Размер:
A A A
Цвет:
C C C C
Изображения Вкл Выкл.

Информация по противодействию жестокому обращению с детьми

Развитие системы дополнительного образования детей технической направленности
Методические рекомендации

Составители:АНО ДПО «Открытое образование»


 

Оглавление

Сложившиеся формы дополнительного образования детей технической направленности

Техническое творчество: классический подход

Смена приоритетов: виртуальное техническое творчество

Смена социального уклада

Смена технологического уклада.

Переход в виртуальность

Современные задачи дополнительного образования детей технической направленности

Возрастная периодизация и возрастные образовательные задачи

Дополнительное образование детей технической направленности: современные задачи

Новые направления и инновационные формы дополнительного образования детей технической направленности

Невозможные летающие объекты

Фабрика программирования.

Тренажёр реальности

Приложение 1. Историческая типология укладов

Приложение 2. Школа инженерной культуры

Литература

 

 

Сложившиеся формы дополнительного образования детей технической направленности

Техническое творчество: классический подход

Приоритеты технического образования, ясные и отчётливые в период массового развития кружков детского технического творчества, создания и развития технологических и политехнических институтов (30-е — 60-е годы), были следующими:

— включение школьников в практики конструирования и сборки технических устройств, управления ими;

— появление опыта применения известных теоретических знаний к созданию технических устройств, пониманию возможности управления ими и ограничений, накладываемых на управление;

— появления опыта работы в команде, построенной не на отчуждённых схемах ранних индустриальных форм организации, а на понимании места и вклада каждого участника в общий продукт, в том числе на понимании совместной ответственности за его работоспособность и рабочие характеристики.[1]

На какую цель работали эти приоритеты?

Скачкообразный переход страны от традиционных (по преимуществу, аграрных, кустарных, ремесленных) форм производства с незначительными вкраплениями раннего индустриального уклада к развитому индустриальному укладу требовал подготовки значительного количества:

— инженеров–разработчиков, способных создавать новые образцы современной техники, одновременно эффективные в эксплуатации и технологичные в производстве;

— технологов и инженеров, специализирующихся на организации производства и эксплуатации современной техники, в соответствии с необходимыми технологическими нормами и ограничениями;

— квалифицированных рабочих, способных выполнять необходимые (в том числе очень сложные) операции в процессе производства и эксплуатации современной техники, а также эффективно осваивать современную технику и технологии с учётом всех необходимых ограничений.

Отметим, что инженер-разработчик должен по определению владеть законами природы, касающимися сферы его профессиональной деятельности (механики, термодинамики, электродинами­ки, органической и неорганической химии), уметь быстро и точно выполнять необходимые расчёты, владеть языком описания инженерных проектов.

Точно так же технолог и специалист по эксплуатации должны понимать законы природы и конструктивные особенности как производимой, так и эксплуатируемой техники, уметь вовремя определить дефекты и сбои и предложить разумные технологические решения (что требует уровня инженерной грамотности, сопоставимого с грамотностью разработчика).

Квалифицированный рабочий должен, как минимум, уметь понимать чертежи современных машин и их деталей, а также понимать, из каких законов природы вытекают ограничения на создание деталей, сборку, эксплуатацию. Кроме того, среди квалифицированных рабочих можно выделить отдельную группу «машинистов» и «операторов», умеющих управлять машинами и машинными комплексами наиболее эффективно, с учётом всех ограничений, в соответствии с поставленными задачами.

В общем среднем образовании этот приоритет привёл к преобладанию:

— инженерной математики (геометрии, алгебры, математического анализа) как совокупности готовых знаний, которые могут быть востребованы в качестве инструментов, без понимания сути математического поиска и специфики математического мышления и воображения;

— физики, полезной в инженерии (механики, термодинамики, электродинамики) как совокупности задач, правила решения которых основаны на знании законов природы и умении их применить в расчётных формулах; мировоззренческая сторона физики, существенная с точки зрения научной картины мира (а также технически бесполезные разделы, такие, как астрономия, теория относительности, квантовая механика, присутствовали как не обязательные дополнения);

— химии, представленной как совокупность химических технологий и законов, на которых они строятся, так же как и физика, требующей владеть значительным количеством расчётных моделей и методик.

Кроме того, можно отметить обязательный курс технического черчения в школьной программе и обязательное освоение станков — мальчиками и швейных машинок — девочками.

В дополнительном образовании этот подход дал всевозможные кружки технического творчества, творческая составляющая в которых состояла, по преимуществу, в свободе выбора решаемой задачи.

Независимо от не вполне точного названия, эти кружки решали очень важную задачу — проживание полного цикла от разработки (или понимания технологии) до воплощения замысла в материале и «запуска» работающей конструкции.

Выпускник школы, прошедший такой опыт, получая инженерное образование или осваивая рабочую специальность, заведомо владел (или имел возможность овладеть) всей целостностью своей технической практики, независимо от своего места в ней.

Представим себе классический авиамодельный кружок 1930-х, в котором над одной (заведомо предназначенной летать) конструкцией трудились будущий инженер-авиаконструктор, будущий лётчик, будущий рабочий.

Будущий авиаконструктор — ещё не зная высшей математики — интуитивно учился чувствовать законы аэродинамики и сопромата, а так же то, насколько лётные качества будущего самолёта зависят от точности выполнения и соединения отдельных деталей, то есть от особенностей технологии, а не от конструкции.

Будущий рабочий (не важно, станет ли он потом рабочим на авиазаводе или будет работать в другой отрасли) точно так же начинал понимать, насколько качества будущей машины зависят от качественного, тщательного, по инструкции выполнения всех деталей и процесса сборки.

Принципиально важно было, что эти кружки были выстроены вокруг моделирования.[2]

Моделирование технических объектов тех сфер, которые были приоритетными: авиация, судостроение, автостроение.

Можно выделить несколько уровней моделирования:

1. Натуральная модель. Существенной является характеристика внешнего сходства с оригиналом. Когда-то создание моделей, в точности имитирующих внешний вид, было особым видом хобби. Заметим, это хобби относится к творчеству в собственном смысле ещё в меньшей степени, чем ремонт квартиры или выращивание помидоров, но, во всяком случае, результат может продемонстрировать владение автора определёнными навыками и знанием предмета. К сожалению, с появлением наборов для сборки таких моделей основной доблестью становится умение склеить детали и трафареты по инструкции.[3]

2. Действующая модель. Самолёт должен летать, судно должно плыть, автомобиль должен ехать.

Искусство технического моделирования прошло здесь путь от кордовых (особенно популярных в авиамоделировании) и трассовых (в автомоделировании) схем, в которых модель физически привязана к тому, кто ей управляет, до радиоуправляемых и даже программно управляемых моделей.

Внешнее сходство здесь может играть определённую роль — но важны технические характеристики и имитация главной полезной функции устройства.

Поэтому среди действующих моделей можно устраивать соревнования — на дальность, на скорость, на манёвренность.

Именно здесь становятся важными умение применять теоретическое знание, интуиция, смекалка, продумывание и точность выполнения деталей.

3. Практическая модель. Модель, выполняющая основную полезную функцию прототипа.

Автомобиль, на котором можно ездить. И даже соревноваться в скоростной (картинг) и экстремальной (багги) езде.

Планер, на котором можно летать. История планерного спорта в СССР показывает, что именно с планеров начинали и выдающиеся авиаконструкторы[4], и известные лётчики. Сама авиация начиналась с планеров Лилиенталя.

Яхта, на которой можно плавать под парусом. Которая может даже быть уменьшенной моделью старинного парусника.[5]

Здесь появляется дополнительная ответственность.

Если с действующей моделью что-то случится, плохо будет только самой модели. Практическая модель должна быть безопасной — и эта безопасность также распределяется по ответственности того, кто конструирует, того, кто мастерит и того, кто управляет.

Отметим ещё, что «техническое творчество» позволяет всем по очереди занимать эти позиции, в то время как классическая схема разработки–производства–эксплуатации эти позиции различает. И школьник, опробовав эти позиции, может понять, какая ему ближе.

Смена приоритетов: виртуальное техническое творчество

Все описанные формы технического творчества существуют и по сей день, хотя и менее ярко, менее востребовано среди школьников и их родителей.

Этому есть несколько причин.

Смена социального уклада[6]

Государственный капитализм с развитой сферой социального обеспечения, именуемый «советским строем», мог выстроить иерархическую систему отбора будущих перспективных рабочих и инженеров, мотивируя школьников не столько экономически, сколько чувством причастности к созданию лучшего будущего.

Экономический надлом советской модели, приведший сперва к формированию экономики «натурального обмена», а затем к формированию экономики с отчётливо выделенными секторами добывающей и перерабатывающей промышленности и сферы услуг, поставил под вопрос необходимость инженерной и технической грамотности как массового качества.

Поэтому в дополнительном образовании становятся более востребованы качества, связанные с социальной мобильностью, личностной гибкостью и адаптивностью, способностью к соорганизации независимо от предмета совместной деятельности — и, наоборот, качества, связанные с умением понимать ситуацию, строить модель, обнаруживать смысл, определять себя в мире и в своём социальном окружении.

Качества, которые традиционно связываются с гуманитарным образованием — языковым, психологическим (массовая мода на тренинги), культурологическим, религиозным, философским (потребность в смысле и определении себя в координатах смысла).

Смена технологического уклада.

Независимо от мифологемы «пост-индустриального общества», родившейся в странах первой волны индустриализации как неадекватное отражение переноса всех сложных производств в страны догоняющего развития с сохранением прежних центров управления, можно зафиксировать:

1. Классический индустриальный уклад сменяется «когнитивным»: доля в эксплуатационных характеристиках современных технических устройств (не только информационных в традиционном смысле, таких, как телевизор, телефон, компьютер), но и унаследованных из прежних укладов (автомобиль, самолёт) «информационной» составляющей непрерывно возрастает.

2. Разработчик превращается из создателя машин и механизмов в создателя «умной» начинки этих машин и механизмов (начиная от аналоговых адаптивных систем и заканчивая — ли? — программами чипов, встроенных едва ли не в любое современное устройство). В ведущих отраслях машиностроения обнаруживается, что технические решения не обновляются десятилетиями, в то время как информационные решения обновляются непрерывно.

Поэтому разработчик должен владеть не столько классическими инженерными дисциплинами, сколько технической информатикой и соответствующей математикой, никак не связанной с математикой, преподаваемой в школе (прежде всего, математической логикой).

3. Даже в развитой индустриальной фазе инфраструктуры играли вспомогательную роль (за небольшими исключениями, они представляли собой статичные инженерные решения, которыми пользователь мог распоряжаться по своему усмотрению: классический пример — автобаны). Наличие диспетчеров на железных дорогах и на авиатрассах было связано, скорее, с наличием «узких мест» в инфраструктуре.

Сейчас именно диспетчер (в отличие от «оператора», «машиниста») становится ключевой фигурой в обеспечении совместного использования инфраструктур. Одновременно принципиально важной становится разработка инфраструктур (а не единиц техники) с заведомой оптимизацией «узких мест».

Как разработчик, так и диспетчер должны владеть законами природы, определяющими ограничения отдельных технических устройств; но точно также они должны владеть такими областями математики, как исследование операций и теория оптимизации.

Существующая система технического творчества школьников весьма слабо отвечает на эти вызовы (как, впрочем, и система школьного образования в целом).

Переход в виртуальность

С переходом на цифровые технологии обнаружилось, что легче «сосчитать», чем сделать. Хотя бы потому, что любое вычисление требует одного типа устройства, желательно с быстрым процессором, хорошим монитором и принтером, в то время как изготовление чего бы то ни было в материале требует издержек на каждую деталь.

Отсюда — попытка предложить вместо традиционного технического творчества, связанного с выполнением результата «в материале», к техническому творчеству цифровому, результат которого существует в виде модели на экране.

Напомним, что модель может быть не только натуральным, но и символическим подобием прототипа. То есть — в наиболее развитой форме это математическая модель — описывает не столько натурально наблюдаемые особенности прототипа, сколько описываемые (желательно в математических формулах, как минимум, в логических и структурных зависимостях) основные принципы и закономерности его поведения.

Математические модели в науке и в инженерных разработках применяются либо тогда, когда натуральная модель не может быть построена в принципе, либо тогда, когда нужно с минимальными издержками проанализировать возможные сценарии поведения прототипа.

Классикой является математическая модель планетного движения, построенная Кеплером и Ньютоном и развитая математиками и астрономами XVIII-XIX веков. Такие наглядные изображения планетного движения, как теллурий и планетарий, возможны лишь постольку, поскольку основные закономерности уже описаны математически.

Отметим, что все расчёты возможных моделей космического полёта (начиная с Циолковского) были выполнены заведомо до запуска первого спутника.

То, что математические модели не наглядны, требуют значительной культуры математического рассуждения и одновременно математического воображения, в значительной степени не позволяло использовать их в кружках технического творчества, в особенности для подростков. В самом деле, куда проще (нагляднее) создать макет космического корабля будущего, чем описать возможную модель его полёта.

Цифровые технологии (не столько технологии расчётов, все необходимые расчёты в истории инженерных практик выполнялись на логарифмических линейках, арифмометрах, потом — на настольных калькуляторах, сколько технологии визуализации) позволяют преодолеть этот барьер и снять противоречие между символической и натуральной моделью.[7]

Рассмотрим наиболее интересные направления.

Виртуальная инженерия.

Позволяет описывать, моделировать, визуализировать наиболее интересные перспективные сценарии развития технических устройств.

В том числе устройств, с которыми современный школьник не может столкнуться в принципе и которые представляют собой передний край развития современных инженерно-технических дисциплин:

— устройств на альтернативных источниках энергии (как и самой альтернативной энергетики в целом);

— устройств, предназначенных для эксплуатации в экстремальных средах — в космосе, под водой, в условиях высокой радиации;

— миниатюрных устройств, таких, как роботы, предназначенные для починки кровеносных сосудов и доставки лекарства к конкретному поражённому органу.

По аналогии с натуральными моделями, роль «законов природы», которые являют себя непосредственно в модели, выполненной в материале, в виртуальной модели играют сложные, тщательно математически проработанные уравнения динамики, школьнику, в основном, не явленные.

Его задача — задать основные параметры устройства и схемы управления. А затем посмотреть, что получится, сделать качественный вывод в случае неудачи и продумать другой вариант параметров и схем управления.

Виртуальные симуляторы.

В отличие от виртуальной инженерии, виртуальный симулятор позволяет проанализировать возможные параметры и схемы управления конкретного (в том числе и невозможного в реальности) технического устройства.

Исторически виртуальные симуляторы имели слабое отношение к образованию (за исключением тренажёров, применявшихся при профессиональной подготовке). В зависимости от технического решения, это были либо видеоигры с предельной степенью условности, либо игровые модели реальных процессов с минималистическим текстовым интерфейсом, подразумевавшим непосредственный ввод цифровых параметров управления.

По мере развития элементной базы вычислительных устройств (в том числе возможностей реалистического динамического моделирования и реалистической визуализации), подобные симуляторы стали использоваться как полноценные замены действительности для тех, кто «не воевал, не плавал, не летал».

Вплоть до того, что в педагогике, педагогической психологии и медицине возникло и стало массовым опасение, что подростки уйдут в виртуальную реальность и не вернутся оттуда.

Независимо от опасений, подобные виртуальные симуляторы позволяют:

— изучить режимы управления различными устройствами до того, как скорость реакции оператора станет критичной (в реальной ситуации);

— изучить эволюцию технических устройств одного класса и режимов управления ими, что позволяет лучше понять современные технологические решения и перспективы их развития (например, «пройти» все самолёты от первых аэропланов до современных истребителей и аэробусов, перед тем, как сесть за штурвал);

— научиться различать фатальные и не фатальные ошибки в управлении, а так же фатальные и не фатальные сбои в оборудовании.

Всё это в совокупности позволяет сформировать интуицию «оператора» до того, как этой интуиции что-либо будет зависеть критически.

Отметим один побочный эффект таких виртуальных тренажёров. Практика введения «дронов»[8] в вооружённых силах различных стран показала, что подростки, увлекающиеся играми-авиасимуляторами, учатся эффективному управлению такими устройствами значительно быстрее, чем профессиональные пилоты.

Можно предполагать, что с появлением в современных технических системах дистанционных схем управления (с максимально реалистической визуализацией) именно те, кто увлекался в подростковом возрасте виртуальными имитаторами, будут максимально эффективны.

Виртуальные конструкторы

Основной принцип виртуального конструктора — создание системы, умеющей «вести себя» определённым образом, из стандартного набора деталей, каждая из которых обладает своими правилами поведения.

В простейшем случае — это конструирование схемы поведения простого устройства с заданным набором правил, на основе заданных правил конструирования сложных схем поведения.

В целом это определение совпадает с общими принципами программирования цифровых систем. Но при использовании таких систем в обучении — поскольку принцип наглядности, по очевидным причинам, не отменяется — необходимо, чтобы каждый шаг жизни устройства не только представлял собой изменение состояния регистров данных, внутренней и внешней памяти, а и отражался во внешнем поведении. Говоря метафорически, оставлял след во внешнем мире.

Первым виртуальным конструктором была, видимо, «черепашка-ЛОГО»[9]. В концепции ЛОГО метафора «следа во внешнем мире» воплощена буквально: перемещаясь, «черепашка» может рисовать.

Исходные команды — поднять перо; опустить перо; двигаться (с указанием шагов движения); повернуть (с указанием градусов поворота). Далее, конечно, возможны более сложные команды, характерные для всех языков программирования, в том числе вычислять значения для количества шагов и углов поворота.

Первая модель представляла собой материальную «черепашку», с которой дети могли возиться, задавать программу переключателями под её панцирем, отправлять в свободное плавание.

В дальнейшем, с развитием визуальных сред, «черепашка» стала виртуальной. Благодаря ей школьники, конструируя разные последовательности команд, могут не только рисовать узоры и орнаменты произвольной сложности. Возможность вычислять параметры рисования позволяет имитировать сложные физические, химические, экономические процессы, превращая описания графиков основных параметров в команды рисования для «черепашки».

Возможность задавать отдельные параметры поведения для каждого фрагмента — вместе с прогрессом микроэлектроники — привела к появлению «сборных» роботов, построенных по принципу ЛЕГО — каждая деталь имеет свои параметры, свои узлы стыковки.

Экспериментируя с ЛЕГО–роботами, заставляя их решать практические задачи, школьник получает возможность не только осваивать не только азы программирования, но и основы физики.

В отличие от виртуальных, ЛЕГО–роботы действуют в реальном физическом мире, с его заведомо данной инерцией, силой тяжести, сопротивлением материала. Двигатель робота развивает определённую (и ограниченную базовыми параметрами) мощность, аккумулятор может обеспечить работу двигателя с заданной мощностью в течение определённого срока.

Решая задачу управления таким роботом, будущий инженер или программист должны учитывать одновременно логические и физические характеристики движения, будущий рабочий–сборщик — характеристики узлов и их соединений.

Более того, ЛЕГО–роботы позволяют чётко обозначить два различных вектора современных инженерных технологий:

— разработка, создание, программирование отдельных узлов (модулей), как специализированных, так и универсальных;

— «сборка» устройств под конкретные задачи из отдельных узлов, с учётом того, что после выполнения задачи те же узлы могут включиться в конструкцию совсем другого устройства.

 

Современные задачи дополнительного образования детей технической направленности

Рассмотрим теперь, каким образом описанные решения в области технического творчества могут работать на решение образовательных задач в целом и решение задач пропедевтики технического образования в частности.

Возрастная периодизация и возрастные образовательные задачи

Основанием для определения образовательных задач в современной педагогике является общая модель культурного возраста.

Культурный возраст — это этап жизни человека с определёнными временными рамками. Эти рамки отчасти связаны с этапами биологического роста, но фактически они существенно зависят от конкретного общественно-экономического и технологического уклада, а также от конкретной социальной группы. Так, граница детства и взрослости социально и исторически подвижна.

Культурный возраст характеризуется определёнными жизненными задачами, формами самосознания и представления человеком себя миру. Эти факторы и компоненты жизни человека в каждом возрасте тесно связаны между собой, зачастую вытекают друг из друга.

Так, жизненные задачи, связанные с утверждением себя в новом типе деятельности (как, например, учебной, социальной, производственной), определяют то, как человек понимает самого себя и свои способности, как хочет выглядеть в глазах окружающих и, соответственно, как строит отношения с ними и позиционирует себя.

В то же время, независимо от точного определения границы, детство в основном понимается как это состояние формирующейся личности и отсутствия определённого места и ответственности в социально-экономическом, правовом, культурном аспектах.

Взрослость же — определение собственного места в социуме (как в социально-экономическом и статусном, так и в ценностном плане) или чёткое понимание спектра своих потенциальных позиций в общественных связях и в практиках.

Принципиально важно, что в ситуации социального и культурного кризиса или перехода, реальный культурный возраст может существенно отличаться от социального (в том числе формального, «паспортного») возраста. Так, человек юридически взрослый может по уровню самосознания, характеру постановки целей, владению способами деятельности может быть в культурном смысле подростком, переживающим пубертатный период,

Различные концепции взросления делают акцент:

— на биологических и социально-биологических аспектах (например, в концепциях, выросших из психоанализа, ключевым является пубертатный возраст; наиболее развитой является концепция Э. Эриксона);

— на включённости взрослеющего человека в образовательные институты и те виды деятельности, которые предлагаются и «обустраиваются» этими институтами (где выделяются дошкольный и различные школьные возраста; основой здесь является концепция Д. Б. Эльконина);

— на развитии интеллектуальных способностей (от непосредственных восприятий и выстраивания простейших связей до способности работать с теоретическими понятиями; наиболее точно эта линия прослежена в работах школы Ж. Пиаже).

Исходя из понятия культурного возраста и не претендуя на психологическую общность, можно выделить следующую инвариантную схему возрастов и возрастных задач.

— Возраст освоения мира как системы «правил игры». Основная возрастная задача — понимание и освоение этих правил, в том числе через натурально проживаемый феномен игры. Примерно соответствует «дошкольному возрасту» у Эльконина.

— Возраст освоения мира как системы объективных правил. Основная возрастная задача — осознание того, что эти правила никем специально не созданы, а отображают в себе объективную действительность и способы обращения с ней, что они могут быть предметом понимания и что они могут быть выражены в общепризнанных знаковых формах. Примерно соответствует «младшему школьному возрасту» у Эльконина, особенно в том представлении, которое задано в нормативном представлении школы в теории учебной деятельности Эльконина–Давыдова.

— Возраст освоения мира как системы социальных взаимодействий. Основная возрастная задача — научиться строить образы (как эмоциональные, так и интеллектуальные) реальных ситуаций, в том числе образ себя в ситуации, и строить своё действие, опираясь на этот образ, а не только на правила (игровые или объективные). В периодизациях, ориентированных на социально-биологический аспект взросления, соответствует «пре-пубертатному» и «пубертатному» периодам. В периодизации Пиаже — готовность к освоению теоретических понятий.

— Возраст освоения мира как системы смыслов. Основная образовательная задача — обнаружение смысла в правилах и событиях, обнаружение своего отношения к этому смыслу, обнаружение (конструирование) смысла себя самого и своего существования. Возраст, фактически выпадающий из периодиза­ций. В немецком романтизме (и затем в российской публицистике) обозначен как юношеский. В современной англоязычной литературе обозначен как teens — между thirteenиnineteen — возраст, когда биологическая взрослость уже состоялась, а социальная взрослость ещё не признана. То есть самое время достигать культурной взрослости.

Дополнительное образование детей технической направленности: современные задачи

Рассмотрим теперь современные образовательные задачи, связанные с техническим творчеством и освоением современной техники.

В качестве инвариантных можно выделить:

— понимание того, что мир современной техники строится на сложных законах, описываемых языком математики, естественных наук и конкретных технических решений;

— понимание того, что каждая единица техники имеет свои ограничения, режимы управления и параметры эксплуатации;

— умение проанализировать особенности конструкции конкретной технической единицы, в том числе понять, на основе каких законов и технических ограничений принимались конкретные конструкторские, технологические и инженерные решения;

— умение управлять конкретным техническим устройством как в стабильных, так и в экстремальных режимах эксплуатации, в том числе, понимание того, какие неадекватные действия управления или неблагоприятные стечения внешних параметров могут перевести устройство из стабильного в экстремальный режим;

— умение конструировать техническое устройство для выполнения заданных задач, с ограничениями на условия производства и режимы эксплуатации;

— умение выстраивать оптимальные схемы сборки и эксплуатации конкретного технического устройства или класса таких устройств.

Отметим, что актуальное в XX веке различие между «конструктором», «технологом» и «оператором» уходит в прошлое по мере увеличения:

— интеллектоёмкости конкретных типов устройств (в том числе необходимости «программирования» и «настройки») вместе с разработкой и сборкой или вместо них;

— увеличения степени модульности различных устройств;

— развития дистанционных схем управления.

Кроме того, стирается разница между «инженером» и «домохозяйкой» — технические устройства, обеспечивающие современный быт, не менее сложны, чем устройства в сфере транспорта и энергетики. Эмпирически это должно приводить к стиранию между «техническим творчеством» и «домоводством», фактически же требует для эффективной эксплуатации современного хозяйства квалификации «оператора».[10]

Любая программа, связанная с освоением современных технологий и техническим творчеством, может быть помещена в матрицу, образуемую возрастами (и их возрастными задачами) и содержательными задачами.

Новые направления и инновационные формы дополнительного образования детей технической направленности

Рассмотрим теперь несколько образовательных программ технической направленности, не имеющих прямых прототипов в традиционных формах дополнительного образования детей технической направленности.

Невозможные летающие объекты[11]

Программа «НооГен — Возможные Миры» была нацелена исходно на преодоление интеллектуальных ограничений, обусловленных традиционными формами преподавания школьных предметов.

Основной для программы формой была и является задача на построение «возможного мира» — мира, вполне игрушечного, но отражающего существенные характеристики действительности, или мира, который не отрицает никакого из существующих базовых принципов действительности, но кажется невозможным, если только не подумать о зазоре между существующими понятиями.

Первый вариант — «придумать мир, образованный системой взаимно пересекающихся окружностей на плоскости, и придумать, как обитающие в этом мире существа могут описывать геометрию своего мира». В самом деле, спрашивает любознательный школьник, вот мы придумали этих ползающих по окружностям тварей, придумали, как они свой мир описывают — а мы откуда знаем, что наш мир евклидов и трёхмерен?

Второй вариант — «придумать мир, в котором чудеса закономерны». А что значит — чудо? А что значит — закономерность? Если не считать, что мир заранее послушался учителя физики?

Но эта схема хорошо работает для тех школьников, которые уже заранее убеждены, что в школе всё про законы мироздания объясняют правильно. То есть для «отличников».

«Двоечники» в такие программы попадают редко. А что делать с «троечниками», с подростками, которые не по возрасту прагматичны и убеждены, что действительность — это только то, что они видели. Всё остальное — недействительно.

Г. З. Асиньяров, один из основателей программы «НооГен», человек, сам весьма склонный к инженерному творчеству, придумал образовательный ход: своими руками создавать невозможные объекты!

В качестве основной идеи была использована схема монгольфьера. Только во всём мире монгольфьеры сшивают лёгкими нитками из шёлка, а этот монгольфьер должен быть сделан из кальки, которую в любом количестве недорого можно купить в магазинах канцелярских товаров.

Раскрой монгольфьера был специально высчитан математиками, но так, чтобы на уроке геометрии можно было бы легко объяснить. По раскрою были высчитаны лекала. Ребята днями ползали по развёрнутым на полу рулонам кальки, точно отмеряя и отрезая по лекалам, с учётом лепестков для склейки. Клеили клеем ПВА, который можно купить в любом магазине хозтоваров. Получилась гармошка, про которую не верилось, что надуется и полетит.

Надували дымом (сперва от старых шин, потом, на втором испытании, решили, что лучше угольная пыль). Дым должен быть жарким и чёрным, дрова не подходят. Чтобы не загорелось, сделали асбестовую «юбку» вокруг того отверстия, через которое шар снизу должен заполняться дымом. Заодно эта «юбка» центрировала монгольфьер, не давала ему кувыркаться.

Первый полёт был в самом деле не очень удачным, но это был полёт, монгольфьер поднялся метров на пятьдесят, прежде чем завалился на бок, выпустил дым и упал (не рассчитали влажность и низкую облачность).

Второй запуск состоялся при ясной погоде, и монгольфьер парил в поле зрения около полутора часов. Школьники, участвовавшие в его создании, не пошли на специально устроенный для них КВН, а стояли на улице и смотрели.

Потом было вычислено, что именно чёрный дым создаёт парниковый эффект. Дым коптит поверхность шара изнутри, под прямыми лучами Солнца воздух внутри шара дополнительно прогревается, и он может летать гораздо дольше, чем предсказывали исходные расчёты.

А потом кто-то из восторженных участников предложил — а давайте, в следующий раз сделаем летающую тарелку…

Выводы с точки зрения инженерной физики, термодинамики и педагогики каждый может делать самостоятельно.

Фабрика программирования.[12]

Как правило, тема «программирования», «дизайна», «веб–дизайна» в дополнительном образовании сводится к освоению конкретного набора инструкций и решению типовых задач.

Особенность «Фабрики программирования» (разработчик — В. А. Конторин) состоит в том, что проходится весь цикл создания программного продукта.

Этот цикл включает в себя:

— постановку задачи: получение заказа на программную разработку, работающую на конкретные проблемы заказчика, либо изобретение «козырной фишки», создающей принципиально новую группу спроса; и в том, и в другом случае необходимо ответить на вопрос, какая главная полезная функция выполняется данной разработкой;

— перевод главной полезной функции в технические задания для программистов и разработчиков интерфейса;

— серию итераций, во время которых стыкуется общая схема работы проектируемого программного продукта.

Принципиально важно, что на этом этапе никакие технические операции (включая создание программного кода) не выполняются! До тех пор, пока пакеты технических заданий не согласованы.

На следующих шагах всё то же «притирается» об заказчика или типичного представителя группы спроса.

Принципиально важно:

— школьники работают командами;

— до того, как общий пакет технических заданий и эскизов согласован, никто не занимается непосредственно кодированием (разве что в качестве эскиз–макетов);

— кураторы, работающие со школьниками, отвечают только за выполнение нормы профессиональной самоорганизации, но не за конечный результат (то есть, не имеют повода кинуться выполнять работу за школьников);

— наставники, представители профессиональных сообществ, тем более не имеют отношения к продукту работы команд, но лишь отвечают на вопросы и приводят примеры, как та или иная (как правило, сходная) задача может быть решена.

В отличие от многих кружков и студий программирования, дизайна, веб-дизайна в «Фабрике программирования» важно, чтобы конечный продукт решал конкретную задачу. Возможно, именно поэтому выпускники «Фабрики программирования» неплохо капитализированы на рынке труда, а несколько команд за прошедшие десять лет существования проекта превратились в успешные программистские фирмы.

Тренажёр реальности

Один из самых популярных современных образовательных проектов, совмещающих в себе обучение, культурное просвещение, зрелище — проект «Марс-ТЕФО» (Москва, ВВЦ)[13], позволяющий изучать физику, биологию, астрономию и другие науки в условиях, имитирующих реальный проект космического полёта к Марсу и освоения Марса.

Реальность проекта определяется тем, что:

— место действия представляет собой точный макет реального аппарата, конструируемого для марсианской экспедиции;

— движение по макету представляет собой не просто серию игровых задач, имитирующих «космическую фантастику вообще»: каждая из игровых задач опирается на реальные коллизии, с которыми придётся столкнуться участникам будущей межпланетной экспедиции;

— каждая игровая задача для решения требует использовать знание естественных и точных наук, часто — в нетривиальной конфигурации;

— каждая ситуация отыгрывается драматургически, с тем, чтобы участники игры могли пережить реальный драматизм ситуации и почувствовать себя героями кинематографа, которым реально приходится находить сложные решения в считанные минуты, а то и секунды.

Проект тренирует учеников на определённую деятельность и определённую реальность; его правомерно назвать «Тренажёром реальности»:

Основные принципы такого проекта:

— ученики осуществляют пробное практическое действие в специально созданных для них обстоятельствах, воспроизводящих реальную или воображаемую ситуацию, требующую решений и ответственных действий;

— эта ситуация либо типична для определённого вида деятельности, либо «предельна» и концентрирует в себе всю специфику этой деятельности;

— опыт, полученный в пробном действии, оформляется учеником как опыт своего собственного действия в нестандартной ситуации, и это позволяет в дальнейшем успешно действовать в сходных ситуациях.

Можно выделить несколько уровней построения таких «тренажёров реальности»:

— Лагерь исторической реконструкции. Полное погружение в конкретный быт и технологии обеспечения повседневности, с освоением соответствующих способов поведения.[14]

— Имитационные стратегические игры. Технология, профессионально используемая в форсайт–сообществах[15], но подходящая и для изучения конкретно-исторических особенностей использования и разворачивания технических и технологических решений на исторически значимом материале.[16]

— Освоение инженерной культуры как таковой. Здесь возможны как историческая реконструкция (проживание истории отдельных открытий или даже создание целых сфер инженерной мысли и технических практик), так и работа с образами будущего.

Хорошим примером такого типа программ является Школа Инженерной Культуры, подробно описанная в Приложении 2.

 

Приложение 1.
Историческая типология укладов[17]

Историческое обозначение

Материальные практики (технологии)

Социальные практики (институты, формы коммуникации)

Символические практики

Ранний архаический

Охота, собирательство, организация быта, изготовление орудий из природных материалов

Племя; род. Социальная структура дифференцируется по возрастному и гендерному принципу.

Анимизм; тотемизм; искусство как особый род магии.

Поздний архаический

Пастбищное (часто кочевое) скотоводство; земледелие с использованием мускульной силы человека; переработка природных материалов; ирригация.

На нижнем уровне — община, состоящая из семей. На верхнем уровне — государство как система соорганизации общин с выделенной социальной группой «ответственных за смысл» (жрецы, брахманы)

Локальные и синкретические культы; в развитой форме — политеизм; искусство как создание артефактов культа

Ранний традиционный

Использование энергии животных и природных явлений; селекция; архитектура.

Иерархически (стратово) организованный социум; «регулярное» государство; законодательство.

Искусство как практика смысловой «сборки» общности и как практика организации досуга; философия; религия откровения.

Поздний традиционный

Управление энергией животных и природных явлений; специализация сельского хозяйства; мануфактурная организация ремесленного производства.

«Рациональное» государство; многопоколенческая («традиционная») семья; возможность социальной ротации и горизонтальной мобильности. Оформление «нации» как принципа общности.

Искусство как «украшение жизни»; догматическая и эзотерическая религия; «законничество»; эмпирическое естествознание.

Ранний индустриальный

Освоение энергии пара и физических свойств веществ; фабричная организация производства («эпоха машин»); рациональная организация сельского хозяйства. Появление технических средств связи.

«Полицейское» государство; образование свободных ассоциаций и сообществ; «романтическая любовь» как принцип гендерных отношений. Железная дорога и пароход делают горизонтальную мобильность массовой.

Искусство как «бегство от жизни» и как социальная рефлексия;

Инженерные практики; естественные науки (формирование естественнонаучной картины мира); «научная» критика религии: «Сумерки Богов».

Поздний индустриальный

Освоение «глубинных» природных сил: электричество, двигатель внутреннего сгорания, цепная реакция. Конвейерное производство, в том числе в сельском хозяйстве. Массовые средства связи.

«Восстание масс». «Социальное» государство (либеральные и тоталитарные модели). Атомизация семьи. Массовая социальная (в том числе вертикальная) мобильность (вплоть до исчезновения определённых социальных групп).

Синтез естественных наук и инженерных практик (технология); массовые идеологии; массовое (в том числе идеологизированное) искусство. Оформление гуманитарных наук и практики управления.

Когнитивный

Автоматизация схем управления техническими системами и отдельными видами деятельности. «Индивидуализация» конвейера и средств связи.

Транснациональные корпорации. «Глобальная деревня». Массовизация социальных сетей. Виртуальная мобильность.

Методология управления и гуманитарные технологии. NewAge (поиск синтетической веры). Искусство как практика виртуальности.

Приложение 2.
Школа инженерной культуры[18]

Пояснительная записка

Для подготовки компетентного специалиста в начале XXI века уже недостаточно передать ему определённую сумму формализованных знаний, сформировать устойчивые навыки и проверить в итоге способность к их оперативному применению. Даже для квалифицированного рабочего на современном автоматизированном производстве его трудовые задачи не сводятся к конечному набору схем и шаблонов действия, что связано как с постоянным обновлением технологий, так и с необходимостью запускать в производство новые типы продуктов.

Тем более это важно для инженерных специалистов, обеспечивающих как разработку новых технологических решений и устройств, так и формирование технологических цепочек в условиях конкретного производства.

В этих условиях от специалиста требуется не только соотносить конкретную задачу с перечнем испытанных вариантов решения и выбирать из этого перечня оптимальный вариант, но и конструировать новые способы решения, оптимальные именно для данного конкретного случая; оформлять проблемную ситуацию и ставить задачи, исходя из неё; намечать необходимый результат для своих действий в рамках конкретного проекта или технологического процесса, и выстраивать программу действий по достижению этого результата.

Для этого у специалиста должен быть сформирован тип мышления, соответствующий выбранной им сфере профессиональной деятельности, позволяющий понимать присущие этой сфере технологии, приёмы работы, материал производства и тип результата в их взаимосвязи, как динамическую систему, способную меняться и развиваться как вследствие обновления технологий, так и вследствие изменения требований к конечному продукту. Необходима также профессиональная культура, включающая в себя систему установок относительно своей работы, способность выделить наиболее результативные приёмы и методы для решения каждой конкретной задачи, устойчивые представления о правильных и корректных формах организации трудовой деятельности, постановке задач (технико-технологического, маркетингового, организационного характера), оформлении и предъявлении продукта, оценке его качества.

Перечисленные требования предполагают проектную организацию деятельности, в противоположность формам деятельности, основанным на воспроизведении существующих форм и способов. Важно отметить: несмотря на то, что проектная организация деятельности, присущая в настоящее время очень многим сферам, исторически сформировалась именно как специфически инженерная. В то же время формы подготовки инженеров в большинстве российских инженерно-технических вузов не включают в себя участие студентов ни в учебно-проектной, ни в реальной проектной деятельности.

Кроме того, в современных формах инженерного образования принципиальным становится требование к студенту: для того, чтобы профессиональное знание было эффективно освоено и присвоено, уже на старте получения профессионального образования студент должен иметь образ будущей профессии, понимать, каким образом осваиваемые знания и способы усиливают его как будущего профессионала. Значима также способность к самостоятельной постановке и решению задач.

Следовательно, работа по формированию у будущих специалистов специфически профессионального мышления и основ профессиональной культуры должна происходить ещё в период их обучения в школе, в режиме пропедевтики будущей деятельности. Наиболее эффективны для этого формы дополнительного образования, подразумевающие самостоятельный выбор (и исходный интерес) школьника. В этих формах также более реально, чем на уроках, отвести место самостоятельным деятельным пробам учеников, созданию формирующей инициативность, самостоятельность и ответственность образовательной среды.

Настоящая программа предполагает поэтапное формирование у школьников специфически инженерного мышления, предполагающего:

— анализ ситуации, оформление цели как образа будущего решения в условиях конкретных ситуационных требований;

— выделение критических факторов и превращение их в задачи;

— подбор и конфигурирование ресурсов и технологий, необходимых для решения задач.

Предполагается также воспитание культуры инженерной деятельности, как системы присвоенных учеником установок, ограничений, подходов, норм собственной работы и отношения к её материалу и результатам.

Формирование инженерного мышления и инженерной культуры происходит за счёт:

— практических исследований школьниками современных производственных систем и технологических условий их эффективности;

— пробно-проектной деятельности учеников по разработке и оптимизации технологических систем, связанной с решением реальных производственных задач;

— организации содержательной коммуникации между школьниками и профессиональными инженерами по вопросам теории и практики работы с техникой и изобретательской деятельности;

— прохождения через разнообразные игровые, творческие, фестивальные формы, требующие анализа сложного объекта, постановки относительно него преобразовательных задач и подбора инструментов для оптимального решения этих задач.

Школьники получают представление о системной организации инженерной деятельности, включая не только технологический аспект, но и аспекты организации и управления производственными цепочками.

Программа разворачивается как игра в современную крупную отраслевую компанию, включающую в себя ряд предприятий разного масштаба и характера производства (отрасль может быть выбрана в зависимости от региона проживания). Школьники моделируют процессы комплексной технологической модернизации для крупной отраслевой компании, от оформления реальных потребностей и задач технико-технологической сферы, связанных с модернизацией, до разработки механизмов внедрения новых технологических цепочек и адаптации к ним персонала.

Работа происходит в режиме трёх интенсивных образовательных модулей, последовательно разворачивающих научно-познавательный, социально-управленческий, хозяйственно-организационный и другие аспекты технологической модернизации в конкретной отрасли, а также межмодульного сопровождения школьников.

Основной тип работы — исследовательская и проектная деятельность учащихся, игровое моделирование, основной способ удержания энергетики школьников — «большой» горизонт их разработок, связанный с перспективами развития реальной крупной корпорации, для которой школьники как бы готовят рекомендации и разработки.

Описание места учебного предмета в учебном плане

Программа реализуется как модульный элективный курс в форме тематических погружений.

Программа не требует специального взаимодействия с другими школьными дисциплинами, за исключением того, что должен учитываться уровень предметных знаний в области физики и математики.

Цели и задачи программы:

Цель программы: формирование у школьников системного и целостного представления о современной инженерной деятельности как одной из сфер занятости и одновременно типе организации человеческой практики, с самоопределением участников к ней как к сфере собственной работы в течение жизни и с формированием собственных стратегий и проектов в рамках этой сферы.

Задачи курса:

— сформировать и удержать познавательный и исследовательский интерес школьников к инженерии как к профессиональной сфере и как к типу организации практики, на всём протяжении реализации образовательной программы;

— обеспечить знакомство школьников с основными принципами, приёмами, задачами и проблемами современной инженерной деятельности, а также наиболее вероятными тенденциями её развития и точками роста (преимущественно, посредством организации собственной исследовательской деятельности учеников на материале собственного города и региона);

— создать условия для собственной пробно-проектной деятельности школьников в сфере технико-технологических разработок, включающей в себя постановку задачи, исходящей из реальных потребностей производственного процесса, анализ имеющихся технологий, выстраивание связной последовательности действий и системы условий для решения поставленной задачи;

— создать педагогические условия для оформления школьниками полученного опыта и применяемых схем мышления и организации деятельности, с последующим самоопределением к инженерии как к собственной профессиональной сфере;

— побудить школьников к изучению дополнительной информации об инженерной деятельности и конкретных инженерных разработках, истории инженерных практик, роли и места инженера в обществе на разных этапах становления современной технологической цивилизации.

Планируемые результаты по окончании программы, специфические для неё

— появление у школьника представлений о функционировании и развитии современных технических цепочек;

— понимание структуры и схем разворачивания цикла научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;

— понимание места научных знаний, приёмов научного и инженерного рассуждения в системе инженерных разработок;

— оформление образа деятельности позиции инженера, социальной роли современных инженерных практик;

— опыт пробного коллективного проектного действия.

— освоение не менее, чем 70 % учеников основных принципов инженерной деятельности при современных формах организации высокотехнологичного производства, знакомство с конкретными технологическими системами, используемыми в основных современных производствах, определение основных перспективных направлений развития современных технологий;

— самоопределение не менее, чем 50 % учеников к инженерной деятельности как своей основной будущей сфере занятости, с построением индивидуальной образовательной траектории и траектории карьерного роста, в том числе, определением места получения профессионального образования, проектов стажировки, и т.д.;

— овладение не менее, чем 50 % учеников схемами и принципами инженерного мышления, выражающегося в способности анализировать производственную ситуацию с точки зрения технико-технологического обеспечения, ставить задачи, подбирать и конфигурировать или разрабатывать инструменты и технологии их решения.

Требования к условиям реализации программы, специфичные для неё

Место реализации программы

Оптимальна реализация программы на базе муниципального учреждения дополнительного образования. Преимущества:

— школьники могут действительно свободно выбрать участие именно в этой программе, исходя из всего спектра дополнительных образовательных программ на муниципальном уровне, а не из спектра, который предполагает конкретное учреждение общего образования;

— если на первом этапе полезно формирование команд по месту учёбы (что обеспечивает условия для дополнительного соревновательного духа), то на третьем этапе принципиально важна возможность организации проектных групп, основываясь на содержательных основаниях;

— учреждению дополнительного образования организационно проще сконцентрировать на своей базе необходимый ресурс связей с производственными предприятиями, выстроить коммуникации с необходимыми специалистами;

— гибкое расписание позволяет эффективнее мобилизовать необходимый аудиторный фонд.

При этом желательно соглашение (в особенности, для школьников старших классов), что участие в программе засчитывается участникам как элективные, предпрофильные и профильные курсы по основному месту обучения.

Если программа реализуется на базе общеобразовательного учреждения, необходимо предусмотреть возможность участия школьников из других учреждений.

Организационные и материально-технические условия

— организация системы дистанционного сопровождения участников программы и фиксации промежуточных результатов;

— канцелярские товары и расходные материалы для участников образовательных интенсивов.

— библиотека популярных изданий для школьников;

— большая аудитория (зал) для организации общих мероприятий, учебные аудитории для клубных занятий, консультаций, лекционно-семинарской работы, снабжённые необходимым оборудованием (столы/парты, стулья, грифельные доски/флип-чарты, интерактивные доски) — в общей сложности, 10-12 единовременно;

— постоянный нелимитированный доступ в Интернет для школьников для поиска необходимой информации как по месту проведения основного курса, в каждой из школ — участниц образовательной программы;

— возможность проживания и питания на базе отдыха/летнем лагере во время проведения интенсивов, для 100-200 школьников и 8-10 педагогов единовременно.

Содержание кура: «Школа инженерной культуры»

Интенсивные образовательные модули:

1. Открытие. Открытие как практика развития; исследование как инструмент конструирования будущего; актуальность исследовательских практик.

2. Город. Город как пространство производства и воспроизводства; Город как пространство инженерных разработок; Город как объект разработки и управления.

3. Технологии. Постановка задач; необходимые приёмы технологического конструирования и связь между ними; условия реализации.

Межмодульное сопровождение школьников:

1. Занятия в объединениях по направлениям (список направлений предварителен, определяется как запросами участников, так и техническими и содержательными возможностями конкретного образовательного учреждения или сети учреждений):

— лего-конструирование и робототехника;

— компьютерная графика и технический дизайн;

— программирование и лого-миры;

— моделирование технических устройств;

— картинг;

— радиоэлектроника.

2. Интенсивные занятия по методике «Теория решения изобретательских задач» (для участников всех направлений).

Программа может также предусматривать экскурсии, викторины, участие в деятельности научного общества учащихся, конкурсах проектных и исследовательских работ школьников.

Итогом является отбор участников для участия в одной из тематических корпоративных программ (например, летний образовательный модуль «РосАтом» для территорий и муниципалитетов, в которых расположены предприятия «РосАтома»).

Основные виды деятельности учеников:

— учебная деятельность (лекционно-семинарский блок в рамках модулей и межмодульного сопровождения; консультации с преподавателями и экспертами в рамках модулей и в межмодульный период; восполнение собственных образовательных дефицитов, выявившихся в ходе исследовательской и проектной работы; подготовка к конкурсам и викторинам, предусмотренным межмодульным сопровождением);

— исследовательская и проектная деятельность (работа над групповыми заданиями в рамках модулей, занятия по созданию инженерных разработок в различных направлениях и по решению изобретательских задач в межмодульный период; разработка тематики собственных дипломных работ);

— творческая деятельность (работа над оформлением результатов групповой работы в рамках модулей; работа над творческими метафорами основных понятий и принципов инженерной деятельности, а также метафорами собственного отношения к этой сфере);

— досуговая деятельность (экскурсии в учебные заведения соответствующего профиля; проведение тематических праздников; гуманитарный видеосалон; интеллектуальные игры).

Основные образовательные форматы:

— Лекционно-семинарские занятия.

— Решение аналитических и творческих задач (в режиме работы групп, с представлением её результатов на пленарных заседаниях);

— Индивидуальная работа школьников по выбранным проектным и исследовательским тематикам, сопровождаемая экспертными консультациями и тьюторской поддержкой;

— Индивидуальная и групповая работа участников с тьюторами;

— Образовательные экскурсии;

— Интенсивные лаборатории по освоению видов инженерной деятельности и решению изобретательских задач (в межмодульный период);

— Формы содержательного досуга (кинопросмотры с обсуждением, тематические праздники, и т.д.).

Тематические планы и программы образовательных модулей

Модуль 1. «Открытия»

День 1«Открытие как практика развития»

10:00 — 11:30

Установочный доклад ведущего модуля «Практики исследования и открытия»

11:30 — 11:45

Индивидуальные исследования собственного опыта открытий

11:45 — 12:30

Общее обсуждение открытий участников

12:30 — 14:00

Обсуждение мирового опыта открытий, формирование рабочих групп

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа аналитических групп «Технология открытий»

17:00 — 18:00

Общее обсуждение технологий совершения открытий

18:00 — 19:00

Ужин

19:00 — 20:00

Продолжение общего обсуждения

20:00 — 22:00

Культурная программа

День 2«Исследование как инструмент конструирования будущего»

10:00 — 10:40

Установочное сообщение «Исследовательские практики»

10:40 — 12:40

Работа аналитических групп «Технологии исследования»

12:40 — 14:00

Экспертная лекция «Исследования, расширяющие горизонты»

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Общее обсуждение результатов групповой работы

17:00 — 18:30

Круглый стол «Миры открытий и исследований»

18:30 — 19:30

Ужин

19:30 — 21:00

Проектный семинар «Исследования в социальном конструировании»

21:00 — 22:30

Культурная программа

День 3«Актуальность исследовательских практик»

10:00 — 11:30

Установочный доклад «Тенденции развития, потребность преобразований»

11:30 — 12:30

Групповая работа «Актуальные плоскости для исследовательской деятельности»

12:30 — 13:30

Общее обсуждение «Актуальные исследования»

13:30 — 14:00

Формирование проектных групп

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа проектных групп по оформлению инновационных исследовательских проектов

17:00 — 19:00

Презентация проектов исследований

19:00 — 19:30

Ужин

19:30 — 21:00

Подведение итогов, торжественное закрытие модуля. Прощальный вечер

21:00 — 23:00

Культурная программа.

Модуль 2. «Город»

День 1. Город как пространство производства и воспроизводства

10:00 — 11:30

Установочный доклад ведущего модуля «Что такое «современный город», и какая деятельность в нём возможна». Дискуссия по материалам доклада.

11:30 — 12:30

Индивидуальная и групповая работа по формированию гипотез относительно направлений деятельности, могущих стать основополагающими для города XXI века.

12:30 — 13:30

Общее обсуждение индивидуальных и групповых гипотез.

13:30 — 14:00

Обсуждение реальных сценариев развития городов как систем производства и воспроизводства в современном мире, формирование рабочих групп (по типам городов как систем жизнеобеспечения и производства).

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа аналитических групп «Города будущего»; тема: «Структура городской жизни и основные субъекты».

17:00 — 18:00

Пленарное заседание по результатам работы групп.

18:00 — 19:00

Ужин

19:00 — 20:00

Продолжение пленарного заседания.

20:00 — 22:00

Культурная программа

День 2. Город как пространство инженерных разработок

10:00 — 11:00

Установочный доклад ведущего модуля «Современный город: пространство работы или пространство разработок?». Дискуссия по материалам доклада.

11:00 — 12:30

Работа аналитических групп «Города будущего»; тема: «Виды интеллектуальных разработок, которые сможет обеспечить наш город».

12:30 — 14:00

Экспертная консультация для групп: «Город как система условий для деятельности и идей».

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:30

Пленарное заседание по результатам работы групп.

17:30 — 19:00

Деловая игра «Производственная цепочка».

19:00 — 19:30

Ужин

19:30 — 20:30

Общая рефлексия результатов дня.

20:30 — 22:00

Культурная программа

День 3. «Город как объект разработки и управления»

10:00 — 11:30

Установочный доклад ведущего модуля «Можно ли сконструировать город?»

11:30 — 12:30

Работа аналитических групп «Города будущего»; тема «Социальная инженерия и её основные приёмы и методы».

12:30 — 14:00

Общее обсуждение «Технологии социальной инженерии». Формирование проектных групп.

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа проектных групп по оформлению проектов разработки социально-инженерных технологий.

17:00 — 19:00

Презентация проектов социально-инженерных технологий. Составление коллективной карты городов будущего.

19:00 — 19:30

Ужин

19:30 —21:00

Подведение итогов, торжественное закрытие модуля. Прощальный вечер

21:00 — 23:00

Культурная программа.

Модуль 3. Технологии.

День 1. Технологии: постановка задач

10:00 — 11:30

Установочный доклад ведущего модуля «Откуда берётся потребность в технологиях». Дискуссия по материалам доклада.

11:30 — 12:30

Индивидуальная и групповая работа по поиску производственных и научных задач, которые требуют разработки технологий.

12:30 — 14:00

Общее обсуждение гипотез относительно производственных и технологических задач. Уточнение понятия «задача» и его отличия от понятий «потребность», «интерес», и т.д. Формирование рабочих групп по разработке технологий по решению выделенных и обозначенных задач.

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа аналитических групп «Современные технологии»; тема: «Требуемые эффекты и условия их достижения».

17:00 — 18:00

Первый этап пленарного заседания по результатам работы групп. Проблематизация гипотез групп.

18:00 — 19:00

Ужин. Работа групп над ответами на проблематизирующие вопросы.

19:00 — 20:00

Второй этап пленарного заседания. Определение технологии как системно организованной последовательности действий, обеспечивающей достижение всего комплекса необходимых эффектов.

20:00 — 22:00

Культурная программа

День 2. Технологии: необходимые приёмы и связь между ними

10:00 — 11:00

Установочный доклад ведущего модуля «Условия эффективности технологий, или Как понять, что технология сработает?». Дискуссия по материалам доклада.

11:00 — 13:00

Работа аналитических групп «Современные технологии»; тема: «Технологии: структура реализации и взаимосвязь между приёмами».

12:30 — 14:00

Экспертная консультация для групп: «Причинно-следственные связи в рамках реализации технологий и условия их удержания».

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Пленарное заседание по результатам работы групп.

17:00 — 18:00

Оформление технологий для проверки и патентования (в формате стендовых докладов).

18:00 — 19:00

Заседание патентной комиссии (стендовые доклады)

19:00 —19:30

Ужин

19:30 — 20:30

Общая рефлексия результатов дня.

20:30 — 22:00

Культурная программа

День 3. Технологии: условия реализации

10:00 — 11:30

Установочный доклад ведущего модуля «Что нужно для того, чтобы технология функционировала?»

11:30 — 12:30

Работа аналитических групп «Современные технологии»; тема «Квалификационные и инфраструктурные требования к реализации наших технологий».

12:30 — 14:00

Общее обсуждение «Требования к реализации технологий». Формирование групп для разработки проектов, решающих конкретные производственные и социальные проблемы на основе разработанных и представленных технологий.

14:00 — 15:00

Обед

15:00 — 17:00

Работа проектных групп.

17:00 — 19:00

Презентация проектов на основе разработанных технологий. Оформление программы дальнейших разработок в рамках предложенных технологий, а также индивидуальных образовательных программ участников модуля.

19:00 — 19:30

Ужин

19:30 — 21:00

Подведение итогов, торжественное закрытие модуля. Прощальный вечер

21:00 — 23:00

Культурная программа.

Формы работы школьников

— Индивидуальная и групповая работа школьника с научным руководителем (обсуждение проделанной работы с выделением достижений и дефицитов и планированием дальнейших шагов; консультации по непонятным или слабо освещённым в литературе вопросам исследования/разработки).

— Самостоятельная работа школьников по восполнению своих познавательных дефицитов и реализации исследований/разработок.

— Презентация и обсуждение проектов на научно-практических конференциях, форумах, технико-технологических фестивалях, и т.д.

— Лекционно-семинарская и лабораторная работа в рамках предметных курсов (проходят модульно или в течение года).

— Ознакомительное (наблюдательное) погружение школьников в деятельность молодых представителей профессиональных сообществ.

— Участие школьников в олимпиадах различного уровня, в том числе, в вузовских олимпиадах для абитуриентов.

Литература

Основная литература

1. Альтшуллер Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. — 2-e изд., доп. — Новосибирск: Наука. 1991.

2. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Петрозаводск: Скандинавия, 2004.

3. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. М.: Советское радио, 1958.

4. Винер Н. Творец и робот. М.: Наука, 1966.

5. Ю. В. Горин, В. В. Землянский. Создание новых технических решений на основе использования физических эффектов и явлений. Методические рекомендации. Пенза, 2005.

6. Детская академия Шерлока Холмса. СПб, Нева, 2005.

7. История изобретений. Большая детская энциклопедия. М.: ООО «Издательство», 2009. [Электронная энциклопедия.]

8. Креативный мир. [Электронный ресурс.] www.trizland.ru.

Электронный ресурс включает в себя обширную подборку материалов по истории и теории изобретательства и проектирования сложных технических систем, а также примеров решения инженерных задач разной степени сложности и в разных сферах деятельности. Может быть рекомендован как педагогам, ведущим курс, так и школьникам.

Дополнительно

Рекомендуются литература, художественные и документальные фильмы (например, телеканала Галилео), посвящённые истории отдельных изобретений, биографии великих изобретателей и разработчиков технических систем.

 




[1] «Я гайки делаю, а ты для гаек делаешь болты». (В. В. Маяковский, «Кем быть»)


[2] В наиболее общем определении, модель есть натуральное или символическое представление объекта в его наиболее существенных характеристиках. Типы моделей различаются по тому, какие характеристики являются наиболее существенными.


[3] Можно обратить внимание на обилие на витринах магазинов игрушек всевозможных сборных моделей кораблей и самолётов, исторически вполне достоверных. Увы, сейчас на любой «выставке технического творчества учащихся» практически невозможно отличить сборную модель из конструктора и модель-копию, от начала и до конца выполненную своими руками.


[4] Не только авиационные — А. С. Яковлев («ЯК»), В. И. Ильюшин («ИЛ»), О. С. Антонов («АН») — но и С. П. Королёв.


[5] Самый известный прецедент — клуб «Каравелла» под руководством известного педагога, представителя коммунарского движения, В. П. Крапивина. Опыт клуба описан в документальном сборнике «Чем крепче ветер» и в повестях Крапивина «Трое с Площади Карронад» и «Колыбельная для брата».


[6] Общее представление об укладах — способствующее как преодолению предрассудков о «пост-индустриальном укладе», так и трезвому осознанию того, что и до-индустриальные уклады в современной России и в современном мире не исчерпаны — представлено в Приложении 1.


[7] Курсы «компьютерной грамотности» и «основ программирования», если они не направлены на решение конкретных задач моделирования и визуализации, представляют собой лишь имитацию технического творчества либо направлены на нечто совсем другое. Так, например, курсы компьютерной грамотности для будущих секретарей и бухгалтеров — сами по себе они полезны, но то, что в них используется современная цифровая техника и программное обеспечение, ещё не относит их к техническому творчеству автоматически.


[8] Полуавтоматическое, дистанционно управляемое беспилотное летающее устройство.


[9] С. Пейперт. Переворот в мозгах: дети, компьютеры и продуктивные идеи. М.: Педагогика, 1990.


[10] Базовый пример массовой квалификации «оператора» — водитель личного автомобиля. Он должен знать в достаточной степени механику и термодинамику (например, чтобы рассчитать угол поворота и тормозной путь при разных погодных условиях), должен быть готов к тому, что его устройство не при всех параметрах эксплуатации будет работоспособным…


[11]http://edu.antroponika.ru/library/2/noogen-shkoly-razvit.html


[12]http://www.iq-server.ru/


[13]http://marstefo.ru/


[14] Как правило, используется среди любителей истории и в историческом образовании. Но точно так же очень важно для тех, кто хочет понять технологии и принципы создания и эксплуатации технических средств определённой эпохи. С этой точки зрения, к исторической реконструкции (в её экстремальной форме) можно отнести проекты Тура Хейердала (плавание на плоту из Южной Америки в Полинезию; плавание на тростниковой лодке из Африки в Вест-Индию) и Тима Северина (походы викингов).


[15] Например, http://znatech.ru


[16] Предположим, отыгрывается одно из ключевых сражений Второй Мировой. Школьник, играющий за генерала (с одной из сторон) может требовать необходимое количество танков, самолётов, пушек. Школьник, играющий за «инженера», должен точно представлять, сколько танков на какой скорости могут подойти к линии фронта, как часто их нужно заправлять и сколько для этого нужно заправщиков, какова вероятность поломки, сколько нужно запчастей и ремонтных бригад — и это ещё до начала сражения.


[17] Составитель С. В. Ермаков. Использованы работы В. Вильчека, С. Переслегина.


[18] Ведущий разработчик А. А. Попов



Опубликовано: 12.07.2018 11:17        Обновлено: 12.07.2018 11:17