Концепция открытой образовательной среды

«Школьный технопарк»

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 и, что принципиально важно, основой для его технологической, экономической независимости.

    В. В. Путин.

Заседание Совета по науке и образованию.

 23.06.2014г.

Совершенно очевидно, что вопрос развития инженерного образования в России является стратегическим для экономической безопасности страны и развития человеческого капитала России. Чтобы реализовать  в опережающем режиме стандарты основного общего образования, необходимо особое внимание уделять принципам непрерывного естественнонаучного, физико-математического и технического образования. Эти идеи заложены и  в  комплексной программе «Уральская инженерная школа» (Указ Губернатора Свердловской области от 06.10.2014 N 453-УГ «О комплексной программе «Уральская инженерная школа»).

Для повышения качества подготовки технических специалистов необходимо начинать развивать их со школьной скамьи. Именно поэтому очень важно развивать у учащихся навыки исследовательской деятельности, углублять естественно-научное образование и знакомить с инженерным делом. Одним из эффективных и современных направлений развития технических специалистов является создание на базе школы или межшкольного комбината школьного технопарка.

Актуальность и педагогическая целесообразность реализации проекта «Школьный технопарк» обусловлена общественной потребностью в творчески активных и технически грамотных рабочих и инженерных специалистах, в возрождении интереса обучающихся к современной технике, в воспитании культуры жизненного   и профессионального самоопределения.

Технопарк (англ. Industrial park) - новая форма территориальной интеграции науки, образования и производства в виде объединения научных организаций, проектно-конструкторских бюро, учебных заведений, производственных предприятий или их подразделений (Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б. Современный экономический словарь. 2-е изд., испр. М.: ИНФРА-М, 1999.479 с.). Таким образом, школьный технопарк в нашем понимании – это среда, создаваемая в образовательном учреждении специально, для перевода теоретических знаний учащихся  в реальный продукт, в производство, в товар.

Перечислим основные виды деятельности, которые объединяются в особых пространствах — технопарках — для поддержки инноваций как реализованных идей:

• исследовательская деятельность (в том числе — междисциплинарная); экспертиза перспективных разработок,

• изобретательская деятельность и проектирование, разработка прототипов и технологий,

• производство,

• маркетинг и сбыт,

• поддержка коммерциализации разработок.

• управление и технопредпринимательство.

Школьные технопарки — это место разворачивания и реализации проектных замыслов. Опыт работы школьников в исследовательских группах и проектных командах обеспечивает необходимую социализацию, опыт предметного взаимодействия, конструктивного решения содержательных проблем. Формирование разновозрастных групп в исследовательских лабораториях, конструкторских бюро, студиях и мастерских, появление в них студентов и взрослых, состоявшихся в своих профессиях, существеннейшим образом улучшат качество работы этих структурных подразделений образовательной организации.

Жизнь и работа школы-технопарка достраивается формами взаимодействия школы и бизнес-структур — деятельностной профориентацией, экскурсиями-путешествиями, встречами с технопредпринимателями, профессиональными пробами. Тем самым будет создаваться и поддерживаться образовательная среда, которая объединяет научное творчество; экспериментальное моделирование; реальное производство; атмосферу, способствующую порождению новых идей.

Цель проекта - реализация через программу педагогического, методического, материально-технического сопровождения  образовательной среды «Школьный технопарк» для развития мотивации школьников к изучению предметов естественнонаучного и физико-математических циклов, развитию научно-технических и инженерно-технологических способностей, формированию инновационного поведения учащихся.

Задачи:

• обеспечить создание условий для развития системы профориентационной работы в школе;
• развивать механизмы осуществления взаимодействия с вузами и отделом кадров градообразующего предприятия города;
• реализовать модель Школьного технопарка в системе дополнительного образования школы совместно с социальными партнерами;
• выстраивать управленческую деятельность по оптимальному и эффективному взаимодействию с социальными партнерами;
• развивать сетевое сотрудничество педагогов школы с представителями вузов для осуществления  образовательной  деятельности школьного технопарка; в том числе и в дистанционной форме;
• внедрять новые элементы содержания образования и воспитания, педагогические технологии и учебно-лабораторные комплексы;
• повышать квалификацию работников школы по проблеме реализуемого проекта;
• формировать новый стиль инженерного мышления школьников, способных к системным проективным, прогнозным, сценарным форматам знания и действия, основанным на анализе трендов научно-технологического развития;
• использовать инновационные методы, направленные на создание образовательной среды, в которой формируются значимые ориентиры для построения индивидуальных образовательных траекторий и программ, определения контуров образовательных сценариев школьников, профессионального самоопределения.

Главная идея заключается в непрерывности формирования инженерного мышления через все   предметы, курсы и направления деятельности, начиная с первого класса и до окончания школы, в старших классах реализация  проекта через индивидуальные образовательные траектории учащихся. Среда «школьный технопарк» открытая и доступная каждому учащемуся.  Каждый ребенок может реализовать свои возможности  в любом направлении деятельности - в техническом творчестве, арт-дизайне, маркетинге, рекламе, проектировании, робототехнике, моделировании и прототипировании, микроэлектронике и т.д.

Реализация программы  инновационного проекта проходит через применение  новых, современных технологий  обучения на уроке (E-leaning, перевернутый класс, смысловое чтение, кейсовые  технологии, проблемное обучение, проектную деятельность и др.),  разнообразную внеурочную деятельность, погружения, дистанционное обучение, сетевое взаимодействие, выездные и каникулярные школы, образовательные экскурсии, дни науки, недели высоких технологий и технопредпринимательства, участие в программах Школы Росатома и Лиги школ Роснано.

Одним из путей, позволяющих решить задачи технического развития школьников становится изучение модульных ЧПУ-станков  и 3D-принтеров  уже непосредственно в школе.

Современные компьютерные CAD/CAM технологии позволяют создавать (проектировать) трехмерные компьютерные модели самых разнообразных и необходимых в жизни вещей,  изготавливать их на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и 3D-принтерах.

CAD (Computer Aided Design) – технологии компьютерного проектирования изделий.

CAM (Computer Aided Machinery) - технологии изготовления изделий на станках с ЧПУ и 3D-принтерах.

Применение 3D принтеров в области образования постепенно становится идеальным решением для вовлечения школьников в образовательный процесс. Использование 3D печати в школах делает обучение интересным и увлекательным, понятным и доходчивым, позволяет учащимся потрогать то, что представляют собой сложные и не всегда понятные абстракции и теории, отображенные в их тетрадях, ознакомиться с характеристиками и свойствами изучаемого предмета, получить наглядное представление о его функциях.

Прототипирование применяется многими ведущими западными, и все чаще отечественными,  высшими и общеобразовательными учреждениями. 3D принтеры совершенствуют процесс обучения, развивают у школьников образное мышление, приучают будущих специалистов к автоматизированному программированию и проектированию.

Современные методы компьютерного проектирования и изготовления изделий принципиально отличаются от тех, которые применялись раньше. В современных CAD/CAM системах используется так называемое трехмерное (3D) проектирование, в отличие от двумерного (2D), «плоского», которое применяется в устаревших методах. Созданная компьютерная 3D модель изделия может быть передана на станок с ЧПУ для ее автоматизированного изготовления.

Изменения в технологиях проектирования изделий требуют и новых методик обучения школьников этим технологиям. Современные методики должны быть построены на основе изучения компьютерного проектирования 3D объектов.

Разработанный учебный курс учитывает современные тенденции CAD/CAM технологий и позволяет решить следующие задачи:

• развить пространственное мышление;
• научить композиции и декомпозиции элементов трехмерного объекта;
• сформировать представление о формообразовании объекта;
• наглядно продемонстрировать современные технологии и оборудование для автоматизированного проектирования и изготовления изделий;
• научить проектировать и изготавливать изделия с помощью современных CAD/CAM систем;
• подготовить к осознанному выбору будущей профессии.

Учебный курс разработан с учетом дефицита школьного учебного времени. Он является интегрированным в некоторые другие школьные предметы: информационные технологии, технологию, рисование, черчение, внеурочную деятельность.

Мы условно разделили CAD технологии на два направления: «техническое проектирование» и «художественное проектирование».

В направлении «техническое проектирование» школьники изучают основы компьютерного машиностроительного черчения и проектирования изделий (и плоскостные, и пространственные модели). В качестве программного обеспечения используется CAD система «Компас 3D LT».

В направлении «художественное проектирование» школьники изучают основы компьютерного трехмерного проектирования (дизайна) предметов художественного и бытового назначения: барельефов, украшений, гравюр и т.д.

Использование CAM технологий дает возможность «овеществить», изготовить изделия, спроектированные с помощью CAD технологий. Без этого все, что спроектировано учащимся с помощью компьютера, так и останется существовать только в виртуальном мире. И это плохо. Ребенок не видит материальных результатов своего труда.

Такой подход не только позволит школьникам выполнять более сложные объекты труда на настольных станках и с использованием электрифицированного инструмента, но и будет способствовать формированию у них умения сборки технических устройств, знаний из области механики и технологии обработки конструкционных материалов. Использование нового содержания технологического образования позволит осуществить плавный переход от программ начальной школы к насыщенной программе образовательной области «Технология» в основной школе. До настоящего времени программы технологической (трудовой) подготовки в начальной школе были ориентированы в основном на художественный труд, что создавало трудности у школьников при переходе к программам основной школы.

Современные компьютерные технологии позволяют создавать (проектировать) трехмерные компьютерные модели самых разнообразных и необходимых в жизни вещей и изготавливать их на станках с ЧПУ с низкими трудовыми и временными затратами и даже приносить доход ОУ при изготовлении сувенирной, учебной, художественной продукции.

3.2  Этапы и сроки реализации инновационного проекта (программы).

3.4. Прогнозируемые результаты по каждому этапу