ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ 7
1.1. Сущность, компоненты и структура понятия «инженерное мышление» 7
1.2. Возможности формирования инженерного мышления в процессе
решения экстремальных задач 11
1.3. Использование средств информационно-коммуникационных технологий для формирования инженерного мышления в процессе решения
экстремальных задач 17
Выводы по материалам главы 1 27
ГЛАВА II. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ
МАТЕМАТИКЕ 29
2.1. Методические приемы формирования инженерного мышления при
решении экстремальных задач с использованием ИКТ в ИОС 29
2.2. Примеры заданий для формирования инженерного мышления при
решении экстремальных задач для современного процесса обучения,
включающего работу школьника в ИОС 36
Выводы по материалам главы 2 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54
Актуальность исследования. На сегодняшний день основной целью социально-экономического развития Свердловской области является повышение конкурентоспособности Свердловской области в глобальной экономике. Одним из направлений реализации Стратегии 2030 служит создание конкурентоспособного образования. На решение поставленной задачи направлены реализуемые в рамках государственных программ Свердловской области проекты, одним из которых является «Уральская инженерная школа».
Необходимым условием проекта «Уральская инженерная школа» является создание комплекса мероприятий для пробуждения в ребенке интереса к техническому образованию, инженерным дисциплинам, математике и предметам естественно-научного цикла.
В современной научно-методической литературе большое внимание уделено важному условию в подготовке будущего инженера -
формированию у учащегося инженерного мышления, которое по
определению З.С. Сазоновой, Н.В. Чечеткиной является интегративным качеством личности, характеризующимся мобильностью знаний, направленным на поиск оптимального решения инженерных задач и удовлетворению технических потребностей.
Подходы к формированию и развитию инженерного мышления обучающихся активно рассматриваются Е.А. Дума, З.С. Сазоновой, Н.В. Чечеткиной, П.В. Зуевым, Е.С. Кощеевой, Д.А. Мустафиной, В.М. Никитаевым, И.Н. Семеновой, А.В. Слепухиным, И.Г. Липатниковой, А.В. Виневской, И.Л. Клименко, А.П. Усольцевым, Т.Н. Шамало и др. Для формирования инженерного мышления учащихся исследователи предлагают использовать следующие средства: метод проектов, кейсов, констатации, коллизии, ситуационного анализа, коллективно-распределительная деятельность, проблемное обучение, обучение в команде .
Кроме того, исследователи И.Н. Семенова, А.В. Слепухин рассматривают возможность формирования инженерного мышления в процессе обучения с использованием информационной образовательной среды (ИОС). Этот аспект актуализируется в современных условиях, когда дистанционная форма обучения находит широкое применение в силу обстоятельств пандемии. Отметим также, что согласно Федеральному закону «Об образовании», учителю необходимо в своей педагогической деятельности использовать информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). В связи с этим отметим результаты исследований авторов Уральской методической школы: М.В. Лапенок, Б.Е. Стариченко, А.В. Слепухина и др.
Разделяя позицию Д.А. Турсунова и А.Ж. Кудуева о том, что инженерные задачи подчиняются законам природы, а многие законы природы допускают вывод из так называемых «вариационных принципов», согласно которым истинное движение механической системы, света, электричества, жидкости, газа и т.п. можно выделить из произвольной совокупности допустимых движений тем, что они минимизируют или максимизируют некоторые величины. В рамках сказанного формирование инженерного мышления будет проводиться нами при изучении школьного курса математики на особом материале - дидактической единице «сюжетные задачи», с видовым отличием - экстремальные задачи.
Проведенный анализ научной, психолого-педагогической и
методической литературы показывает недостаточное раскрытие вопросов, связанных с исследованием возможностей формирования инженерного мышления в процессе обучения математике при решении экстремальных задач. При этом в сегодняшних условиях, заданных особым форматом реализации процесса обучения, усиливается необходимость использования информационно-коммуникационных технологий.
Сказанное определяет актуальность темы нашего исследования .
Объект исследования: процесс формирования у школьников
инженерного мышления в условиях современного обучения математике.
Предмет исследования: экстремальные задачи школьного курса математики как средство формирования инженерного мышления.
Цель: разработать примеры заданий для формирования инженерного мышления при решении экстремальных задач школьного курса математики.
Для достижения цели были определены следующие задачи:
1. На основе анализа литературы выделить сущность, компоненты и структуру понятия «инженерное мышление».
2. На основе анализа психолого -педагогической и методической литературы описать возможности формирования инженерного мышления в процессе работы с особым видом сюжетных задач - экстремальных задач.
3. Описать использование средств информационно-коммуникационных технологий для формирования инженерного мышления в процессе решения экстремальных задач.
4. Выделить приемы для формирования инженерного мышления при решении экстремальных задач с использованием информационнокоммуникационных технологий в информационной образовательной среде .
5. Сконструировать примеры заданий для формирования инженерного мышления при решении экстремальных задач для современного процесса обучения, включающего работу школьника в информационной образовательной среде.
Результаты исследования представлены в следующих публикациях:
1. Семенова И.Н., Тимошина А.Ю. Задания для формирования инженерного мышления при решении экстремальных задач // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. - 2020. - № 3(47). С. 89-93.
2. Семенова И.Н., Тимошина А.Ю. Развитие универсальных учебных действий в контексте формирования инженерного мышления // Наука. Образование. Инновации. - Анапа: НИЦ «Иннова», 2021. С. 39-50.
Структура работы.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы, содержащего 32 наименования.
В тексте работы 5 рисунков, 5 таблиц.
Проведена исследовательская работа по теме «Формирование инженерного мышления при решении экстремальных задач». В ходе данной работы были решены поставленные задачи исследования.
В ходе решения первой задачи понятие «инженерное мышление» было интегративное качество личности, характеризуется мобильностью знаний, которое направлено на поиск оптимального решения инженерных задач и удовлетворение технических потребностей. Также была зафиксирована структура инженерного мышления, представленная техническим, конструктивным, исследовательским, экономическим мышлением, предложенная Рахманкуловой Г.А и др.
В ходе решения второй задачи сформулировано определение особого вида сюжетных задач - экстремальных задач, которое в настоящей работе рассматривается как задачи на максимум или минимум (экстремум) функции по переменным, удовлетворяющим, возможно, некоторым ограничениям. На основе, изученной литературы, были выделены этапы решения экстремальной задачи, состоящие из осмысления текста задачи и анализа её содержания, составления математической модели, выбора метода решения, решения математической модели, анализа решения задачи. Были соотнесены компоненты деятельностного содержания этапов решения экстремальных задач и элементы структуры инженерного мышления для исследования возможности формирования инженерного мышления у обучающихся при работе с экстремальной задачей.
В ходе решения третьей задачи было рассмотрено использование информационно-коммуникационных технологий при формировании инженерного мышления в процессе решения экстремальных задач. Была выявлена необходимость соотнесения действий, составляющих структуру мыслительного умения инженерного мышления, с особенностями познавательных процессов обучающихся как деятельности для формирования инженерного мышления с использованием ИОС. Для этого 52
уточнили деятельностный состав операций, составляющий инженерное мышление, рассмотрели типы восприятия информации и уточнили их поведенческие индикаторы. Исходя из этого соотнесли действия, составляющие инженерное мышление на этапах решения экстремальной задачи с особенностями познавательных процессов обучающихся как деятельности, что позволило сделать вывод о том, что формирование определенных компонентов инженерного мышления может осуществляться в соответствии с типом восприятия информации на этапах решения экстремальной задачи с выбором средств ИКТ.
В рамках решения четвертой задачи на основании подходов описали приемы, применяемые на разных этапах решения экстремальной задачи с учетом индивидуальных особенностей восприятия информации с использованием ИКТ.
В рамках решения пятой задачи на практическом этапе настоящего исследования предложены примеры заданий с использованием информационно-коммуникационных технологий для формирования инженерного мышления.
Таким образом, следует считать, что задачи исследования выполнены, цель работы достигнута.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
