Образование через науку. Всероссийский конкурс кружков

Организатор детского движения технического творчества и
автор теории решения изобретательских задач - Генрих Саулович Альтшуллер
Преподавал ТРИЗ школьникам с 1970 г. С 1974 г. по 1986 г. вел изобретательский раздел в газете “Пионерская правда”. За 12 лет проведения не имеющего аналога в мире эксперимента по обучению ТРИЗ школьников 10-ти - 17-ти лет им было проанализировано
полмиллиона писем
с решениями изобретательских задач.
https://www.altshuller.ru/biography/
Несмотря на чрезвычайную занятость, он скрупулезно анализировал все эти ответы, классифицировал их и систематически посылал отчеты в газету. https://metodolog.ru/00058/00058.html

Организатор студенческого технического творчества и активный изобретатель
Александр Борисович Ермилов
Его целеустремленность, кипучая научная, научно-методическая и изобретательская деятельность собирают вокруг него активных молодых людей не только аспирантов, но и студентов. Он щедро делится с учениками своими идеями, в конце 80-х готовит команду МАДИ и участвует в телевизионном шоу «Требуется идея» (на каждой такой передаче в прямом эфире делались по несколько изобретений). Увлекает руководство телередакции молодёжных учебных и развлекательных программ ЦТ идеей провести аналогичную телеигру между факультетскими командами студентов МАДИ. Тему телеигры "Борьба со снежно-ледяным накатом и гололёдом на автодорогах" тоже была им предложена. Съемки проводились в МАДИ. По итогам телеигры - несколько зарегистрированных изобретений. За 22 года им сделано 350 изобретений.
http://sdm.str-t.ru/news/48

Ракова Марина Николаевна.
2014 – 2018 - генеральный директор Фонда развития новых форм образования (фото из открытых источников)
Во время учебы в МГТУ проходила практику в рамках программы «Шаг в будущее», которая направлена на выявление одаренных детей.
Занималась проектами, связанными с дополнительным образованием школьников.
Именно она придумала концепцию технопарков, таких как "Кванториум". 2014 - 2018 курировала создание сети технопарков "Кванториум" по всей России,
«Кванториумы» работают по 13 направлениям: микробиология и биотехнология, прикладная космонавтика, перспективные транспортные средства, малая беспилотная авиация (дроны), маломерное инновационное судостроение, мехатроника и прикладное программирование, геоинформатика, программирование и защита информации, макетирование и дизайн-проектирование, лазерные технологии, дополненная и виртуальная реальность, исследование наноматериалов, нейротехнологии и нейробиология.
Партнерами «Кванториумов» являются крупные корпорации, такие как «Росатом», «Газпром», «Лукойл», «Камаз» и другие.

Доля российских изобретений в мире рухнула ниже процента
За последние десять лет доля России на мировом рынке изобретений рухнула почти в два раза — с 1,6 процента в 2010 году до 0,9 процента в 2019-м.
В 2019 году российские резиденты зарегистрировали 29 712 патентных заявок, это на тысячу меньше, чем годом ранее, и на три тысячи меньше, чем в 2010 году. При этом в остальном мире количество патентных заявок существенно возросло.
Данные о патентовании служат достоверной характеристикой процессов разработки новых технологий и позволяют оценить технологический потенциал страны. Результаты исследования свидетельствуют, что темп технологического обновления существенно снизился в последние годы.
https://lenta.ru/news/2021/06/10/vpered/

Системы образования - немецкая, американская, сингапурская и другие
Древнейшее - греческое образование
К V веку до н.э. среди свободных афинян неграмотных не было. Греки, где бы они ни были, какую землю ни завоёвывали, первым делом создавали театры и школы.
Немецкая система (модель высшего образования Гумбольдта)
возникла в начале 19-го века, Берлинский университет, 1809, его основная идея – целостное сочетание образования и научных исследований.
Гумбольдтовская модель высшего образования - gaz.wiki
Гумбольдт подчеркивал, что школа «имеет дело с уже готовым и отделанным знанием», тогда как «характерной особенностью высшего научного заведения служит то, что оно всегда обращается с наукой как с еще не полностью разрешенной проблемой и поэтому всегда остается в поиске».
https://history.wikireading.ru/268949

Американская система образования
Студент волен сам формировать свой учебный план, в результате в США возможно получение самых редких специальностей на стыке различных профессий.
Демократичность в формировании учебного плана однако предполагает достаточно дисциплинированное отношение к учебе: это и посещение занятий, и своевременная сдача всех контрольных и исследовательских работ. Последнему в системе высшего образования США
уделяется особое внимание: помимо привычных россиянам лекций и семинаров, студентам американских вузов приходится много времени проводить над исследованиями или проектами. Зачастую они выполняются не индивидуально, а группой студентов: в США уверены, что обучение может строиться не только по схеме «от преподавателя к студенту», но и «от учащегося к учащемуся».
Также подобная работа развивает умение трудиться в команде, что высоко ценится не только в учебной среде, но и впоследствии работодателями.
https://www.globaldialog.ru/articles/sistema-obrazovaniya-ssha/

Сингапурская система образования
Метод включает в себя набор формул и тезисов, которые называются структурами. Из них и строится весь урок, причем соединение структур между собой может происходить в любой последовательности. Модель обучения направлена на повышение уровня мотивации и интереса учащихся к урокам. К алгоритмам, по которым осуществляется учеба, детей приучают еще с раннего возраста. Школьники привыкают к работе в коллективе, делают общие задания, учатся обсуждать их выполнение, вступают в дискуссии. На каждом уроке ранее созданные группы учащихся разбиваются учителем, а вместо них формируются новые.
Во время ответа школьника одноклассникам разрешено давать ему подсказки. При выставлении оценки суммируются результаты каждого участника группы из четырех человек. Непривычным для традиционной системы образования является способ рассадки школьников в классах. Дети садятся за сдвинутые парты по 4 человека для осуществления совместной работы. При таком размещении половина школьников оказывается сидящей спиной к доске и не видит учителя. Но урок сосредоточен не у доски, все самое интересное происходит в центре класса.
Источник: https://nauka.club/podsovet/singapurskaya-metodika-obucheniya.html

Конвергентное образование
Конвергенция (от лат. convergo — «сближаю») означает процесс сближения, схождения (в разном смысле), слияние всего разного непохожего в чём-то одном. Конвергентное обучение – это проект, направленный на формирование такой междисциплинарной образовательной среды, как на уроке, так и во внеурочной деятельности, в которой учащиеся будут воспринимать мир, как единое целое, а не как изучение отдельных дисциплин. Обязательным компонентом современного обучения становится проектная и исследовательская деятельность. Для их реализации должны быть созданы такие условия, при которых каждый обучающийся в ходе выполнения индивидуального проекта в качестве его результата узнает, что такое конкурентоспособность, междисциплинарность, умение мыслить, умение применять знания в реальной жизни и в реальных ситуациях. Именно поэтому, когда мы работаем над созданием основной образовательной программы образовательной организации, то мы очень много внимания уделяем результатам образования и обращаем внимание на требования к условиям обучения.

«Русский метод обучения инженеров»
Из обращения ректора МГТУ им Н. Э. Баумана
А. А. Александрова на сайте вуза:
Наша система преподавания — «образование через науку» — признана во всем мире как «русский метод обучения инженеров». В ее основе — углубленное изучение фундаментальных наук и профессиональная практическая подготовка.
https://bmstu.ru/rector
Пометка к цитате (моё, ГАА) – такой метод скорее можно охарактеризовать как обучение с тщательно выверенным методическим сопровождением, приучение к системности и последовательности получения знаний

Вперед в прошлое

23-летняя студентка изобретает холодильник на солнечной энергии, который используют в Африке.
Он работает за счет испарения и может использоваться для охлаждения скоропортящихся продуктов, таких как молоко и мясо, в течение нескольких дней.
Без использования электроэнергии температура держится на уровне около 6°C.
https://www.rainharvest.co.za/2010/11/23-year-old-invents-solar-power-fridge-being-used-in-africa/

Метод проектов ru.wikipedia.org
Метод проектов — это способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом; это совокупность приёмов, действий учащихся в их определённой последовательности для достижения поставленной задачи — решения проблемы, лично значимой для учащихся и оформленной в виде конечного продукта.
Основное предназначение метода проектов состоит в предоставлении учащимся возможности самостоятельного приобретения знаний в процессе решения практических задач или проблем, требующего интеграции знаний из различных предметных областей. Если говорить о методе проектов как о педагогической технологии, то эта технология предполагает совокупность исследовательских, поисковых, проблемных методов, творческих по своей сути. Преподавателю в рамках проекта отводится роль разработчика, координатора, эксперта, консультанта.
Метод проектов широко внедряется в образовательную практику в России благодаря введению ФГОС общего образования (стандартов второго поколения). Проекты могут быть индивидуальными и групповыми, локальными и телекоммуникационными. В последнем случае группа обучаемых может вести работу над проектом в Интернете, при этому будучи разделены территориально. Впрочем, любой проект может иметь сайт, отражающий ход работы над ним.
Главная цель любого проекта — формирование различных ключевых компетенций, под которыми в современной педагогике понимаются комплексные свойства личности, включающие взаимосвязанные знания, умения, ценности, а также готовность мобилизировать их в необходимой ситуации.
В процессе проектной деятельности формируются следующие компетенции:
Рефлексивные умения.
Поисковые (исследовательские) умения.
Умения и навыки работы в сотрудничестве.
Управленческие умения и навыки.
Коммуникативные умения.
Презентационные умения.

Выбор темы – один из ответственных этапов в НИРС
императивность вызывает отторжение, вместе с тем самостоятельно выбранная тема скорее всего будет слабой;
инструментария у детей больше, у нас фактов больше;
разновозрастные группы;
разный уровень подготовки и базовых знаний, умений и навыков.
стейкхолдеры –люди или организации, зависящие от результатов принимаемых решений. Понимание того, кто является стейкхолдером по отношению к принимаемым решениям, должно быть установлено заранее. Очень часто этого не происходит — стейкхолдеры не определяются до принятия решений. Однако, как только решение будет объявлено или реализовано, все, кто хоть как-то был затронут этим решением, выскажут своё мнение.[8]

Некоторые варианты примерной области поиска темы студенческой научной работы
1. Указ Президента РФ от 7 июля 2011 г. N 899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации» с дополнением Указом Президента РФ от 16 декабря 2015 г. N 623 приложения к указу пунктом 6.1
2. Специфика кафедры (общетехническая, 1-2 курс) определяет следующие возможные направления в поиске темы научной работы (не отменяя и не заменяя участия в олимпиадном движении):
1. сотрудничество с выпускающей кафедрой в работе по ее тематике;
2. освоение в бурно развивающемся инструментарии кафедры ИГ:
а) – изучение новшеств программы Инвентор (обновление несколько раз в году, изучение имеющихся возможностей, не используемых в учебном процессе и др.);
б) – изучение возможностей других графических программ (генеративный дизайн во Фьюжн 360 и другие)
3. Поиск задач в промышленности и на основе пользовательского опыта;
4. Data scouting – сбор и анализ данных для бизнеса.

Data scouting
Data scouting [ˈdeɪtə ˈskaʊtɪŋ] разведка данных, технологический скаутинг – мониторинг Интернета и других открытых источников для поиска полезной информации, как на стадии НИОКР, так и на стадии поиска и формирования решений.
Технология Data scouting в определённом смысле является противоположной по смыслу по отношению к ТРИЗ или современным инновационным дисциплинам, т.к. меняются местами причинно-следственные связи. В подходах ТРИЗ мы сначала формулируем задачу, а потом получаем решения, а в системе технологической разведки (скаутинге) мы сначала формируем вариант ответа (образ подрывающей технологии), а затем ищем возможные варианты реализации этой технологии.
Яркий пример важности технологического скаутинга – Электромагнитная индукция была обнаружена независимо друг от друга Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в 1831 году, однако Фарадей первым опубликовал результаты своих экспериментов[3][4].
Когда Фарадей демонстрировал появление тока в катушке под воздействием магнита, его спросили: "Какая польза от вашего открытия?". На что ученый ответил: "А какая польза от новорождённого?". Фундаментальное открытие явления электромагнитной индукции, лежащее в основе существования всей современной цивилизации, было применено не сразу после открытия.
Электродвигатель был создан в 1834 году Борисом Якоби, русским пионером электротехники. Но несмотря на это изобретение, электродвигатели не могли найти массового применения, до того момента, пока не был создан электрический генератор. Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Гордоном в 1882 году.

Дизайн-мышление – это способ мышления, который стимулирует творческий подход и инновации в продуктах и сервисах, а также новые подходы к построению бизнеса
Дизайн-мышление
Идею дизайн-мышления сформулировал Герберт Саймон в 1969 году в книге «Науки об искусственном» (The Sciences of the Artificial). Позднее её развили учёные Стэнфордского университета и основали Стэнфордский институт дизайна, или d.school, который продвигает идею дизайн-мышления.
Наиболее ёмко это явление описали в Interaction Design Foundation. Там его определяют так:
Методика, с помощью которой мы стремимся понять пользователя, опровергнуть предположения и переосмыслить проблему, чтобы найти неочевидные альтернативные решения.
Любой, кто использует дизайн-мышление, подчиняет своё исследование и работу интересам человека, а не интересам компании, менеджера проекта и т.п.
Главная цель дизайн-мышления — выйти за пределы существующих стереотипов и привычных способов решения задачи.

Этапы дизайн-мышления стэндфордской школы дизайна d.school

Примеры полета мысли:
Какими могут быть общественные туалеты нового поколения
https://zen.yandex.ru/media/rocalife/kakimi-mogut-byt-obscestvennye-tualety-novogo-pokoleniia-60b4c1c53bc9c742cd05d138
Канатная дорога над Ниагарой, 1916
https://zen.yandex.ru/media/fanfilm/8-redkih-istoircheskih-fotografii-kotorye-ia-rekomenduiu-posmotret-60b7227e34412941e097ba00
Летающее гибкое крыло
https://www.popmech.ru/technologies/451852-gibkiy-letayushchiy-dron-mashet-krylyami-kak-pterodaktil-neobychnoe-izobretenie/
Трансмиссии для велосипедов
https://www.ixbt.com/live/car/dalneyshaya-evolyuciya-transmissii-velosipeda-chem-zamenit-privychnuyu-cep.html?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com

Список некоторых изобретений и научных работ Головнина А.А., сделанных по результатам НИРС в соавторстве со студентами

Макет, изготовленный 5-ю студентами 1-го научно-производственного отряда Калининского политехнического института (1988) и опытный образец(1990) виброволнового катка ДУКВ-4, изготовленный на Нелидовском машзаводе.
Всего в 1990-92 годах выпущено 206 катков

Дальнейшее развитие
НИРС

Пример завершенной творческой задачи с оформлением авторских прав на ее решение
Патент на полезную модель № 200861 «Кошелек», 2019. Автор Панченко Алиса (возраст на момент разработки полезной модели 12 лет). Патентообладатель: Государственное бюджетное учреждение дополнительного образования "Тверской областной Центр юных техников".
Во время занятий слово кошелек не произносилось и даже не предполагалось. Алиса с использованием предложенного метода анализа пользовательского опыта сама выбрала тему, сформулировала проблему, поставила задачу, предложила ее решение и изготовила действующий макет предложенной полезной модели. Особо надо отметить, что доклад был образцовый, и Алисе было предложено сделать его еще в двух группах, на что Алиса любезно согласилась и выступила перед незнакомыми учениками. Кроме всего этого Алиса сама выполнила чертежи для подачи заявки на полезную модель.
Оформление заявки на полезную модель выполнил наставник Алисы – Головнин А.А.

https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BA%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83&stype=image&lr=14&source=wiz&pos=6&img_url=https%3A%2F%2Fcloud.prezentacii.org%2F18%2F10%2F84308%2Fimages%2Fscreen20.jpg&rpt=simage

https://yandex.ru/images/search?pos=0&img_url=http%3A%2F%2Fimages.myshared.ru%2F9%2F542198%2Fslide_5.jpg&text=%D1%81%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BD%D0%B0%D1%83%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B5&lr=14&rpt=simage&source=wiz
«Ищите негативные отзывы, особенно от друзей»: правила Илона Маска
https://sim-portal.ru/ishhite-negativnye-otzyvy-osobenno-ot-druzej-pravila-ilona-maska-2/