Пропедевтика инженерного мышления

ПРОПЕДЕВТИКА ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ

Одна из приоритетных задач государственной политики в сфере дополнительного образования на современном этапе — создание преемственного технологического образования в полной взаимосвязи с общеобразовательным уровнем преподавания предмета «Технология», дополняя и углубляя его. Освоение рукотворного мира, приобретение практических умений и опыта, формирование ключевых компетенций: информационной, коммуникативной, способствует созданию условий для позитивной социализации детей, обогащения развития, поддержки инициативы и творчества каждого ребенка, воспитанию творческих, смелых, инициативных детей. Это безусловно создаст предпосылки для дальнейшего их вырастания в успешных молодых людей, социально активных, способных к саморазвитию и творческому мышлению. В то же время, в современной России существует востребованность в инженерных кадрах, обладающих именно такими личностными и профессиональными качествами.

Формирование мотивации развития обучения школьников, а также творческой, познавательной и проектной деятельности – вот главные задачи, которые стоят сегодня перед педагогом в рамках ФГОС.

Инновационные процессыв системе образования требуют новой организации системы в целом, поэтому особое значение придается дополнительному образованию, ведь именно оно быстрее и гибче может реагировать на прорывы в научных и технологических исследованиях, на постоянно меняющиеся условия современного мира. Следовательно, дополнительное образование более полно сможет формировать все фундаментальные компоненты становления личности ребенка.

Психолого-педагогические исследования (Л.С. Выготский, А.В. Запорожец, Л.А. Венгер, Н.Н. Подъяков, Л.А.Парамонова и др.) показывают, что наиболее эффективным способом зарождения творческой личности в технической сфере является практическое изучение, проектирование и изготовление объектов техники, самостоятельное создание детьми технических объектов, обладающих признаками полезности или субъективной новизны, развитие которых происходит в процессе специально организованного обучения.

Одной из таких компетенций, развивающих алгоритмическое мышление, является, на мой взгляд, использование в образовательном процессе 3D-моделирования и конструирования, как одного из активных, практико-ориентированных, креативных средств развития детей, способствующих обогащению развития школьников и повышению качества дополнительного образования, перевод его на более высокий уровень.

Методика обучения «от простого – к сложному» в полной мере применима в изучении 3D-моделирования и конструирования. Развивая пространственное воображение, учащийся должен научиться разбивать поставленную задачу («сложное») на ряд более легких задач («простое»). Затем он должен суметь составить план действий по объединению полученных «мини-результатов» в один общий «макси-результат», используя точный алгоритм необходимых действий.

В процессе конструирования развиваются интеллектуальные и потенциальные творческие способности. Используя вполне «взрослые» мощные графические 3D-редакторы, такие, как САПР «Компас-3D» и «AutoCad», дети не только изучают интерфейс этих программ, приемы и методы построения трехмерных объектов, но и познают азы алгоритмизации, последовательности построения сложных деталей, задавая план действий, т.е. получают первоначальное (пропедевтическое) формирование пространственного воображения, и, как следствие, инженерного мышления в целом.

Таким образом, предлагаемая модель преподавания включает в себя первую ступень – пропедевтика формирования инженерного мышления в школьном возрасте. Рассмотрим это на примере, наглядно демонстрирующем этот метод.

Рис.1. Опора универсальная

Допустим, необходимо построить деталь, показанную на рис.1. На первый взгляд, она довольно сложная и, кажется, что на ее построение потребуется значительное время. Но если использовать пространственное воображение, ее легко можно разбить на составные элементарные части – «примитивы». Задача намного упростилась (Рис.2).

Рис.2. Опора универсальная, разбитая на элементарные тела

3D-конструирование и 3D-моделирование — новая педагогическая технология, представляет самые передовые направления науки и техники, является относительно новым междисциплинарным направлением обучения, воспитания и развития детей. Она объединяет знания о физике, механике, технологии, математике и ИКТ.

Сегодня невозможно представить жизнь в современном мире без машин и механизмов, создающих и обрабатывающих продукты питания, осуществляющих пошив одежды, сборку автомобилей, контроль сложных систем управления и т. п., сконструированных человеком. Техническое конструирование и моделирование подобных машин дает возможность на ранних шагах выявить технические наклонности учащихся и развивать их в этом направлении.

Вместе с тем,переход к интегрированным формам обучения детей обусловливает необходимость разработки инновационных подходов к обучению с учётом индивидуальных потребностей и возможностей каждого ребёнка. Одна из сложнейших задач педагога – сделать процесс обучения интересным и увлекательным занятием для детей.

Для школьников пропедевтика это – подготовка к взрослой жизни с учетом требований ФГОС. Основа любого творчества – детская непосредственность. Взрослые знают, как правильно выполнить какую-либо работу. Более того, они уверены в своей правоте. С такими установками нет творчества, но у детей нет стереотипов. Дети ощущают потребность творить гораздо острее взрослых и важно поощрять эту потребность всеми силами. Психологам и педагогам давно известно, что техническое творчество детей улучшает пространственное мышление и очень помогает в дальнейшем при освоении геометрии и инженерного дела.

Таким образом, у детей развиваются практические навыки конструирования и моделирования: по образцу, схеме, условиям, по собственному замыслу. Закрепляется желание дальнейшей учебной деятельности: умение и желание учиться, выполнять задания в соответствии с инструкцией и поставленной целью, доводить начатое дело до конца, планировать будущую работу.

В результате, создаются условия не только для расширения границ социализации ребёнка в обществе, активизации познавательной деятельности, демонстрации своих успехов, но и закладываются задатки профориентационной работы, направленной на пропаганду профессий инженерно-технической направленности.

В ходе образовательной деятельности дети становятся строителями, архитекторами и творцами, играя, они придумывают и воплощают в жизнь свои идеи. Начиная с простых фигур, ребёнок продвигается всё дальше и дальше, а, видя свои успехи, он становится более уверенным в себе и переходит к следующему, более сложному этапу обучения.

Использование таких «монстров» в занятиях 3D-конструированием с 10-летними школьниками, как САПР «Компас-3D» и «AutoCad», только на первый взгляд кажется чудовищным. Каждый ребенок вне зависимости от его возраста имеет возможность показать свою фантазию, наслаждаться возможностью жить в собственном виртуальном мире. Конструируя, создавая даже фантастические, на первый взгляд, вещи, школьник шаг за шагом решает новые более сложные задачи, продвигаясь вперед в собственном развитии.

Таким образом, стратегически верно организованная пропедевтическая работа со школьниками по развитию способностей к конструированию создает базу для дальнейшего развития основ инженерного мышления. Получив положительный опыт и позитивный навык в процессе обучения, ребенок постепенно превращается в «маленького взрослого», с вполне сформировавшимся системным мышлением и умением алгоритмизации своих действий (и не только при решении конструкторских задач!). Он научился мыслить, и поэтому, при выборе профессии, любая деятельность ему будет по силам. В любой профессии можно будет приложить знания и умения, полученные при изучении 3D-конструирования и моделирования.

Доказательством вышесказанного является не только активное желание и участие, но и занятые призовые места моих воспитанников в конкурсах муниципального, регионального и областного уровня.

Учитывая все вышесказанное и понимая необходимость дальнейшего роста, для школьников 8-10 классов и учащихся Карпинского машиностроительного техникума (далее – КМТ) была разработана специальная учебная программа «Индустриальные технологии» (далее – ИТ). Направленность курса ИТ на развитие инженерно-технического мышления, пространственных представлений, а также способностей познания техники с помощью графических изображений, создает условия и для реализации надпредметной функции, выполняемой в системе средне-технического образования модулем «Черчение», который по рекомендации Комитета по образованию целесообразно реализовывать в рамках предмета «Технология» в старших классах общеобразовательных, а также средне-технических учреждений. В результате этого совершенствуется общая графическая грамотность учащихся, развивается навык самостоятельной работы со справочной и специальной литературой для решения возникающих проблем. Творческая деятельность создает условия для развития творческого мышления, креативных качеств личности учащихся.

Учебная программа ИТ является продолжением программы по технологии 5-7 классов общеобразовательных организаций. Начиная с 8 класса часы учебного предмета «Технология» передаются в компонент образовательной организации для осуществления предпрофильной подготовки обучающихся. Таким образом, изучение курса «Технологии» начиная с 8 класса общеобразовательных учреждений, а также начиная с 1 курса КМТ, может быть включено в часть учебного плана, формируемого участниками образовательных отношений.

Также, программа ИТ предполагает возможность специализации преподавателей технологии по двум направлениям: индустриальные технологии и социальные технологии или технологии сферы услуг и нацелена на реализацию направления «Индустриальные технологии».