Проекты

Краткое описание

Динамичное развитие отдельных отраслей экономики и связанных с ними инструментов и технологий зачастую существенно опережает методические возможности образовательных организаций по подготовке учащихся к будущему овладению высокотехнологичными профессиями. Примером этого может служить математическое моделирование, которое активно используется в различных сферах исследовательской и инженерной деятельности, обработке больших данных и цифровой трансформации предприятий. Однако сегодня отдельными инструментами математического моделирования вполне могут овладеть даже старшие школьники. Это позволит им лучше представить специфику будущей профессиональной деятельности, повысить их учебную мотивацию и заинтересовать их получением современной высокотехнологичной профессии.
Настоящий проект направлен на стимулирование технического творчества старших школьников и содействие их скорейшему вовлечению в профессиональную деятельность через обучение математическому моделированию с использованием клеточных автоматов. Клеточные автоматы – один из способов математического описания того или иного процесса или явления в форме массива ячеек (клеток), которые могут принимать различные значения. Их можно использовать для моделирования различных процессов физики, биологии, экологии, экономики и других дисциплин. Простота и вариативность клеточных автоматов позволяют объяснить сущность математического моделирования школьникам на простых примерах, а затем научить их самостоятельному моделированию. Это даёт возможность активнее вовлекать старших школьников в проектное обучение и техническое творчество, стимулировать их интерес к естественным наукам, программированию и математике, формировать у них актуальные представления о будущей профессиональной деятельности.
В рамках реализации проекта планируется проведение комплекса мероприятий, направленных на вовлечение учащихся в будущую профессиональную деятельность, повышение их учебной мотивации и заинтересованности в обучении, а также развитии средств и методов практико-ориентированного проектного обучения. Так, будет проведено несколько выездных практикумов для привлечения внимания школьников и педагогов к возможностям клеточного моделирования, а также выявления и отбора талантливых учащихся, заинтересованных в дальнейшем обучении. Наиболее подготовленные и мотивированные учащиеся будут приглашены на курсы проектного обучения с использованием клеточных автоматов, по итогам которых они подготовят собственный проект в этой области. Наконец, в завершении проекта будет проведён хакатон по математическому моделированию с использованием клеточных автоматов «КлеММА», участники которого представят экспертному жюри свои проекты, лучшие из которых будут отмечены ценными призами. Методические и образовательные материалы, созданные в рамках реализации проекта, будут структурированы и размещены в открытом доступе для дальнейшего ознакомления с ними заинтересованными педагогами и тьюторами.

Цель

1. Вовлечение старших школьников в будущую профессиональную деятельность через приобщение к методам математического моделирования в решении практико-ориентированных задач естественнонаучного цикла

Задачи

1. Вовлечение учащихся в будущую профессиональную деятельность
2. Повышение учебной мотивации учащихся и их заинтересованности в изучении нового материала
3. Развитие средств и методов практико-ориентированного проектного обучения

Обоснование социальной значимости

Организация-заявитель имеет успешный опыт проектного обучения клеточным автоматам старших школьников. Так, в марте-мае 2024 года был заключён договор о сотрудничестве (см. приложение) с Нахимовским военно-морским училищем (г. Калининград), в рамках которого курсанты училища прошли проектную подготовку в области использования клеточных автоматов для моделирования процессов распространения лесных пожаров и эволюции космических туманностей [1]. Выполненные проекты получили высокую оценку преподавателей училища, проектанты были отобраны для участия в межрегиональном конкурсе научно-технического творчества. Параллельно с этим, в мае 2024 года, проектанты организации-заявителя приняли участие в междисциплинарном хакатоне «Biotech», организованным под эгидой Центра развития современных компетенций детей БФУ им. И. Канта и Научно математического центра им. Софьи Ковалевской регионального центра БФУ им. И. Канта. В рамках хакатона проектанты разработали и представили свои проекты в области моделирования распространения лесных пожаров с использованием клеточных автоматов с различными условиями [2].
Таким образом, организация-заявитель имеет опыт успешного внедрения математического моделирования с использованием клеточных автоматов в практику проектной и углубленной подготовки старших школьников. Полученный опыт позволяет уверенно судить о востребованности и эффективности проектной подготовки одарённых детей с применением клеточных автоматов. По результатам проектной подготовки был отмечен рост учебной мотивации учащихся и их заинтересованности в дальнейшем знакомстве с математическим моделированием, формирование навыков и профессиональных компетенций в области программирования и математического моделирования. Положительный результат реализации этих проектов убедительно подтверждает правильность выбранной концепции использования клеточных автоматов для проектного обучения детей.

[1] Сотрудничество с Нахимовским училищем – https://astromodel.ru/blog/sotrudnichestvo-s-nahimovskim-uchilishem
[2] Школьники моделируют клеточные автоматы – https://astromodel.ru/blog/shkolniki-modeliruyut-kletochnye-avtomaty

География проекта

Проектные мероприятия будут проходить в опорных центрах реализации проекта, созданных на базе организаций-партнёров в Калининграде и малых населённых пунктах Калининградской области, включая город Полесск. Созданные в рамках проекта образовательные и методические материалы будут доступны в электронном виде учащимся, преподавателям и методистам со всех регионов Российской Федерации.

Целевые группы

1. Школьники 7-11 классов, заинтересованные в изучении естественных наук