Выступление на районном семинаре

Выступление на районном семинаре 16.03.2017

ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

ПОСРЕДСТВОМ ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ по физике

Концепция модернизации образования нацеливает школу на подготовку разносторонней личности, способной быстро адаптироваться к новым условиям, умеющей анализировать происходящее и самостоятельно принимать решения. Для выполнения поставленной цели школа вынуждена делать акцент на такие образовательные технологии, которые учили бы  школьников мыслить, создавали бы условия для приобретения профессиональных навыков.

Проблема: возрастает значимость политехнической подготовки учащихся средней школы, но недостаточно практических рекомендаций и методических разработок по развитию технического творчества для учащихся средней школы.

Пути решения: используя исследовательскую и проектную деятельность во внеурочное время, разработать методику развития технического творчества: изготовление различных технических устройств, механизмов, приборов.

Выпускник современной школы заинтересован в получении практико-ориентированных  знаний, которые нужны ему для успешной интеграции в социуме и адаптации в нём

Одним из видов деятельности, порождающей качественно новые результаты в области науки и техники и отличающейся оригинальностью и уникальностью, является научно-техническое творчество. К такому виду деятельности относятся: 1) рационализация, 2) изобретение, 3) открытие. Именно научно-техническое творчество позволяет формировать у учеников инженерное мышление.  Инженерное мышление - это вид познавательной деятельности, направленной на создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной техники, прогрессивной технологии, автоматизации производства, повышение качества продукции. Иначе говоря, в школе и в учебном процессе речь идет о политехническом обучении, как его называли в советское время.

Зачатки инженерного мышления необходимы ребенку уже с малых лет, так как с самого раннего возраста он находится в окружении техники, электроники и даже роботов. Также ребенок должен получать представление о начальном моделировании как о части научно-технического творчества.

Развитие технического мышления школьников происходит:

- при формировании физических и технических понятий, т.к. это язык, на котором осуществляется описание принципов работы технических устройств, служат основой для развития технического мышления обучающихся;

- при составлении задач с техническим содержанием. Это позволяет не только повысить их знания о технических объектах и технологических процессах, но и обучить работе со справочной литературой и другими источниками научно-технической информации.

-при выполнении исследовательских работ, связанных с изучением устройства и принципа действия технических объектов.

Используются методы, позволяющие активизировать творческую деятельность учеников и осуществлять интенсификацию учебного процесса:

- метод мозгового штурма - заключается в том, что задачу предлагается решить группе обучающихся, и на первом этапе решения они выдвигают различные гипотезы, порой даже абсурдные. Набрав значительное количество предложений, детально прорабатывают каждое из них;

- метод новых вариантов - заключается в требовании решать задачу по-другому, найти новые варианты, решения. Это всегда вызывает активизацию деятельности, нацеливает на творческий поиск;

- метод скоростного эскизирования заключается в том, что при решении новых задач обучающимся может быть предложено непрерывно «рисовать» процесс размышления - изображать все конструкции, которые приходят в голову. Школьников это приучает к более строгому контролю своей деятельности, регулированию посредством образов процесса творчества;

-метод контрольных вопросов, деловые игры, семинары, дискуссии.

В 7-8 классах учащиеся уже умеют работать с простыми конструкторами, любят собирать модели по предлагаемой к конструктору инструкции, но иногда пытаются выйти за рамки предлагаемой схемы, чертежа, указаний. Они уже способны заниматься простейшим техническим моделированием. У учащихся уже сформированы, хотя и на низком уровне, понятия о конструкциях машин и механизмов, их значении и действии, они проявляют уже интерес к определенным объектам техники; у них проявляется интерес к проектированию и постройке моделей и технических устройств.

Начиная с 7-го класса, четко прослеживаются три основных направления, по которым распределяются интересы учащихся:

1) "классическое" - деятельность по разработке и постройке моделей-копий по готовым чертежам и схемам;

2) поисково-конструкторское - моделирование и учебно-производственный эксперимент. При этом школьники учатся вести эксперимент, использовать графические средства представления технических замыслов;

3) кружковое - наряду с копированием конструкций существующих устройств разрабатываются различные оригинальные устройства.

Основными задачами, которые решаются посредством использования методики развития физико-технического творчества учащихся в процессе обучения физике, являются: развитие у учащихся творческого технического мышления; исследовательских умений и навыков; способности применять полученные знания для решения практических задач, связанных с миром техники; ознакомление с современной техникой и технологиями; с главными направлениями НТП, с современными достижениями науки; развитие интереса к творческой конструкторской, изобретательской деятельности; профессиональная ориентация учащихся на специальности, связанные с физикой и техникой.

Занятия по внеурочной деятельности призваны дополнять содержание предметных областей. Не секрет, что возможности в этом случае ограничены материально-технической базой школы.

На сегодняшний день существует множество компаний, предоставляющих самые различные лицензионные конструкторские материалы для решения образовательных задач и методическое обеспечение к ним. Примером таких компаний является датская компания ЛЕГО, предлагающая целую линейку конструкторов серии «Education». В зависимости от возраста учащихся необходимо использовать конструкторы

разных типов, изучать всевозможные темы.

В ходе изучения курса обучающиеся развивают логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами. В основной школе рассматривают конструирование, начальное техническое моделирование и элементарное программирование.

Подробно рассмотрим один из модулей курса внеурочной деятельности

«Образовательная робототехника» на примере рабочей программы для 7 класса. Занятия проводятся 1 раз в неделю по 1 часу. Программа включает семь логически завершенных и связанных между собой модулей: «Первые механизмы», «Принципиальные модели», «Инженерные проекты», «Конструирование простых механизмов», «Начальное программирование», «Задачи для робота».

При реализации рабочей программы используются различные образовательные технологии, в том числе и Форсайт-технология. Изучение представленного курса внеурочной деятельности предусматривает творческие дни и Форсайт-сессии. Творческие дни позволяют учащимся не просто воплотить свои задумки в реальность, но и поделиться ими, оценить их пользу для общества, а Форсайт-сессии организованы в виде открытых занятий, на которых учащиеся представляют свои творческие проекты на заданную тему. Обучающиеся могут свободно пользоваться мобильными гаджетами на этапе рефлексии как элемента закрепления материала (видео-ролик, коллаж с описанием конструкции, идеи и другое).

Модуль «Первые механизмы» знакомит учащихся с механическими передачами, свойствами материалов, некоторыми физическими величинами. В ходе решении проектной задачи школьники получают фундаментальные знания построения мира техники, понимание работы несложных устройств.

Занятие начинается с постановки проблемы; затем обсуждаются возможные варианты ее решения. Будущее решение задачи учащиеся получают через самостоятельную конструктивную деятельность по технологической карте (инструкции). Закончив конструкцию, учащиеся переходят к экспериментальной деятельности, либо ролевой игре-соревнованию, обсуждению результатов, улучшению конструкции.

Планирование учебных занятий может включать следующие темы:

1. Вводное занятие. Знакомство с понятием робототехники и робота. Введение в курс «Основы робототехники». Инструктаж по охране труда и технике безопасности. Понятие робототехники. Понятие робота. Виды роботов. Просмотр видеоматериалов о роботах. Назначения роботов.

2. Вертушка. Конструирование по инструкции. Энергия ветра. Площадь. Свойства материалов.

3. Волчок. Конструирование по инструкции, модели. Вращение. Устойчивость конструкции.

4. Вентилятор. Решение проектной задачи.

5. Перекидные качели. Конструирование по инструкции, модели. Равновесие.

6. Плот. Конструирование по инструкции, модели. Энергия ветра. Площадь.

Свойства материалов.

7. Перекидной мост. Решение проектной задачи.

8. Калейдоскоп. Конструирование по инструкции.

9. Реактивный кораблик. Решение проектной задачи.

10. Качели. Решение проектной задачи.

11.. Рычаг. Конструирование по инструкции.

12. Подвижный и неподвижный блоки. Конструирование по инструкции.

13. Пугало для огорода. Конструирование по инструкции.

14. Творческий день. Разработка идеи модели в группах на основе комбинирования уже изученных механизмов. Конструирование модели. Представление моделей.

15. Подготовка к Форсайт-сессии «Образовательная робототехника – открывая будущее». Отбор идей и частичная реализация мини-проектов.

16. Форсайт-сессия. Открытое занятие по завершению этапа моделирования.

Представление творческих проектов.

17. Занятие-праздник «Что мы узнали, чему научились». Открытое занятие.

Введение курса внеурочной деятельности «Образовательная робототехника» меняет картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных. Занятия рассчитаны на общенаучную подготовку школьников, развитие их мышления, логики, исследовательских навыков.

Рассмотрим некоторые памятки по изготовлению приборов и фотографии изготовленных уже приборов.

Памятка по изготовлению калейдоскопа

1.Заготовьте полоску стекла шириной 3 см и попросите отрезать от нее 3 куска длиной по 10 см каждый.

2.Сложите полученные пластинки в треугольную призму, оберните ее бумагой и заклейте (рис.1).

3.Приготовьте из картона цилиндрическую трубку такого диаметра, чтобы в неё входила треугольная призма (также в качестве трубы можно использовать сердцевину из-под пищевой плёнки).

4.Вырежьте ножницами три круга из любого прозрачного материала диаметром, равным внутреннему диаметру трубки.

5.Заготовьте мелкие кусочки цветного стекла.

6.Вставьте одно круглое стеклышко с одного конца трубки, предварительно заклеив его кружочком черной бумаги с круглым отверстием для глаза.

7.Вставьте два круглых стекла с другого конца трубки, по­ложив между ними цветные стеклышки (рис. 2)

8.Наружное стекло следует предварительно оклеить папиросной бумагой.

9.Оклейте трубку калейдоскопа снаружи какой-либо цветной бумагой. Принесите калейдоскоп в класс.

Рис.1 Круглые стёкла Рис. 2 Отверстие для глаза в черной бумаге

Памятка по изготовлению действующих модели реактивного кораблика

Рис.1

Действующая модель реактивного кораблика.

1.Возьмите пенопласт и сделайте из него такой кораблик, чтобы на его дно можно было поставить парафиновую свечу высотой 2 см.и при этом не сжечь края кораблика.

2. Из достаточно большого куриного яйца через одно отверстие, которое должно располагаться в его вершине, аккуратно откачать содержимое и вставить в это отверстие небольшую пластиковую трубочку, например из-под сока, закрепив её пластилином.

3. Яйцо наполнить до половины водой и поставить на кораблик (рис.1), который находится на поверхности воды.

4. После зажигания свечи вода в яйце начнёт кипеть, и выходящий из трубочки пар будет заставлять это яйцо двигаться в противоположную сторону.

V

яйцо

Рис.1 свеча

Памятка по изготовлению моделей ворота, подвижного и неподвижного блоков, рычага

Это задание не имеет пояснительной памятки по изготовлению моделей.

Здесь обучающиеся применяют смекалку и фантазию.

Библиографический список

1. Сазонова З. С. Развитие инженерного мышления – основа повышения качества образования: учеб. Пособие. М.: МАДИ (ГПУ), 2007. 195 с.

2. Образовательная робототехника во внеурочной учебной деятельности: учеб.-метод. пособие[Л. П. Перфильева и др.];–Челябинск: Взгляд, 2011. 93 с.

3. Инженерное мышление и научно-техническое творчество. 2016. // URL: http://textb.net/10/24.html (дата обращения 10.02.16)

4. Программа курса «Азбука робототехники» (1 год обучения). 2016. //64

URL: http://rud.exdat.com/docs/index-647913.html (дата обращения 10.02.16)

5. Основы робототехники в начальной школе. 2016. // URL: http://www.educaltai.ru/files/docs/Osnovi_robototehniki_v_nachalnoy_shko-le.doc

(дата обращения 10.02.16)

6. Донцова Т.В., Арнаутова А.Д.. Формирование инженерного мышления в процессе проектной деятельности //Инженерное образование. 2014. №16.