Выступление Ахременко Т.Г. учителя физики МАОУ "Лицей № 176". Развитие инженерной компетентности школьников через выполнение лабораторных работ на уроках физики.

Добрый день, уважаемые коллеги

Министерством образования Российской Федерации в 2015 году разработан проект ≪Развитие инженерного образования≫. Реализация проекта осуществляется по трем направлениям:

• повышение престижа инженерных направлений подготовки и инженерных специальностей;
• модернизация содержания инженерного образования;
• определение оптимальных объемов и структуры подготовки инженерных кадров.

Основной задачей современного образования будущего инженера является подготовка компетентного специалиста, способного к саморазвитию и самореализации, умеющего решать нестандартные задачи, прогнозировать результат предстоящей деятельности и ориентированного на общечеловеческие ценности.

Такое понимание ставит основной задачей инженерного образования подготовку выпускников, готовых к профессиональной деятельности и обладающих профессиональными компетенциями и инженерным мышлением. Формирование обширного круга подобных умений начинается еще у дошкольников и продолжается в школьном возрасте. В условиях отсутствия целенаправленной педагогической работы по их развитию, творческие способности, заложенные в ребенка природой, не будут эффективно реализованы в деятельности человека, зона интересов которого лежит в области технологий и инженерии.

Одной из самых важных компетенций инженера является его способность самостоятельно мыслить, работать и непрерывно обучаться, в том числе, самостоятельно. Эта компетенция соответствует способности определять цели деятельности, формулировать задачи для их достижения,  осуществлять деятельность, анализировать результаты деятельности, в том числе промежуточные, делать выводы о причинах успехов или неудач, вносить необходимые для получения успешного результата корректировки и добиваться его получения в оптимальные сроки.

Инженерная компетенция подобного рода имеет интегральный характер и включает в себя многие умения, такие как:

• поиск необходимой для решения задачи информации;
• структурирование и систематизация отобранной информации;
• разработка и обоснование методов решения сформулированных задач;

 - использование эффективных методов обработки информации;

• моделирование различных вариантов решений, отбор наиболее приемлемых с учетом реальных условий;

Способов формирования инженерных компетенций обучающихся на уроках физики большое количество, выделим основные:

• использование технологии проектов;
• использование технологии проблемного обучения;
• решение технических задач приближенных к реальным условиям и предприятиям;
• проведение соревнований и олимпиад.

Привычное для традиционной школы оценивание не подходит для оценки инженерных компетенций. Формирующее оценивание, не предполагающее административных выводов относительно результатов учеников, а направленное на улучшение образовательного процесса, обеспечивающее связь учителя и ученика, позволяет дать эту оценку. Целесообразно проверять следующие умения будущего инженера: техническое, конструктивное, исследовательское мышления, самостоятельность, ориентир на успех и достижения, творческий потенциал, инженерная рефлексия. Остановимся на некоторых из них, таких как формирование технической речи, развитие навыков конструирования и развитие навыков работы с текстами, таблицами и графиками.

Поскольку в классе есть ученики разных уровней теоретических знаний и разного уровня развития практических навыков, целесообразно проводить дифференциацию заданий, что позволит обучающимся любого уровня способностей развивать свои умения.

Высокий уровень самостоятельности предполагают лабораторные и практические работы. Поэтому при отборе материала особое внимание уделим разработкам заданий для практических работ.

К базовому уровню формирования инженерных компетенций мы относим выполнение стандартных лабораторных работ, поскольку  в процессе их выполнения формируются необходимые компетенции базового уровня, такие как развитие технической речи, развитие умения объяснить принцип действия механизма, собрать по инструкции установку, снимать показания с приборов, их фиксировать и давать  оценку погрешности измерения величин, измеряемых в работе.

Виртуальный эксперимент следует рассматривать как более высокий уровень формирования инженерных компетенций, поскольку включает элементы лабораторной работы и  предполагает решение кейса задач,  сформулированных учителем для данной виртуальной установки.

Работа с карточками-задачами – это следующий, повышенный уровень формирования инженерных компетенций, поскольку предполагает, что ученик понимает процессы, изображенные на картинке, может предположить, какие изменения параметров происходят.

Ученик способен по картинке описать реальный эксперимент, снять показания, оценить точность полученных данных.

К высокому уровню сфомированности инженерных компетенций следует отнести создание обучающимся собственных лабораторных работ (реальных или виртуальных), способность представить данную работу перед аудиторией с демонстрацией установки, объяснением принципа её действия и оценки точности выполненных измерений.

Выделим группу заданий по формированию измерительных компетенций обучающихся:

это и работа с традиционными измерительными приборами (аналоговыми и цифровыми), и использование возможностей современных телефонов при проведении измерений.

На базовом уровне ребятам предлагается работа с измерителями и в качестве информационных ресурсов предлагается «Шпаргалка для составления Карты прибора» (составляем с детьми инструкции, учим читать инструкции, находить главное). У вас нет оборудования? Воспользуйтесь карточками Ушакова. Обратите внимание, мы имеем возможности вынести работу с приборами и в домашнее задание в дистанционный урок.

Отработка умения работать по образцу формируется через систему домашних лабораторных работ:

Например, традиционная лабораторная работа по определению плотности вещества трансформируется в три работы по определению параметров продуктов, которые ребята могут найти у себя дома. Однако, от необходимости проводить процедуру оценки погрешности измерения и в домашних условиях их никто не освобождает.

Следующая компетентность: прочитать информацию фотографии установки  и представить её в виде лабораторной работы:  составить теоретическое обоснование по определению физической величины, снять прямые показания с учётом погрешности измерения, оформить в виде таблицы, провести оценку погрешности косвенного измерения, сделать вывод о достоверности полученных данных.

Для развития инженерных компетенций хорошо подходят карточки-задания Л.И. Скрелина, описывающие задачные ситуации.

Мы предлагаем оформить отчет по карточке в виде самостоятельной лабораторной работы, отрабатывая навыки чтения технической информации, правила работы с измерительными приборами, умению составить описание процессов, происходящих в представленной системе. Для ребят сложность заключается в том, что инструкции к работе нет, её как раз и нужно составить. При проверке учитель имеет возможность определить уровень сфомированности той или иной инженерной компетентности на основе анализа сданной на проверку работы.

Другой вариант работ – карточки М.А. Ушакова, с которыми учителя физики также хорошо знакомы. Здесь лабораторная ситуация представлена ярко, позволяет детям увидеть процесс развития лабораторной работы (начальные данные, затем провели над установкой какое-то действие). Процедура выполнения самостоятельной лабораторной работы от этого не меняется. Мы приучаем детей к последовательности описания работы, формируем техническую речь через составление обоснования к работе и работе с оборудованием

В качестве примера мониторинга сфомированности инженерных компетенций могу привести следующую таблицу: поскольку измерить сформированность компетенции оценкой нельзя, мы можем это делать путём педагогических наблюдений. Учитель прекрасно знает, кто из детей хорошо считает, кто с удовольствием снимает показания, а кто заберёт себе установку и не отдаст, пока не измерит всё, что возможно. Останется только проанализировать, не упустил ли учитель у ребёнка других компетенций, на формирование каких следует обратить особое внимание.

Таким образом, давая возможность ребёнку выполнять разными способами технические работы, мы за годы обучения физике сформируем потребность скрупулезно подходить к оформлению технической документации, уважать измерительные приборы со всеми их особенностями,   докапываться до причин, повлекших за собой изменения в изучаемой системе.

Уважаемые коллеги.

К оформлению лабораторных работ подходите творчески! Научите детей составлять описание не по учебнику.

Читайте с детьми таблицы и графики!

Если есть возможность дать в руки детям оборудование, делайте это срочно и с удовольствием!