Предложенная нами модель (рисунок) реализации проектной технологии при формировании инженерной компетенции учащихся общеобразовательной школы не является окончательной и может быть усовершенствована, добавлены новые блоки. Например, результативный блок с определением уровня сформированности инженерной компетенции учащихся. Особенностью представленной модели является ориентированность на практическую реализацию, так как в ней определены этапы формирования инженерной компетенции учащихся с использованием технологии проектной деятельности.
Рисунок. Модель реализации проектной технологии при формировании инженерной компетенции учащихся основного общего образования
Целевой блок обусловлен социальным заказом общества на формирование инженерной компетенции учащихся с раннего возраста. Учитель осуществляет социальнозначимую деятельность для выполнения данного заказа, обеспечивая необходимые педагогические условия. Принципы для управления процессом формирования компетенции: 1) принцип сотворчества, предполагающий предоставление обучаемому возможности самостоятельного выбора партнера, совместно с которым ему предстоит выполнять задания; 2) принцип проективности, под которым подразумевается приоритет работы с самосознанием и самоконтролем учащегося, его умением определять первостепенные цели проекта и способы их достижения, осуществлять поиск необходимых источников информации, применять проблемные методы, объективно оценивать собственные возможности, на практике применять полученные в результате проектной деятельности навыки; з) принцип творческой активности - признание значимости внутренней программы как для построения программы обучения, так и для актов жизнедеятельности учащегося; 4) принцип взаимодействия, также называемый принципом интеграции учащегося и преподавателя - представляет собой взаимовыгодное дополнение индивидуальных качеств, знаний, способов и средств разрешения поставленной проблемы. Целью деятельности учителя является формирование: 1) мотивации к инженерной деятельности; 2) проблемы и задачи для проектов; 3) знаний, умений и навыков инженерной проектной деятельности учащихся.
Структурный блок включает компоненты формирования инженерной компетенции учащихся - мотивационный, деятельностный, личностный, интеллектуальный, когнитивный и рефлексивный.
Мотивационный компонент. Под мотивационным компонентом инженерной компетенции понимается позитивное отношение к осуществляемой деятельности. Мотивация является двигателем исследовательской активности учащегося, поскольку мотив выступает в качестве латентного регулятора его будущих поступков.
Деятельностный компонент отвечает за овладение и последующее применение приобретенного навыка. Данный компонент инженерной компетенции учащихся представляет собой единство умений: выбор средств и способов проектирования; усвоение навыков и способов проектной деятельности; применение усвоенных ранее умений для решения задач конкретной области знания.
Личностный компонент, в основе которого лежит владение средствами саморазвития и противостояния деформации личности учащегося, связанной с учебной деятельностью. Степень овладения личностным компонентом инженерной компетенции может быть измерена посредством анализа выраженности таких личностных качеств, как готовность к сотрудничеству, стремление к лидерству, человечность, общительность, уверенность в собственных силах, обязательность, психологическая устойчивость, оптимистичность [16].
Интеллектуальный компонент, в основе которого лежит сила интеллекта. Данная составляющая инженерной компетенции предполагает владение учащимися навыками умственной операционализации. Представляет собой совокупность общеучебных, методологических и логических умений, соотносящихся с реально существующими объектами познания.
Когнитивный компонент, в основе которого лежит глубокая база теоретических знаний, необходимая для решения проектных задач, предусмотренных программой учебной деятельности и характеризующихся набором критериев: владение интегрированными знаниями; умение анализировать ситуации, связанные с исследовательской и проектной деятельностью; критичность мышления [2, с. 21].
Рефлексивный компонент инженерной компетенции тесно связан с процессами индивидуального самоопределения и самовыражения учащихся. Посредством развития данного компонента у учащихся формируется необходимый набор умений: объективно анализировать проблемную ситуацию; соотносить проблемную ситуацию со своими проектными умениями; производить самоанализ; самосовершенствоваться и реализовывать приобретенные навыки на практике; находить, обрабатывать и систематизировать информацию из различных источников [17, с. 53].
Технологический блок охватывает этапы инженерной проектной деятельности учащихся, а также планируемые результаты. В процессе работы над инженерным проектом мы выделяем следующие этапы: подготовительный, планирование, практический, аналитический, заключительный.
Более подробно рассмотрим данные этапы.
1 этап. Подготовительный.
1.1 Постановка проблемной ситуации.
Проблемной является ситуация, в которой не имеется возможности продолжать деятельность привычным образом. Проблема - это осознание невозможности разрешения трудностей в данной ситуации при использовании имеющихся знаний и навыков [10, с. 292]. Необходимым условием инженерной проблемной ситуации является наличие технической задачи, которая не имеет на данный момент решения. Полученный результат будет востребован в определенной сфере жизнедеятельности человека. В постановке проблемной ситуации необходимо избегать общих формулировок, ее описание должно быть конкретным и четким для однозначного и полного анализа со стороны учащихся. На данном этапе происходит совместное распределение тем проблемных ситуаций среди малых групп по два-три человека. Школьники выбирают интересные для них из числа предложенных учителем, получают текст с описанием ситуации и дополнительными вопросами, которые помогут выявить проблему. В ходе совместного с преподавателем обсуждения учащиеся приводят аргументы при обосновании своего мнения, корректируют и фиксируют формулировку.
1.2 Анализ проблемной ситуации.
Анализируя проблемную ситуацию,
учащиеся определяют, что для них является новым или неизвестным. Проблемная ситуация преобразуется в проблему для каждого ученика, что способствует постановке цели своей деятельности при реализации проекта. На данном этапе происходит поиск информации об изученности проблемы и вариантов ее решений, определение их эффективности и ресурсозатратности. Анализируются причины возникновения проблемы и факторы, влияющие на нее. Формулируется промежуточный вывод о необходимости принципиально нового подхода к решению поставленной проблемы, каждая группа предлагает свой вариант. В ходе обсуждения определяются слабые места и недостатки, которые фиксируются в виде схемы. Итогом обсуждения становится определение цели проекта - результат, что необходимо получить или достигнуть в конце работы. Каждая группа учащихся самостоятельно формулирует цель проекта максимально точно. Учитель организует продуктивное обсуждение, консультирует, мотивирует учащихся.
1.3 Выдвижение гипотезы.
В науке гипотезой называют предположение об устранении противоречий в конкретной проблеме. В ходе обоснования или проверки гипотеза либо отвергается, либо становится достоверной. Гипотеза, выдвигаемая учащимися, не должна повторять цель проекта. Со стороны учителя необходимы наводящие вопросы, такие как: что необходимо сделать для решения поставленной проблемы, что мы получим, применив ваш вариант, на что он повлияет?
Выдвигаемая участниками проекта гипотеза не должна быть очевидным высказыванием, не требующим проверки. Необходимо сформулировать ее так, чтобы она была ясна и понятна для каждого участника проекта, могла быть точно подтверждена или опровергнута. Все варианты гипотез обсуждаются и оцениваются в коллективе, совместно выбирается наиболее подходящий вариант с детальным обоснованием. В инженерных проектах гипотеза должна содержать идеи нового технического устройства или метода, позволяющего эффективно и экономически выгодно достигнуть поставленной цели. Учитель корректирует формулировки гипотез, побуждает учащихся для проверки или опровержения перейти к этапу планирования. инженерный образовательный федеральный
В процессе проектной работы учащиеся работают в группе по три человека. В конце каждого этапа заслушивается выступление каждого участника о проделанной работе в группе. Выносятся вопросы для обсуждения, озвучиваются проблемы и возможные способы их решения. Подводится итог о полученных результатах на данном этапе, что было выполнено, какой вклад внесла проделанная работа в целый проект.
2. этап. Планирование.
На стадии планирования учащиеся, прежде всего, изучают систему технического устройства, позволяющего решить проблему, осуществляют поиск информации для понимания общих принципов функционирования системы, выполняют эскизы, определяют прототипы деталей для изготовления, изучают и выбирают материалы, проводят предварительные расчеты. Далее разрабатывают структуру и содержание проекта в соответствии с поставленной целью. Так как при работе над инженерным проектом предполагается использование технических средств, план должен быть подробным и отражать действия всех участников, сроки выполнения и предъявляемые требования к результатам каждого этапа. Учащиеся разрабатывают техническое задание на инженерный проект, содержащее: требования к функциональности и к форме представления, план испытаний на соответствие изначальным требованиям. По итогам этапа проводится защита плана на общем собрании, что способствует не только осмыслению порядка действий и выявлению ошибок, но и обретению навыков обосновывать свой выбор и точку зрения. Учитель привлекает к работе с учащимися экспертов (специалистов или заведующих предметных кафедр университетов), консультирует, обеспечивает продуктивную работу с источниками информации, согласовывает план проекта.
3 этап. Практический.
3.1 Конструкторское решение.
Участники проекта приводят инженерные расчеты и разрабатывают чертежи изделия с применением двухмерных программных средств. Приводится обоснование применения новых технологий, таких как трехмерное моделирование и печать для изготовления деталей конечного изделия. На данном этапе учащимся необходимо сделать качественный вывод о преимуществе предлагаемого изделия, его конструктивных особенностях и способе изготовления. Учитель консультирует, проверяет расчеты, согласовывает расчет конструктивных параметров изделия.
3.2 Техническое решение.
На данном этапе учащимся необходимо последовательно выполнять запланированные шаги, координировать действия всех участников команды самостоятельно. Изготовление прототипа детали изделия с применением трехмерного моделирования и печати требует от учащихся навыков работы с техническим оборудованием, подбора правильного материала. На каждом шаге плана выполняется контроль соответствия результатов техническому заданию, вносятся корректировки и изменения в конструкцию. Учитель акцентирует внимание участников проекта на анализе возможности применения технологии трехмерной печати в реальном производственном процессе, определении всех положительных и отрицательных моментов. В конце выполнения технического задания учащиеся получают объект, который был определен техническим заданием. Учителю отводится главная роль, именно он руководит деятельностью учащихся, направляет на доработку изделия, помогает при работе с оборудованием, консультирует.
4 этап. Аналитический.
Участники проекта проводят тестирование полученного объекта по определенному ранее плану испытаний. Проверяют показатели для подтверждения или опровержения выдвинутой гипотезы, одновременно собирают информацию для итогового отчета. Учащиеся должны отрефлексировать свои действия, сравнить объект с запланированным. На данном этапе значительная роль отводится приглашенным экспертам. Именно эксперт следит за испытанием технической системы, дает экспертное заключение о соответствии полученных результатов поставленной цели проекта. Экспертам необходимо установить субъект- субъектные отношения с учениками, не просто дать оценку или высказать свое мнение о проделанной работе, но и помочь участникам проекта зафиксировать качественный вывод о необходимости испытаний, важности проделанной работы и возможности применения апробированной технологии в промышленности. Учитель проверяет и редактирует план испытаний, помогает собрать необходимые данные для последнего этапа.