«Развитие математических способностей и инженерного мышления у младших школьников посредством работы с программируемым ЛЕГО – конструктором во внеурочной деятельности»
статья (3 класс)

«Развитие математических способностей и инженерного мышления у младших школьников посредством работы с программируемым ЛЕГО – конструктором во внеурочной деятельности»

Филанович А.Л.

В последние годы изменились требования общества к знаниям, навыкам, компетенциям, которыми должны овладеть выпускники общеобразовательных школ. Стране нужны люди, способные принимать нестандартные решения, умеющие мыслить творчески, обладающие гибкостью ума, изобретательностью, чувством нового, возможностью осуществлять выбор - личность, обладающая свойствами инженерного мышления. Человек, который сам может ставить цели в своей работе, планировать пути их осуществления, регулировать и оценивать свои достижения, работать с разнообразными источниками информации, формировать собственное мнение и оценку.

Инженерное мышление – особый вид мышления, формирующийся и проявляющийся при решении инженерных задач, позволяющих быстро, точно и оригинально решать поставленные задачи, направленные на удовлетворение технических потребностей.

Инженерное мышление объединяет различные виды мышления:

• техническое мышление – умение анализировать устройство и принцип работы технических объектов;
• конструктивное мышление – умение строить модели решения поставленной проблемы и задачи;
• исследовательское мышление – определение новизны в задаче, умение сопоставить с известными классами задач, умение аргументировать свои действия, полученные результаты и делать выводы.

Сейчас как никогда актуальна проблема «Формирование инженерного мышления младших школьников». Она обусловлена современными требованиями   развития педагогической теории и практики, новыми требованиями стандарта второго поколения, концепцией развития инженерного образования.

Начинать готовить таких специалистов нужно с самого младшего возраста. Миссия современного образования вернуть интерес молодежи к научно-техническому творчеству. В этом мне помогает робототехника, которая знакомит детей с наукой в форме игры.

Собирая модель, ученики не только расширяют свои знаниями по математике, окружающему миру, но и играя знакомятся с основами электроники, механики, физики и программирования. Таким образом, сборка модели, исследование поведения модели, на основе построенного алгоритма, позволяет учащимся самостоятельно овладеть первичными знаниями из разных наук.

Главное в инженерном мышлении – решение конкретных, выдвигаемых задач с помощью технических средств для достижения наиболее эффективного и качественного результата.

Я знаю, что для детей тяжело осознать суть отрасли программирования, а ещё труднее детям даётся язык программирования. Поэтому, на мой взгляд, в начальной школе необходимо использовать программы способствующие получению начальных знаний об алгоритмизации и программировании. И я решила изучить этот вопрос: как использовать в начальной школе программы, способствующие получению начальных знаний об алгоритмизации и программировании.

Ответ прост: через эффективное программно-педагогическое средство ПервоЛого и интерактивное конструирование с наборами LEGO Education, развивающими интеллект, умение решать задачи, познавательные способности и творческое мышление детей. Они позволяют получить первоначальные навыки программирования и учат основам алгоритмизации.

Программа рассчитана на два года. Курс предназначен для детей, которые обучаются по программе Перворобот LEGO  и знакомятся с основами программирования и построения механизмов. Одним из направлений курса является совершенствование опыта конструирования, составления программ и разработку технических моделей. При продумывании собственных конструкций моделей, анализа и корректировке предложенных, повторении теоретического материала происходит усовершенствование умений и навыков.

На первоначальном этапе знакомлю обучающихся с основными понятиями робототехники, ее историей и основными направлениями в общественной жизни. Поле чего перехожу к знакомству с конструктором  и его программным обеспечением. На протяжении всего обучения координирую работу обучающихся, разрабатываю для них поэтапное изучение трудных заданий.

На первых занятиях в 3 классе дети знакомятся с первыми механизмами. Здесь происходит знакомство детей с основами построения механизмов и программирования (создания программ к механизмам). Новые понятия для детей: мотор, ось, зубчатое колесо, червячное колесо, передача, виды передач, механизм кулачок, блоки, возобновляемые источники энергии и т.д.

Конструктор ЛЕГО помогает детям воплощать в жизнь свои задумки, строить и фантазировать, увлечённо работая и видя конечный результат.   Дети пробуют установить, на что похож предмет и чем он отличается от других; овладевают умением соизмерять ширину, длину, высоту предметов; начинают решать конструктивные задачи «на глаз»; развивают образное мышление; учатся представлять предметы в различных пространственных положениях, мысленно менять их взаимное расположение. В процессе занятий идет работа над развитием интеллекта.

Создание моделей вызывает у воспитанников огромный интерес, а восторг появляется у детей, если модель начинает двигаться по заданной программе. И моментально включается процесс творчества: а что будет, если изменить те или другие параметры в программе? И пробуют, меняют, исследуют и вновь пробуют, пробуют…Вот оно – исследование и формирование инженерной мысли!

Основное время в 4 классе отводится для самостоятельного моделирования с элементами программирования по готовой инструкции. Следующий этап направлен на дальнейшую исследовательскую работу. Учащиеся изучают, какое воздействие производит замена деталей, изменение мощности мотора, время его работы, включение дополнительным команд на поведение модели в целом. Учатся использовать датчики расстояния, звука, цвета. На этапе рефлексии выполняется оценка работы, в которую входит самооценка, взаимооценка и оценка учителя.

Ученики учатся работать с предложенными инструкциями, осваивают программное обеспечение, пробуя создавать простейшие программы для своих моделей. Таким образом, происходит овладение навыками начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучение понятий конструкции и ее основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости).

Это поисковая деятельность, в которой ребенок должен анализировать, сравнивать и сопоставлять, обобщать. При этом он действует в соответствии с особенностями развития своего мозга. Обучение на высоком уровне трудности предполагает задания, «нащупывающие» верхний предел возможностей учащихся. Это не означает, что не соблюдается мера трудности, она обеспечивается путем снижения степени трудности заданий, если это необходимо.

При подготовке к соревнованиям по робототехнике обучающиеся разрабатывают модели, отвечающие условиям задачи, выбирают именно тот способ, который позволит добиться наибольшего результата. К примеру, стандартная задача практически любых соревнований по робототехнике - "езда по чёрной линии", подразумевает под собой необходимость роботом пройти трассу максимально быстро, не опрокинувшись, без остановок и не сходя с линии. На этапе программирования будущего робота необходимо максимально точно спланировать  движения, которые сможет выполнять робот. Исходя из этого, можно сказать, что работа над проектированием и программированием роботов способствует развитию инженерного мышления.

Благодаря использованию наборов LEGO Education ученики эффективнее усваивают математику, с увлечением изучают окружающий мир, знакомятся с законами физики.

В итоге хочу сказать, что интерактивные технологии формируют умение слушать, слышать, уметь договориться, правильно выражать свои мысли; умение сравнивать, искать хитроумные решения, находить закономерности; умение фантазировать, проявлять интерес к окружающему миру;  умение планировать, оценивать правильность выполнения действий.

Можно с уверенностью сказать, что использование LEGO способствует развитию инженерного мышления, т.е. учит детей учиться, самостоятельно ставить перед собой учебные цели, разрабатывать пути их достижения, оценивать свои достижения.

Поверьте, успешный самостоятельный творческий поиск на занятиях «Перволого», «Интерактивное конструирование» способствует повышению качества образования, творческому развития личности, развитию инженерного мышления.