Техническое творчество как средство развития инженерного мышления при разработке транспортных средств из конструкторов

В статье автор рассматривает основные тенденции инженерного образования для развития технического творчества учащихся. В процессе работы над созданием моделей транспортных средств из базовых конструкторских элементов совершенствуются начальные инженерные навыки учащихся МБОУ СОШ № 6 г. Ноябрьска.

Ключевые слова: техническое творчество, инженерное мышление, конструкторские элементы, предмет «Технология», общее и дополнительное образование.

Инновационные технологии в современном мире позволяют странам повышать производительность производств, совершенствовать промышленную, экономическую и научную базу, тем самым создавая определенный потенциал для дальнейшего развития и поднятия показателей валового внутреннего продукта. Для осуществления данных условий необходимы качественные инженерные кадры в абсолютно разных областях жизнедеятельности. Конкурентоспособность государства, а также его экономическая и технологическая независимость, прямым образом зависит от качества подготовки будущих инженеров, которую необходимо начинать с самых ранних ступеней образования.

В послании Федеральному собранию в 2014 г. Президентом было указано на то, что инженерное образование в РФ находится на недостаточном уровне [3]. Необходимо осуществлять фундаментальную подготовку кадров так, чтобы формировалась культура инженерного мышления на всех уровнях образовательной системы. Это означает пересмотр существующих педагогических подходов в сторону совершенствования образовательных условий учащихся, начиная с младших классов. Для осуществления данных планов вместе с созданием комфортных условий и возможностей для самореализации каждого человека создан Указ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» [4]. Уже законодательством закреплено, что на уровнях основного общего и среднего общего образования в приоритете образовательные методы, позволяющие школьникам с интересом освоить базовые навыки и умения, с вовлеченностью в образовательный процесс познавать содержание предметной области «Технология».

В связи с требованиями времени в МБОУ СОШ № 6 г. Ноябрьска был разработан проект «Лаборатория инженерных решений «ТЕХНОМИКС» на 2023–2024 гг. В рамках реализации проекта осуществлялась региональная практика мультимедийного воплощения инженерных инициатив учащихся. Развитие технологических навыков происходило поэтапно по принципу «от идеи до модели». Методическую и организационно-педагогическую поддержку проводил Тюменский индустриальный университет. Педагогической технологией проекта стало разностороннее формирование инженерных компетенций с применением программных оболочек визуализации получившихся достижений в рамках конференций «Ступень в будущее», «Старт в инновации», с представлением разработок на конкурсах научно-технологических проектов «Большие вызовы» и «Юные техники и изобретатели».

Важным элементом в развитии культуры инженерного мышления стало техническое творчество, которое выступило средством формирования технологических компетенций, при разработке, конструировании и воплощении моделей транспортных средств, изготовленных из базовых конструкторских элементов.

Техническое творчество — это разновидность творческой деятельности, результатом которой становится какой-либо материальный продукт, техническое устройство, средство, деталь [1] Творчество в технике проявляется в несколько этапов: осознание замысла, разработка макета, практическая работа над замыслом. При развитии технического творчества необходимо придерживаться следующих принципов: посильности содержания задания на конструирование, непрерывности творческого процесса, этапности и преемственности в выполнении замысла.

На занятии с конструкторскими элементами учащиеся стремятся реализовать собственный замысел с узлами и деталями конструкции в моделях транспортных средств. Применение технического творчества развивает и усиливает инженерные навыки в научно-техническом направлении. В этом случае происходит видение объекта работы в следующих плоскостях: наука, технология, инженерия, математика, физика, информатика.

При развитии технического творчества осуществляется возможность реализации комплексного междисциплинарного подхода в технологическом обучении, сочетающим не только естественные науки, но и технологию, математику, физику. Все предметы интегрированы, в точности, как и в жизни. Они также тесно взаимосвязаны в единое целое, что позволяет учащимся использовать опыт, совершенствовать его и формировать целостное восприятие окружающей действительности.

Рассмотрим практику организации технического творчества как средства развития инженерного мышления при моделировании транспортных средств на основе конструктора «Bigo.Land».

Цели учебной программы включают знакомство с правилами и технологией моделирования транспортных средств, создание собственной модели в соответствии с заданными условиями, стимулирование развития навыков вычислений в реальной жизненной ситуации, развитие критического мышления и способности работать как в команде, так и самостоятельно, а также содействие эффективному общению для достижения результатов в творческой деятельности.

Данная программа предлагается обучающимся 5–9-х классов и проводится в конце второй или четвертой четвертей в рамках дополнительного образования. На занятиях, рассчитанных на 4–5 академических часа, обучающиеся в группах по 4–5 человек создают собственную модель самоходной конструкции следующих разновидностей: трицикл, скутер, электросамокат.

Практика по конструированию самоходных технических изделий разделяется на несколько этапов: вводный, моделирование, конструирование, презентация. Во вводной части учащиеся знакомятся с правилами безопасности и поведения на занятии, с принципами конструирования, моделирования, предназначением творческого продукта, элементами модели. На этом этапе в диалоге обучающиеся находят ответы на вопросы учителя по правилами работы с материалами, конструкторскими элементами, технике безопасности (рис. 1).

На этапе моделирования перед учащимися стоит практическая задача по созданию модели транспортного средства с описанием составных конструкторских элементов. Школьники просматривают и продумывают схемы сборки моделей с электроприводом, знакомятся с предложенным дидактическим материалом. Моделирование происходит в виртуальной среде с 3D эффектом.

Рис. 1. Этап 1. Знакомство с техникой безопасности, с правилами использования конструкторских элементов

На этапе конструирования создаются условия для решения математических, физических или ситуативных задач. Исходя из предложенных материалов, обучающимся предлагается рассчитать габариты модели, определить возможности управления, маневрирования, грузоподъемности модели (рис. 2). Важным элементом занятия является техническое творчество, когда учащиеся решают задачи, применяя науку, технологию, инженерию, математику, физику, информатику.

На этапе презентации проводятся испытания моделей, проверяется устойчивость конструкции, соответствие ее заданным характеристикам. Опытным и экспериментальным путем проверяется правильность вычислений параметров модели.

На примере учебной практики по изготовлению транспортных средств видно, что техническое творчество дополняет школьное образование по предметам естественнонаучного цикла, погружает учеников в понимание сути предмета и особенностей его применения в инженерной сфере. Использование технического творчества как средства развития инженерного мышления позволяет решать задачу выполнения ФГОС ООО в плане достижения планируемых метапредметных результатов.

Таким образом, благодаря техническому творчеству обучающиеся глубже понимают логику происходящих явлений, их взаимосвязь, изучают мир комплексно. Подобные условия позволяют вырабатывать такие качества личности, как любознательность, инженерный стиль мышления, умение выходить из критических ситуаций, вырабатывать навык командной работы и осваивать основы менеджмента и самопрезентации, что обеспечивает конкурентоспособность будущего выпускника школы МБОУ СОШ № 6 г. Ноябрьска.

Литература:

1. Липатов В. И. ИКТ и техническое творчество учащихся // Проблемы современного образования. 2016. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ikt-i-tehnicheskoe-tvorchestvo-uchaschihsya (дата обращения: 19.11.2023).

2. Нагибин Н. И., Бурханов А. Г., Попов В. Л. Воспитательный потенциал межпредметной образовательной среды // Современное технологическое образование. Сборник статей, докладов и материалов XXIX Международной научно-практической конференции, 20–22 ноября 2023 года, г. Москва / Под ред. Ю. Л. Хотунцева и В. К. Балтяна — М.: Ассоциация технических университетов, 2023 — с. 169–175

3. Послание президента Федеральному собранию [Электронный ресурс]. 2014. — URL: http://kremlin.ru/events/president/news/47173 (дата обращения: 18.11.2023)

4. Указ Президента «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 года — http://kremlin.ru/events/president/news/57425 (дата обращения: 18.11.2023)