Оценка уровня сформированности инженерного мышления школьников
-
- Дуплийчук А. С., педагог-психолог
- Спиридонова А. А., методист, учитель технологии, педагог дополнительного образования
- Ярмолинская М. В., к.п.н., заместитель директора по ОЭР, методист, учитель информатики, педагог дополнительного образования
1
Категории мышления инженерной деятельности
В оценке развития и формирования у учеников инженерного мышления мы опирались на разработанный план деятельности субъектов обучения представленный доктором педагогических наук Зуевым Петром Владимировичем и кандидатом педагогических наук Кощеевой Еленой Сергеевной в статье «Развитие инженерного мышления обучающихся в процессе обучения». Они определяют инженерное мышление, как комплекс интеллектуальных процессов и их результатов, которые обеспечивают решение задач в инженерно-технической деятельности и предлагают в качестве основы оценки уровня сформированности инженерного мышления у учащихся опираться на таксономию Блума. Как известно Блум выделял шесть категорий, которые расположены по степени усложнения характера познавательной деятельности: знание, понимание, применение, анализ, синтез и оценка.
При этом Зуев и Кощеева предлагают выделять:
Знания: связанные с ролью техники в развитии производства, основные технические термины и понятия, устройство и принцип действия определенных механизмов, основы проектирования и конструирования, современные методы поиска и обработки информации.
Понимания: значение техники в развитии производства, назначение и принцип действия технических устройств, сущность решаемой технической задачи, значение выполняемой технической деятельности.
Применение: умение применять технические знания в конкретных условиях, детали и орудия труда в условиях неопределенности, знания и умения для технических расчетов, умение быстро и качественно обработать техническую информацию.
Умение анализировать технические объекты и процессы, состав, структуру устройства и принципы действия технического объекта, технические проекты и документацию, назначение технической конструкции, прототипы создаваемого объекта.
Синтезировать: на основе полученных данных генерировать новую идею, создавать новые образы и изменять их, переосмысливать технические объекты, видеть в них другие свойства и другое назначение.
Оценивать оптимальность решения технической задачи, аргументированность технического решения, новые идеи, полученный результат.
Они указывают на то, что представленные показатели создают целостное представление о деятельности будущего инженера и позволяют более полно представить основные элементы деятельности обучающихся в процессе формирования инженерного мышления с учетов возрастных особенностей, уровня обученности и специфики психических процессов.
2
Этапы формирования инженерного мышления у школьников
|
Начальное образование 1-4 класс, 1 этап |
Основное образование 5-6 класс, 2 этап |
Основное образование 7-9 класс, 3 этап |
Старшее образование 10-11 класс, 4 этап |
|
| Цели | Формирование начальных представлений об возможностях науки и техники | Формирование представлений о новых горизонтах науки, технологиях и их применении на практике | Развитие кругозора обучающихся в области современных научных открытий и результатах их внедрения | Формирование умения анализировать, оценивать, интерпретировать, преобразовывать, применять методы познания творческой деятельности в работе современного инженера |
| Содержание | Основы естествознания, закономерности природных явлений и использование их на практике | Физические, химические основы действия технических игрушек, современных бытовых приборов, технических устройств, предметов домашнего обихода | Законы, послужившие основой разработки технических устройств, их принципы действия, особенности создания современных приборов, измерительных комплектов | Анализ и оценка технического решения различных объектов, приборов, устройств, систем |
| Деятельность | Проектная, поисковая деятельность, позволяющая раскрыть простые закономерности работы механизмов, происхождении явлений и событий | Исследовательско- проектная, поисковая деятельность, позволяющая получить представление о теоретических основах и принципах действия | Самостоятельная, экспериментальная, исследовательская, проектно-конструкторская, изобретательская деятельность | Аналитическая, оценочная, исследовательская, конструкторская, преобразовательная, созидательная, инновационная |
| Мониторинг результатов | Формирование познавательного интереса и желания изучать и исследовать объект, явление. | Формирование интереса к изучению предметов естественно-научного, математического, информационно-технологического цикла | Формирование устойчивого, познавательного интереса, стремления исследовать, сконструировать, спроектировать, изобрести | Наличие умений анализировать, оценивать, преобразовывать и внедрять |
3
Компоненты инженерного мышления
Для мониторинга успешности деятельности по формированию инженерного мышления предлагается система оценки по 10 компонентам:
- техническое мышление,
- конструктивное мышление,
- исследовательское мышление,
- экономическое мышление,
- самостоятельность,
- нацеленность на успех и достижения,
- ответственность,
- творческий потенциал,
- инженерная рефлексия,
- правовая компетенция.
4
Диагностические критерии оценки уровня компонентов инженерного мышления
Каждый из компонентов может быть сопоставлен с одним из трех уровней (высоким, средним, низким). За основу системы оценивания взяты материалы из работы
Г.А. Рахманкуловой, С.Ю. Кузьмина, Д.А. Мустафина и И.В. Ребро «Формирование инженерной мысли». Оценка уровня сформированности каждого компонента может проводится экспертами с помощью карт наблюдения, опросов, электронных форм. Ниже приведено описание уровней компонентов.
| пп | Компонент | Нулевой уровень | Низкий уровень | Средний уровень | Высокий уровень | Очень высокий уровень | ПРОФИ |
| 1. | Техническое мышление | не проявляется | Знание и определение видов технических объектов, понимание принципов их работы | Умение анализировать состав, структуру, устройство и принцип работы технических объектов, | Умение синтезировать новые технические объекты в измененных условиях | Выделять потребность в техническом решении и формулировать задачи, требующие разработки новых сложных моделей для анализа. | Формулировать задачи высокого класса, требующие разработки новых решений . Выполнять работу на профессиональном уровне. Учитывать возможность широкомасштабных и долгосрочных последствий |
| 2. | Конструктивное мышление | не проявляется | Знание естественнонаучных теорий, которые могут быть основаниями построения практических объектов | Умение распознавать теоретические основания в практических объектах разного вида | Самостоятельное построение определенной модели решения поставленной проблемы или задачи, под которой понимается реализация теории в практике | Конструировать новое инженерное, содержащее значительное число элементов, на основе поиска и анализа современной отраслевой информации о возможных конструкциях инженерное решение. | Конструировать новое инженерное решение на основе экспертной информации при наличии множества технических требований. Находить компромисы, создавать работотспособные конструкции. |
| 3. | Исследовательское мышление | не проявляется | Нахождение способов решения поставленной задачи, умение аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы | Определение новизны в задаче, умение сопоставить с известными классами задач, | Самостоятельная постановка задачи и выявление способов ее решения | Отслеживать новые появляющиеся методы, технологии и инструменты и анализировать их применимость в решении инженерных задач | Формулировать необходимые и достаточные требования к новым инструментам, технологиям и техническим методам исходя из их функционального назначения |
| 4. | Экономическое мышление | не проявляется | Осведомленность о существовании законов экономики и рынка | Рефлексия качества процесса и результата деятельности с позиций требований рынка | Прогнозирование результатов деятельности с точки зрения законов экономики и рынка | Формулировать задачи, требующие разработки новых моделей для анализа. Учитывать возможность широкомасштабных и долгосрочных последствий, включая правовой и экономический контекст. | Проектирование новой техники и технологии, доведенных до вида и качества товарной продукции. В решении экономических задач учитываются связи производства с рынком. |
| 5. | Самостоятельность | не проявляется | Самостоятельность в поиске нового знания и теоретических основ и оперативность в выборе стратегий деятельности | Самостоятельность и независимость в анализе результатов деятельности, организации трудовой деятельности в работе по заданию | Инициативность, и оперативность в выборе стратегий деятельности, выборе нового решения и трудовой деятельности, связанной с созданием нового продукта | Принимать на себя персональную ответственность за соответствие собственного уровня профессиональной компетенции поручаемым задачам. Понимать ограниченность собственной компетенции и в случае более сложных задач работать с экспертами | Чувствовать персональную ответственность за решение проблем природы и общества, входящих в сферу своей компетенции. Вносить персональный вклад в продвижение и поднятие статуса инженерной профессии ной профессии |
| 6. | Нацеленность на успех и достижения | не проявляется | Потребность в успешной деятельности | Потребность в качественном выполнении поставленной задачи | Потребность в поиске и постановке новых задач, методов и способов их решения и в признании достижений со стороны специалиста | Потребность в поиске и постановке новых задач, методов и способов их решения и в признании достижений со стороны специалиста, потребность в передаче личного опыта | Потребность в поиске и постановке новых задач, методов и способов их решения. Передача личного опыта и опыта профессиональной группы, сообщества. |
| 7. | Ответственность | не проявляется | Ответственность за трансляцию истинного знания | Ответственность в качественном выполнении задания и выполнении его в указанные сроки | Ответственность в выборе методов решения задачи, умение прогнозировать риски и качество конечного продукта своей деятельности | Принимать на себя персональную ответственность за соответствие собственного уровня профессиональной компетенции поручаемым задачам. Понимать ограниченность собственной компетенции и в случае более сложных задач работать с экспертами | Чувствовать персональную ответственность за решение проблем природы и общества, входящих в сферу своей компетенции. Вносить персональный вклад в продвижение и поднятие статуса инженерной профессии |
| 8. | Творческий потенциал | не проявляется | Способствующий получению нового знания и теоретических основ | Творческие подходы к выполнению комплекса исследовательских действий в проблемной ситуации | Творческие подходы способствующие созданию условий для производства нового знания, поиска новых методов для решения задач, и постановки новых самостоятельных целей и задач | Уникальные творческие подходы в решении инженерных задач высокого класса. | Умение создать благоприятные условия в коллективе, способствующих рождению творческих подходов в решении инженерных задач |
| 9. | Инженерная рефлексия | не проявляется | Саморегуляция эмоционального состояния в условиях получения нового знания, теоретических основ | Саморегуляция эмоционального состояния в условиях решения поставленных задач, анализа и принятия собственного решения | Саморегуляция эмоционального состояния в условиях процесса решения самостоятельно поставленных задач | Саморегуляция эмоционального состояния в условиях процесса решения самостоятельно поставленных задач, а также при выполнении коллективных работ | Саморегуляция эмоционального состояния в условиях процесса решения самостоятельно поставленных задач, в работе в коллективе,в том числе в условиях споров и контррешений. |
| 10. | Правовая компетенция | не проявляется | Знание правовых вопросов, законов, нормативных документов. | Поиск и анализ нормативной документации | Создание собственной технической документации | Учитывать возможность широкомасштабных и долгосрочных последствий, включая правовой контекст. | Учитывать возможность широкомасштабных и долгосрочных последствий, включая правовой контекст. Решение сложных правовых вопросов. |
В соответствии с разработанным критериальным аппаратом фиксируется динамика формирования таких метапредметных умений, как проявление образовательной самостоятельности, образовательной инициативы – умение выстраивать свою образовательную траекторию, создавать необходимые для собственного развития ситуации и адекватно их реализовать; образовательной ответственности – умение принимать для себя решение о готовности действовать в нестандартных ситуациях и другие.
5
Форма для экспертной оценки уровня сформированности инженерного мышления
6
Как оценить прогресс обучающихся
Данный критериальный аппарат позволяет оценить прогресс обучающихся по заданным показателям, описанным выше.
Качественный анализ методом экспертной оценки уровня сформированности того или иного показателя позволяет достаточно наглядно проследить прогресс обучающихся в направлении формирования инженерного мышления.
Ниже приведены лепестковые диаграммы, построенные для четырех обучающихся 4, 7, 9 и 11 классов соответственно, по уровням показателей за 4 года (2014, 2015, 2016, 2017). Все выбранные дети занимались в Студии «Имитационное моделирование» ОДОД ГБОУ СОШ №255, кружок Робототехники.
Материалы анкетирования позволяют также сопоставить направления занятий детей в области дополнительного образования с результативностью ДеФИМО. Все обучающиеся, достигшие высокого уровня инженерного мышления, имели широкий спектр интересовавших их направлений, включая художественно-эстетическое направление. Дуплийчук А.С., педагог-психолог
7
Методические рекомендации оценки уровня сформированности инженерного мышления