Проект "Уральская инженерная школа": вызовы естественнонаучному образованию(8-11 классы, химия, физика, естествознание)

ПРОЕКТ «УРАЛЬСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА»: ВЫЗОВЫ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

23              июня 2014 года под председательством Владимира Путина в Кремле состоялось заседание Совета при Президенте по науке и образованию, на котором было отмечено: «…Сегодня лидерами глобального развития становятся те страны, которые способны создавать прорывные технологии и на их основе формировать собственную мощную производственную базу. Качество инженерных кадров становится одним из ключевых факторов конкурентоспособности государства… отечественная система технического образования должна быть нацелена на подготовку инженеров, чья квалификация отвечает потребностям предприятий».[4]

В этой связи УКАЗом  от 6 октября 2014 года N 453-УГ – в Свердловской области стартовала комплексная программа "Уральская инженерная школа".

Владимир Путин одобрил идею создания уральской инженерной школы «…У нас десятилетиями не хватает на рынке труда таких людей, специалистов высокого класса, востребованных сегодня. И то, что в Свердловской области, в одном из центров нашего промышленного потенциала, такая работа вами проводится, это очень здорово, очень хорошо» [5]

Юрий Биктуганов, министр общего и профессионального образования Свердловской области: «… регион Свердловской области – мощный, серьезный. И промышленность сегодня нуждается именно в кадрах, тех, которые с точки зрения новых технологий и инноваций смогут обеспечить новое производство в непростых условиях… Наши ребята должны видеть мощь нашей области, видеть перспективы нашей области и найти свое место в жизни в родном доме, в родном крае, родном городе».

Проект «Екатеринбургская инженерная школа» является преемственным с комплексной программой «Уральская инженерная школа». Идея городского проекта заключается в построении системы непрерывного технического образования, включающей уровни дошкольного и общего образования, среднего и высшего профессионального образования, дополнительного образования, и реализующейся в условиях сетевого взаимодействия с организациями бизнеса и промышленности, органами исполнительной власти города.

Актуальность Программы «Уральская инженерная школа»  тезисно можно охарактеризовать так:

*                   Промышленность Свердловской области оказывает определяющее воздействие на социально-экономическое состояние региона.

*                   Базовые отрасли – черная и цветная металлургия, машиностроение.

*                   Дефицит квалифицированных инженерных кадров

*                   Не удается сократить разрыв между спросом и предложением квалифицированных инженерных кадров.

*                   В этой связи задача по обеспечению экономики Свердловской области квалифицированными рабочими и инженерными кадрами требует системного решения на основе программно-целевого подхода.

Цель программы - обеспечение условий для подготовки в Свердловской области рабочих и инженерных кадров в масштабах и с качеством, полностью удовлетворяющим текущим и перспективным потребностям экономики региона с учетом программ развития промышленного сектора экономики, обеспечения импортозамещения и возвращения отечественным предприятиям технологического лидерства. [6]

Достижение поставленной цели обеспечивается за счет решения основных задач:

*                   1) формирование у обучающихся осознанного стремления к получению образования по инженерным специальностям и рабочим профессиям технического профиля;

*                   2) создание условий для получения обучающимися качественного образования по рабочим профессиям технического профиля и инженерным специальностям;

*                   3) формирование условий для поступления молодых рабочих и инженерных кадров на промышленные предприятия Свердловской области и максимально полной реализации творческого потенциала молодых специалистов. [6]

Сроки реализации Программы:

*                   Первый этап: 2015-2016 годы - "пилотный" этап.

*                   Второй этап: 2017-2018 годы - распространение опыта реализации пилотного этапа в системе образования Свердловской области.

*                   Третий этап: 2019-2025 годы - расширение ресурсной базы подготовки инженерных кадров.

*                    Четвертый этап: 2026-2034 годы - трансформация наработанных педагогических практик в сети многофункциональных образовательных учреждений, реализующих взаимосогласованные программы дошкольного, общего и дополнительного образования для углубленного изучения предметов естественнонаучного цикла.

Инженер – это профессионал высокого уровня, который не только обеспечивает работу сложнейшего оборудования, но, по сути, и формирует окружающую действительность.[4]

Реализация «пилотного» этапа проекта «Уральская инженерная        школа» возможностями предметов естественнонаучного цикла в образовательных учреждениях – МБОУ СОШ №107 г. Екатеринбурга осуществляется в нескольких направлениях.

1.                 Посещение промышленных предприятий в рамках внеурочной деятельности, направленное на раннюю профессиональную ориентацию школьников.

2.                 Организация участия обучающихся в соревнованиях и конкурсах технического творчества:

*                   «Инженер леса XXI века», УГЛТУ

*                   «Горнопромышленная декада», УГГУ

*                   «Тест – Драйв», УрФУ.

    С декабря 2015 года по март 2016 года УрФУ  впервые  проводит  акцию «Интернет-Тест-драйв в Уральском федеральном»!  Во время этой уникальной  акции у  учащихся 10-11-х классов, выпускников техникумов и колледжей, студентов первых курсов университетов, участников отборочного этапа очного «Тест-драйва» будет возможность не только «попробовать на вкус» современные образовательные технологии, но и узнать, чему учат в реальном университете, почувствовать себя специалистом и окончательно определиться с выбором профессии.

«Интернет-Тест-драйв» - это, прежде всего, командное проектное обучение, в процессе которого  участники  смогут  раскрыть свои способности, выполняя коллективный проект под руководством ведущих преподавателей УрФУ по  одному  из направлений:

-гуманитарное –  проект «Cult–драйв»: создание  печатного продукта, который сделает ваш  родной край более известным.

-инженерно-техническое – проект «Технодрайв»: подготовка  к производству нового  продукта и продвижение  его на рынке.

-робототехника – проект «Нi-tech-драйв»:  создание  программы автономного управления беспилотным коптером.

-строительство и инвестирование – проект «Стройинвест-драйв»: создание  модели  социально значимого объекта для родного региона, анализ рынка недвижимости и расчет  эффективности  инвестиций.

-математико-информационное – проект «Mobile-драйв»: разработка действующего мобильного приложения.

-естественнонаучное – проект «Nature-драйв»:  погружение  в увлекательный квест, умение  применять законы природы в жизни, что приведет к победе.  

-технико-информационное – проект «WEB-драйв»: создание  своего сайта и размещение  его в Интернете.

-управленческое – проект «HR-драйв»:  работа   команды  единомышленников  по    разработке   прибыльного  бизнес-проекта.

        Условия всех проектов максимально приближены к реальной профессиональной деятельности в каждой сфере. Три лучшие команды по каждому направлению станут победителями и призерами. Только для них виртуальный университет станет реальным. Они получат приглашение провести день знакомства с Уральским федеральным и городом Екатеринбургом в весенние каникулы (мероприятие проводится за счет средств УрФУ, за исключением дорожных расходов).[1]

*                   Городской турнир школьников по химии, УрФУ.

   Городской химический турнир школьников (ГХТШ) — это командно-личное соревнование среди учеников старших классов (с 8 по 11) по решению химических кейсов — задач из области химической науки и технологии, заведомо не имеющих точного решения.  Организатором Турнира является физико – технологический институт  УрФУ. Решения химических задач, полученных в ходе заочного турнира (который состоялся в октябре 2015 года), участники  представили  в виде презентаций и обсудили  друг с другом в ходе научной полемики. За игрой  наблюдало   компетентное жюри из 24 экспертов, в числе которых преподаватели высшей школы, молодые ученые и приглашенные представители химических и инновационных предприятий. По итогам Турнира (по сумме набранных за два этапа баллов)  определены 3 команды-победительницы. Участник турнира или команда  приглашаются  к участию в очном туре Всероссийского химического турнира школьников (ВХТШ). Команда, занявшая в Городском химическом турнире школьников первое место, приглашается к участию в очном туре Всероссийского химического турнира школьников вне конкурса.[7]

*                   УрГУПС, «Я изобретатель»

*                   «Изобретатель XXI века» (городской, областной туры)

3.                 Создание условий для качественного овладения обучающимися знаниями по предметам естественно-научного цикла обеспечено материально – технической базой для преподавания уроков физики и химии:

*                   Цифровые лаборатории «Архимед»

*        «Лабдиск»

*        «L – micro»

*                   Автоматизированный класс междисциплинарного обучения «NanoEducator»

   Уникальным в своем сегменте  оборудованием является автоматизированный класс междисциплинарного обучения NanoEducator,  эксплуатация которого  позволяет  обеспечить    подготовку обучающихся 8-11 классов по основным разделам школьной программы   естественнонаучного цикла  (физика, химия и биология),  а так же по основам нанотехнологий.   Отличительные   особенности   сканирующего зондового  микроскопа NanoEducator: простота в обращении; отсутствие сложных настроек и юстировок; использование видеокамеры для визуального контроля состояния зонда; недорогой и многократно восстанавливаемый зонд; дружественный  программный интерфейс в Apple Mac OS X 10.5 Leopard; подключение электронного блока к компьютеру через USB порт; многозадачность, обеспечивающая возможность пользования компьютером одновременно с работой прибора; комплектация прибора необходимыми для учебного процесса тест-объектами.   Сканирующий  зондовый микроскоп NanoEducator позволяет реализовать различные методы измерений туннельной и «полуконтактной» атомно-силовой микроскопии и может использоваться не только в учебных, но и в научных целях при исследованиях в области физики и технологии микро- и наноструктур, материаловедения, катализа, физики и химии полимеров, трибологии, цитологии и т.п.      Учащиеся, прошедшие курс обучения работе на современных нанотехнологических комплексах, получают навыки экспериментальной исследовательской деятельности в области нанотехнологий для успешного продолжения обучения в ВУЗах, в учебных планах которых уже есть спецкурсы по нанотехнологиям и наноматериалам.

*                   Телескоп «Левенгук»

*                   Цифровой микроскоп «Левенгук»

*                   Электронный конструктор «Знаток»

*                   Конструктор LEGO Mindstorms NXT 2.0

4.                 Создание условий для качественного овладения обучающимися знаниями по предметам естественно-научного цикла обеспеченно программами элективных курсов (наш опыт ведения таких курсов):

*                   Введение в нанотехнологии

    Мы используем  в образовательном процессе авторскую  программу  элективного курса  для обучающихся 8-11 классов «Введение в нанотехнологии»,   задачами которого являются:  показать междисциплинарный характер   нанотехнологии - нового направления науки, его возможности и перспективы для реализации потребностей человека; познакомить с основными понятиями, направлениями нанотехнологий, наноинструментами,  достижениями отечественных  и зарубежных ученых; способствовать развитию творческих способностей, интеллектуальной компетенции, формированию познавательного интереса к естественнонаучным дисциплинам (химия, физика, биология), и, как следствие, профессиональному самоопределению; совершенствовать навыки работы  с различными источниками информации, в том числе в сети Интернет, умения представлять результат.  Программа была представлена на Всероссийском конкурсе педагогов «Образовательный потенциал России» в 2012 году; автор признан абсолютным победителем конкурса и награжден Грамотой Президента Российской академии образования.

Учебно - тематическое планирование раздела «Наноазбука»  (8 класс)

*                   Материалы и их свойства

*                   Методы химических исследований

*                   «Живая» инновация[8]

*                   Энергетика и энергосбережения

*                   Аналитическая биохимия

*                   Биофизика

*                   История технических инноваций[9]

Профориентационная работа в целях выбора обучающимися будущей профессии:

*                   Проект «Единая промышленная карта»

   Образовательная  программа для школьников «Единая промышленная карта» направлена  на раннюю профессиональную ориентацию школьников в рамках программы «Уральская Инженерная Школа». Задачей  проекта  является организация  цикла  образовательных экскурсий на различные промышленные предприятия Свердловской области для детей с 1 по 11 класс, что позволит  сформировать  у школьников целостное представление о географии, возможностях и ресурсах региона, а также сформировать интерес к работе на производстве и в реальном секторе экономики. Проект «Единая промышленная карта региона» проходит при поддержке Администрации Губернатора Свердловской области, Всероссийского педагогического собрания, Министерства промышленности и науки Свердловской области. В рамках проекта «Единая промышленная карта региона» детям предложена экскурсионная программа, рассчитанная на 3-4 посещения в год различных промышленных предприятий Свердловской области с 1 по 11 класс и ведение единой рабочей тетради в бумажном и электронном виде. [2]

*        Профориентационный научно – познавательный марафон ««Инженер леса XXI века», УГЛТУ

*                   Научный лекторий ИЕН УрФУ

*        Дни открытых дверей ВУЗов города

*                   Лабораторный практикум по химии в ИЕН УрФУ

*                   Практикум по сканирующей зондовой микроскопии на базе Центра коллективного пользования УрФУ

    В рамках Соглашения о совместном сотрудничестве с Институтом Естественных Наук УрФУ   с 2012 года на  базе Центра коллективного пользования    обучающиеся класса с углубленным изучением химии проходят   практикум по сканирующей зондовой микроскопии.  Погружение в атмосферу студенческой жизни, возможность проводить исследования на уникальном оборудовании под руководством студентов, аспирантов, профессорско-преподавательского  состава УрФУ  способствуют не только развитию исследовательской компетентности обучающихся, но и выстраиванию их индивидуальной образовательной траектории в контексте дальнейшего профессионального самоопределения.  О практической направленности практикума свидетельствует тематика занятий: 1. Получение первого СЗМ  изображения. Обработка и представление результатов эксперимента. 2.Сканирующая зондовая литография.  3. Артефакты в сканирующей зондовой микроскопии. Изготовление зондов для СЗМ «Наноэдюкатор». 4. Исследование поверхностей твердых тел методом атомно силовой микроскопии: фазовый контраст, силовая микроскопия,  спектроскопия. 5. Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей туннельной микроскопии. 6. Применение сканирующего зондового микроскопа для исследования биологических объектов.

*                   Лабораторный практикум по физике в УрГПУ

*                   «Зелёная химия», ИЕН УрФУ

Защита исследовательских работ:

*                   Хочу стать академиком

*                   Открой себя миру

*                   Зажги свою звезду

*                   Региональная НПК им. С.С.Шварца

*                   НПК для школьников, проводимых  ВУЗами: УрФУ, УрГУПС, УГГУ, УГЛТУ, УрГПУ, МАИ

*                   Всероссийские конкурсы НС "Интеграция"

*                   Программы МАН «Интеллект будущего»

Так, например, конкурс TERRA EXPERIMENTUM  предполагает выполнение не только теоретической части (ответы на вопросы), но и  проведение экспериментов, которые подобраны таким образом, что их можно проводить не только в школе, но и дома. Задания составлены в соответствии с требованиями ФГОС.  Они развивают УУД,  учат работать не только с текстовой, но и графической информацией, дают возможность посмотреть на явления и процессы с различных точек зрения – от физики, химии и биологии до литературы и искусства.  Работа с такими заданиями дает обучающимся возможность сформировать целостную картину мира и показывает, что научные знания необходимы для жизни, а не только для пятерки  в дневнике.  Исследовательская часть конкурса формирует умение проводить эксперименты, анализировать, оформлять и представлять результаты исследования.   Участие в конкурсе TERRA EXPERIMENTUM  позволяет при дополнении превратить любое конкурсное задание в проектную или учебно-исследовательскую работу.[3]

Участие обучающихся в интеллектуальных конкурсах

В итоге учащиеся, отвечая на «вызовы» программы «Уральская инженерная школа», способны к инновационной творческой деятельности, владеют компетенциями, характерными для инженерии будущего:

*                   Опора на новейшие достижения в различных областях науки;

*                   Практическое использование новых знаний и навыков в процессе модульного конструирования и проектирования;

*                   Умение работать во временных разновозрастных творческих коллективах совместно со специалистами различных направлений;

*                   Самостоятельный информационный поиск для получения необходимых или недостающих сведений и знаний.

Список использованной литературы:

1.                 i-testdrive.urfu.ru.

2.                 www.school-epk.ru

3.                 http://future4you.ru

4.                 http://www.kremlin.ru/events/president/news/45962

5.                 http://www.naurfo.ru/news/21276

6.                 http://docs.cntd.ru/document/422448790

7.                 http://school.scitourn.ru/spb

8.                 «Живая инновация. Мышление ХХ1 века: пособие для старшеклассников / С.Л.Лесков. – М.: Просвещение, 2009. – 240 с.  

9.                 История технических инноваций: учеб. пособие / Б.М. Игошев, А.П. Усольцев. — М. : ФЛИНТА, 2013. — 352 с.

10.            Скачано с www.znanio.ru