Галина Зайцева – ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ КУЛЬТУРЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ: ТРЕНДЫ, МЕТОДЫ И ПРАКТИКИ (страница 3)
Для педагогической практики это означает, что уроки в 7-9 классах должны давать ясный ответ на вопрос: «Как эти знания пригодятся мне в будущей профессии?». Каждая тема должна быть «привязана» к реальной инженерной практике. При изучении факторов размещения промышленности — разбирать, как инженер-проектировщик выбирает регион для завода. При изучении транспорта — показывать, как инженер-логист прокладывает маршруты. При изучении природных условий — объяснять, как инженер-строитель учитывает вечную мерзлоту, сейсмику, пучинистость грунтов.
Практико-ориентированность. Важной особенностью старших подростков является стремление к практической деятельности, имеющей реальный, ощутимый результат. Теоретические, абстрактные знания, не находящие применения в жизни, воспринимаются ими как ненужные и отторгаются. Напротив, задачи, связанные с реальными производственными, экономическими, социальными ситуациями, вызывают живой интерес и высокую познавательную активность.
Эта особенность делает 7-9 классы идеальным периодом для внедрения кейс-метода, проектных задач, игровых имитаций, моделирования инженерных ситуаций. Обучающиеся с готовностью включаются в решение задач типа: «Выберите место для строительства АЭС», «Спроектируйте трассу нефтепровода», «Обоснуйте размещение машиностроительного завода». Они хотят не просто узнать, «как устроена экономика», но и попробовать себя в роли тех, кто эту экономику создаёт — инженеров, проектировщиков, технологов, логистов.
Групповое взаимодействие. Девятиклассники испытывают острую потребность в социальном взаимодействии, признании со стороны сверстников, совместной деятельности. Индивидуальная работа, особенно на уроках с профориентационной направленностью, часто уступает по эффективности групповым формам. Групповая работа удовлетворяет потребность в социальном взаимодействии (обсуждение, дискуссия, согласование позиций), создаёт ситуацию успеха и признания (результат представляется перед классом), развивает коммуникативные компетенции (умение слушать, аргументировать, договариваться), снижает страх ошибки (ответственность распределяется).
Для педагогической практики это означает необходимость регулярного использования групповых форм работы с распределением инженерных ролей (инженер-проектировщик, инженер-технолог, инженер-эколог, инженер-экономист) и обязательной защитой решений перед «заказчиком».
Дополнительные психологические характеристики. К 9 классу обучающиеся достигают стадии формальных операций (по Ж. Пиаже), что проявляется в способности оперировать гипотезами, делать логические выводы на основе анализа данных, выявлять причинно-следственные связи. Развитое абстрактно-логическое мышление позволяет решать сложные, многофакторные инженерные задачи, не имеющие однозначного очевидного решения.
Системное мышление формируется постепенно и к 9 классу достигает уровня, позволяющего рассматривать сложные объекты не как набор изолированных элементов, а как целостную систему взаимосвязанных компонентов. Любой промышленный объект, инфраструктурное сооружение, транспортная сеть — это элемент более крупной системы, и инженер должен видеть эти связи.
Пространственное мышление включает способность анализировать карты, схемы, планы, чертежи, мысленно трансформировать двухмерные изображения в трехмерные объекты. Это один из ключевых профессионально важных качеств для инженера-строителя, инженера-транспортника, инженера-геолога, инженера-проектировщика.
В старшем подростковом возрасте усиливается интерес к точным, количественным характеристикам изучаемых объектов и расчетам. Инженерная деятельность в значительной степени связана с расчётами: нагрузок, расхода материалов, себестоимости продукции, энергоэффективности, сроков окупаемости, транспортных плечей.
Старший подростковый возраст характеризуется повышенным стремлением к самоутверждению, отстаиванию своей точки зрения, склонностью к дискуссии и аргументации. Это качество может быть эффективно использовано при организации групповой работы, защите инженерных проектов, обсуждении альтернативных вариантов.
1.3. Культурно-историческая теория Л.С. Выготского как методологическая основа
Методологической базой для разработки и реализации практических методов формирования инженерной культуры обучающихся выступает культурно-историческая теория Л.С. Выготского. Основополагающие идеи этого подхода — о социальной природе высших психических функций, о зоне ближайшего развития, о роли знака и речи как средств овладения собственным поведением — находят непосредственное применение в организации инженерно-ориентированных занятий.
Интерпсихическое и интрапсихическое действие. Л. С. Выготский утверждал, что «всякая высшая психическая функция появляется на сцене дважды: сперва как деятельность коллективная, социальная, т.е. как интерпсихическая, второй раз как деятельность индивидуальная, как внутренний способ мышления ребенка, как интрапсихическая». Этот закон развития высших психических функций имеет прямое отношение к формированию инженерного мышления.
В контексте инженерно-ориентированных занятий процесс выглядит следующим образом. На интерпсихическом этапе обучающиеся работают в группах: обсуждают инженерную задачу, вербально формулируют идеи, спорят, договариваются о решении. Речь (внешнее действие) становится инструментом анализа проблемы и поиска решения. На интрапсихическом этапе, после завершения групповой работы, обучающийся переводит внешнюю деятельность во внутренний план: заполняет «Лист анализа кейса», формулирует цель, задачи, выводы, предлагает улучшения. Именно здесь происходит «вращивание» внешнего действия во внутренний план сознания, превращение коллективного опыта в индивидуальное достояние.
В методике «Прототип за 7 минут» (алгоритм «Задача → прототип → проект») этот процесс реализуется через создание физического объекта (прототипа) из бумаги и скотча, а затем — через его осмысление в категориях учебного проекта (название, цель, задачи, улучшения). Материальный прототип выступает как «кристаллизованная мысль», которая затем разворачивается в словесном плане.
Зона ближайшего развития. Понятие «зоны ближайшего развития» (ЗБР) определяется Л. С. Выготским как расстояние между уровнем актуального развития (что ученик может сделать самостоятельно) и уровнем потенциального развития (что он может сделать под руководством взрослого или в сотрудничестве с более умелыми сверстниками).
В контексте формирования инженерной культуры работа в ЗБР организуется через scaffolding (технологию «подмостков» — временной структурированной поддержки). Ключевые особенности scaffolding-технологий включают: пошаговую поддержку (карточки-подсказки, вопросы, алгоритмы), временную опору (помощь оказывается только до тех пор, пока ученик не начнёт справляться самостоятельно), учёт зоны ближайшего развития (задача сложна настолько, что без поддержки не решается, но с поддержкой — решается), постепенную самостоятельность (доля самостоятельной работы увеличивается от этапа к этапу).
В качестве scaffolding-приёмов используются: образцы решений (примеры текста, чертежа), частичные подсказки и наводящие вопросы, шаблоны, схемы, опорные конспекты, поэтапные инструкции, чек-листы, совместное выполнение задания с постепенной передачей инициативы ученику.
Применительно к методике анализа инженерных ошибок ЗБР реализуется следующим образом. Актуальный уровень: ученик видит, что «что-то не так» (дверь с противоречивой табличкой, лестница, ведущая в стену). Зона ближайшего развития: ученик не умеет системно анализировать причины ошибки, прогнозировать юридические и экономические последствия, предлагать конструктивные решения. Роль учителя (медиатора): ведущий занятия выступает в роли «носителя культурного знака». Структурированные вопросы («Какова причина?», «К каким последствиям это привело?», «Какие действия можно предпринять?») и шаблоны для анализа — это те самые «психологические орудия», которые позволяют ученику подняться на новую ступень абстракции.
Л. С. Выготский подчеркивал роль знака и речи в формировании понятий, и слово (знак) является главным средством перестройки психики. Знак становится психологическим орудием лишь тогда, когда он используется для овладения собственным поведением, а не просто для обозначения внешних объектов. В учебной деятельности таким знаком может выступать схема, модель или инструкция, которая первоначально задаётся извне, а затем становится внутренним планом действия.
В ходе инженерно-ориентированных занятий происходит двойное означивание. При работе с кейсами инженерных ошибок ученик сначала воспринимает физическую ситуацию (фотография двери, лестницы, розетки), затем он «называет» проблему, вписывая её в инженерные категории: «нарушение стандартов», «отсутствие координации», «ошибка эргономики». При работе с прототипированием ученик во-первых создаёт физический объект, а затем «называет» его, вписывая в логику проекта (название, цель, задачи). В обоих случаях случайный эмпирический опыт превращается в культурный артефакт, имеющий дидактическую ценность.
Особую роль в этом процессе играет речь. На интерпсихическом этапе речь выступает как средство коммуникации и совместного поиска решения. На интрапсихическом этапе речь становится средством рефлексии — вербализация действий позволяет осознать их структуру, зафиксировать выводы, построить план будущих действий. Как отмечает В.К. Зарецкий, «рефлексия как способность посмотреть на собственное действие со стороны не дана ребенку изначально, а формируется в процессе преодоления затруднений при поддержке другого человека. Именно затруднение, возникающее в практической деятельности, становится тем «двигателем», который запускает рефлексивные процессы».