Научная статья на тему 'STEM-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ'

STEM-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
393
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ / STEM-ТЕХНОЛОГИЯ / НАВЫКИ И УМЕНИЯ / УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА / МЕТАПРЕДМЕТНЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Лазарева Cветлана Анатольевна, Марчук Т. Л.

Статья посвящена рассмотрению вопроса о формировании инженерного мышления школьников на уровне общего образования через использование STEM-технологии, раскрывается ее сущность и преимущества. Основной акцент сделан на использовании STEM-технологии во внеурочной деятельности, а именно при проведении учебных практик по конструированию. Даются рекомендации к составлению программы учебной практики, направленной на формирование у обучающихся инженерных навыков. Рассмотрено использование STEM-технологии на примере учебной практики «Конструирование транспортного средства для грузоперевозок по воде».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Лазарева Cветлана Анатольевна, Марчук Т. Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «STEM-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ»

УДК 159.922.74

Лазарева С.А., Марчук Т.Л.

$1еш-технология как средство формирования инженерного мышления школьников

Статья посвящена рассмотрению вопроса о формировании инженерного мышления школьников на уровне общего образования через использование БТБМ-технологии, раскрывается ее сущность и преимущества. Основной акцент сделан на использовании БТБМ-технологии во внеурочной деятельности, а именно при проведении учебных практик по конструированию. Даются рекомендации к составлению программы учебной практики, направленной на формирование у обучающихся инженерных навыков. Рассмотрено использование БТБМ-технологии на примере учебной практики «Конструирование транспортного средства для грузоперевозок по воде». Ключевые слова: инженерное мышление, БТБМ-технология, навыки и умения, учебная практика, метапредметные образовательные результаты.

В XXI веке лидерами мирового развития выступают те страны, которые способны создавать инновационные технологии и на их основе формировать собственную мощную научную, промышленную и экономическую базу. Качество инженерной подготовки становится одним из главных условий конкурентоспособности государства и, что принципиально важно, фундаментом для его экономической и технологической независимости.

В 2014 году в послании к Федеральному собранию Президент РФ В.В. Путин указал на то, что инженерное образование в РФ нужно вывести на мировой уровень [3]. В связи с этим важным направлением развития образования становится формирование инженерного мышления и инженерной культуры на всех уровнях общего образования.

В связи с требованиями времени в МАОУ «Полазненская СОШ № 1» была разработана программа развития образовательной организации на 2017-2022 годы «Школа инженерной культуры» (даее - ШИК). Коллектив работает над развитием компетенций, которые заложены в образ выпускника ШИК. В число этих компетенций входят навыки проектной и исследовательской деятельности, моделирования различных объектов и процессов, владение основными способами конструирования, компетенции в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее - ИКТ-компетенции), коммуникативные навыки.

Одной из педагогических технологий, способной решить данную задачу, но нашему мнению, является STEM-технология.

Термин STEM впервые появился в школьной программе американского образования [1]. Он был введен для того, чтобы усиленно развивать и усиливать компетенции обучающихся в научно-техническом направлении.

Расшифровывая каждую букву аббревиатуры STEM, получаем:

- Science (наука),

- Technology (технологии),

- Engineering (инженерия),

- Math (математика).

При использовании STEM-технологии мы имеем возможность осуществлять комплексный междисциплинарный подход с проектным обучением, сочетающим в себе естественные науки с технологиями, инженерией и математикой. Как и в жизни, все предметы интегрированы и взаимосвязаны в единое целое, что позволяет сформировать у учащихся целостное мировосприятие.

Согласно положениям STEM-технологии, ребенку должно быть интересно учиться, знание должно быть применимо на практике и непосредственно связано с практикой, само обучение должно быть занимательным по форме, увлекающим ребенка, и приносить реальные плоды в будущем, прежде всего в профессии [4]. Именно практика соединяет разрозненные естественнонаучные знания в единое целое.

Для приобретения учащимися научных и инженерных навыков у них следует формировать следующие умения:

1) задавать вопросы (наука);

2) ставить практические задач (инжиниринг);

3) создавать и/или использовать модели;

4) планировать и проводить исследования;

5)анализировать и интерпретировать данные;

6)использовать математический аппарат и производить вычисления;

7) строить объяснения (науки) и проектировать решения (инжиниринг);

8) строить аргументы на основе имеющихся фактов;

9) получать, оценивать и правильно передавать информацию.

STEM-технология в образовательном процессе используется и на уроках, и во внеурочной деятельности. В нашей школе использование этой технологии пока практикуется лишь во внеурочной деятельности, а именно при проведении образовательных практик по конструированию. Цель включения инженерных навыков и основных инженерных идей в образовательные практики состоит в том, чтобы научить учеников думать как инженеры, применять свои знания для решения практических задач.

Программа образовательной практики составляется таким образом, чтобы деятельность учащихся включала:

- элементы инжиниринга (например: конструирование модели какого-либо технического сооружения или механизма: моста, гидравлического подъемника, гидравлического манипулятора, водоподъемного механизма и т.п.). При этом ученики должны уметь задать вопросы, необходимые для постановки задач, требующих решения, и выявлять идеи, которые приводят к нахождению условий и особенностей для их решения;

- решение практической задачи с использованием конструкции (например: конструкция моста должна выдержать как можно больший груз; модель водоподъемного механизма должна зачерпнуть воду и поднять ее на определенную высоту; модель катамарана должна быть устойчива на воде и т.д.);

- проведение исследования по решению практической задачи (например: как расположить груз, чтобы мост выдержал наибольший вес; определить зависимость скорости движения модели машинки на реактивном двигателе от объема выпускаемого воздуха и т.д.);

- оперирование физическими и математическими формулами и терминами, связанными с данной конструкцией (например: формула средней скорости движения; формула объема шара; формула силы и др.);

- математические расчеты, позволяющие подтвердить или опровергнуть результаты исследования.

Рассмотрим использование STEM-технологии при проведении практики по конструированию транспортного средства для грузоперевозок по воде [2; 5].

Учебная практика «Конструирование средства транспортировки грузов по воде» является составной частью учебных практик Школы инженерной культуры, объединенных в метапредметный день «Моделирование и конструирование».

Цель практики: развитие у обучающихся навыков конструирования с применением STEM-технологии.

Задачи:

- познакомить обучающихся с идеей моделирования плавательных средств и с историей судостроения;

- организовать конструирование собственной модели катамарана по заданным условиям;

- формировать мотивацию развития навыков вычислений в сложившейся жизненной ситуации;

- способствовать развитию способностей обучающихся мыслить критически, работать как в команде, так и самостоятельно;

- содействовать продуктивному и результативному общению.

Организационные условия:

• Возрастная группа: учащиеся 6-7-х классов.

• Сроки проведения: в конце четверти.

• Форма проведения: интенсив.

• Форма организации: внеурочная деятельность.

• Продолжительность: 4 часа.

Данная практика была предложена обучающимся 6-7-х классов и проводилась в конце четверти в рамках внеурочной деятельности. На занятии обучающиеся в группах по 4-5 человек создавали продукт ме-тапредметной деятельности - модель катамарана.

Всю практику можно поделить на несколько этапов. Во вводной части в течение 30 минут учащиеся знакомятся с историей судостроения, конструирования, в том числе технического, знакомятся с понятием модели судна, ее назначением, элементами модели. На этом этапе занятия очень важно уйти от монолога, так как в диалоге обучающиеся находят ответы на многие вопросы, а учитель может определить объем знаний детей по данной теме.

На втором этапе, длительность которого составляет 2 часа 30 минут, учитель ставит перед учащимися практическую задачу: создать модель плавательного средства, рассчитать площадь паруса, определить возможности грузоподъемности модели. Учащиеся просматривают схемы сборки моделей катамаранов, знакомятся с предложенным дидактическим материалом. Именно на этом этапе происходит применение БТБМ-технологии. Исходя из предложенных материалов, обучающиеся рассчитывают длину и ширину своей модели катамарана и вы-

числяют площадь паруса по формуле Э паруса = 1*С, где I = 2,8 С - коэффициент, принятый Русской парусной школой.

Порядок вычислений возможной грузоподъемности судна:

1. Плотность воды - 1 (в СИ).

2. Объм гондол катамарана - 2*0,5 (1 л).

3. 1 л может вытеснить 1 кг воды.

4. Полезная нагрузка: Рарх = 3м.

5. Вычисление допустимой массы груза:

М =

т

У

где т - масса вытесненной воды.

Далее в своих группах учащиеся создают схему-чертеж данной модели, затем - готовую модель.

На последнем этапе, который длится 30 минут, проводятся испытания моделей. Проверяется остойчивость судна (остойчивость — это способность судна, выведенного внешним воздействием из положения равновесия, возвращаться в него после прекращения этого воздействия), экспериментальным путем проверяется правильность вычислений возможной грузоподъемности модели катамарана.

Проявление элементов БТБМ-технологии в содержании образовательной практики «Конструирование транспортного средства для грузоперевозок по воде» можно проследить на схеме.

Сила

выталкивания Масса Грузоподъемность

I 1

•Ножницы -инструмент •Соединения •Крепеж •Производств •Транспортное средство

Инженерия >

J

•Конструкция •Прототип •Проектирование •Дизайн

•Критерии условия ограничения

•Вычисления

•Длина, ширина

•Площадь

•Объем

•Измерения

•Моделирование

•Число

Проявление элементов БТБМ-технологии в содержании образовательной практики «Конструирование транспортного средства для грузоперевозок по воде»

На примере этой практики видно, что STEM-технология удачно дополняет школьное образование по предметам естественнонаучного цикла, погружает учеников в понимание самой сути предмета и его применения в практической сфере.

Использование STEM позволяет решать задачу выполнения ФГОС ООО в плане достижения планируемых метапредметных результатов. Так, посредством данной практики, формируются следующие метапред-метные образовательные результаты, заложенные в основной образовательной программе нашей школы:

Регулятивные:

- умение определять необходимые действия в соответствии с поставленной задачей и составлять алгоритм их выполнения;

- сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно;

- оценивать продукт своей деятельности по заданным критериям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Коммуникативные:

- умение работать в группе (общаться, распределять роли);

- умение выражать и отстаивать свое мнение;

- умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность со сверстниками и учителем;

- находить общее решение на основе согласования позиций и общих интересов;

- формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение.

Таким образом, благодаря STEM-технологии обучающиеся могут глубже вникать в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, изучать мир системно, а тем самым вырабатывать в себе любознательность, инженерный стиль мышления, умение выходить из критических ситуаций, вырабатывать навык командной работы и осваивать основы менеджмента и самопрезентации, что обеспечивает кардинально новый уровень развития ребенка.

1. Люблинская И.Е. STEM и новые стандарты естественнонаучного образования в США [Электронный ресурс]. - URL: http://schoolnano.ru

2. Понятия об остойчивости судна [Электронный ресурс]. - URL: https://sea-man.org/ poperechnaya-ostojchivost-sudna.html

3. Послание президента Федеральному собранию [Электронный ресурс]. 2014. - URL: http://kremlin.ru/events/president/news/47173 (дата обращения: 03.09.2015).

4. Теплова А.Б. Психолого-педагогические условия реализации программы «STEM-образования для дошкольников и младших школьников» [Электронный ресурс]. - URL: http://new.groteck.ru

5. Юные корабелы, создание моделей [Электронный ресурс]. - URL: http://modelik.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.