Лего-конструирование как инструмент формирования основ инженерного мышления

Лего-конструирование как инструмент формирования основ инженерного мышления

 

Следенкин Андрей Александрович,

 педагог дополнительного образования

Центра внешкольной работы «Эврика» -

филиала государственного бюджетного

общеобразовательного учреждения Самарской области

средней общеобразовательной школы

имени Героя Советского Союза

Николая Степановича Доровского

с. Подбельск муниципального района Похвистневский

Самарской области

 

Развитие новых технологий идет такими быстрыми и большими темпами, что возникает проблема в обеспечении кадрами, которые могли бы не только грамотно использовать, но и совершенствовать эти технологии. Поэтому, на заседании Совета по науке и образованию В.В. Путин призвал рассчитать потребности России, отдельных регионов и крупных предприятий в инженерных кадрах на пять-десять лет вперед и «заглянуть за горизонт». По словам президента, качество инженерных кадров влияет на конкурентоспособность государства и является основой для технологической и экономической независимости. Учитывая, что использование высоких технологий в быту, на производстве требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления этими технологиями, в нынешних условиях развития страны наиболее востребованной является профессия инженера.

А где взять инженера? Понятно, что его нужно сначала «вырастить». Это значит, что зачатки инженерного мышления необходимо закладывать ребенку уже с малых лет, с детского сада. Один из вариантов начинать заниматься конструкторской деятельностью с детьми уже с младшего возраста – посещать занятия в объединении дополнительного образования.

Дошкольное образование тоже должно соответствовать целям развития инженерного мышления, изучения технологий, которые пригодятся в будущем. Следовательно, инженерное мышление дошкольников можно и нужно формировать на основе научно-технической деятельности, например, такой как лего-конструирование. В Самарской области использование лего-конструирования в образовании является актуальным, так как регион – нефтедобывающий, где инженерные и рабочие специальности очень востребованы.

Инженерным мышлением называется вид познавательной деятельности, направленной на исследование, создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной и надежной техники, прогрессивной технологии, автоматизации и механизации производства, повышение качества продукции. Главное в инженерном мышлении - решение конкретных, выдвигаемых производством задач и целей с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата [1,37].

Инженерное мышление включает следующие компоненты: техническую, конструктивную, исследовательскую, экономическую [4,10]. Рассмотрим те из них, которые в первую очередь являются ключевыми для дошкольников.

Техническое мышление – умение анализировать состав, структуру, устройство и принцип работы технических объектов в измененных условиях.

Конструктивное мышление – построение определенной модели решения поставленной проблемы или задачи, под которой понимается умение сочетать теорию с практикой.

Исследовательское мышление – определение новизны в задаче, умение сопоставить с известными классами задач, умение аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы, умение работать в команде[2,143].

В Центре внешкольной работы «Эврика» работает детское объединение «Леготехника». Его посещают дети дошкольного и младшего школьного возраста. В этой статье автор уделяет больше внимания работе с детьми в детском саду. С целью привития интереса и формирования базовых знаний и навыков в области конструирования разработана программа «Лего-конструирование» на основе разработки компании LEGO Education. Она представляет собой адаптированный вариант дополнительной общеобразовательной программы для младших школьников.

Для решения задачи по формированию и развитию инженерного мышления у дошкольников в объединении используется конструктор LEGO «Простые механизмы». В объединении «Леготехника» все занятия выстроены в систему упражнений и игр, которые в соответствии с возрастом носят, с одной стороны, игровой характер, с другой – обучающий и развивающий. Таким образом, у воспитанников подготовительной группы формируется интерес к техническим видам творчества, развивается конструкторское мышление.

Обучение с LEGO состоит из четырех этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

1. Установление взаимосвязей. При установлении взаимосвязей обучающиеся соединяют новые знания с теми, которыми они уже обладают. Тем самым они расширяют свои познания. Изучая новый материал,обучающиеся показывают свой «жизненный багаж», рассказывая, где они видели и как работают изучаемые механизмы, узлы и детали, такие как шкивы, валы, рычаги. Уже в начальной стадии изучения ребята показывают своё воображение и мышление, отвечая на вопрос –«как и где ещё можно использовать данные механизмы?».

2. Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мысляти творят одновременно. При работе с конструкторами LEGO Education работает принцип практического обучения: «Услышал - забыл. Увидел – вспомнил. Сделал – понял», это обдумывание и создание моделей.Собирая базовые модели комплекта(катапульта, тележка, карусель, миксер), ребята поясняют свои действия при сборке моделей, при этом необходимо грамотно назвать элементы моделей. При этом акцентируется внимание обучающихся на то, какую модель еще можно сделать на основе созданной. Здесь приходится применять различные приемы и методы: использование инструкций по сборке модели, сборка по образцу, сборка по описанию и другие методы. Учитывая небольшое количество конструкторов, чтобы дети работали одновременно, и у них не пропадал интерес к занятию, педагог прибегает к изменению некоторых инструкций по сборке модели: инструкция делится на части, в каждой из которых показано как собирается отдельный узел модели. Каждому участнику команды выдается «кусочек» такой инструкции, по которой он собирает свой узел. Например, при строительстве башенного крана: один строит башню, другой строит стрелу, третий платформу и блок шкивов. Потом команда собирает всю модель из собранных узлов. Так ребята привыкают работать в коллективе.

3. Рефлексия. При обдумывании и осмыслении выполненной работы, ребята втягиваются в предмет. У них укрепляются взаимосвязи между уже имеющимися знаниями и вновь приобретённым опытом. Они исследуют поведение модели при изменении ее конструкции: они заменяют детали и узлы, оценивают прочность моделей, составляют рассказы о применении модели. На этом этапе тоже можно оценивать достижения обучающихся. В этой части ребятам предлагается изменить конструкцию модели так, чтобы она могла выполнять дополнительные функции. Например: миксер-пила, дом на колесах, летающий танк. Это помогает развитию воображения и закреплению полученных знаний, развитию речи. На этом этапе главное- эмоции.

4. Развитие. Когда у ребенка есть стимул, то учиться более приятно. Удачно выполненное задание мотивирует детей на дальнейшую творческую работу. На этом этапе, для каждого занятия, разработаны задания по созданию моделей с более сложной конструкцией. Ребятам предлагается выполнить проект на определенную тему по графическому изображению или по описанию нужной модели. Например, изображение подъемного крана, описание тележки с рекламным щитом. Проекту посвящено все занятие, с обыгрыванием использования построенной модели, в соревновательном виде.

Конструктор LEGO«Простые механизмы» предназначен для учащихся начальной школы, а так как автор статьи ведет объединение «Леготехника» в подготовительной группе детского сада, то задания пришлось адаптировать. Первые занятия были построены таким образом, чтобы педагог был «учителем, как в школе». Это очень стимулировало ребят. В результате работы с лего-конструктором на начальном этапе в каждой группе были выявлены «сильные» ребята. Впоследствии они выбирались капитанами команд для соревновательной деятельности, а так же становились помощниками педагога в проведении занятий.

На первых занятиях обучающиеся знакомились с элементами конструктора и их названиями. Дети рассматривали детали, сортировали их по цвету, размеру и фигурам, пробовали собрать не сложные модели из этих элементов. Так как занятия в объединении посещает вся подготовительная группа детского сада, то при устойчивом стереотипе «приверженности» к технике мальчиков, для автора приятным сюрпризом стала конструктивная деятельность девочек, в некоторых случаях более продуктивная, чем у мальчиков. Оказалось, что девочки лучше запоминают и технические термины, и названия деталей.

Конечно, есть и определенные сложности. Создание моделей вызывает у ребят огромный интерес, но не все могут работать по схемам сборки моделей, так как не сформировано умение читать чертежи. Для преодоления этого разрешается «заимствовать идеи» у других команд, т.е. во время работы ребята могут ходить и наблюдать, как делают другие. Иногда лучше один раз увидеть. Так устанавливаются связи между изображением и его практическим воплощением.Таким образом, даже самые неуверенные в себе обучающимися становятся настойчивыми и кропотливыми в достижении своей цели.

По завершению работы над моделями обязательно проводится выставка с презентацией - какие детали и механизмы были использованы для создания данной модели, за какие действия модели отвечает каждый узел, как можно изменить модель.

Но самое важное в таких подходах к занятиям это то, что дети становятся более мотивированы к дальнейшему экспериментированию, созданию новых конструкций и моделей. А это уже и есть работа инженерной мысли – когда проводится исследование и включается творчество.Следуя таким путем, закладывается «зерно» инженерного мышления в голову дошкольника. Всходы будут обязательно, главное – помогать, развивать и направлять. И тогда через 15- 20 лет появятся инженерные кадры нового поколения, заглянувшие за горизонт.

 

Используемые источники:

1. Малых Г.И., Осипов В.Е. История и философия науки и техники: методические указания. -  Иркутск: ИрГУПС, 2008. - 91 с.

2. Дума Е. А. и др. Уровни сформированности инженерного мышления // Успехи современного естествознания. 2013. №10.

3. Космический мусор – проблема, которую нужно решать. URL: http://space-x.ru/kosmicheskijmusor-problema-kotoruyu-nuzhno-reshat/2013/04/20/.

4. Мустафина Д. А., Ребро И. В., Рахманкулова Г. А. Негативное влияние формализма в знаниях студентов при формировании инженерного мышления // Инженерное образование. 2011. №7.