирования инженерного мышления (дошкольный и школьный возраст) - это посещение дополнительных кружков, занятий, где конструкторы имеют более высокий уровень и занятия проводят квалифицированные специалисты. Третий осознанный уровень - это изучение учебных дисциплин на глубоком уровне, попытка создания проекта, участие в конкурсах и олимпиадах. На данном уровне у обучающего должно сформироваться осознанное профессиональное самоопределение. Именно третий этап является очень важным и здесь уже можно обучающего знакомить с интерактивными приложениями более сложного уровня. Четвертый, завершающий этап формирования инженерного мышления это профессиональная подготовка в выбранной профессиональной образовательной организации, которая невозможна без предыдущих этапов.
Необходимо формировать инженерное мышление, начиная уже с раннего дошкольного возраста и на протяжении всего обучения в школе по средствам разных конструкторов, которые должны применять в игровой и учебной деятельности родители и педагоги, причем многообразие конструкторов на рынке позволяет формировать мышление у ребенка, развивать мелкую моторику, а главное формировать его готовность в будущем творить и создавать новые продукты. Ребёнок чтобы пойти получать инженерное образование должен в школе уже понять, что ему это интересно и у него это получается и это его профессиональное призвание.
Для организации деятельности школьников и дошкольников в сфере образовательной робототехники используется метод проектов как краткосрочные, так и долгосрочные, а также сегодня на рынке предлагается большой ряд конструкторов, которые позволяют обучающемуся достаточно быстро собрать конструкцию, подключить электрические датчики и электродвигатели, составить программу и запустить модель робота, придав ей определенные параметры. Такая методика на практике применяется достаточно широко и уже выявила не только положительный результат, но и некоторые недостатки:
- для сборки используются очень маленькие и хрупкие компоненты и обучающиеся часто выводят их из строя;
- техническое и конструкторское мышление недостаточно развиты;
- очень мало знаний в области физики и математике;
- большая стоимость конструктора.
Перед обучением детей конструированию на практике, стоит начать обучение с помощью интерактивных приложений с интуитивно понятным интерфейсом. Для ребёнка это будет происходить как рисование или черчение. Для этого в начале обучения необходимо обучающимся отработать навыки на виртуальной плате Arduino, онлайн-сервиса Circuits и веб-приложения Tinkercad [8, 12].
Только потом стоит приступать к работе с конструктором и сборке схем.
Circuits - онлайн-сервис для проектирования интерактивных электронных схем, включающий поддержку аппаратно-вычислительной платформы Arduino.
Tinkercad - это простое и доступное веб-приложение для 3D-проектирования и 3D-печати, которое используется преподавателями, родителями и детьми всех возрастов для создания игрушек, прототипов, и др.
Arduino представляет собой плату с контактами для подключения дополнительных компонентов. Использование платы Arduino на занятиях недостаточно для формирования инженерного мышления, поэтому лучше всего дополнить конструирование программированием и моделированием в онлайн-сервисе Circuits и веб-приложении Tinkercad. Circuits имитирует платформу с поддержкой плат ввода-вывода и возможностью редактирования программного кода из браузера в визуальном и текстовом режимах, что способствует формированию наглядно-образного мышления. Схемы моделируются в простом графическом редакторе путем накидывания проводов и необходимых элементов и деталей с последующим подключением их к виртуальной плате. Также можно диагностировать, анализировать и имитировать работу схемы в режиме реального времени. Благодаря этому решается проблема поломки и перегоранию компонентов [9, 10].
Таким образом, онлайн-сервис Circuits можно применять на протяжении всего обучение робототехнике, как в начале знакомства с платой Arduino, так и в конце при создании своего собственного проекта. Данный сервис помогает заинтересовать обучающихся в изучении робототехники, помогает в формировании инженерного мышления и обучающиеся с удовольствием приходят на занятия. После освоения таких программ-сервисов, обучающимся намного проще освоить такие известные инженерные программы для моделирования и конструирования как Autocad, Matchcad, Компас и др. которые широко применяются в профессиональный образовательных учреждения при подготовке специалистов по инженерным специальностям.
Выводы. В данной работе было рассмотрено формирование инженерного мышления с помощью платформы для моделирования Circuits. Плюсы платформы: не нужно дополнительное программное обеспечение, только выход в интернет; виртуальное обучение работе с платой Arduino, увеличение срока службы как самой плато, так и её хрупких элементов; создание долгосрочных проектов и проверка его работоспособности. Обучающийся совершенно спокойно может доработать свой проект дома и отправить преподавателю на проверку. Из минусов, в библиотеке сервиса имеются не все компоненты из набора Arduino, но возможно это вопрос времени.
Литература:
1. Акишин Б.А., Черкесова Л.В., Коленникова Н.В., Никишина Т.Г. Профессионально-ориентированное тестирование абитуриентов и студентов инженерных специальностей // Инновационные технологии в науке и образовании. 2016. № 1-1 (5). С. 93-98.
2. Белоконь Т.А. Олимпиадное движение-путь становлению инженера // Инновационные технологии в технике и образовании^П Международная научно-практическая конференция: сб. ст. отв. ред. М.И. Мелихова (Чита, 26-27 ноября). 2015. С. 22-27.
3. Бутенко В.И., Дуров Д.С., Шаповалов Р.Г. Формирование инженерного мышления-основная цель «Эстафетного образования» в вузе // Инженерное образование. 2014. №15. С. 230-232.
4. Донцова Т.В., Арнаутов А.Д. Формирование инженерного мышления в процессе проектной деятельности // Инженерное образование. 2014. №16. С. 70-75.
5. Малушко Е.Ю., Лизуноа В.Г. Система электронного образования как инструмент повышения конкурентоспособности специалиста в условиях цифровой экономики // Вестник Мининского университета 2020. Т8 №1.
6. Рахманкулова Г.А., Кузьмин С.Ю., Мустафина Д.А., Ребро И.В. Формирование инженерного мышления студентов через исследовательскую деятельность: монография. Издательские решения. 2015. 113 с.
7. Филатова О.Н., Крупа В.В., Быстрова Н.В. Сквозное профессиональное образование в стратегии развития цифровых технологий // Проблемы современного педагогического образования.2018. 61(2). С. 200-202.
8. Фирсов М.В., Филатова О.Н., Гущин А.В. Опережающие обучение навыкам будущего (Future Skills) посредством разработки компьютерных тренажеров и цифровых ассистентов с искусственным интеллектом // Известия Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота, 2020. №3 (52). С. 11-17.
9. Чебурина О.В. Использование сервиса Circuits для формирования инженерного мышления на занятиях по робототехнике // Электронный научный журнал «Наука и перспективы», №1, 2018. С. 2-4.
10. Чони Ю.И. Инженерный стиль мышления и педагогические приёмы его формирования в процессе обучения в техническом вузе // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №2. С. 256-259.
11. Markova S.M. Forecasting the development of professional education // Markova S.M., Tsyplakova S.A., Sedykx E.P., Khizhnaya A.V., Filatova O.N. Lecture Notes in Networks and Systems. 2020. Т. 91. С. 452-459.
12. https://www.tinkercad.com/
Педагогика
УДК 378.016
кандидат педагогических наук, доцент Фролова Светлана Владимировна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); старший преподаватель Базарнова Надежда Дмитриевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); студентка Саватеева Дара Александровна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород)
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ КАК МИССИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Аннотация. В статье рассматривается проблема подготовки будущего учителя к профессиональной деятельности, определена роль педагогического университета в формировании его профессионального мировоззрения. Статья содержит определение понятия профессионального мировоззрения педагога, а так же подходы к определению сущности мировоззрения. Профессиональное мировоззрение рассматривается авторами как интегральное личностно-смысловое образование, содержащее профессиональные ценности, убеждения, принципы, на основе которых выстраивается картина мира профессии и определяется модель профессионального поведения учителя. В качестве одно из инструментов формирования профессионального мировоззрения авторы определяют индивидуальный образовательный маршрут в пространстве внеучебной деятельности.
Ключевые слова: профессиональное мировоззрение, профессиональное воспитание, миссия педагогического университета, педагогическая культура.
Annotation. The article examines the problem of preparing a future teacher for professional activity, defines the role of the pedagogical university in the formation of his professional worldview. The article contains a definition of the concept of a teacher's professional worldview, as well as approaches to determining the essence of the worldview. The professional worldview is considered by the authors as an integral personality-semantic system, containing professional values, beliefs, principles, on the basis of which the picture of the world of the profession is built and the model of the teacher's professional behavior is determined. As one of the technology for the formation of a
