Элементы поисково-конструкторской деятельности

В главе 5 были рассмотрены основные эвристические методы, применяемые для поиска рациональных технических решений. Эти методы эффективны, но более полно позволяют решать различ­ные технические задачи, рассмотренные ниже принципы и прие­мы поисково-конструкторской деятельности.

В поисково-конструкторской деятельности различают четыре уровня инверсионного преобразования.

Первый уровень называется «инверсионным сочленением». К нему относятся методические приемы «разделения» и «объеди­нения». На первом уровне осуществляют комбинирование целых объектов и их частей. Однако, несмотря на многовариантность комбинаций, степень сложности структурных взаимопреобразова-мий относительно низка.

Примером методического приема «объединения» может слу­жить установка (рис. 7.1) на специальной фрезе 1, предназначен­ной для сверления отверстий большого диаметра в заготовках из фанеры и древесины, сверла 2 и пружины 3. Основные функции сверла — центрировать фрезу, а пружины — выталкивать готовую продукцию после окончания сверления.

Рис. 7.1. Фреза с направляющим сверлом и выталкивателем.

Система технических задач в процессе обучения учащихся техническому труду

Развитие мышления человека происходит, главным образом, в процессе решения задач. В настоящее время обучение с использованием технических задач становится приоритетным не только в предметах естественно-математического цикла, но и в преподавании гуманитарных и технических дисциплин.

Понятие “задача” является одним из основных общенаучных понятий, широко используемых в различных областях знаний, таких как психология, логика, кибернетика, педагогика, педагогическая психология, социальная педагогика и др.

В психолого-педагогическом аспекте “задача” рассматривается как одно из средств, с помощью которого можно установить уровень усвоения знаний – применение их на практике. Задачи призваны сыграть значительную роль как в деле повышения эффективности преподавания общеобразовательных предметов и трудового обучения, так и внеклассных занятий по технике. Они позволяют экономить время за счет максимального сокращения продолжительности опросов, способствуют применению методов проектирования, конструирования и математической статистики в процессе усвоения учебного материала, а также дают объективные количественно-качественные показатели процесса обучения школьников.

Технические задачи используются на уроках технического труда и на занятиях технических кружков. С позиции деятельностного подхода к формированию творческой личности технические задачи условно можно разделить на следующие группы: задача - поиск; задача - вопрос; задача - проблема; задача - проблемная ситуация; задача - заданная ситуация; задача – техническое противоречие; задача - изготовление; задача – сборка; задача – доработка; задача - использование.

Все эти задачи ставят перед человеком ту или иную учебно-техническую проблему, предполагающую поиск, открытие и реализацию субъективно или объективно нового решения. Для решения подобного рода задач необходим определённый минимум технико-технологических знаний, умений и навыков о назначении и устройстве инструментов, приспособлений и оборудования, а также опыт работы с ними.

По характеру деятельности учащихся в процессе трудового обучения технические задачи разделяются на графические, технологические и конструкторские задачи:

Графические задачи – это задачи на построение и чтение графических изображений (эскизов, чертежей и технических рисунков), схем (кинематических и электрических).

Технологические задачи – это задачи на объяснение, усовершенствование и разработку технологического процесса; на выбор заготовок и рациональных способов обработки; на выбор инструментов, приспособлений и оборудования; на выбор способов установки заготовок, инструментов и приспособлений; на контроль качества выполнения технологических операций.

Конструкторские задачи – это задачи на объяснение, усовершенствование и разработку конструкции изделий; на конструирование изделий по неполной графической и(или) технологической документации; на конструирование изделий по заданным графическим и(или) технологическим условиям в устной или письменной форме; на конструирование по собственному замыслу.

Все технические задачи должны решаться в комплексе как на учебных, так на внеклассных занятиях по техническому труду. Под системой технических задач в процессе обучения учащихся техническому труду понимается взаимосвязанный и объединенный общей целью ряд графических, технологических и конструкторских задач, который охватывает основное содержание изучаемого предмета «Трудовое обучение. Технический труд»; отвечает программным и общепедагогическим требованиям; способствует формированию теоретических знаний, развитию практических умений и навыков, приобретению опыта творческой технической деятельности учащихся.

Данная система представляет собой ряд постепенно усложняющихся технических задач, которые выделяются из творческого процесса, опыта трудовой деятельности учащихся, технических противоречий, технологического процесса, способов обработки материалов и др.

Анализ творческой деятельности учащихся при обучении техническому труду позволяет выделить три уровня сложности технических задач. К первому уровню сложности относятся задачи, не требующие для решения новых элементов, меняющих принцип конструкции или последовательности технологического процесса, но вызывающие необходимость выработки нового способа комбинирования знаний и умений в конкретных условиях.

Второй уровень сложности задач характеризуется тем, что процесс решения не требует новых элементов, меняющих принцип конструкции, последовательность технологического процесса, но совершенствует их за счет использования нового рационального способа комбинирования систем знаний и умений, применяемых эвристических методов и приемов.

К третьему уровню сложности относят задачи, для решения которых требуется определение нового типа конструкции, новой последовательности существующего и использование нового технологического процесса, сознательного и целенаправленного применения нового способа комбинирования знаний, умений и свободного использования эвристических методов и приемов.

Необходимо, чтобы учителя технического труда и руководители технических кружков при разработке системы технических задач для учащихся общеобразовательных школ придерживались следующих требований:

- отбор материала для задач должен согласовываться с поэтапным анализом изучаемых вопросов;

задачи должны быть сформулированы так, чтобы при их решении учащиеся имели возможность оперировать имеющимися знаниями в различных ситуациях и вариантах;

- степень технической насыщенности задач не должна превышать уровня знаний учащихся;

- задачи должны иметь, по возможности, производственное содержание;

- сложность задач должна соответствовать уровню творческой подготовленности учащихся;

- решение творческих задач должно развивать техническое мышление школьника.

В плане установления взаимосвязи классных и внеклассных занятий целесообразно выделить некоторые особенности системы технических задач по периодам процесс обучения учащихся техническому труду:

1. Подготовительный период, во время которого учащиеся впервые начинают решать технические задачи по выбранному направлению творческой деятельности.

2. Период профессионального самоопределения, который базируется на подготовительном периоде и при этом является основой для дальнейшего формирования первоначальных профессиональных умений и навыков.

3. Заключительный период направлен на формирование самостоятельности и профессионального мастерства в работе учащихся, а также зависит от качества теоретических знаний, практических умений и навыков, полученных в предыдущих периодах обучения.

Взаимосвязь вопросов теории и практики значительно повышает качество обучения техническому труду. Межпредметные связи являются главным условием формирования у учащихся теоретических знаний, практических умений и навыков, которые необходимо учитывать при определении принципов отбора содержания материала для составления системы технических задач с учетом учебно-воспитательных задач. К ним относятся:

1. Принцип качественного и количественного отбора материала для составления технических задач. Его реализация предполагает, что материал должен быть социально-значимым, интересным, доступным, содержать необходимые уровни сложности и творчества.

2. Принцип связи отобранного материала для составления технических задач с содержанием обучения техническому труду на уроках и внеклассных занятиях.

3. Принцип повторяемости отобранного материала для составления технических задач на дальнейших занятиях. При составлении каждой последующей задачи отобранный материал необходимо видоизменять и усложнять, учитывая при этом межпредметные связи.

4. Принцип применяемости знаний, умений и навыков при решении практических задач. Значение этого принципа заключается в необходимости увязки теоретической и практической подготовки учащихся. При решении технических задач, в состав которых входит чтение технических рисунков и чертежей, кинематических схем, таблиц и графиков, т. е. различных изображений предметов, процессов, явлений и их взаимосвязей, у учащихся формируются умения применять полученные знания на практике.

Основная особенность технических задач состоит в том, что учащиеся применяют знания в том виде, в каком они их получили, т. е. репродуктивно. Чтобы научить школьников мыслить продуктивно и творчески, применять полученные знания в различных нестандартных ситуациях, открывать для себя что-то новое, необходима прочная основа, которая и создаётся в процессе решения системы технических задач.

На примере изучения темы “Нарезание резьбы” (раздел учебной программы: “Обработка металлов”) частично рассмотрим процесс отбора содержания материала для составления системы технических задач, применяемых на уроках технического труда. Вначале необходимо определить ряд понятий, которые нужно усвоить ученикам: основные виды резьбы и резьбовых соединений; винтовая резьба; детали резьбовых соединений; определение размеров отверстий и стержней под резьбу; шаг резьбы; направление спирали; резьбонарезной и слесарно-монтажный инструмент; способы контроля резьбовых деталей и соединений; приемы нарезания резьбы вручную и др.

Затем школьники должны уметь выбирать резьбовые детали и соединения к изготовляемым конструкциям, пользоваться необходимым инструментом и приспособлениями, усвоить рациональный порядок работы. Для этого выделяется тот учебный материал, о котором учащиеся имеют представление на основании собственного опыта и ранее полученных знаний. Например, знания о резьбе, болте, гайке и т. д. Но данные понятия требуют конкретизации. Поэтому проводится беседа, цель которой привлечь внимание и проявить интерес учащихся к изучаемому вопросу, актуализировать имеющиеся знания.

Далее выделяются вопросы, которые нужно сообщить школьникам для обеспечения их самостоятельной творческой технической работы. Учитель технического труда разрабатывает и составляет для учащихся технические задачи – вопросы: определите резьбовые детали слесарных тисков; как они называются и для чего служат?

Учащиеся называют винты, болты, гайки и др. Когда учитель убеждается в правильности хода рассуждений учащихся, он предлагает им разобраться, по каким признакам можно сгруппировать эти детали. Как правило, ребята называют одинаковые винты, закрепляющие какую-нибудь деталь тисков. Здесь обращается их внимание на то, что эта классификация, хотя и возможна, но не отвечает требованиям работы – изучению резьбы, так как в ее основу положены формальные признаки деталей тисков. Таким образом, в ходе выполнения первого задания школьники эмпирическим путем классифицировали винтовые резьбы. При этом углубляли свои знания, наблюдая, производя действия, а затем обобщая их.

Приведем еще примеры технических задач – поиска, задач – проблемных ситуаций, задач – технических противоречий, которые вызывают у учащихся определенные трудности, но в то же время оказываются для них наиболее интересными: укажите рациональные способы работы; сконструируйте приспособления или инструменты, обеспечивающие перпендикулярность нарезки внешней и внутренней резьб.

В этих задачах необходимо указать способы, инструменты и приспособления, а также раскрыть проблемную ситуацию, которая возникает из противоречия требований учебной задачи и незнания учащимися данных способов и инструментов.

Применяется данные задачи после изучения теоретического материала и выполнения нескольких практических заданий по нарезанию резьбы, приемам работы с инструментами, а также по методам контроля. Учащимся предлагается нарезать внутреннюю и внешнюю резьбы, выверяя инструмент слесарным угольником.

После выполнении практических заданий учащиеся переходят от оперирования отдельными мысленными образами к анализу и созданию конкретного объекта, обобщающего ряд понятий о резьбе. В результате оказывается, что система проблемных технических заданий способствует развитию учебно-познавательной активности учащихся, позволяет формировать у них обобщенные научные понятия и интерес к технике.

При изучении раздела учебной программы “Техническое моделирование и конструирование” могут быть предложены следующие усложняющиеся технические задачи на поиск, разработку и изготовление следующих технических объектов: а) контурная гоночная модель автомобиля (по образцу); б) группа объемных моделей (также по образцу); в) модель тягачей (по технической документации с неполными данными); г) модель транспортных устройств (по собственному замыслу).

Успех в решении системы технических задач, в основном, зависит от уровня наглядно-действенного, практического мышления учащихся, для развития которого используются упражнения по анализу задач. Например, задачи на определение режимов резания или последовательности выполнения операций. При этом наиболее эффективным считается поэтапное выяснение технико-технологических противоречий с целостным подходом к рассмотрению функций элементов подсистем.

Выбор учителем методов обучения учащихся техническому труду при решении системы технических задач определяется, как правило, целями учебно-воспитательного процесса в общеобразовательной школе. При этом важно учесть, что на характер метода обучения влияет уровень сложности технических задач. Сложные технические задачи рационально решать коллективно с использованием максимального количества наглядных методов. Простые – эффективно решать индивидуально, применяя словесные и практические методы обучения техническому труду.