В настоящее время происходит ускорение внедрений новых технологических приемов в практику их применения. Для качественной подготовки подрастающего поколения с учетом этого феномена необходимо формирование в ходе образовательного процесса у обучающихся инженерного мышления.
Исходя из определения инженерного мышления, данного В.Е. Столяренко и Л.Д. Столяренко [1], необходим мультидисциплинарный подход к процессу его формирования.
Определение Д.А. Мустафиной, Г.А Рахманкуловой, Н.Н. Коротковой представленное в работе [1], позволяет педагогу выделить области предметных знаний, которые непосредственно способствуют формированию инженерного мышления.
Одним из необходимых элементов инженерного мышления и общеинтеллектуального развития ребенка является сформированное представление об объемных объектах, их взаимодействии в пространстве и способность спроецировать это представление на плоскость. За это свойство субъекта отвечает пространственное мышление.
Вопросы формирования пространственного мышления были рассмотрены И.С. Якиманской в монографии 1980 года [3].
На занятиях в БОУ ДО г. Омска «Дом творчества «Кировский» для развития пространственного мышления и пропедевтики инженерного образования применяются конструкторы Cuboro.Рисунок 1. Конструкция и схематичное изображение кубиков
Конструкторы Cuboro представляют собой наборы деревянных кубиков (элементов), с помощью которых возможно построение дорожек (траекторий) для движения стеклянного шарика, рис. 1. Кубики имеют один базовый типоразмер (5×5×5 см) и могут быть использованы как для построения траектории, так и в качестве строительных (базовых) элементов. Для движения шарика по поверхности используются желоба, для движения внутри кубика – тоннели. Как правило кубики многофункциональны – имеют и желоба (в т.ч. на нижней поверхности) и тоннели. В линейке конструкторов присутствуют базовые (cuboro basis, cuboro standard) и дополнительные наборы (полноценные plus, multi, metro, profi, duo и дополнения sixpack), а также детско-игровые (серия cugolino). В системе Cuboro есть и настольная игра (от 2-х до 4-х человек) TrickyWays [2].
Начальный этап развития пространственного представления об объекте представлен знакомством с конструктивными элементами – кубиками Cuboro. На этом этапе дети запоминают внешний вид кубиков и их название.
Упражнения на поиск кубика составляют основу обучения на начальном этапе. Они включают следующие виды поиска:
– визуально по словесному описанию («стандартная» ориентация кубика, случайная ориентация кубика);
- с использованием тактильных ощущений (поиск 1, 3, 5 кубиков с контролем по схематическому изображению (рис. 1), поиск одной рукой, поиск по образцу).Эти упражнения отрабатываются в парах, малых группах и могут быть использованы для проведения микросоревнований на занятиях. Для их выполнения используется «черный ящик» (как вариант: тканевые рукава, повязки на глаза, маски для сна и т.д.). При визуальном поиске кубиков рекомендуется описывать кубик не только держа его перед собой, но и располагая «за спиной» (в этом случае появляется «зеркальность» описания). Также выполнение упражнений включает в себя временной разнос моментов определения кубика и демонстрации ответа.
На следующем этапе развития пространственного мышления осуществляется решение задач. Здесь делается акцент на изучение функциональности элементов, сочетание кубиков и выделение узловых моментов движения шарика по конструкции, исходя из условий задач. Работа строится на типовой координатной сетке [2].
Условия задач ставятся в графическом, текстовом и смешанном видах. Решения ограничиваются пространством (вся конструкция в плане должна уместиться на листе формата А4), функциональностью (шарик должен двигаться без каких-либо дополнительных манипуляций) и набором кубиков. Важным элементом обучения является понимание правильности любого решения, строго соответствующего условиям.
При составлении задач педагогу необходимо руководствоваться следующими параметрами: задачи начального этапа не должны превышать второго уровня по высоте; необходимо предусмотреть поля для выхода шарика из конструкции в пределах ограничения пространства; задачи должны быть разного уровня сложности. Сложность в данном случае определяется количеством условий, которые необходимо соблюсти в движении шарика. В зависимости от скорости работы обучающегося и его подготовленности устно могут определяться дополнительные условия, в т.ч. на модификацию конструкции-ответа. Наивысшим результатом этапа является способность ребенка описать конструкцию словесно до её физического воплощения.
В дальнейшем обучающиеся переходят к работе с техническими рисунками. Правила создания технического рисунка Cuboro, в т.ч. применяемые условные знаки, определены в пособии «Cuboro думай креативно» [2]. Сначала дети создают рисунок по своим готовым конструкциям. Затем они оценивают рисунки своих товарищей. Одним из методических приемов является обмен техническими рисунками для контрольного построения конструкции другого обучающегося. Таким образом, ребенок получает понимание процесса проецирования объемной конструкции на плоскость. При этом обозначаются как статические, так и динамические характеристики конструкции.
Рисунок 2. Пример ментально-созданной конструкции
Заключительным этапом является создание технического рисунка придуманной конструкции с последующим контрольным построением, рис. 2. Для этого обучаемый должен образно представить конструкцию в голове, разбить её на типовые сочетания кубиков и переходы между этими узлами, перенести на плоскость, увидеть траекторию послойно и связи между уровнями, сравнить полученный результат со своим образом, внести необходимые коррективы или в образ, или в технический рисунок. Пример выполненного задания, представленный на рис. 2, содержит ошибки применения условных знаков, но представляет собой хорошо продуманную траекторию. Данное задание выполнил ученик первого класса, первого года обучения.
Для успешного выполнения представленных этапов обучаемым предлагаются и другие задания и упражнения, направленные на понимание процесса движения шарика по траектории, оценки качества созданной конструкции, расчета возможности построения конструкции по условиям из данного набора элементов и т.д.
Свои знания и умения дети могут показать не только в ходе занятий, но и участвуя в различных соревнованиях. Индивидуальные состязания проходят с использованием наборов настольной игры «Cuboro TrickyWays», командные – используют все наборы Cuboro.
Командные соревнования объединяют направления: Cuboro-спорт (эстафета, квест), Cuboro-конструирование (конструирование и соревнования на командообразование) и Cuboro SoftSkills.
Во всех соревнованиях, кроме Cuboro SoftSkills, обучаемые могут участвовать уже на первом году обучения (даже учащиеся первых классов основных программ начального обучения). В каждом соревновании регламенты и задания должны соответствовать возрасту участников и их подготовленности.
