В ряде школ Новосибирской области уже два года работают инженерные классы. Узнать о том, как происходит внедрение проекта и чем отличается инженерное образование от обычного, мы решили в «Центре развития творчества детей и юношества» Новосибирской области.

Нужны ли нам инженеры?

Такие классы сегодня востребованы, - говорит методист центра, преподаватель робототехники Сергей ЯКУШКИН. - Все мы наблюдаем не лучшую ситуацию на производстве, пришла пора ее переломить. И сделать это должны новые инженеры. Сейчас необходимы люди с новым видением проблемы, знакомые с современным оборудованием, передовыми технологиями, и наша задача - подготовить их.

В нашей области нет нефти, газа. Основной наш потенциал — интеллектуальный, - дополняет коллегу Екатерина ДЁМИНА, руководитель отдела психолого-педагогического сопровождения развития интеллектуальной одаренности «Центра развития творчества детей и юношества». - Сейчас специалистам, которые владеют хорошими инженерными навыками, и могут качественно выполнять высокотехнологическую работу в этом направлении, по 50-60 лет. Это предпенсионный и пенсионный возраст. Молодежи среди них нет. А запрос у промышленности, инновационного, наукоемкого бизнеса на подобных специалистов существует.

” Подготовку новых инженеров, по мнению педагогов, нужно начинать не в вузе, а в школе. Однако выпускники школ сегодня не готовы эффективно обучаться техническим специальностям.

Если посмотреть сегодняшнюю статистику по ЕГЭ, то уровень двойки по математике - 20 баллов. А минимальный проходной балл по математике в технические вузы - 36. Разница всего в 16 баллов, и абитуриент поступает в вуз! - поясняет ситуацию Сергей Якушкин. - Подготовка тех, кто идет в технические вузы, крайне низка. Какие инженеры будут выпущены при таком уровне подготовки школьников?

” - Наша цель - взрастить инженерную элиту, возродить тот сильный инженерный корпус, который мы растеряли в постсоветское время, но уже на современном уровне.

Для решения этой задачи применяются не только новые программы, но и новые методы обучения.

Сегодня мы сотрудничаем с Новосибирским государственным архитектурно-строительным университетом (НГАСУ), Новосибирским госуниверситетом (НГУ) и техническим университетом (НГТУ). Основной принцип нашей работы - совместное обучение школьников и студентов, когда студенты становятся наставниками школьников под присмотром куратора из вуза. Это очень эффективно, когда наставник не сильно отличается по возрасту от обучаемого.

” Надо сказать, что в Новосибирске и раньше работали такие учреждения образования, как Инженерно-технический лицей при НГТУ, Аэрокосмический лицей и другие. Но проект создания инженерных классов стал ноу-хау Новосибирска, а при его разработке был использован также опыт обучения детей в физико-математической школе при НГУ. Сами образовательные учреждения оказались очень заинтересованы в новшестве.

Когда открывался проект, было решено набрать 10 спецклассов, но в отборочном конкурсе пожелало участвовать 26 общеобразовательных учреждений, и поэтому классов набрали 15, - вспоминает заведующая отделом сопровождения спецклассов «Центра развития творчества детей и юношества» Новосибирской области Юлия КЛЯЙН. - Помимо Новосибирска инженерные классы были созданы в Бердске и Карасуке. В 2014 году они открылись еще в двух районах области - Купинском и Маслянинском. На сегодняшний день таких классов 35, поскольку наша задача - - сделать доступным инженерное образование для всех одаренных детей, то этот проект пошел в область.

Как воспитать инженера

Как объяснила Екатерина Дёмина, принципиально важный момент обучения в новых классах - это привитие практических навыков работы с оборудованием. В инженерные классы набираются технически одаренные дети, которые изучают не только теорию - математику, физику, но и инженерную графику, 3D- конструирование, моделирование, робототехнику.

Но сегодня все еще приходится сталкиваться с недостатком современного оборудования, оно в большинстве школ, особенно сельских, находится на уровне 50-60 годов, - признает Екатерина. - Это станки, которыми пользовались наши родители, если не дедушки и бабушки. Поэтому необходимо уходить от старого оборудования, и внедрять новое - с ЧПУ (числовым программным управлением).

” Однако техническое обеспечение образовательного процесса - не единственная проблема, стоящая перед организаторами инженерных классов. Концепция обучения также еще находится в стадии формирования.

По мнению Екатерины Деминой, одинаково хорошее владение теорией, и практикой - принципиально важный момент:

В инженерных классах есть риск подмены развития инженерного мышления простым решением олимпиадных задач. А перед нами стоит задача подготовки специалистов нового поколения.

С другой стороны, если мы будем вытеснять интеллектуальную подготовку технологической, - размышляет Сергей Якушкин, - то мы сведем это к уровню ПТУ. И тогда на выходе мы получим, может быть, хорошего рабочего, но не инженера. Поэтому, конечно же, инженерный класс сложнее, чем просто математический или физический: в нем высоким должен быть и уровень подготовки по фундаментальным предметам, в дополнение к технологической подготовке.

Робототехника - первый шаг в инжиниринг

Пока в качестве предмета, сочетающего в себе и теоретическую, и практическую составляющую, инженерные классы используют робототехнику. Чтобы начать обучение по этому направлению, школе достаточно приобрести небольшие и недорогие настольные станки.

” Для более масштабных задач создаются центры коллективного пользования с более дорогим оборудованием, например, Детский технопарк и ЦМИТ (Центр молодежного инновационного творчества), расположенный в Академпарке.

Эти центры оснащены совершенно новыми станками и приборами, такими как 3D принтеры, позволяющими сделать любую деталь, - поясняет Сергей Якушкин. - Одной школе закупить их не под силу, поэтому организуются общие занятия. К нам приезжают дети из Кольцово, новосибирского лицея № 22 «Надежда Сибири».

Если говорить о методике преподавания робототехники, - продолжает Сергей, - то мы, конечно, используем мировой опыт. Но мы очень сильно изменили западные методики, поэтому можно считать, что сейчас в России существует собственная школа робототехники, и это одна из составляющих интеллектуального потенциала Академгородка. Научные сотрудники из институтов СО РАН, может быть, и не инженеры по большому счету, но получают очень серьезные инженерные навыки. И это используется в инженерных классах новой общеобразовательной школы.

Стать инженером. Когда?

В инженерных классах дети обучаются с 12 лет, хотя, по мнению Сергея Якушкина, оптимально было бы начинать обучение подростков лет с 14, то есть с 7 класса, когда у ребят уже существует осознанная мотивация своей будущей профессии. А вот к робототехнике дети тянутся, как только начинают играть в Лего, так что изучают ее в виде игры с первого класса.

После 5 класса, - говорит Сергей Якушкин, - мы даем осознанные задания. Ребенок должен сделать именно робота. Игра присутствует, но она отступает на задний план. Для старших задание еще более усложняется. А самые старшие занимаются уже очень сложным программированием андроидов, человекоподобных роботов. Они учат их видеть, распознавать объекты, читать тексты, общаться.

” - В летней естественнонаучной школе «Лаборатория Z», которая собирает одаренных детей со всей области, в этом году шестью школьниками 6-8 классов был разработан экзоскелет «роборука». Перед ними была поставлена техническая задача, и дети сами придумали, как осуществить разработку такого робота. В течение сезона они под руководством заведующего лабораторией и его ассистентов создавали модель, которая смогла полностью повторить движения руки человека.

По словам Юлии Кляйн, почти 86% выпускников спецклассов планируют продолжить обучение по выбранному профилю, а значит - следуют за своей мечтой. Первый выпуск двух инженерных классов, набор в которые проходил в 2013-м и нынешнем году, состоится весной 2015-го.

Фото предоставлено «Центром развития творчества детей и юношества» НСО

Немного о предыстории вопроса

Почему наши соотечественники предпочитают ездить на иномарках? Почему в своем окружении вы не найдете пользователей отечественных смартфонов? Почему российские наручные часы, еще лет 40 назад успешно экспортировавшиеся за границу, сегодня далеко отстали от продукции швейцарского часпрома?...

Ответ на все подобные “почему” прост: за последние десятилетия страна существенно подрастеряла свои инженерно-конструкторские кадры, не создав принципиальных условий для их восполнения. Результат – отставание от стран-конкурентов по множеству отраслей, где требуются высокопрофессиональные конструкторы и инженеры. А требуются они во всех сферах, где речь идет о разработке и промышленном изготовлении чего бы то ни было – от предметов мебели до военной и космической техники.

В наши дни осознание ситуации пришло, и стали приниматься системные меры по ее исправлению. Понятно, что в данном случае все должно начинаться с образования, ибо нельзя получить первоклассного инженера “из воздуха”. Цепочку воспитания соответствующих кадров нужно протянуть от школы через инженерные вузы к высокотехнологичным инновационным предприятиям .

Так в сентябре 2015 г. под эгидой Департамента образования г. Москвы стартовал проект “Инженерный класс в московской школе”, имеющий главной целью подготовку компетентных специалистов, необходимых экономике города и востребованных на современном рынке труда (аналогичным проектам был дан ход и в регионах). Одним из участников проекта стала Гимназия №1519.

Спустя год после старта

2015/2016 учебный год стал весьма динамичным в части продвижения проекта “Инженерный класс в московской школе”. Около ста школ столицы влились в проект, открыли в общей сложности более двухсот инженерных классов, охвативших около 4.5 тысяч учащихся. К концу года более 130 новых школ заявили о своем желании участвовать в проекте. В реализации проекта участвуют 16 федеральных технических вузов, являющихся опорными площадками для профориентационной работы с учащимися инженерных классов. Формируется пул предприятий-партнеров проекта из различных отраслей промышленности. Знакомство с работой реальных высокотехнологичных предприятий должно послужить эффективному “погружению” учащихся в инженерную сферу.

В июне 2016 года в Москве на площадке МГТУ им. Н.Э. Баумана состоялся Международный конгресс “SEE-2016. Наука и инженерное образование”. В работе Конгресса приняли участие представители российских и зарубежных университетов и научно-промышленных предприятий, потенциальных работодателей, отечественных школ. Конгресс был сконцентрирован на повышении эффективности инженерного образования в современных условиях, а обмен опытом с зарубежными коллегами позволил выявить пока еще не реализованные возможности и слабые места в деле возрождения отечественного инженерного потенциала.

“Хотим готовенького”

Как показало общение на Конгрессе, часть российских предприятий и вузов все еще исходят из представления, что для воспитания профессионального инженера достаточно адаптации вузовских программ под потребности предприятий, нуждающихся в инженерных кадрах. Результатом такого подхода является “недоученность” выпускников вузов до требуемого уровня. Отечественные эксперты считают, что горизонт воспитания инженера составляет примерно семь лет, из чего следует, что начало этому воспитанию должно быть положено уже в школе . Открытие инженерных классов и активная позиция вузов – участников проекта в построении эффективного взаимодействия с профильными школами и внедрении отдельных форм инженерной подготовки уже начиная со старших классов, отвечают этой потребности.

В Гимназии № 1519 открыто два инженерных класса (10-й и 11-й) и так называемый “предынженерный” 9-й, учащиеся которого также вовлекаются в соответствующие профориентационные мероприятия и получают расширенную подготовку по профильным предметам (физика, математика, информатика). К моменту окончания учащиеся этого класса в подавляющем своем большинстве выбирают профильное техническое направление в старшей школе. Зачисление в 10-й и 11-й инженерные классы происходит на основе анализа интегрированных образовательных результатов учащихся по профильным предметам, результатов проектно-исследовательской работы и научно-технического творчества.

Гимназия №1519 заключила договоры о сотрудничестве с МИЭМ НИУ ВШЭ и МГТУ им. Н. Э. Баумана. Партнерство с данными вузами обеспечивает учащимся широкий круг разнообразных инженерно-образовательных возможностей, включая профориентационные лекции, спецкурсы, лабораторные работы, мастер-классы, летнюю инженерную практику на базе университетских кафедр, научно-образовательных центров и лабораторий.

А надо бы еще раньше

Можно констатировать, что понимание необходимости начала воспитания будущих инженеров уже со школы охватывает все больше сторонников и становится практически необратимым. При этом сравнение с зарубежным опытом показывает, что за границей вовлечение школьников в инженерную деятельность происходит гораздо раньше, чем у нас – уже с младших классов .

Российские школы уже начали перенимать этот опыт. Таким образом, мы становимся свидетелями тренда на понижение возрастного барьера вхождения в область инженерии . И для этого в настоящий момент складываются хорошие предпосылки: учащиеся и их родители, видя высокую и неформальную активность по возрождению престижности инженерной профессии, становятся сильно мотивированными и демонстрируют отчетливый отклик на этот сигнал. Вероятно, через год охват учащихся профильными инженерными классами кратно увеличится, а начало предпрофильной подготовки сместится в сторону 5 – 8-х классов.

Осознавая указанный тренд, Гимназия №1519 тоже планирует в 2016/17 учебном году ввести элементы предпрофильной инженерной подготовки в 5 – 8-х классах. Одним из таких элементов станет курс трёхмерной компьютерной графики, нацеленный на формирование пространственного мышления школьников. Другой элемент – кружок интеллектуальной робототехники, способствующий развитию базовых навыков использования компьютеров и управляемых роботизированных устройств, навыков программирования и решения алгоритмических задач.

Что ты умеешь на самом деле?

Важный тезис, разделяемый инженерным и образовательным сообществом: пока человек не начнет делать что-либо своими руками, его инженерные познания иллюзорны . Вот почему практически все участники движения по возрождению инженерного потенциала страны подчеркивают исключительное значение проектно-исследовательской деятельности школьников и студентов. Понимая важность данного фактора и опираясь на положения ФГОС второго поколения, необходимо придать проектно-исследовательской деятельности статус обязательного компонента подготовки школьников . Вероятно, такой подход также превратится в тренд в ближайшие годы.

Представляется, однако, что не все способы организации проектно-исследовательской деятельности учащихся равноценны и эффективны. На мой взгляд, можно выделить три уровня организации такой деятельности:

“Начальный”

Речь идет о проектах, придуманных в домашних или школьных условиях . Руководителями таких проектов являются родители ребенка или учитель. С одной стороны, это позволяет выделить активных детей, повысить их мотивацию, набраться минимального исследовательского опыта. С другой стороны, недостатки этого способа весьма существенны: за такими работами, как правило, не стоит столь важных организационных ресурсов, как производственная база и научный потенциал руководителя. Соответственно, подобные проекты, в большинстве своем, почти не имеют прикладного значения и перспектив серьезной дальнейшей разработки.

“Базовый” (на текущий момент)

Этот уровень предполагает выполнение проектов на вузовских площадках под руководством вузовских специалистов и научных работников . В этих условиях к услугам школьника, выполняющего проект – и разнообразное оборудование, и научный опыт руководителя, позволяющий поставить действительно актуальную и перспективную задачу, и возможность дальнейшего продвижения выполненной разработки, если она этого заслуживает. Данный уровень отвечает современным представлениям о проектно-исследовательской деятельности учащихся инженерных классов и предусматривается большинством договоров о сотрудничестве между вузами, участвующими в проекте, и профильными школами. В основном, именно на такую форму проектно-исследовательской деятельности в настоящее время существует запрос со стороны участников (школ, вузов, предприятий), занятых в деле возрождения инженерной профессии.

“Высший” (предположение)

Прорывным шагом вперед в развитии проектно-исследовательской деятельности стало бы формирование групп, состоящих из студентов и школьников, участвующих в выполнении конкретных проектов на конкретных предприятиях , представляющих наукоемкие и инновационные отрасли. Такой подход дал бы максимальную степень погружения будущих инженеров в профессию, обеспечил бы несомненное прикладное значение их работе, а также перспективу внедрения выполненных разработок в практику. Мотивация учащихся в такой модели достигала бы наивысшего уровня.

В разрезе проектно-исследовательской деятельности задачей №1 нашей гимназии является максимальный охват учащихся этой деятельностью на уровне не ниже “базового” и придание ей статуса обязательного компонента подготовки школьников. Помимо этого, мы намерены предпринять усилия, чтобы внедрить в гимназии модель “высшего” уровня.

Можешь ли ты “продавать”?

На Конгрессе SEE-2016 интересная дискуссия развернулась на тему: должен ли инженер одновременно быть предпринимателем , чтобы уметь коммерциализировать свои идеи и разработки, находить для них инвесторов, “пробивать” им дорогу в жизнь? Участники сошлись во мнении, что такая двойная роль – “инженер-предприниматель” – это, скорее, идеальная модель, и ее нельзя возводить в ранг стандарта . Хотя, если инженер, не в ущерб своему профессионализму, тем или иным способом овладеет навыками предпринимателя, то это можно только приветствовать.

Разумным решением являются созданные в различных вузах факультеты и кафедры, готовящие специалистов по продвижению инженерных разработок. И хотя акцент в проекте “Инженерные классы” делается не на комерциализации инженерных разработок, а на овладении собственно инженерной профессией, определенная профориентационная работа, связанная с инженерным бизнесом, не была бы лишней. Во всяком случае, школьнику, нацеленному на профессию инженера, полезно заранее представлять себе, что созданный инженером прототип чего-либо, пусть даже очень перспективного и востребованного, – это не финал процесса, а лишь старт целого комплекса специальных бизнес-мероприятий, выводящих разработку в жизнь.

В этой связи, возникает следующая идея: занимаясь продвижением инженерных классов в широком смысле, можно найти полезное место в этом процессе и для части учащихся классов социально-экономического профиля. Во всяком случае, опыт нашей гимназии показывает, что учащиеся этих классов проявляют интерес к направлению “Инженерный бизнес и менеджмент”. Представляется, что вовлечение классов социально-экономического профиля во взаимодействие с соответствующими факультетами и кафедрами вузов не только не “нагружает” избыточно проект “Инженерные классы”, но и разумно дополняет его в силу сказанного выше о разделении ролей собственно инженера и предпринимателя, продвигающего инженерные разработки в жизнь.

IT – без них никуда!

По меткому замечанию одного из докладчиков SEE-2016, современные самолет, ракета и многие другие образцы техники – это, во многом, IT-изделия . В том смысле, что существенной их частью являются управляющие ими программно-аппаратные комплексы. Что уж говорить о “чистых” IT-сервисах, полностью состоящих из собственно программ и представляющих собой огромное поле деятельности. И тут всплывает еще одна проблема – нехватка не только инженеров в классическом понимании этого слова, но и острая нехватка высококлассных программистов . Очередное подтверждение этому было дано на проходящем в июне – августе Всероссийском молодежном образовательном форуме “Территория смыслов”, а именно – на открывшейся 13 июля 2016 г. третьей смене “Молодые ученые и преподаватели в области IT”.

Таким образом, данная проблема также заслуживает того, чтобы заниматься ею уже начиная со школы. Обращаясь вновь к теме проектно-исследовательской деятельности, уместно “обогатить” ее содержание IT-проектами и создавать условия для получения школьниками практики программирования, участия в реальных проектах автоматизации процессов на предприятиях в составе проектных групп.

На совещании 30 июня 2016 г. о планах развития проекта “Инженерный класс в московской школе” на 2016/17 год Департамент образования г. Москвы проинформировал о том, что уже формируется пул предприятий-партнеров из IT-отрасли, которые включатся в профориентационную работу со школьниками. Вероятно, мы увидим еще один тренд – увеличение доли учащихся инженерных классов, сориентированных на работу в IT-сфере и выбирающих для поступления соответствующие вузы и кафедры.

Заключение

Понимание, учет и реагирование на имеющиеся и возникающие тренды в любом сегменте образования, в частности, в рамках реализации проекта “Инженерный класс в Московской школе”, есть необходимое условие эффективной подготовки учащихся .

Проект “Инженерный класс в московской школе” создаёт условия для расширения сетевого взаимодействия между общеобразовательными организациями, организациями высшего профессионального образования и научно-производственными предприятиями. Объединение ресурсов участников проекта открывает перед школьниками новые реальные пути в профессию инженера.

Почему у российских школьников снижается способность к обучению

«Общий уровень геометрической, и особенно стереометрической подготовки выпускников по-прежнему остается низким. В частности, имеются проблемы не только вычислительного характера, но и связанные с недостатками в развитии пространственных представлений выпускников, а также с недостаточно сформированными умениями правильно изображать геометрические фигуры, проводить дополнительные построения, применять полученные знания для решения практических задач… Это связано с традиционно невысоким уровнем подготовки по этому разделу и формализмом в преподавании начал анализа…»

Из отчета ФИПИ о результатах ЕГЭ по математике, 2010.

Какие выводы напрашиваются из приведенной цитаты? Оказывается, оканчивая школу, дети мало что усваивают из основных математических навыков и умений? Очевидно, что инженерного специалиста с таким базовым уровнем знаний не подготовить. Причину пробелов в знании точных наук специалисты видят и в плохом качестве учебников, и в формализме преподавания, и в неразвитом логическом, аналитическом мышлении современного поколения школьников.

Надеемся, что беседа с Евгением КРЫЛОВЫМ , доцентом Института атомной энергетики (г. Обнинск), автором учебников по математике, программированию, уникальных «компьютерных сказок» для детей, и Олегом КРЫЛОВЫМ - доцентом Ижевской государственной сельскохозяйственной академии, поможет яснее понять суть этой проблемы.

Евгений Васильевич, вы работали над учебником по программированию для вузов, сегодня трудитесь над учебником по математике для ссузов. Расскажите, какими критериями вы руководствуетесь при их создании? Что можете в целом сказать о методическом обеспечении школьного и вузовского образования?

Е.К.: Методическое обеспечение школы и вуза строится по-разному. Вузовская методика опирается на высокий профессионализм преподавателя, строгая регламентация ей противопоказана. Считаю, именно с учетом этой позиции должна проводиться разработка ФГОС, и они должны иметь рекомендательный статус.

Как правило, новые образовательные стандарты, поступив в вуз, тщательно обсуждаются на выпускающих и общих кафедрах, затем каждый лектор разрабатывает свою программу - и это главный момент. В дальнейшем программа снова проходит обсуждение на кафедрах и методических советах факультетов. И только после такой многолетней обкатки продукт готов. Крайне важно участие людей, которые видят, как он встраивается в общую канву учебного плана: обязательно - заведующий кафедрой, желательно - рецензент и, конечно, преподаватель, причем высокой квалификации.

В школе сложнее. При подготовке методического обеспечения нужно рассчитывать на «среднего» учителя, и для него надо сделать шаблоны и заготовки. Однако необходимо наладить обратную связь для сбора мнений педагогов. Методические службы этого не делают, поскольку они во многом оказались беспомощными. Они должны выражать мнение профессионального сообщества, то есть играть роль «отрицательной» обратной связи, а не поддерживать и оправдывать министерскую стратегию.

Очень важный вопрос - наполнение учебного плана, которое сейчас ниже всякой критики. При написании учебника по программированию, при опоре на многолетний опыт предыдущих поколений авторов, главным критерием для меня было развитие нужного специалиста. Но пришлось учесть сложившийся учебный план, существующие реалии производства программных продуктов и т.п.

О.К.: Позвольте и мне высказать свое мнение. То, что сегодня творится со школьными учебниками - катастрофа. Например, учебники одного автора, одного издательства двух последовательных лет издания невозможно использовать в учебном процессе только из-за расхождения нумерации задач, параграфов, разделов и тем.

Хороший школьный учебник формируется не один год. Причем под конкретную программу и в контексте с содержанием тех дисциплин, которые придется изучать будущему студенту в вузе. Пример: вся начертательная геометрия в вузе построена на теоремах, доказанных в школьной стереометрии как постулаты. Ясно, что качество школьного учебника и, соответственно, качество преподавания геометрии в школе напрямую влияют на понимание студентом лекций по начертательной геометрии в вузе. В реальности большинство студентов первого курса о теоремах стереометрии либо не слышали, либо их не поняли. Как результат - задачи по начертательной геометрии решаются лишь по образцу из методического пособия, без их теоретического осмысления. А откуда этому осмыслению взяться, если необходимая база на уроках математики в школе не была заложена?

- Что вы можете сказать о процедуре экспертизы учебников?

Е.К.: Экспертиза учебника для вуза организована грамотно. Менять ее, на мой взгляд, не нужно, а вот усовершенствовать - можно. По моему опыту, каждый этап, особенно работа с рецензентами, приводил к улучшению.

В целом, наблюдаю, что учебник становится хорошим после второго или третьего переиздания. Лучший по геометрии - А.П. Киселёва работал сто лет, но сейчас, к сожалению, заменён значительно уступающими по качеству. Почему? Да потому, что профильным министерством рекомендовано менять их каждые пять лет.

Очень важно при подготовке учебника соблюсти предметную строгость и обеспечить усвоение материала на данном возрастном уровне. Поэтому, кроме знания предмета, автору необходимы рекомендации учителей, работающих с определенным возрастом, или личный опыт.

Удивило, откровенно говоря, что из издательства был спущен жёсткий план учебника. Получается, от автора уже совершенно ничего не зависит? Считаю, такое положение вещей неразумным - это сказывается на качестве резко отрицательно.

Также неразумно, на мой взгляд, и навязывание состава учебника. Считаю, что хорошо изложить в одной книге элементарную математику и элементы математического анализа не сможет ни один гений. Тем не менее, мне предложили в одну книгу втиснуть ещё и геометрию, и задачники.

С экспертизой школьного учебника пока не сталкивался, но, по отзывам коллег, она организована плохо. Рецензенты чаще заняты защитой собственных издательских фирм, и ждать от них объективности не приходится.

По исследованию аналитиков ГУВШЭ В. Гимпельсона и Р. Капелюшникова, две трети студентов российских технических вузов инженерами стать просто не смогут - в силу якобы «полученных знаний». Проблему исследователи видят, главным образом, в низком качестве базового - школьного образования, с которым абитуриенты приходят в технические вузы…

Е.К.: По моим субъективным оценкам, в прошлом году половина студентов факультета кибернетики не была способна учиться вообще, не говоря уже о готовности стать инженером. Можно, пожалуй, назвать необходимые критерии способностей к обучению, но сложно назвать достаточные…

Низкое качество школьного образования - одна из причин низкой способности к обучению в вузе, но далеко не единственная. Развал образования начинается в детском саду или даже ранее - в семье. Что я имею в виду? Образование для общества - средство защиты от угроз, а для личности - от жесткой конкуренции. Но современным обществом владеет ложное чувство безопасности. А родители все чаще желают своим чадам комфорта, не понимая, что образование требует серьезного труда. Таким образом, качественное, серьезное образование не востребовано ни на уровне общества, ни на уровне личности.

- Что, повашему, необходимо школе, чтобы выявлять, развивать у учащихся способности к точным наукам?

Е.К.: По моему мнению, выявлять способности к точным наукам специально не надо. Надо развивать кружки, факультативы, курсы по выбору, предметные олимпиады - этого будет достаточно. Можно добавить профориентацию. Для развития способностей как к точным, так и гуманитарным наукам необходимо работать по принципу: учить по мере психологической готовности к восприятию.

- Логическое, познавательное мышление молодого поколения все ухудшается. С чем это связано, на ваш взгляд?

Е.К.: Ухудшение логического мышления существует и обусловлено рядом объективных и субъективных причин. Читая много лет лекции по программированию, я вижу снижение способности к алгоритмическому мышлению. Особенно это стало заметно в последние годы. Сегодня наше общество не чувствует потребности в интеллекте, хотя вот, например, в Японии, Финляндии такая потребность существует.

Первая причина - уровень развития технических средств: телевизор, компьютерные технологии. Скажем, компьютер «отключает» мелкую моторику ребенка, являющуюся мощным средством развития, особенно в раннем детстве.

Еще одна причина - провал школьного образования и, в первую очередь, идеи раннего развития логических способностей. Всё надо делать вовремя: преждевременное развитие наносит непоправимый вред интеллекту! В детском саду надо заботиться о развитии моторики и воображения. Далее, в начальной школе, наступает время развития образного мышления. Логическое мышление - более позднее качество, и его надо тщательно готовить, развивая, прежде всего, воображение, а также дисциплину мышления. Это должно происходить, приблизительно, в восьмом классе. Именно тогда наступает время математики, физики, информатики.

Кроме того, отрицательное влияние на развитие мышления оказывает и методически неверное обучение классическим предметам.

Возьмём математику. Один из сложнейших для школьника вопросов: что такое длина карандаша? Еще пример: на вопрос о том, чему равен синус шестидесяти градусов, ответит половина хороших учеников. А почему - объяснят уже не более трёх. Все дело в том, что концептуальное объяснение, дискуссии, выводы выброшены из школьного курса. Школьная математика переполнена лишним, и на развитие нужных навыков времени нет. Аналогичные примеры могу привести и из школьного курса физики. Русский язык - это также необходимое средство развития. В школе надо научить детей говорить и писать, но не тратить время на лексический анализ.

О.К.: Снижение стимула к познанию, к сожалению, результат идеологии «общества потребления». Существенно снизилась двигательная активность детей. Компьютер заменяет общение с ровесниками.

Как вы относитесь к идее председателя наблюдательного совета Российской шахматной федерации Аркадия Дворковича о привитии минимальных шахматных знаний всем детям? Насколько уроки шахмат в школе способны помочь в развитии способностей учащихся?

Е.К.: Шахматы интересны и полезны для тех, кому они интересны. Развивают они специфические способности, так же, кстати, как и компьютер. Шахматы подойдут на начальном этапе развития мышления. Но если мы говорим уже о профессиональном уровне образования, то приходится выбирать между шахматами и математикой.

Несомненно, в школе нужны шахматные кружки и турниры, но, превращая уроки шахмат в обязательный курс, мы поведём очередную кампанию, а получим эффект отторжения.

О.К.: Занятия шахматами, даже на любительском уровне, развивают логику и логическую память. Освоение шахмат, вообще-то, начинается с того самого образного мышления, о недостатке которого в образовании очень много говорится. И только существенно позже, по мере накопления игрового и турнирного опыта, включается собственно само логическое шахматное мышление.

Как правило, школьники, занимающиеся шахматами систематически хотя бы два-три года, лучше успевают в школе и имеют более высокие оценки - прежде всего, по математике.

Кроме того, проигранная или выигранная в турнире партия - результат личных усилий и прямое воспитание ответственности ребенка за свои действия. Причем не только во время игры, но и в ходе подготовки к ней. О воспитании психологической устойчивости в стрессовой (турнирной) ситуации и говорить не приходится.

В некоторых школах информатику как способ развития логики вводят с первого класса, в других - начинают заниматься информатикой гораздо позже, часто на факультативной основе. Как вы считаете, в каком возрасте такие занятия оправданы, необходимы? Нужны ли они явным «гуманитариям» и в каком объеме?

Е.К.: Ранняя информатика вредна, так как логического развития все равно не происходит. Появляется лишь привычка к словоблудию и отторжение «ненужных» знаний. Результат - кардинальное изменение восприятия информации.

Повторюсь, серьезные занятия должны быть не раньше восьмого класса. Состав курса должен зависеть от его целей. Кому-то из учащихся будет достаточно программы Office (например, гуманитариям), кому-то нужен сложный графический редактор (будущему дизайнеру), будущему «технарю» - курс алгоритмики и элементы программирования на языке Паскаль (не на Бейсике). Курс надо строить по модульному принципу - с возможностью выбора и, в основном, на факультативной основе. В младших классах допустимы простые графические средства и простейшие языки, типа ЛОГО с «черепашкой».

- Какие основные принципы должны быть положены в основу организации физикоматематических школ при вузах?

Е.К.: Я работал в Новосибирском университете по курсу математического анализа и наблюдал дальнейшую судьбу выпускников профильных школ. Убеждённые, что им всё известно, они нередко расслаблялись на первом курсе вуза и уже через год проигрывали студентам, пришедшим из обычных школ.

В «вузовских» школах должны работать высококвалифицированные преподаватели и им нужно предоставить свободу выбора - чему и как учить. Обязательно соблюдать принцип: не стремиться к преждевременному развитию, а заниматься углублением знаний, развитием способностей. Скажем, глубокое изучение матанализа не нужно, а теория сравнений, комбинаторика - будут очень полезны.

- Что можете сказать о двухуровневом образовании для инженеров?

Е.К.: Ничего страшного в двухуровневой подготовке нет, но она не годится для подготовки по аварийно опасным и технически сложным производствам. Инженера-информатика можно готовить любым способом, поскольку такой инженер в житейском понимании эксплуатирует готовые системы. А вот оператора ядерного реактора, инженераавиационщика и других подобных специалистов. надо готовить традиционно.

О.К.: Что касается бакалавров и магистров - «недоучки» опасны везде. Как может работать с несколькими десятками механизаторов недоученный инженер? Притом, что современный зерноуборочный комбайн больше похож по уровню своего оснащения даже не на компьютер, а на космический корабль.

Увы, знакомство с новыми образовательными стандартами и планами подготовки приводит только к одной мысли: поначалу исчезнут преподаватели по специальным дисциплинам, поскольку сокращены (а в ряде случаев и исключены) из программ подготовки будущих инженеров именно специальные дисциплины. Советский техник-механик, выпускник техникума, был гораздо более подготовлен - прежде всего, в практическом смысле. Бакалавр же не будет иметь ни достаточной теоретической подготовки, ни минимально необходимой практической.

В Архангельске об одно из первых опытов внедрения робототехники в школьную программу, развитии мышления и вдохновении.

— Денис Геннадьевич, расскажите, как начался ваш путь в образовательной робототехнике. Когда вы начали ею интересоваться? С чего все началось?

— Есть ли такой день, который круто поменял мое мировоззрение? В принципе таких дня два. 1 сентября 2006 года я, наконец-то, стал работать учителем в школе. В тот момент в нашей школе еще не было второго кабинета информатики и приходилось бегать по кабинетам и с мелом в руках учить информатике школьников. Когда до этого 10 лет работаешь инженером в IT-компании, то контраст умопомрачительный. Поэтому на первом этапе необходимо было создать нормальный кабинет. В принципе, свои узнаваемые очертания кабинет информатики обрел летом 2008 года. Встал второй вопрос: в том виде, в котором информатика присутствовала в учебниках, меня эта учебная дисциплина несильно радовала. Кроме того, в 2008 году в 5 классы приходили баснословно талантливые дети. «Давать учебник» таким детям – это себя не уважать.

Так получилось, что я на тот момент получил премию мэра города и оказался в магазине «Детский мир», в котором со скидкой продавался набор Lego MINDSTROMS NXT. Суммы совпали. А на следующий день 10-классники с удовольствием самостоятельно изучали конструктор по робототехнике, причем задержались в кабинете на 6 часов. А дальше уже всё началось развиваться очень активно. Сейчас у нас в гимназии лучшая в Архангельской области база для технического творчества в области робототехники и есть всё: Lego WeDo, MINDSTORMS, VEX, ARDUINO, myDAQ, myRIO, TRIKи т.д., и т.п.

Вот эти дети с 2008 по 2015 год (5-11 класс) своим талантом, просто неуемным желанием учиться практически заставляли работать, работать, работать. До сих пор все робототехники вспоминают их: как можно было 30 декабря заниматься техническим зрением на платформе ТРИК до 22:30, учась при этом в 11 классе? И не потому, что какие-то соревнования или конференции (не было их). А потому, что интересно и получается.

— Расскажите о себе, где вы учились, каков ваш профессиональный путь?

— По образованию — учитель математики, информатики и вычислительной техники. Закончил с отличием Поморский государственный педагогический университет имени М.В. Ломоносова, это в Архангельске. В дальнейшем образовательное учреждение вошло в состав Северного (Арктического) федерального университете имени М.В.Ломоносова. Однако работать в школу пошел не сразу. Прошел службу в Пограничных войсках, занимался научной деятельностью в аспирантуре (теория полугрупп; но не защищался), поработал инженером, параллельно увлекся физикой конденсированного состояния вещества, учился писать научные статьи…

И только после этого, обладая знаниями, методикой, опытом и пониманием, что я буду делать и как, — пошел работать «по профессии».

— Почему занятия техническим творчеством важны? На уроках робототехники “открываются” будущие инженеры?

— Инженеров должны готовить и готовят в вузе. А получаются инженеры, когда сами, получив образование, реализуют инженерные проекты и выполняют инженерные задачи.

Всё, что может школа: профориентация, мотивация, воспитание и развитие. Я даже слово «обучение» не употребил. Так как обучить никого ничему нельзя, а можно только научиться. Поэтому мы в гимназии стараемся создавать условия, в которых у ребенка будет возможность найти свой путь, будет выбор образовательной траектории, обеспечивающей его развитие и будет мотивация. В этом году у нас 67% выпускников 9-х классов выбрали информатику в качестве экзамена – это к вопросу о техническом творчестве, как эффективной профориентации.

С другой стороны, важно же кто слушает ответ. Занимаясь техническим творчеством, учителю легче работать с детьми, так как вопросы учебной мотивации его уже не беспокоят. Когда мы только начинали путь в образовательной робототехнике, то проводили исследования учебной мотивации школьников. Ради этого я даже прошел обучение в «Школе педагога-исследователя», в которой кандидаты педагогических наук объясняли, как все сделать правильно и «по науке», чтобы результат был реальный, а не тот, которого очень хочется. Мотивация школьников однозначно растет.

Для родителей информация: вы отдали своего ребенка в спортивную секцию (или близкую по направлению), вы отдали в художественную, а про развитие интеллекта вы не забыли? Репетиторы его не развивают.

Школьнику: занимаясь техническим творчеством, улучшаются оценки по математике, физике, информатике, английскому и русскому языкам. Удивлены? Каждый робототехник расскажет свою историю успеха. Хочешь понять, что твои знания в действительности разрозненны. Да, оценки есть, а что со знаниями? Приходи и проверь. Или ты учишься только ради оценок? Когда ты решаешь задачу, то учитель всегда знает ответ. Но в робототехнике всё по-другому. Мы будем искать вместе. Это реальное творчество, это твоё самостоятельное мышление!

— В Гимназии №24 робототехника включена в общеобразовательную программу, это так? Когда это случилось? В России это ведь пока — редкость.

— Я снова начну издалека. Образовательная организация, в которую в 2006 году пришел работать, носила вот такое название: «Средняя общеобразовательная школа № 24 с углубленным изучением предметов художественно-эстетического направления». Музыка, театр, хореография, изобразительное искусство – вот профильные предметы. В такой среде очень ярко бросалось в глаза, что детям реально не хватает технической составляющей в образовательной траектории. Брать ее где? По этой причине всё оборудование стали использовать как методический инструмент учителя информатики. Учебные программы это позволяли. То есть программировали и роботов, и микроконтроллеры дети на уроках информатики (в 2009 году это произошло с платформой Lego MINDSTORMS, в 2011 году – с платформой Arduino).

Далее мы начали проект «Начала инженерного образования в школе», в рамках которого в специально созданной учебной среде, основанной на лабораториях инженерной направленности, учащиеся с 5 по 11 класс изучают информатику в неразрывной связи с вопросами физики, инженерного дела, математики. Так мы реализовываем STEM-обучение (STEM – это аббревиатура от science, technology, engineering, math, т.е. наука, технология, инженерное дело и математика). В дальнейшем в учебном плане гимназии у пятиклассников появилась робототехника, а у более старших элективные учебные предметы по техническим направлениям. Так, например, у 10-классников профильного физико-математического класса есть обязательный электив «Введение в цифровую электронику», данный курс уже использует образовательные возможности платформы myDAQ известной компании National Instruments.

Так уж сложилось, что в 2012 году мы перестали быть «с углубленным изучением предметов художественно-эстетического направления» и стали гимназией.

В 2015 году я зачитывал выпускникам фрагменты утвержденной Примерной программы основного общего образования, в которой робототехника, микроконтроллеры, 3D-принтеры стали неотъемлемой частью информатики в 5-9 классах. И всё, что еще несколько лет назад было каким-то новшеством становилось обыденным делом.

— Расскажите о ваших учебниках по робототехнике, ведь это тоже пока редкие учебные пособия в российском образовании, не считая переводных.

— Если честно, то, как говорят, «не от хорошей жизни» материализовались учебники. Просто на тот момент (2010 год, именно тогда я передал первую рукопись в издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний») ничего не было, кроме одной книжки Сергея Александровича Филиппова. В 2012 году издательство выпустило практикум и рабочую тетрадь «Первый шаг в робототехнику» (далее 2 раза переиздавало). Особенность пособия была в том, что робота Lego MINDSTORMS можно было эффективно использовать при изучении разных тем, например, изучая метод координат (который, кстати, есть в программе по информатике) и создать прототипы различных устройств.

В 2013 году представители компании National Instruments предложили написать пособие по платформе NI myDAQ, не ограничивая в творчестве и идеях. Через год появился практикум «Введение в цифровую электронику», а замечательная платформа myDAQ выступила эффективным средством для этого. Пособие было опубликовано на сайте Образовательной галактики Intel (в виде постов), но к сожалению, сайт этим летом прекратит свое существование.

В 2015 году посчастливилось участвовать в подготовке учебного пособия «Микроконтроллеры – основа цифровых устройств» для образовательного комплекта TETRA компании Амперка. Это программирование платформы Arduino в 5-7 классе.

В 2016 году подготовить учебное пособие «Технология. Робототехника» , разделенное на 4 части (5, 6, 7 и 8 классы). Оно может быть использовано, как практикум к новым учебникам по технологии (авторы: Бешенков С.А., Лабутин В.Б., Миндзаева Э.В., Рягин С.Н., Шутикова М.И.).

Вот прямо сейчас пишу книжку по моделированию в OpenSCAD. Не знаю, как у неё судьба сложится далее, но в моей работе она мне просто жизненно необходима. В информатике есть такая тема, как «Исполнители алгоритмов», и среди этих исполнителей есть Чертежник. В моем представлении он ничем не отличается от 3D-принтера, а в OpenSCAD как раз модель не рисуется, а описывается скриптом на Си-подобном языке. То есть опять же программирование.

— Как проходят занятия в 211 кабинете? А вне урока? Почему вы отказались от кружковой модели?

Первый раз с техническими (инженерными) направлениями дети сталкиваются в 5 классе, опять же на уроках информатики или на факультативе. А далее включается принцип «Хочешь жить в кабинете – живи!». Школьники сами выбирают, когда им удобно приходить. В результате получается образовательная среда, когда учащиеся 5-11 классов одновременно занимаются тем, что им нравится в техническом творчестве. Старшие помогают младшим, младшие «копируют» старших. Это как школа, не в смысле «учреждение», а как направление в науке и культуре.

Кружковая модель… я не буду критиковать кружковую модель. Кружковая модель – это про финансы и оплату труда педагога. Ни один методист, и ни один проверяющий не даст проводить занятия с учащимися 5-11 классов одновременно, т.к. никто не сможет написать программу (которая конечно, должна учитывать возрастные особенности). А на добровольной основе всё можно. Так, что кружков у меня нет.

В 2015 году у нас в гимназии был потрясающий выпуск школьников, которые сформировали наш тренд «Живи в кабинете!». У меня случился эмоциональный «взрыв» -в результате появилась книжка «Начала инженерного образования в школе» с логотипом Intel на обложке. Если кто-нибудь из педагогов стоит на распутье начинать ли ему путь в образовательную робототехнику – полистайте, и выбор вы сделаете однозначный.

— Вы используете разное оборудование, у вас целых 15 направлений. Зачем нужно такое разнообразие? Дети взаимодействуют со всем?

— Во-первых, разнообразие оборудования очень удобно для учителя, так как позволяет учитывать индивидуальные особенности учащихся и особенности класса в целом. Кроме того, мы старались выстроить всю возрастную линейку 5-11 класс, а это уже сразу 7 направлений.

Во-вторых, в профильных физико-математических классах стараемся обеспечивать такие направления, как исследовательская и проектная деятельность. В профильных классах примерно 60 человек. Все умрут от скуки, если направление будет одно, причем я буду первым.

Стоит заметить, что направления возникают не от оборудования. Например, направления, связанные с технологиями National Instruments, мы в гимназии начали по той причине, что в нашем Северном (Арктическом) федеральном университете 8 исследовательских и учебных лабораторий на базе их оборудования. То есть по каждому из направлений можно продолжить работать после окончания нашей гимназии.

На самом деле, скорее всего, такого количества направлений и оборудования у нас бы не было без выпускников 2015 года. Я просто не успевал им, как говорят, «снаряды подносить». Тот выпуск знал и работал со всем оборудованием: оно распаковывалось прямо при них, причем очень часто доставка была прямо на уроках. Еще один пример приведу. В том классе был парень, который обожал английский язык (сейчас он на лингвиста учится), естественно, для него у меня появилась толстенная книжка в 700 страниц Arduino Cookbook. Вы не представляете с какой жаждой он ее «съел» (слово прочитал тут не звучит), выполняя при этом эксперименты с Arduino. Первый 3D-принтер в кабинете три парня пришли в воскресенье собирать, потом быстрее меня изучили программное обеспечение (моделировать же надо) и мне помогли. То, что я по урокам готовил на неделю – они поглощали за 2 дня. Ну, приходилось готовить новое, новое, новое.

— Вы проводите собственный фестиваль — RoboSTEM. В январе этого года был первый фестиваль?

— Да, совместно с Архангельским центром молодежного инновационного творчества. В этом году прошел первый. Мы решили, что важно проводить именно свой (региональный) фестиваль. Почему сейчас? Наши робототехники-выпускники уже достаточно повзрослели: судейская коллегия состояла из выпускников, которые занимались робототехникой в нашей гимназии и в 17 лицее города Северодвинска (это еще один мощный центр развития образовательной робототехники нашего региона).

— Как это было? Сколько детей участвовало в нем?

— 15 января в нашей архангельской гимназии № 24 состоялся открытый фестиваль по техническому творчеству в области робототехники «RoboSTEM», собравший 132 учащихся из 23 школ Архангельской области. Обширная программа форума сделала его интересным для участников всех возрастов. Были организованы игровые площадки для учащихся на которых можно было с оборудование поработать/поиграть, выставки для гостей фестиваля. И, конечно, каждый мог почувствовать себя или болельщиком, или участником на состязаниях по робототехнике.

На открытии фестиваля с напутственными словами к участникам выступили: Виталий Сергеевич Фортыгин, заместитель председателя Архангельского областного собрания депутатов; Семён Алексеевич Вуйменков, министр экономического развития Архангельской области; Сергей Николаевич Дерябин – председатель региональной Ассоциации инициатив развития малого и среднего предпринимательства, генеральный директор ООО «ИнтерСтрой» и другие высокие гости фестиваля.

Школьники – участники фестиваля подготовили более 100 моделей роботов, собранных на базе различных платформ: Lego EducationWeDo, Lego MINDSTORMS, Arduino, VEX EDR, TRIK, NI myRIO и других.

Самые юные участники – 9 летние школьники. Среди победителей и призеров фестиваля представители 12 школ, а 42% среди них девушки. Это важно соблюдать гендерный баланс.

С одной стороны, фестиваль позволяет поддержать школьников в их увлечении робототехникой, с другой – привлечь новых участников, популяризовать это направление инновационного творчества, дать юным северянам почувствовать себя настоящими инженерами и изобретателями, воспитывая конструкторов будущего.

Хочу отдельно поблагодарить компанию Lego Education, которая поддержала наш фестиваль и учредила призы 5 образовательным учреждениям за подготовку самых лучших команд, и поддержку лучших тренеров.

— Как изменится фестиваль в 2018 году? Планируете ли вы изменения в программе или номинациях?

— Эволюционные изменения, конечно, планируем. Номинаций станет больше. Будет больше конкурсов. Например, появится конкурс по работе с 3D-ручками. Закупили уже необходимое количество. Олимпиада по Lego WeDo и WeDo 2.0 будет, в ее организации нам помогают педагоги Центра технического творчества, спорта и развития детей «Архангел». Конкурс по 3D-моделированию будет уже строго на основе T-FLEXCAD.

— Какими еще образовательными и соревновательными проектами вы занимаетесь? Какие планируете?

— Самым, конечно, неожиданным и потрясающим результатом фестиваля стало проведение в апреле олимпиады «Будущий инженер». Представители производственных компаний малого бизнеса, побывав на фестивале, поставили задачу сделать прототип шлифовального станка на базе Lego MINDSTORMS, обеспечить хорошую повторяемость действий и четко описать математическую модель. Так появилась олимпиада «Будущий инженер», которая прошла 26 апреля. Победители олимпиады 4 часа «сдавали работу», как говорят «под запись» (диктофон, камера). Решения школьников найдут воплощение в реальном оборудовании, в действующих станках.

Сейчас на территории нашей гимназии идет реконструкция старого здания теплицы, в котором после окончания работ разместиться центр технического творчества. Этот проект, который называется «Промшкола»,и курирует его некоммерческое партнёрство «Объединение в области судостроения, судоремонта, машиностроения и металлообработки «Красная Кузница», которое объединяет 16 малых предприятий.

В этом году Министерство экономического развития Архангельской области планирует создать региональную программу развития робототехники, педагоги также включены в рабочую группу.

Есть и «проект», который надо сделать, но он никак мне не поддается: учебное пособие по робототехнике на базе платформы National Instruments myRIO. Крайний срок – 1.09.2018 так как школьники, под которых всё это затевается будут как раз в 11 классе.

— Расскажите о ваших успехах, успехах школьников, что особенно запомнилось в последнее время?

— Самое важное, что мы систему выстроили. Надежную, гибкую, возобновляемую.

В этом году у нас произошло событие, результатами которого мы планируем очень бережно и неспешно распорядится (и первый раз никуда спешить не будем). В этом году на 5 региональный турнир по робототехнике Робонорд , который проходит в Северодвинске (в этом году 23 апреля), у нас большинство команд готовили школьники, то есть не я тренером был, а наши опытные робототехники. А 26 апреля у нас олимпиада «Будущий инженер», естественно, я был весь в подготовке к важной олимпиаде. Так, супергерои наши (тренеры) подготовили команды лучше, чем я когда-либо готовил школьников к соревнованиям (24 призовых места из 33 возможных).

При этом 5 команд пятиклассников готовила шестиклассница Полина: организовала всё и всех через социальную сеть, объясняла им регуляторы, причем ни разу не употребив это слово (всю теорию переработала и адаптировала), вырабатывала стратегию, все контролировала, на соревнованиях «билась» с судьями, цитируя положения. И была очень счастлива, когда у её пятиклашек всё получалось. Все пятиклашки знают, зачем заниматься робототехникой. Чтобы становиться такими, как Полина.

НАЧАЛА ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ШКОЛЕ

THE BEGINNING OF ENGINEERING EDUCATION IN SCHOOLS

A.C. Читаное, A.C. Грачев

A.S. Chiganov, A.S. Grachev

Техническое мышление, инженерия, физика, математика, информатика, технология, образование, исследование, робототехника, проект, модель, сетевой принцип.

В статье обсуждается актуальность начальной подготовки инженерных кадров на самой ранней стадии - в основной и старшей школе. Описаны подходы к развитию технического мышления школьников, позволяющие создать устойчивый интерес к инженерии у завтрашних студентов и выпускников технических вузов страны. Обращается внимание на необходимость создания педагогических условий развития инженерных способностей в средней школе. Рассматривается роль педагогического вуза в подготовке учительских кадров для решения задач инженерной подготовки школьников, специальной подготовки учителя, способного активно развивать техническое мышление учащихся.

Technical thinking, engineering, Physics, Mathematics, Computer Science, technology, education, research, robotics, project, model, network principle. This article raises the issue about the importance of the basic training of engineers at the earliest stage - in middle and high schools. The work describes the approaches to the development of students" technical thinking allowing to motivate future students and graduates of technology universities of the country. The authors point to the urgency of creating pedagogical conditions for the development of engineering skills in middle school. They also consider the role of colleges of education in teachers" training to solve the problems of students" engineering education and in a special teachers" training to make them able to develop students" technical thinking.

В настоящее время Россия испытывает острый дефицит инженерных кадров высокого уровня подготовки, обладающих развитым техническим мышлением, способных обеспечить подъем инновационных высокотехнологичных производств.

Актуальность в подготовке инженерных кадров обсуждается как на уровне регионов, так и на федеральном уровне. В подтверждение этого приведем цитату из выступления президента России В.В. Путина «...Сегодня в стране существует явная нехватка инженерно-технических работников, и в первую очередь рабочих кадров, соответствующих сегодняшнему уровню развития нашего общества. Если недавно мы говорили о том, что находимся в периоде выживания России, то сейчас мь! выходим на международную арену и должны предоставлять конкурентную продукцию, внедрять передовые инновационные технологии, нанотехнологии, а для этого нужны соответствующие кадры. А их на сегодняшний день у нас, к сожалению, нет...» [Путин, 2011].

В данной работе будут описаны подходы к развитию технического мышления школьников, которые позволят создать устойчивый интерес к инженерии у сегодняшних школьников - завтрашних студентов и выпускников технических вузов страны.

Мы планируем определить педагогические условия развития технического мышления школьников.

Хотим выразить искреннюю благодарность ОК «РУСА/1» за финансовую и практическую поддержку проекта «Образовательный Центр естественных наук им. М.В. Ломоносова».

На наш взгляд, поздно пробуждать интерес к технике и изобретательству у молодого человека, заканчивающего старшую школу и готовящегося к поступлению в вуз. Необходимо создать педагогические условия развития технического мышления в средней школе, а при условии выполнения определенных развивающих действий еще в более раннем возрасте. По нашему глубокому убеждению, если подросток в 11-13

лет не любит самостоятельно заниматься с конструктором, не увлечен красивыми и эффективными техническими конструкциями, для будущей инженерной подготовки он, скорее всего, уже потерян.

Для развития технического мышления школьника в 8-11 классах необходима активная позиция учителя физики, математики, информатики или технологии, и это можно назвать первым педагогическим условием, т. к. от этого будет напрямую зависеть развитие инженерных способностей и в конечном итоге осознанный выбор направления профессиональной деятельности юноши или девушки. В то же время активная позиция учителя не может возникнуть сама по себе, необходимо планомерное и осознанное развитие и обучение будущего или уже работающего педагога, направленное на освоение педагогических технологий, позволяющих подготовить инженера. В общем, как театр начинается с вешалки, так и инженерное образование должно начинаться с подготовки школьного учителя к деятельности в этом направлении. Именно поэтому педагогический вуз является первой ступенью в подготовке учителя, умеющего развивать и поддерживать мотивацию к техническому творчеству школьников.

Считаем необходимым отметить, что эта проблема появилась не вчера. Начиная с XVIII века в Российском государстве существовала особая забота о воспитании инженерной элиты, так называемая «Русская система инженерного образования».

Как справедливо отмечает В.А. Рубанов, «до революции в США как-то пронёсся невероятно сильный ураган. Снесло все мосты в штате, кроме одного. Того, который был спроектирован русским инженером. Правда, инженера к этому времени уволили - за... неоправданно высокую надёжность сооружения - экономически фирме это было невыгодно» [Рубанов, 2012, с. 1].

Есть существенные отличия инженерной подготовки до революции от современного состояния, пишет в своей работе исследователь: «Русская система базировалась на нескольких про-

стых, но чрезвычайно важных принципах. Первый - фундаментальное образование как основа инженерных знаний. Второй - соединение образования с обучением инженерному делу. Третий - практическое применение знаний и инженерных навыков в решении актуальных задач общества. Это показывает разницу между образованием и обучением, между знаниями и навыками. Так вот сегодня мы повсеместно и вдохновенно пытаемся обучать навыкам без должного базового образования» [Там же].

И еще: «...Без фундаментальных знаний у человека будет набор компетенций, а не комплекс пониманий, способов мышления и навыков -того, что называется высокой инженерной культурой. Техническими новинками нужно овладевать "здесь и сейчас". А образование - нечто другое. Кажется, у Даниила Гранина есть точная формула: "Образование - это то, что остается, когда все выученное забыто"» [Там же, с. 3].

На основании вышеизложенного резюмируем, что характерная особенность подготовки инженера заключается в прочном естественнонаучном, математическом и мировоззренческом фундаменте знаний, широте междисциплинарных системно-интегративных знаний о природе, обществе, мышлении, а также высоком уровне общепрофессиональных и специально-профессиональных знаний. Эти знания обеспечивают деятельность в проблемных ситуациях и позволяют решить задачу подготовки специалистов повышенного творческого потенциала. Кроме этого, очень важно овладение будущим инженером приемами проектно-исследовательской деятельности.

Проектно-исследовательская деятельность характеризуется тем, что при разработке проекта в деятельность группы обязательно вводятся элементы исследования. Это означает, что по «следам», косвенным признакам, собранным фактам необходимо восстановить некий закон, порядок вещей, установленный природой или обществом [Леонтович, 2003]. Такая деятельность развивает наблюдательность, внимательность, аналитические навыки, которые являются составляющей инженерного мышления.

Эффективность применения проектной деятельности для развития технического мышления подтверждается формированием особых личностных качеств школьников, участвующих в проекте. Эти качества не могут быть освоены вербально, они развиваются только в процессе целенаправленной деятельности обучающихся в ходе выполнения проекта. При выполнении небольших локальных проектов основной задачей работающей группы является получение законченного продукта их совместной деятельности. При этом происходит развитие таких важных для будущего инженера качеств, как умение работать в коллективе, разделять ответственность за принятое решение, анализировать полученный результат и оценивать степень достижения поставленной цели. В процессе этой командной деятельности каждый участник проекта должен научиться подчинять свой темперамент и характер интересам общего дела.

Опираясь на анализ научных источников и все вышесказанное, определим основные условия развития технического мышления школьников, необходимые для реализации дальнейшей инженерной подготовки:

Фундаментальная подготовка по физике, математике и информатике по специально разработанным программам, логически связанным между собой и учитывающим технологический уклон обучения этим дисциплинам;

Системообразующим и интегрирующим все основные дисциплины является предмет « Робототехн и ка »;

Активное использование в учебном процессе второй половины дня для проектно-исследовательской и практической деятельности учащихся;

Упор в обучении делается не на одаренных школьников, а на школьников, заинтересованных в развитии технического мышления (обучение зависит от степени мотивации, а не от предыдущих учебных успехов);

Учащиеся собираются в «инженерную группу» только на обязательных занятиях по физике, математике и информатике, находясь остальное время в своих постоянных классах (группа обуча-

ющихся школьников не выделяется структурно в отдельный класс из своей параллели);

Обучение «инженерной группы» строится по сетевому принципу.

Остановимся более подробно на этих условиях.

Первым условием мы выделяем фундаментальную подготовку по основным базовым дисциплинам - физике, математике, информатике. Без ключевых, фундаментальных знаний по физике и математике трудно ожидать дальнейшего успешного движения в овладении школьниками основами технического мышления. В то же время фундаментальная подготовка для будущих физиков и инженеров - две большие разницы. В развитии технического мышления главное требование от предмета физика - это реальное представление о явлениях, происходящих при технической реализации конкретного проекта. Достаточная математическая подготовка позволяет сделать сначала предварительную оценку необходимых условий, а в дальнейшем точный расчет условий реализации будущего устройства. Строгое доказательство, присущее математическим дисциплинам, и глубинное теоретическое проникновение в суть физического явления не являются жизненной необходимостью инженерной практики (зачастую это может даже вредить принятию взвешенного технического решения).

По выражению В.Г. Горохова, «инженер должен уметь нечто такое, что нельзя выразить одним словом "знает", он должен обладать еще и особым типом мышления, отличающимся и от обыденного и от научного» [Горохов, 1987].

Фундаментальная подготовка будущих инженеров достигается за счет разработки специальных программ по физике, математике и информатике, в значительной степени интегрированных между собой. Количество учебных часов увеличено по сравнению с обычной школьной программой (физика - 5 часов вместо 2, математика - 7 часов вместо 5, информатика - 3 часа вместо 1). Расширение программ происходит в значительной мере за счет применения в обучении практикумов, ориентированных на решение прикладных и технических задач, а так-

же выполнение исследовательских проектов во второй половине дня.

Предмет робототехника является системообразующим и интегрирующим для всех основных предметов обучения. Создание робота позволяет слить в единое целое физические принципы конструкции, оценить ее реализацию, провести расчет ее действий, запрограммировать на получение определенного законченного результата.

В отличие от других подобных школ, в которых основное и дополнительное образование не связаны в единый образовательный процесс, наши программы для своей реализации используют возможности дополнительного образования во второй половине дня. В них вынесены практикумы и проектно-исследовательская деятельность школьников. В процессе этой работы ученики выполняют небольшие законченные инженерные проекты, позволяющие применить знания, полученные по всем основным дисциплинам. Эти проекты включают в себя все основные этапы реальной инженерной деятельности: изобретательство, конструирование, проектирование и изготовление реально работающей модели.

Еще одним условием построения инженерного обучения является ориентация не на одаренных, имеющих высокие результаты школьников, а на интересующихся инженерией учащихся, возможно имеющих не очень высокие достижения в базовых предметах. В своем образовании мы стремится развить учебные способности и техническое мышление школьников, до этого момента не проявивших себя, за счет эксплуатации их высокого интереса к этой области знаний. На это направлены специальные образовательные процедуры, такие как: экскурсии в музеи и на предприятия, индивидуальные и групповые турниры, посещение университетских лабораторий и организация занятий в них. С этой целью в институте математики, физики, информатики КГПУ им. В.П. Астафьева создана специальная лаборатория робототехники, рассчитанная на проведение занятий со школьниками и студентами.

На данный момент в значительном количестве школ существуют профильные физико-математические классы, и можно было бы предположить, что такие классы успешно справляются с подготовкой учащихся, склонных к инженерной деятельности, но на деле это не так. В физико-математических классах более подробно изучаются профильные предметы, но и только, а это никак не позволяет учащимся более подробно узнать о профессии инженера, а тем более «прочувствовать», что значит быть инженером.

В профильных классах изучается всё та же школьная программа, пусть и более углубленно, которая, возможно, и позволит детям лучше узнать тот или иной предмет, но никак не помогает им приобрести навыки инженера.

Инженерное образование, кроме изучения школьной программы, должно позволять учащимся комбинировать полученные ими знания на всех основных предметах в единое целое. Этого можно достичь, внося в программы основных предметов (в их практическую и тренировочную часть) единую техническую составляющую.

Кроме этого, процесс переформирования сложившихся учебных структур с целью выделения профильного класса является болезненным и неоднозначным. Зачастую нежелание переходить в другой класс, обрывать сложившиеся социальные и дружеские связи выше, чем интерес к новой познавательной области. Еще одним доводом против создания в школе выделенных профильных классов служит изначальная элит-ность их образования.

О выпускниках физико-математических школ интересно, на наш взгляд, высказался Е.В. Крылов: «...Я работал в Новосибирском университете по курсу математического анализа и наблюдал дальнейшую судьбу выпускников профильных школ. Убеждённые, что им всё известно, они нередко расслаблялись на первом курсе вуза и уже через год проигрывали студентам, пришедшим из обычных школ» [Крылов, Крылова, 2010, с. 4].

В реализуемом нами проекте «Образовательный Центр естественных наук им. М.В. Ломоносова (ЦЛ)» для занятий по математике, физике и информатике школьники собираются в специально

выделенных лабораториях из своих постоянных классов. После окончания занятий на остальные предметы учащиеся возвращаются в свои привычные сложившиеся классы и служат проводниками и агитаторами преимуществ развития инженерного образования в школьной среде.

В случае создания выделенного класса мы решаем сразу множество организационных проблем, но при этом лишаем школьников возможности развить самостоятельность и ответственность, так как эти компетенции могут быть развиты только в определенных условиях и эти условия отсутствуют при обучении в выделенном классе.

Данный проект нами разработан и реализуется с 2013 года. В состав проектной группы входят сотрудники института математики, физики, информатики КГПУ им. В.П. Астафьева, представители администрации и учителя гимназии1. По опыту работы в 2013-1014 годах наша проектная группа пришла к осознанному решению о необходимости устройства инженерной школы по сетевому принципу. Необходимость сетевого устройства продиктована невозможностью обеспечить полноценное развитие технического мышления и инженерного образования используя ресурсы какой-то одной образовательной структуры. Инженерное образование, по сути, поливариантное и требует участия в учебном процессе различных представителей разных уровней образования (школьного и вузовского), представителей производственного сектора экономики, родителей.

Сетевое взаимодействие позволяет вести совместную разработку оригинальных образовательных программ. На основе коллективов всех участников проекта формируется объединенная команда педагогов и представителей профессии. Оборудование и помещения каждой организации совместно используются участниками сети, осуществляется совместное финансирование проекта.

Внутри школы существуют структуры дополнительного образования, которые готовы быть

партнерами в этом образовании. Одна из таких структур напрямую предназначена для становления и развития технического мышления школьников - это «Центр молодежного инновационного творчества (ЦМИТ)», где установлено уникальное цифровое оборудование для 30-типирования, другая - «Молодежный исследовательский институт гимназии (МИИГ)», занимающийся проектно-исследовательской деятельностью со школьниками во вторую половину дня.

Обозначим всех равноправных субъектов сложившейся на настоящий момент сети и раскроем их функции.

Красноярская университетская гимназия № 1 «Универс» - обеспечивает и контролирует учебную нагрузку учащихся по основному образованию в первой половине дня и частично во второй.

Учреждения дополнительного образования (ЦМИТ, МИИГ) - реализуют проектную учебную нагрузку учащихся во второй половине дня.

Педагогический университет (КГПУ) - осуществляет разработку и контроль образовательных программ центра в части развития технического мышления.

Предприятия (РУСАЛ, Красноярский радиозавод, Российский филиал компании National Instruments) - обеспечивают технологические аспекты и профессионально-техническую подготовку на базе своих учебных центров и оборудования.

Родители - финансируют услуги дополнительного образования, участвуют в организации выездных мероприятий, оказывают влияние на школьников через отдельных представителей, владеющих инженерными профессиями.

Такое сетевое устройство возможно при работе объединенной, открытой команды педагогов, представителей профессий и заинтересованных родителей.

В то же время каждый субъект этой сети может выполнять и свои специфические функции в совместном учебном процессе. Применительно к Центру естественных наук им. М.В. Ломоносова имеющаяся на сегодняшний день сетевая структура, показана на рис.

Рис. Схема сетевого устройства Центра

Вернемся теперь к вопросу о роли педагогического вуза в подготовке кадров для решения задач инженерной подготовки школьников. Для подготовки учителя, готового активно развивать техническое мышление учащегося, необходима его специальная и целенаправленная подготовка. Так сложилось, что в рамках института математики, физики, информатики существуют все необходимые профессиональные возможности для подготовки такого учителя. В рамках института существуют кафедры математики, физики, информатики и технологии. В настоящее время в институте разработана и принята программа двухпрофильного бакалавриата, связывающая физику и технологию. Программа подготовки будущего учителя технологии сейчас пересматривается с опорой на задачи инженерной школы. Изменена программа математической подготовки студентов, добавлены курсы начертательной геометрии, графики и черчения. Значительно изменены учебные материалы в части тригонометрии, элементарных функций и векторной алгебры. У студентов-технологов преподается дисциплина «Робототехника». В настоящее время де-

лаются попытки изменить подготовку по физике, связывая физические практикумы с технологическим приложением.

Библиографический список

1. Горохов В.Г. Знать, чтобы делать. М., 1987.

2. Крылов Е.В., Крылов О.Н. Преждевременное развитие - вред интеллекту? // Аккредитация в образовании. 2010. N 6 (41). Сентябрь.

3. ЛеонтовичА.В.Обосновныхпонятияхконцеп-ции развития исследовательской и проектной деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. 2003. № 4. С. 18-24.

4. Путин В.В. Мнения российских политиков о нехватке инженерных кадров. 11.04.2011 // Государственные вести (GOSNEWS.ru). Интернет-издание [Электронный ресурс]. URL: http://www.gosnews.ru/ business_and_ authority/news/643

5. Рубанов В.А. Проекты во сне и наяву, или О Русской системе подготовки инженеров // Независимая газета. 2012. 12. № 25.