Развитие инженерных компетенций школьников

Введение

Владимир Григорьевич Шухов – одна из ключевых фигур в советской инженерии, архитектуре и науке. Он стал широко известен благодаря руководству при строительстве первых российских нефтепроводов в 1878 году. Кроме того, он изобрел новые конструкции пространственных плоских ферм и использовал их при проектировании покрытий Музея изящных искусств, Московского главного почтамта, залов и дебаркадер Киевского вокзала в Москве.

Работы Шухова актуальны несмотря на их возраст: все изобретения были реализованы более ста лет назад. Это позволяет использовать их как наглядный пример инженерного мышления и развитого человеческого интеллекта. Наглядность, в свою очередь, является основой экскурсионного метода. Экскурсионный метод – комплексный метод донесения информации, основывающегося на педагогических принципах обучения. Зрительное восприятие, являющееся неотъемлемой частью экскурсионного метода, призвано научить человека видеть и понимать происходящее. В это же время моторность, движение, которое обеспечивает экскурсия, способно обострять зрительное восприятие. Но кроме перечисленного, метод учитывает и творческую активность человека. Таким образом, экскурсионный метод становится одним из способов усвоения знаний, эффективным благодаря активности и движению.

Особенно важную роль в обучении занимает развитие инженерных компетенций в школьном возрасте. Около 80 лет назад общая эрудиция в технической сфере школьников была значительно выше, чем у современных учеников. Эту обусловлено престижностью профессии «инженер» в советское время. К сожалению, на сегодняшний день ситуация противоположная, хотя спрос на услуги инженеров растет. Поэтому в 2022 году становится особенно критичным вопрос о знакомстве школьников со сферой инженерии, вовлечении их в профессию, а также развитие их инженерных компетенций.

Современные экскурсионные методы

В современном мире есть большое количество архитектурных объектов, которые можно изучить при помощи разных видов и приемов экскурсий. Говоря о видах, можно разделить их на категории. Виды экскурсий по содержанию включают обзорные (осмотр нескольких объектов) и тематические (раскрывают определенную тему); по месту проведения включают разные локации, в которых проводится экскурсия; по способу передвижения включают пешеходные и транспортные; и, наконец, экскурсии бывают индивидуальные или групповые.

На сегодняшний день их существует более десятка экскурсионных методов. Для удобства они разделены на две группы:

1. Приемы показа, которые обеспечивают визуальное наблюдение за объектом.
2. Приемы рассказа, которые обеспечивают понимание смысла и цели объекта, а также изменения, которые в нем происходят.

Суть популярных приемов раскрыта далее.

• Прием предварительного осмотра. Суть приема заключается в самостоятельном осмотре объекта участниками экскурсии. Он помогает составить о нем представление и сопоставить его с естественной обстановкой и дать ему оценку.
• Прием панорамного показа. Его суть в полном обзоре местности или объекта с высокой точки. В качестве такой точки выступают мосты, колокольни и башни, стены и другие объекты. Чтобы сконцентрировать внимание участников, экскурсовод должен указать на определенный центр в общей композиции.
• Прием зрительной реконструкции. Этот прием представляет собой соединение демонстрации и рассказа. Так, рассматривая объект, со временем претерпевший изменения, экскурсовод может воссоздать в сознании участников его вид. В беседе можно рассказать, каким был объект раньше, а также подготовить старые фотографии, чертежи и схемы. Этот прием применяется, в основном, при рассмотрении объектов архитектуры. Успех этого приема напрямую зависит от уровня подготовки экскурсовода. Он требует с его стороны хорошей осведомленности об объекте, а также возможности показать дополнительные материалы.
• Прием локализации событий. Восприятие информации увеличивается, если установлена связь событий с конкретным местом. Этот прием позволяет ограничить внимание участников, ведь обращая внимание на рассказ, они обратят и свой взгляд на объект. Например, чтобы обратить внимание людей на знаменитую Шуховскую башню, экскурсовод может заявить: «Эта башня строилась без лесов и подъемных кранов».
• Прием абстрагирования. Этот прием полностью основывается на наблюдении. При рассмотрении одного объекта участнику экскурсии следует полностью отвлечься от других объектов на той же улице. То же самое происходит при рассмотрении одного элемента: при этом необходимо абстрагироваться от полной картины объекта, обратив внимание на одну его часть.
• Прием зрительного сравнения. Прием основан на визуальном сравнении двух объектов или элементов одного объекта. При этом можно сравнивать как похожие, так и совершенно разные по своему смыслу и внешнему виду объекты. Как правило, прием помогает участникам понять реальную величину объекта, а также сэкономить время, дав понимание участникам сравнением вместо слов (так можно сравнить башню Шухова и Останкино, сравнить длину объекта с известными улицами и зданиями. При этом сравнение помогает выявить и уникальность объекта, и его сходство с другими.
• Прием интеграции. Показывая и рассказывая об отдельных частях объекта, экскурсовод постепенно собирает картину в единое целое. Человеческий мозг привык сначала делить информацию на маленькие части, а затем собирать ее воедино. Он подобен компьютеру, который загружает файлы, деля их на байты. Прием особенно эффективен при показе архитектурного ансамбля. Так, экскурсовод показывает отдельно каждое здание, а затем объединяет впечатления. В конце участники воспринимают ансамбль как единое целое и, с помощью экскурсовода, формируют определенные выводы и дают композиции единую характеристику и оценку.
• Прием зрительной аналогии. Прием аналогии основан на сравнении объекта с фото другого аналогичного объекта, либо с объектом, которые участники наблюдали ранее на той же экскурсии. Может показаться, что прием повторяет «зрительное сравнение», но на самом же деле он сложнее, особенно, если экскурсанту предлагается вызвать в памяти подходящую ассоциацию.

В группу приемов показа входят также приемы переключения внимания и движения (вблизи объекта). К приемам рассказа относят:

• экскурсионной справки (сообщение кратких данных об объекте);
• описания и характеристики, объяснения (сущности и причин явления);
• комментирования (разъяснение явлений, которые видят экскурсанты);
• репортажа (краткое сообщение о событии, явлении);
• цитирования;
• вопросов-ответов;
• ссылки на очевидцев («видели, что…»);
• заданий (призыв к размышлениям со стороны экскурсантов);
• новизны материала (сообщение фактов, не известных экскурсантам);
• словесного монтажа (использование литературных отрывков в рассказе);
• соучастия (помощь экскурсантам принять участие в событии);
• дискуссии (выдвижение положения, которое может вызвать споры у участников);

Кроме того, экскурсовод может сталкивать противоречивые версии, создавать образы людей в рассказе, ставить проблему во главе рассказа, отступать от темы для вовлечения участников, применять приемы индукции и дедукции, а также компоновать структуру рассказа так, чтобы вначале выдавать менее интересные факты, а в конце – самые интригующие. Или же наоборот. Но существует и отдельная группа, приемы в которой нельзя классифицировать. Например, прием исследования. Когда глубина колодца определяется при помощи горящего листа бумаги, падающего вниз. Хорошим примером является и прием контраста, когда экскурсантам предоставляется возможность, например, увидеть состояние объекта в прошлом и сравнить его с современным состоянием.

Опыт интеграции элементов обучения в экскурсионный метод

Экскурсия сама по себе содержит в себе элементы обучения и познания. В современной российской системе образования активно продвигается экскурсионный метод при изучении исторических событий, а также при изучении природных явлений. Для этих целей организовываются экскурсии в различные музеи, а также выезды на природу.

На самом деле, экскурсии вносят существенный вклад в решение задач, связанных с воспитанием и образованием школьников, особенно младшего возраста. В процессе организуемых учебным заведением экскурсий в рамках предмета «Окружающий мир», школьник накапливает опыт взаимодействия с окружающим миром, а также получает представление о процессах и явлениях, которые в нем происходят. Это позволяет образовать некую базу для формирования дальнейших понятий в рамках естественных наук. В рамках таких экскурсий, руководитель группы мотивирует экскурсантов заниматься наблюдением и практикой. Таким образом, формируя навыки исследования у детей школьного возраста.

Подобные экскурсии способны развить и эмоциональный интеллект ребенка, и навыки восприятия эстетики. При изучении своего города у школьника складывается представление о многих объектах. Он оценивает их, чего нельзя достичь без сопровождения экскурсовода. В том числе, современная экскурсия, направленная на знание своей местности, должна развивать исследовательские навыки и обращать внимание экскурсантов на историческое наследие. Важно отметить, что элементом обучения школьников нередко становится социум. Так, школьники, в рамках внеклассной деятельности, могут посетить такие места, как медицинский кабинет, фабрика елочных игрушек и шоколада, фермы, хозяйства и даже производства.

Если посетить определенное производство невозможно из-за его небезопасности или удаленности, в дело вступают современные технологии. Так, в 2022 году был запущен проект «Виртуальный мир профессий», в рамках которого школьники могут познакомиться с профессией инженера-нефтяника в виртуальном мире при помощи специального шлема. Суть программы – познакомить детей школьного возраста с профессией и посмотреть, как работал инженер-нефтяник век назад, и какими задачами он занимается сейчас. Это определенно придает престиж профессии и развивает общий кругозор учащихся. И, хоть формат экскурсии перешел в виртуальную вселенную, ее смысл полностью сохранился.

В рамках экскурсий школьники знакомятся с историческими фактами и элементами родной культуры и иностранных обычаев. Так, объединяя разные приемы для экскурсий, гид способен погрузить школьников любого возраста в определенное историческое явление, разобрать и обсудить его проблематику, а также рассмотреть объекты, связанные с данным периодом. Таким образом, информация, полученная от повествователя с интеракцией реальности, усваивается сравнительно с обычным повествованием лучше у людей разных возрастов.

Инженерная тетрадь В. Шухова

Сложная политическая ситуация в мире наряду с продолжительным закрытием многих стран в связи с пандемией привело россиян к ситуации, когда внутренний туризм стал намного более выгоден, чем внешний. Но желание остаться на отпуск в России зачастую связано не только с финансовой ситуацией, но и с моральной предрасположенностью поддержать родину в сложные времена. В 2022 году, несмотря на сильный отток граждан из страны, внутренний туризм в России вырос на 10%.

Сам показатель говорит о том, что ситуация открывает новые возможности для раскрытия потенциала достояния страны: как культурного-исторического, так и научно-технического. Российские инженеры известны своим нестандартным мышлением и оригинальными идеями. Даже изобретения, созданные в советское время, до сих пор актуальны. Что касается конструкций Шухова В.Г., абсолютно инновационных в период его жизни, то они до сих пор имеют ценность для государства. Об этом говорят попытки сохранить и отреставрировать элементы архитектуры, которые он создал для главных зданий Москвы: сетчатая оболочка на крыше ГУМа, крыша ГМИИ им. Пушкина, радиобашня на Шаболовке. Кроме того, знаменитые стеклянные потолки, разработанные инженером, можно увидеть в «Петровском пассаже» и гостинице «Метрополь».

Несмотря на известность некоторых архитектурных элементов, мало кто понимает их суть и гениальность конструкций. Люди продолжают использовать изобретения ученых, о которых не знают ничего, даже их имени. В то же время, опыт и интеллект этих людей может вдохновить нас и наших детей на совершенствование и проявление новых идей, открывать новые горизонты, а также решать трудные задачи. А это становится особенно актуальным в условиях дефицита кадров культурных и технических направлений.

Именно эта мысль и дала идею начать разработку «Инженерной тетради Шухова» для учеников 5 класса. Авторы идеи – Столярова О.А. и Богдашкина А.Ю. в данный момент находятся в стадии разработки проекта. Основная его цель заключается в организации и проведении со школьниками уроков по черчению и математике на реальных объектах в Москве. Технический скетчинг в комплексе с реальными математическими расчетами и творческими заданиями из тетради позволит сформировать инженерные компетенции у учащихся.

Тетрадь полностью отражает научно-техническое наследие Владимира Григорьевича Шухова – первого и исключительного инженера Российской Империи и Советского Союза. Гиперболические конструкции, которые он изобрел, используются во всем мире. Так, телебашни в Гуанчжоу (Китай) и в Сиднее (Австралия) выполнены на базе его чертежей. Вокруг школьных предметов всегда витает множество стереотипов. Детям скучно на истории, поэтому, чтобы вовлечь их в предмет, организовываются экскурсии в специальные музеи. Чтобы школьники не скучали на уроках природоведения, учителя предусматривают выезды на природу, в Планетарий и зимние сады. Кажется, что подобного решения для математики и черчения нет. В то же время, с этими предметами зачастую возникает больше всего проблем: математику дети воспринимают как нечто сложное, а причину, по которой им может пригодиться черчение в реальной жизни и вовсе не могут придумать. Отсюда возникают проблемы с мотивацией.

Из этой проблемы возникает идея столкнуть школьников с реальными испытаниями, которые покажут неразрывную связь между предметами, подарят мотивацию и позволят понять материал лучше – ведь мозг намного более эффективен, когда речь заходит о реальных задачах. Инженерная тетрадь будет отражать следующие разделы:

• Узнай больше. Поможет ученикам познакомиться с достижениями В.Г. Шухова, вдохновиться его вкладом в инженерное дело и репутацию всей страны, а также узнать о последователях его разработок;
• Математическая лаборатория. Необычные задания по математике, которые можно решить с помощью знаний и разработок В.Г. Шухова;
• Инженерный артбук. Нестандартные задачи по черчению и изобразительному искусству, которые, в том числе, школьник может выполнять и на ПК при помощи рекомендованной программы.

Дополнительная мотивация продумана в приложении, работающем в симбиозе с тетрадью. Оно не только открывает школьникам еще больше фактов и информации о достижениях Шухова, но и присваивает школьникам «должности». По мере выполнения заданий они растут от помощника инженера до младшего специалиста, а затем до инженера, главного конструктора, и, наконец, становятся главным инженером. Предполагается, что такой интерактив будет более эффективен, чем привычные оценки в классном журнале.

Кроме того, достигнув вершины «карьерного роста», учащийся получает возможность попасть в «Город Шухова». Эта виртуальная локация будет содержать объекты Шухова, которые будут динамичны. Такая идея, как «Инженерная тетрадь Шухова» позволит ученикам с большим интересом относиться к своей культуре, с большим рвением знакомиться с инженерными достижениями и интересоваться актуальными для страны профессиями. Кроме того, идея поможет объединить в сознании школьников такие предметы как математика, история и черчение.

Идея, изложенная в «Инженерная тетрадь Шухова», отражает не только исключительную роль экскурсионного метода в образовании, но и решение актуальных проблем, стоящих перед государством и современным обществом.

Работы Владимира Шухова, несмотря на то что разработаны они были в прошлом веке, способны вдохновлять школьников на развитие инженерного мышления. Задачи, оформленные в интерактивном виде, имеют больший потенциал вовлечения, чем стандартные задания из школьной программы. С одной стороны, проект направлен на расширение культурного кругозора современных учеников пятых классов, а с другой – на их заинтересованность в профессиях, которые в данный момент дефицитны на российском рынке труда.

Эффективность экскурсионного метода уже доказана многолетним опытом преподавателей и экскурсоводов. Знания, которые даются в процессе движения и наблюдения, усваиваются сравнительно лучше знаний, полученных в рамках аудитории. Рассказ, сопровождаемый показом, задействует сразу два типа человеческой памяти: с одной стороны, визуальной, а с другой – аудиальная. Но проект, который предполагает решение задач в инженерной тетради вблизи реальных объектов, задействует и третий тип памяти – кинестетический. Есть искренняя вера, что эта разработка поможет подтвердить слова Анатолия Васильевича Луначарского: «Педагог – это тот человек, который должен передать новому поколению все ценные накопления веков».