Не убить Эйнштейна или как подготовить учеников к инженерным проектам и исследованиям. Онлайн-семинар "Инженерные проекты в школе". Продолжение Pir'ok / 30.03.2016 Как выбрать тему проектаПодбор темы для ученика - сложная и важная задача. Первая тема может определить, будет ли дальше заниматься проектами ребенок или нет. Учителю нужно иметь большое количество неповторяющихся тем, если у него много учеников.Выбор темы происходит в общении, в пространстве, где руководитель и ученик сходятся в своих убеждениях и договариваются. Тема, должна цеплять и вдохновлять на активные действия. Учителю важно не убедить взять ту или иную тему, а разогреть интерес и вызвать желание.Совет. Никогда не вывешивайте список тем на стене, чтобы дети выбрали себе тему. Найдите время и уделите внимания каждому ученику, чтобы вместе определиться, чем вы будете заниматься.Тему определяют следующие параметры:А. Значимость для ребенка Teмы нужно выбирать из современного мира, а не из прошлого. Тема должна быть связана с реальным миром детей. Тема, которой можно гордиться - повышает статус (я горжусь тем, что сделал), Тема, которая дает что-то нужное: современные навыки, умения, знания B. Ресурсы К ресурсам относятся: оборудование, время, эксперты, знания и навыки… Знания и навыки. Недостаток знаний и навыков, которые позволят ребенку справиться с задачей, накладывают ограничение на выбор темы. Оборудование. Наличие того или иного оборудования важно, но не должно определять тему проекта. Если какая-то тема актуальна и есть заказчик, то под эту тему необходимо искать требуемое оборудование. Эксперты. Наличие экспертов или научных руководителей может играть определяющую роль. Определяя темы, нужно понимать, каких специалистов вы сможете привлечь в вашем регионе. Эксперт как ученый может выступить даже заказчиком. Когда вы выбираете тему для проекта, имеет смысл выбирать такие классы тем в области знаний, которые не требуют сверх усилий от преподавателей и привлечения внешних экспертов. Организатор проектной работы должен наращивать и удерживать связи с ученым миром и изобретателями. Время. Определяясь с темой нужно понимать, сколько может понадобиться времени для ее проработки. Если тема актуальна, перспективна и интересна, но требует больших временных затрат, необходимо вычленить из нее проект, который будет вписываться в те временные рамки, которые выделены для разработки проекта. Финансирование. Выбирая ту или иную тему всегда нужно понимать, какие потребуются расходы: проведение полевых исследования, приобретение реактивов или комплектующих, оплата работы экспертов (если потребуется), создание прототипов и т.д. Если ресурсов для проведения проекта не достаточно, можно попробовать вычленить из темы менее дорогостоящий проект. С. Смысловые области Есть несколько смысловых областей, которые могут помочь учителю выйти на темы мотивационных проектов. Можно рассмотреть: Переоткрытие с помощью современной техники Новые технологии и инструменты позволяют по-новому проводить исследования тепловых явлений, гидродинамики, биоаэродинамики и изучать их. Переоткрытие происходит за счет появление доступной техники и детализация явлений. Можно взять старую тему и на новом техническом уровне провести наблюдения, можно обнаружить много недоступных ранее деталей.Например: появилась возможность дешево и качественно снимать видео из под микроскопа, поэтому явления микромира, которые можно наблюдать, стали доступны для изучения в школе. Это дает научный эффект. Дешевая качественная видеосъемка позволяет исследовать эффекты замерзания, падения, переохлаждения. С помощью движущихся камер можно исследовать траектории падения листьев, капель воды. Появилась возможность анализировать явления: записываем видео, делаем стоп кадры, прочерчиваем карандашом и видим количество изломов на метр падения. Видео можно демонстрировать в классе – очень эффектно.Что-то стало очень дешевым, что можно массово закупить В магазинах появилось большое количество датчиков и устройств с помощью которых стало возможным проводить наблюдения и измерения: цифровые термометры, недорогие датчики окружающей среды и состояния человека и другие, даже в смартфонах теперь есть наборы датчиков. Появилась дешевая микроэлектроника, стали дешевыми расходники: сопротивления, светодиоды, монтажные платы... Оцените рынок микроэлектроники и Вы найдете много доступного и полезного для проведения исследований и инженерных разработок.Таким образом, можно наблюдать системы, которые раньше наблюдать было дорого.Например, использовать термосопротивления, чтобы смотреть тепловые эффекты. Мы можем взять и провести автоматизацию эксперимента. Вся механика проекта, отношения и постановки задач будут как в серьезном проекте.Большие данныеСтали доступны и открыты коллекции различных данных. Эти данные и их анализ можно встроить, что-то оценить, увидеть. Благодаря данным можно строить аргументы. Особенно широко используются онлайн карты, спутниковые снимки. Открытые данные широко используются, где требуются сравнительные характеристики и оценка изменений в больших масштабах. Например, исследование цветения водоемов от климатических условийВозможность индивидуализацииДоступность 3-D печати обеспечивает индивидуализация процесса. Например, можно сделать тот объект, который нам нужен: удобная кнопка, подходящий по размерам и конфигурации корпус, нужная деталь, что очень актуально для робототехники и интернет вещей. Таким образом можно создавать новые вещи, например, свой тестирующий прибор для опроса.D. Актуальность для заказчика или потребителяНапример, задачи про мониторинг окружающей среды или области НТИ (научно-технические инновации), которые масштабируются на регион.С. Междисциплинарность На стыке дисциплин могут возникнуть очень интересные темы для проектов. Можно построить табличку пересечения дисциплин и посмотреть интересные пересечения, например: биофизика, биохимия, физхимия, ИКТ и естественные дисциплины и т.д. В междисциплинарных областях должны быть темы, которых не могло быть 20 лет назад. Совет. Где искать темы: Просматривайте подписки журналов «Наука и жизнь», «Юный техник», «Химия и жизнь» - там гигантское количество про технические прототипы, проведена колоссальная работа по реферированию и осмыслению.Есть истории про красивые эффекты: кристаллизация, фракталы, про которые есть много научного и инженерного видео.Дополнительно, для тех, кто хочет пойти очень далеко...Для поиска интересных областей для исследований разработчики смотрят зоны пересечения отраслей НТИ и технологий с точки зрения появления и развития новых рынков или продуктов. Таким образом, можно найти варианты ближайших прорывов.Отрасли НТИ:● EnergyNet (распределенная энергетика от personal power до smart grid, smart city)● FoodNet (системы персонализированного производства и доставки еды и воды)● SafeNet (новые персональные системы безопасности)● HealthNet (персональная медицина)● AirNet (распределенные системы беспилотных летательных аппаратов)● MariNet (распределенные системы морского транспорта без экипажа)● AutoNet (распределенная сеть управления автотранспорта без водителя)● FinNet (децентрализованные финансовые системы и валюты)● NeuroNet (распределенные искусственные компоненты сознания и психики)Технологии● Цифровое проектирование и моделирование● Новые материалы● Аддитивные технологии● Квантовыe коммуникации и компьютинг● Сенсорика● Мехабиотроника● Бионика● Геномика и синтетическая биология● Нейроинтерфейсы● BigData● Искусственный интеллект и системы управления● Новые источники энергии● Элементная база (в т.ч. процессоры)Анализируем ресурсыНедостаток ресурсов накладывает ограничение на широту спектра тем. Рассмотрим 4 ситуации и как с ними справляться?Нет экспертов (квалифицированных ученых или инженеров-проектировщиков)Мы можем: Позвать снаружи. Найти дистанционно. Сделать оригинальный проект на чисто школьном уровне. Нет оборудованияМы можем: Сделать из подручных средств. Договориться с экспертами, использовать оборудования в других местах или арендовать на время. Сделать проект на базе ВУЗа. Нет финансированияМы можем: Подготовить один-два хороших проекта и предоставить их на региональном уровне, после чего попросить о поддержке. Найти у себя. Совет: Проверьте, в какой ситуации Вы находитесь и подумайте, что Вы можете сделать, чтобы обеспечить ресурсами своих учеников.Так ли важно оборудование?Каким бы ни был дорогой и уникальный прибор, он не сделает проект более значимым и ценным, если нет соответствующей программы и соответствующего практикума, нет практики и внутренней обоснованности его использования, исходя из логики проекта. Когда проект делается под наличие прибора – это неизбежно тупиковый путь. Например, само по себе исследование поверхности с помощью дорогого прибора – это практикум. Исследование поверхности для доказательства гипотезы – это проект. Нужного дорогого оборудования в школе, как правило, может и не оказаться, но когда становится необходимым использование этого оборудования, задача руководителя – найти его.Где найти оборудование? STEM-центры, вузы и колледжи города, лаборатории при НИИ и производстве, технопарки, ЦМИТы, лаборатории 3-D прототипирования и др.Список сайтов: STEM-центры Intel - http://stemcentre.ru/Фаблабы - http://www.fablabs.ru…Список онлайн лабораторий: ....Совет. Если Вы задумали проект, то обязательно посчитайте стоимость затраченных материалов. Возможно, Вы поймете, что его делать не нужно.Где брать научных руководителей?В качестве научных руководителей могут выступить: Выпускники вашей школы – магистранты и аспиранты. Ваша задача - помочь с точки зрения педагогики, модерация коммуникации. Научные сотрудники и инженеры, дети которых учатся в вашей школе, они тоже заинтересованы. Научные работники, с которыми у Вас есть дружеские связи Ученые, которые вышли на пенсию. Важно научному сотруднику дать уже опытных учеников, которые прошли через мотивационные проекты - они многое уже умеют, и у них есть мотивация.Пожалуйста, поделитесь:1. Как Вы выбираете темы проекта с учениками?2. Как Вы решаете проблему нехватки ресурсов?3. Где находите научных руководителей, чем их мотивируете? 4. Какие Вы знаете сайты, помогающие организовать инженерные и исследовательские проекты в школах? STEM естественные науки исследования эксперименты