Направление «Изобретательство» в детских технопарках и ЦМИТах

Н.А. Козырева, канд. психол. наук,

доцент кафедры психологии МГУ им. А.А. Кулешова,

kozyreva.invest@gmail.com

В.И. Тимохов, мастер ТРИЗ,

ген. директор ООО Центр креативных технологий «Идеальные решения»,

tim@trizland.ru

В статье  рассматривается развитие непрерывного инженерного образования детей путём создания  направления «Изобретательство» в организациях  новой инфраструктуры дополнительного образования в научно-технической сфере – в детских технопарках, ЦМИТах и др. Описаны задачи и способы их решения для обучения детей изобретательскому подходу, для переподготовки преподавательских кадров.  Приведен пример  организации взаимодействия учителей школ с ЦМИТами.

На заседании Наблюдательного совета АСИ 27 мая 2015 года президент РФ Владимир Путин поддержал идею создания детских технопарков – новых опорных ресурсных центров дополнительного образования детей,где дети могли бы выбирать профессии, связанные с информатикой, механикой и другими инженерными специальностями. Всего планируется открытие 200 детских технопарков во всех регионах  России.

Кроме этого, в России уже создана сеть из сотен центров молодежного инновационного творчества (ЦМИТ), одной из задач которых также является привлечение школьников к техническому творчеству. Центры 3D-прототипирования и 3D-лаборатории, Fablab, инженерные классы и открываются также во многих ВУЗах и даже средних школах России(школьные технопарки). Эти организации дают очень важный ресурс для мотивации детей к созданию новых товаров, за счёт оснащения оборудованием для быстрого изготовления моделей придуманных детьми объектов (3D-принтеры и др.).

Однако дети со своими оригинальными идеями, с изобретениями, не идут к ним потоком, как теоретически планировалось. Посещаемость детей в основном обеспечивается за счёт массовых экскурсий из школ. Почему?

На наш взгляд, пока пропущено очень важное звено: собственно обучение детей созданию новых предметов, объектов – то есть изобретательству. В школе просто нет кадров, которые имеют нужные компетенции по обучению детей именно изобретательскому подходу, а не просто конструированию очередного робота из готовых частей, действующего по известной программе. А в ЦМИТах, штатное расписание которых обычно состоит из 2-3 единиц, молодых и креативных директора, менеджера и техника по обслуживанию оборудования -  вообще нет кадров, которые имеют хоть какой-либо опыт педагогической работы с маленькими детьми  от 7 до 12 лет. С подростками 13-17 лет молодым сотрудникам  ЦМИТов общаться легче, поскольку не такая большая разница в возрасте, и зачастую интересы совпадают – печать (изготавливать) модели героев сериалов, их «лазерных мечей» и прочего фантастического снаряжения, в изобилии имеющихся в библиотеках 3Dмоделей в Интернете.

Одно из направлений решения этой проблемы – научить учителей  инициировать изобретательские проекты детей в ходе преподавания своего предмета в школе, и организовать взаимодействие школы и ЦМИТовдля 3D-прототипирования этих проектов.

Этот подход был апробирован 10-12 ноября 2015г. в Пензе на межрегиональном семинаре-стажировке «Школа плюс ЦМИТ -  пространство для творчества».Семинар организовали Минпром и Министерство образования Пензенской области, ГКУ «ПРОБИ», АНПО Школьная лига, ООО «Новая школа» и ГКУ «Пензенское региональное объединение бизнес-инкубаторов».

В Пензе создано уже 16 ЦМИТов, однако эта аббревиатура пока незнакома для большинства учителей. Поэтому целями семинара было познакомить педагогов с современными технологиями работы с детьми и молодежью в сфере научно-технического творчества, а также разработать модели содержательного взаимодействия школы и ЦМИТ для повышения эффективности  познавательной, изобретательской и  проектной деятельности школьников.

Для ознакомления педагогов и сотрудников ЦМИТов технологиям обучения детей именно изобретательскому подходунами была разработана и проведена для 35 участников семинара образовательная программа, в  которую вошли следующие модули:

1. «Проектная деятельность школьников с использованием Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) и 3D-технологий: от идеи до реализации проекта»
2. Практикум «Развитие метапредметных компетенций старшеклассников средствами ТРИЗ-педагогики».
3. Практикум «Методика проектирования школьниками новых товаров с использованием элементов ТРИЗ».

Во время семинара прошёл круглый стол с участием представителей Министерства образования и Минпрома Пензенской области, бизнес-инкубаторов, ЦМИТов, школ.

Удалов Павел Анатольевич, начальник Управления инновационной политики Министерства промышленности, развития предпринимательства, инновационной политики и информатизации Пензенской области представил пилотный проект «Малый инновационный лифт Пензенской области».

Участники семинара познакомились с тремя проектами школьников, которые уже запущены в производство в ЦМИТах области.

Затем педагоги посетили три ЦМИТа, которые разрабатывают собственные программы по работе со школьниками. Дети показали учителям, как они строят модель своего проекта в компьютерной программе и потом печатают его на 3D принтере.

За время семинара учителя научились сами придумывать идеи новых товаров с использованием методов ТРИЗ-педагогики. А на итоговом занятии их ждал сюрприз: они получили в подарок 3D-модель того товара, который накануне придумали. Педагоги, первый раз в жизни ставшие АВТОРАМИ товара, были просто растеряны от такого нового, изобретательского поворота в своей жизни. Однако этот поворот состоялся, и результат остался у них « в руках».

В отзывах они писали о том, что теперь будут «побуждать к инженерному творчеству» своих учеников. Совместно с сотрудниками ЦМИТов педагоги также продумали и создали программы взаимодействия по привлечению детей к техническому творчеству на новой технологической основе, с использованием методов ТРИЗ-педагогики.

Итак, одним семинаром с образовательной программой на 16 часов запустить процесс можно. Но чтобы  обеспечить  педагогов навыками и учебно-методическими материалами для продолжительной работы -нужны  другие, более системные подходы к обучению детей методам создания инновационных проектов.

Они были разработаны и апробированы нами в работе как с детьми, так и с преподавателями в ГБОУ «ИннАрт» г. Москва: образовательные программы [1] для участников Московского городского Конкурса инженерно-технических проектов школьников«Я-Изобретатель» [2], центр прототипирования «3D-Creator», специализирующийся на изготовлении 3D-моделей участников Конкурса, летняя школа«Я-Изобретатель» в ФДЦ «СМЕНА» (г.Анапа) [3], электронный журнал с методическими разработками «Юные изобретатели Москвы» [4], и ряд других мероприятий [5], [6].

Опираясь на этот успешный опыт, мы считаем принципиально важным введение в детских технопарках, ЦМИТах и других подобных учреждениях для развития непрерывного инженерного образования детей нового направления – «Изобретательство». Вести его должны сертифицированные преподаватели по образовательным программам с использованием инструментов отечественной ТРИЗ (Теории решения изобретательских задач), сориентированными на проектную изобретательскую деятельность школьников с использованием оборудования для 3D-прототипирования [7].

Это поставит новые задачи, связанные как с переосмыслением целей и содержания обучения детей изобретательству на разных этапах, так и с массовой подготовкой высококвалифицированных преподавательских кадров. Кратко опишем эти задачи и наши текущие подходы к их решению.

1.Необходим новый подход к проектированию образовательной программы, ориентированный на быстрое усвоение детьми отдельных навыков по изобретению объектов (для создания положительной мотивации, когда дети с помощь дизайнеров смогут быстро напечатать свои разработки).

Предлагаем выстраивать обучение детей инструментам ТРИЗ отдельными образовательными МОДУЛЯМИ (по 12-40 часов), которые дети могут пройти с ВИДИМЫМ для них результатом [8] и достаточно быстро: или по 3-4 часа по выходным (проходя программу за месяц-три месяца),  или в течение недели-двух на каникулах в летних-зимних школах.

Начинать надо с образовательного модуля «быстрого изобретательства» предметов – от простых до более сложных. Для этого использовать методы развития творческого воображения как «ТРИЗовские» (типовые приёмы, методику оценки и повышения уровней новизны Мастера ТРИЗ Марата Гафитулина [9]),так и метод фокальных объектов, морфологический анализ.Применение этих методов позволят также детям-робототехникам задуматься над расширением функциональности своих роботов, постановкой новых задач для их проектирования. На этом этапе создавать необходимые для печати на 3D оборудовании файлы детям должны помогать дизайнеры. Но в дальнейшем желательно обучать детей самостоятельной работе в графических программах на других занятиях, не связанных с направлением «Изобретательство».

Таких начальных модулей «быстрого изобретательства» может быть разработано несколько десятков. Например, может быть отдельный модуль по методу фокальных объектов: дети должны этот метод применить к 2-5 различным объектам, и получить «на выходе» готовые модели своих идей, распечатанных на 3D принтере. Модули могут объединяться в образовательный БЛОК (с разным набором методов и объектов для изобретательства), и ребенок может по своему желанию пройти или один модуль, или два, или четыре. Преподавателю необходимо ориентироваться не только на развитие у детей по итогам обучения по отдельному модулю креативности, навыков изобретательского мышления, но и на создание ими идей таких предметов, макеты которых можно реально напечатать на имеющемся в организации 3Dоборудовании. Поэтому при разработке программ обучения преподавателей необходимо вводить и развитие технологических компетенций.

Для детей 7-9 лет, кроме собственно образовательных модулей по изобретательству, желательно создавать специальные игротеки «Гениальный конструктор» в детских технопарках.В этих игротеках должны быть игры и конструкторы из различных материалов, на различной технологической основе, направленные на развитие логики, воображения, пространственного мышления, навыков конструирования и программирования (управления объектами). Дети в свободное время смогут приходить и просто играть, развивая высшие психические функции, пространственное и инженерное мышление. Это будет очень хорошей поддержкой для образовательных модулей по изобретательству и другим направлениям обучения  в детских технопарках.

На образовательных модулях следующего по сложности блока дети изучат другие инструменты ТРИЗ, позволяющие проектировать новые функции объектов, а также системно анализировать уже немного более сложные объекты из различных областей – бытовых приборов, транспорта, мебели и др. Например, может быть создан образовательный модуль по системному оператору, где изучение ведётся на примере совершенствования будильника. Или образовательный модуль по функциональному анализу на примере предметов мебели или «кухонных объектов». Это позволит  расширить технический кругозор детей и также быстро напечатать модели придуманных ими объектов.

Образовательные модули следующего блока могут быть связаны с изучением противоречий в отдельных отраслях науки и промышленности (робототехнике, биотехнологиях, авиации и беспилотниках, космонавтике и др.). Важным результатом обучения на этом уровне может стать профориентация в проблемах отдельных профессий, а также постановка ребёнком новых задач для последующего самостоятельного исследования.

Отдельные образовательные модули могут быть посвящены применению физических, геометрических, химических эффектов в отраслях промышленности. А это дает ученикам определенные связки с типовыми школьными предметами, и будет способствовать развитию метапредметных компетенций, которые входят во ФГОС.

Непрерывное инженерное образование детей вобразовательных модулях следующего по уровню сложности блока обучения будет связано с изучением закономерностей развитиятехнических систем (каждый модуль - на примере отдельной отрасли промышленности). Это позволит детям научиться видеть перспективные для решения проблемыи найти СВОЮ Достойную творческую Цель, инициировать инновационный проект и выйти на более системные прикладные инновации.  И на этом блокепараллельно с преподавателем к работе подключается наставник проекта (инновационный менеджер), который ведёт лидера проекта дальше по всему пути развития проекта, закрепляя использование всех ранее изученных инструментов ТРИЗ в практическом приложении к проекту, с выходом на патентование полученных юными авторами разработок как изобретений.

Обобщая вышеизложенное, предлагаем организовать блочно-модульную систему обучения детей и молодёжи изобретательству (отдельным инструментам ТРИЗ). Это позволит на каждом этапе развития ребенка обеспечить:

- постоянную его мотивацию за счёт ориентации на практический, ВИДИМЫЙ результат своей изобретательской деятельности (за счёт 3D моделирования);

- развитие креативности и изобретательности в доступном ребёнку темпе и на интересных ему темах, отраслях техники и промышленности;

- постепенное расширение его технического кругозора за счёт наличия моделей, ориентированных на изучение инструментов ТРИЗ на примере различных отраслей техники и промышлености;

- повышение осознанности в выборе профессии за счёт обеспечения сознательного решения ребенка, выбора – на базе какой отрасли техники изучать тот или иной модуль, а также возможности прохождения одного и того же модуля несколько раз – на примере разных отраслей [10].

Наличие краткосрочных образовательных модулей по отдельным инструментам ТРИЗ позволит легко их встраивать в учебные программы как ЦМИТов, так и кружков робототехники, что поможет их ученикам повысить уровень технических решений в своих проектах. Соответственно, для всех образовательных модулей понадобится разработка цикла пособий, раздаточных материалов, творческих задачников, разборов решения различных креативных задач (включая примеры из таких современных технологий, как электроника, робототехника, биотехнологии, нанотехнологии, космические технологии). Интересным вариантом представляется разработка дистанционных курсов по развитию креативности для детей, дистанционных курсов по Теории решения изобретательских задач с учётом использования инструментария ТРИЗ преимущественно в проектной деятельности школьников, а также мобильных приложений для смартфонов и планшетов. Ознакомиться с нашими работами в этом направлении можно на сайтеhttp://trizbox.ru[11].

2. Необходимо подготовить квалифицированные кадры для работы примерно в 1000 организаций по всей России (детские технопарки, ЦМИТы, 3D-лаборатории): инженерно-педагогические работники, дизайнеры, наставники проектов, организаторы конкурсных программ.

Предыдущий наш опыт обучения взрослых показывает, что наставников проектов и преподавателей ТРИЗ лучше готовить из лиц, имеющих инженерное образование (начиная с 4го курса инженерных специальностей ВУЗов). Потребуется разработка диагностических процедур отбора кандидатов на обучение в качестве преподавателей и наставников проектов, в первую очередь из числа инженерно-технических кадров, поскольку не все они смогут работать с детьми.

Для системного, в масштабах страны, проведения линейки интеллектуальных конкурсов по изобретательству необходимо специально подготовить организаторов, и здесь могут быть полезны люди с педагогическим образованием.

Минимальный курс развития творческого воображения и элементов ТРИЗ должны также пройти дизайнеры, работающие в программах визуализации объекта для подготовки его к дальнейшей 3D-печати.

Это потребует разработки новых модульныхкурсов по 72-144 часа для преподавателей, наставников проектов, дизайнеров, организаторов. Общие и специализированные модули будут рассчитаны на развитие определенных инженерно-изобретательских компетенций и возрастные группы детей (обычно преподаватель хорошо работает с какой-то одной возрастной группой – младшие школьники, или старшеклассники). После прохождения каждого модуля  преподаватель сможет проводить несколько модулей обучения детей, чтобы обеспечить  ребятам возможность выбора. 

Отдельные модули преподаватели смогут проходить 1-2 раза в год, по мере необходимости. После каждого модуля необходима очная практика под руководством преподавателей курса: в каком-либо из федеральных детских центров, в технопарках и др.  Обязателен разбор занятий, успехов и проблем начинающих преподавателей, коррекция их действий на практике. По итогам обучения по программе и после практики будет проводиться сертификация, и далее организована поддержка преподавателей и наставников проектов в ходе их деятельности. 

Соответственно, придется разрабатывать и обеспечивать курсы методическими материалами для преподавателей и школьников: пособия, творческие задачники, кейсы, раздаточные материалы, руководство по ведению изобретательских проектов и т.п.

3. Поддержка обученных преподавателей, дизайнеров, наставников проектов, организаторов конкурсов должна быть организована в дистанционном режиме через специально созданный портал – и для педагогов, и для их учеников. Там же можно будет обмениваться опытом и своими успехами в проведении отдельных занятий, идеями учеников. В дальнейшем на основе портала поддержки возможно развитие в направлении дистанционного обучения, хотя не все необходимые креативные, инженерные, изобретательские навыки и компетенции можно будет перенести на этот формат обучения. Соответственно, понадобится создание в необходимом количестве образовательного цифрового контента (курсы, кейсы, задачники, изобретательские проекты, алгоритмы решения креативных задач).

Желательно также организовывать очные конференции по обмену опытом среди преподавателей и наставников изобретательских проектов, а также создать условия для развития их научной и методической работы по тематике(в т.ч. для диссертаций).

4. На основе успешного опыта Московской школы изобретателей ГБОУ «ИннАрт» полагаем, что необходимо организовать продвижение проектов детей с самых ранних стадий развития проекта через различные изобретательские турниры, конкурсы изобретательских проектов, профессиональные выставки, летние/зимние смены. Это обеспечит и драйв авторов, и повышение уровня их разработок. Необходимо организовать систему конкурсовдля субъектов различного уровня (в т. ч. конкурсы идей, проектов учащихся, преподавателей, наставников проектов, дизайнеров, самих технопарков и ЦМИТов). Планируется создание сетки-календаря интеллектуальных соревнований, единого во всех регионах (конкурсов, турниров по изобретательству для различных категорий участников, по разным отраслям техники и т.д.). Необходимо обеспечить создание экспертного совета из мастеров ТРИЗ и специалистов в инноватике по развитию детских изобретательских проектов.

5. По мере создания и развития изобретательских проектов учащихся встанет задача регистрации созданной ими интеллектуальной собственности. Необходимо инициировать вопрос о выделении в детских технопарках, ЦМИТах отдельной строки бюджета на оформление заявок и регистрацию детской интеллектуальной собственности (изобретений). Ввиду больших финансовых затратнеобходимо рассмотреть разные варианты, которые потребуют отдельной проработки – или создание отдельной патентной службы (централизованной) в детских технопарках и ЦМИТах, или их взаимодействие, например, с торгово-промышленными палатами регионов.

Подводя итог:

1. В стране в ближайшие годы необходима качественная подготовка порядка тысячи преподавателей и руководителей проектов, работающих по отечественной методологии ТРИЗ (Теории решения изобретательских задач) и методов развития творческого воображения (РТВ) для работы по направлению «Изобретательство» в создаваемой сегодня новой инфраструктуре системы дополнительного образования: ЦМИТы, детские технопарки, инженерные классы в средних школах и колледжах, изобретательские школы и т.п.
2. Необходим новый, блочно-модульный подход к проектированию образовательной программы (программ) развития непрерывного инженерного образования детей «Изобретательство», ориентированный на быстрое усвоение детьми отдельных навыков по изобретению объектов и быстрой реализации своих идей и решений, в том числе с помощью 3-D моделирования.
3. Для обеспечения соответствующего профессионального уровня преподавателей необходим комплекс мероприятий: подготовка учебно-методических модулей (РТВ, ТРИЗ, проектная деятельность, прогнозирование развития продуктов); отбор, подготовка и сертификация преподавателей.
4. Необходима также поддержка преподавателей и руководителей проектов в течение их дальнейшей деятельности: через проведение вебинаров, различных конкурсов, консультаций по изобретательской и патентной деятельности и т.п.

Уверены, что направление«Изобретательство» должно занять достойное место в новой инфраструктуре технического творчества – детских технопарках, ЦМИТах. В первую очередь это потребует массовой подготовки преподавателей для работы с детьми. И тогда через годы в стране появится молодежь с системным мышлением, с изобретательским инженерным складом ума.

Ссылки по теме:

1. Козырева Н.А. Образовательная программа Конкурса «Я-Изобретатель». – М.: Инновационный менеджмент, № 10/2014, с. 13-24. ISBN 2077-3218
2. Козырева Н.А. Московский городской Конкурс «Я-Изобретатель»: технология проведения. - М.: Молодежь и общество, № 4/2013, стр. 34-41. ISBN 2308-5770
3. Тимохов В.И. О проведении детской школы изобретательства: «Смена «Я – Изобретатель» в г. Анапа: http://www.trizland.ru/news/2875/.

4. Юные изобретатели Москвы. Электронный журнал. http://kozyreva.ucoz.ru/load/moskovskaja_shkola_izobretatalej/junye_izobretateli_moskvy_vyp_1/45-1-0-244

5. Козырева Н.А.Лаборатория творчества и изобретательства в домах культуры. – М.: Инновационный менеджмент, № 8/2015,  ISBN 2077-3218
6. Козырева Н.А. Научно-техническое творчество молодёжи – новое направление работы в домах культуры. – М.: Молодежь и общество, № 2/2015, стр. 18-28. ISBN 2308-5770
7. Козырева Н.А., Тимохов В.И.Концепция организации работы по развитию навыков изобретательства на основе ТРИЗ в детских технопарках и ЦМИТах. Тезисы докладов VII Конференции «ТРИЗ: практика применения и проблемы развития».- М., 2015, стр. 174-180
8. Козырева Н.А. Модульный курс семинаров-тренингов http://kozyreva.ucoz.ru/load/triz/10_urokov_mastera/40-1-0-234
9. Гафитулин М.С. Уровни новизны: Методика оценки творческой деятельности и получения новизны // Адукацыя i выхование. - 1994. - № 7. - С. 103-108.
10. Козырева Н.А. Социализация и профориентация учащихся в процессе коммерциализации их научно-технических разработок. - М.: Молодежь и общество, № 3/2013, стр. 66-70. ISBN 2308-5770
11. Электронные книги, пособия, кейсы по ТРИЗ и развитию креативности http://trizbox.ru