НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Описание процесса работы

со школьниками в рамках конференции

«Шаг в будущее, Москва»

Неусыпин Константин Авенирович

доктор технических наук,

профессор кафедры

«Системы автоматического управления»

Подготовка школьников в рамках программы «Шаг в будущее, Москва» осуществляется в МГТУ им н.э. Баумана уже в течение 7 лет. В процессе реализации программы были сформированы и отработаны специальные методики подготовки школьников.

Первый этап работы по программе «Шаг в будущее, Москва» связан с возникновением контакта со школьниками. Способы возникновения контактов с будущими участниками программы можно классифицировать следующим образом:

1. Через подшефные школы. Школьники информированы о специальностях МГТУ, поэтому приходят на кафедры самостоятельно. Школьники подшефных школ предварительно уже профессионально сориентированы и могут сформулировать, какое направление их интересует. В соответствии с этим  определяется научный  руководитель работы.

2. Через Организационный комитет программы «Шаг в будущее, Москва». Школьники приходят в оргкомитет, и после предварительного собеседования выясняется круг их интересов, склонности и пожелания. Затем школьников направляют на соответствующую кафедру. В основном приходящий контингент это школьники из близко расположенных школ

После того как сделан выбор специальности и определен руководитель, школьник проходит регистрацию в оргкомитете программы «Шаг в будущее, Москва».

В начале работы со школьником руководитель выясняет его уровень подготовки, владение вычислительной техникой. В зависимости от знаний и умений школьника ему предлагается несколько тематик дальнейшей работы.

Школьник самостоятельно выбирает одну из тематик, подчас выбор осуществляется интуитивно. Принятие самостоятельного решения – первый шаг в работе над научной задачей – это чрезвычайно важно, поскольку принципиально отличается от формы и подходов при обучении в школе и является импульсом в только складывающихся отношениях школьника с научным миром.

Первый этап постановки задачи начинается с формулировки цели исследования, описания объекта и среды его функционирования, метода достижения цели, способа реализации этого метода и предполагаемого результата работы.

Необходимо чтобы школьник с самого начала представлял весь объем работы и решал задачу в рамках системного подхода. После объяснения задачи исследования школьнику рекомендуется специальная литература и предлагается алгоритм работы.

Например: школьник читает разделы в книге, относящиеся к исследуемой проблеме и возникающие вопросы записывает в тетрадь. При следующем контакте с руководителем школьник записывает в эту тетрадь ответы на вопросы, которые сам формулирует после объяснений руководителя. Встречи с руководителем происходят по мере возникновения вопросов. На начальном этапе встречи с руководителем происходят еженедельно.

Второй этап работы со школьником заключается в подготовке теоретической части исследования. Школьник на основе литературы и своей тетради с вопросами, возникшими в процессе изучения проблемы и ответами на них, описывает постановку задачи, объект исследования, условия его функционирования и методы решения задачи.

Третий этап характеризуется творческим подходом к решению поставленной задачи. На основе полученных знаний школьник самостоятельно выбирает понравившийся метод решения задачи, а иногда и предлагает оригинальный способ решения.

Школьник должен не только выбирать метод решения задачи, но и обосновать свой выбор. Во время работы на третьем этапе встречи с руководителем осуществляется один раз в месяц. Такая периодичность объясняется тем, что творческое решение школьника должно сформироваться, для его обоснования требуется некоторое время.

На четвертом этапе осуществляется демонстрация работоспособности и эффективности выбранного метода решения задачи. Если предполагается проведение математического моделирования, то целесообразно воспользоваться современными пакетами типа Matlab. Осваивать программные средства школьник должен самостоятельно. Регулярность встреч с руководителем остается такой же, как и на третьем этапе проведения работы. Это обусловлено большой трудоемкостью четвертого этапа, требующего от школьника больших временных затрат.

Пятый этап предполагает описание процесса моделирования и полученных результатов. Анализ полученных результатов и выводы целесообразно обсуждать с руководителем еженедельно.

На шестом этапе работы руководитель определяет, какой материал будет вынесен на плакаты. Школьник набирает и распечатывает плакаты на листах 11 и 24 форматов. Плакаты 11 формата – это рабочий материал, с которым школьник готовит и отрабатывает доклад.

Параллельно школьник распечатывает текст научно-исследовательской работы и дает его на проверку руководителю. Встречи с руководителем осуществляются по мере выполнения работы, обычно два раза в месяц.

Седьмой этап связан с подготовкой научного доклада. Для этого можно воспользоваться различными методиками. Как показала семилетняя практика, одной из наиболее эффективных является методика, используемая мною, профессором К.А. Неусыпиным, на кафедре ИУ-1. Эта методика состоит из следующих этапов, функциональных шагов:

1.     Подготовка плакатов (4-5 штук)

2.     Вызубрить первую фразу доклада. Текст доклада писать категорически запрещается. После произнесения первой фразы докладчик должен обратиться к плакатам.

3.   Отработку доклада необходимо проводить дома громким голосом, примерно 20 раз.

4.   Отработка доклада перед аудиторией включает два этапа. Первый этап предполагает домашнюю аудиторию (друзья, родственники), которая обязана задавать по докладу вопросы, естественно на уровне своего понимания. На самые казуистические вопросы школьник должен отвечать серьезно, стараясь доходчиво дать объяснения. Второй этап заключается в отработке доклада и ответов на вопросы аудитории, состоящей из студентов, аспирантов и преподавателей кафедры. Перед аудиторией школьник делает доклад 5 – 10 раз. Апофеозом отработки доклада является предзащита на кафедре.

Восьмой этап заключается в оформлении необходимых документов: аннотации, заявки на участие в конференции. Работы по восьмому этапу осуществляются в прямом контакте с оргкомитетом конференции «Шаг в будущее, Москва»

В процессе работы на всех этапах руководитель контролирует график выполнения задания школьником. Точками контроля являются: 1 октября – 1 этап, 1 декабря – 2 этап, 1 января – 3 этап, 1 февраля – 4 этап, 20 февраля – 5 этап, 1 марта – 6 этап, 15 марта – 7 этап.

Пример типового задания можно привести из практики работы на кафедре ИУ-1.

Дано: скорость ЛА определяется посредством измерительной системы (ИНС) и РЛС (ДИСС). Известна схема алгоритмической коррекции ИНС по сигналам РЛС. Через 20 минут полета ЛА входит в зону ПВО противника и РЛС отключается. Корректировать ИНС по сигналам РЛС не представляется возможным.

Необходимо: Провести коррекцию автономной ИНС алгоритмическим путем при полете ЛА на территории противника.

Решение: «Все должно быть изложено как можно проще, но не проще возможного». (А. Энштейн)

где ν – скорость ЛА,

х – ошибка ИНС в определении скорости,

V – ошибка РЛС в определении скорости,

 - оценка ошибки ИНС, x -  = x,

 - прогноз ошибок ИНС, x -  = X.

Модель ошибки ИНС в определении скорости можно построить в корректируемом режиме ИНС от РЛС, т.е. когда можно измерять смесь ошибок ИНС и РЛС. На основе этих измерений строится модель X. Затем в автономном режиме ИНС модель может быть построена несколькими способами. Выбор сделан в пользу метода самоорганизации. Реализуется алгоритм самоорганизации с использованием минимального набора базисных функций и одного критерия селекции. Причем выбор базисных функций и критерия селекции осуществляет школьник самостоятельно. Результаты моделирования алгоритма прогноза сравниваются с эталонной типовой моделью ошибок ИНС (с ошибкой в определении скорости). Точность прогноза в различных случаях определяется путем вычисления среднеквадратического отклонения.

Как видно из описания задания для школьника структура работы в первом приближении аналогична структуре дипломной работы.

Целостность выполняемой школьником работы позволяет ему получить представление обо всех аспектах задач, которые предстоит решать в будущем, а также дает простор для принятия творческих решений.

Последнее обстоятельство, безусловно, позволяет сформировать творческий подход и привить интерес у школьника к будущей профессии.

Руководитель в процессе работы со школьником имеет возможность определить склонность школьника к научно-исследовательской работе, его творческий и интеллектуальный потенциал, трудолюбие и другие качества, необходимые будущему инженеру и научному работнику.

Свое мнение руководитель высказывает на защите школьником своей работы перед экспертной комиссией. Мнение руководителя учитывается при оценивании работы, хотя в основном рейтинг школьника складывается из оценки рецензента, среднего балла школьного аттестата и оценок экспертов комиссии.

По результатам сравнения рейтингов распределяются призовые места и дипломы. Затем школьники переходят к следующим испытаниям – тестам по математике, физике, русскому языку и литературе.