Мастер-класс«Формирование инженерного мышления на основе работы с различными видами конструкторов (реальными/цифровыми)»
материал по информатике (старшая, подготовительная группа) по теме

Мастер-класс для педагогов

муниципальных бюджетных дошкольных образовательных учреждений города Тамбова        «Игра. Общение. Движение»

«Формирование инженерного мышления на основе работы с различными видами конструкторов (реальными/цифровыми)»

Целевая аудитория: педагогические работники города Тамбова

Цель: знакомство с технологией и методикой использования образовательных конструкторов: LEGO/Полидрон/ТЕХНОЛАБ (образовательный робототехнический модуль)  и  IT-конструкторов: LEGO Digital Designer/ Fanclastic 3D Designer /Paint 3D

Задачи:

• Познакомить с возможностями образовательных конструкторов нового поколения:  Полидрон/ТЕХНОЛАБ
• Научить конструировать модели из деталей конструкторов: «Полидрон. Гигант», «Магнитный Полидрон», «Полидрон Гигант «Конструируем транспорт», роботов с помощью образовательного робототехнического модуля Технолаб.
• Познакомить с 3D-моделированием и возможностями виртуальных трехмерных конструкторов LEGO Digital Designer/ Fanclastic 3D Designer /Paint 3D

Форма проведения: мастер-класс

Оборудование:

• Ноутбуки, интерактивная доска, мультимедийный проектор;

• Презентация PowerPoint; видео «Различные виды конструкторов»;
• Образовательные  конструкторы: Полидрон/ТЕХНОЛАБ (образовательный робототехнический модуль);
• Ноутбуки, с установленными компьютерными программами: LEGO Digital Designer/ Fanclastic 3D Designer /Paint 3D.

1. Приветствие. Теоретическая часть.

Добрый день, уважаемые коллеги.

Вопрос аудитории: «Рассмотрев картинку на экране, скажите, чем любят заниматься дети?»

Совершенно верно…дети любят играть. Дети всего мира могут общаться на одном языке – языке игры. Именно игра помогает им понять сложный, разнообразный мир, в котором они растут и развиваются. В различных играх дети активизируют свои естественные задатки – воображение, ловкость, эмоции, чувства, интеллект, общение и др. Дети играют со всем, что попадает им в руки.

Сегодня на нашем мастер-классе я хотела бы поделиться своим опытом работы по организации детской деятельности в «Интерактивном клубе «СОЛНЫШКО.РУ».  

По данным правительства РФ сфера инженерии и технологии - сфера наибольшего дефицита российского общества, все звенья образовательной цепи ставят перед собой цель – развитие данных сфер образования.                        

И дошкольное образование ставит перед собой цель – сформировать инженерное мышление у ребенка. А именно, сегодня мало воспитать человека – исполнителя, важнее воспитать человека творческого, с креативным мышлением, способным ориентироваться в мире высокой технической оснащенности и умеющим самостоятельно создавать новые технические формы.

Вопрос аудитории: Что же такое инженерное мышление?

"ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ - это вид познавательной деятельности, направленной на исследование, создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной и надежной техники, прогрессивной технологии, автоматизации и механизации производства, повышение качества продукции" (по словам Г.И. Малых и В.Е. Осипова).

 То есть мы можем говорить о том, что зрелое инженерное мышление – это залог успеха на производстве у специалистов технической отрасли. Но данный вид мышления не формируется сам по себе, могут быть лишь предпосылки для его формирования у конкретной личности.

Вопрос аудитории: Что же всё-таки способствует формированию инженерного мышления у человека?

А способствует качество всего образовательного процесса: не только высшего, среднего и начального, но и дошкольного. Ведь, как мы знаем, дошкольное образование - первое звено образовательной цепи, на котором закладывается фундамент будущей личности.

Разберемся с сущностью инженерного мышления у человека.

Мышление инженера содержит в себе не только данные, сведения, формулы, оно основывается на умении самостоятельно выстроить алгоритм действий, последовательность изготовления продукта. То есть инженер умеет мысленно предугадать результат своей деятельности, опираясь на обоснованные факты, накопленные знания, умения и опыт.

Формула инженерного мышления такова: знания, умения, опыт в профессиональной деятельности плюс способность к самостоятельной работе, находчивость, изобретательность, творческий подход, ответственность, умение анализировать, прогнозировать. Инженерное мышление – активная форма творческого мышления.

        Опираясь на эти основные принципы инженерного мышления дошкольников, я использую следующие приемы организации деятельности детей:

- конструирование из образовательного  робототехнического модуля Технолаб (предварительный уровень), включающие элементы робототехники для детей старшего дошкольного возраста и развивающие игры с использованием LEGO-конструкторов для детей младшего и среднего дошкольного возраста, включающие в себя обучение составлению алгоритма сборки того или иного продукта деятельности по чертежу; Полидрон-конструкторов для детей среднего и старшего дошкольного возраста и конструирование в цифровых трехмерных компьютерных программах.

Таким образом, в образовательной программе дошкольного образования «Основы информационных технологий» совмещены три модуля: конструирование, робототехника, информационные технологии. Все это в комплексе формирует и развивает инженерное мышление у подросшего ребенка, направляя его по пути научно-технического творчества,  дает представление о будущей профессии.

Каждый модуль данной программы имеет свои обучающие, развивающие и воспитательные задачи, а в соответствии с ними ожидаемые результаты.

1. Модуль «Конструирование».

Конструирование – одно из самых любимых детских занятий. Обучение в клубе рассчитано на детей в возрасте 4–7 лет, способствует развитию у дошкольников интереса к моделированию и конструированию, стимулирует детское техническое творчество и, является пропедевтическим курсом к занятиям по робототехнике.

Построение и содержание программы обучения позволяет системно выстроить работу по организации конструктивной деятельности детей на протяжении всего дошкольного возраста, поддержать детскую инициативу в освоении увлекательного мира технического творчества посредством образовательных конструкторов, дает возможность детям адаптироваться к учебной деятельности, делая переход от игры к учебе более увлекательным и эффективным, обеспечивает преемственность дошкольного и школьного образования.

В комплект оборудования программы входят наборы образовательных конструкторов LEGO и  Полидронов, которые ориентированы на формирование общих навыков проектного мышления и деятельности, исследования, эксперимента, обсуждения.

LEGO-технология

LEGO-технология, претендует называться интерактивной педагогической технологией, так как стимулирует познавательную деятельность детей. Это одна из самых известных и распространённых ныне педагогических систем, широко использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребёнка.

В процессе занятий идет работа над развитием интеллекта, воображения, мелкой моторики, творческих задатков, развитие речи, расширение словарного запаса, то есть развивается мыслительная деятельность воспитанников.

Видео «Разные виды конструкторов»

Конструкторов Лего очень много, вы все с ними хорошо знакомы, а

идеальным конструктором для изучения азов конструирования является LEGO серии DUPLO (1-3 ГОДА).

Дети знакомятся с цветом, формой, размером, механизмом и способами крепления деталей, учатся конструировать по замыслу, схеме, модели,  условию, теме. В своей работе я часто соединяю несколько конструкторов для создания масштабных конструкций. Например, как в видео:  из LEGO серии общественный транспорт собрали машинки и из  LEGO DUPLO построили для них гараж.

А далее мы знакомимся с конструктором LEGO серии DACTA (3-16 лет) и цифровыми трехмерными конструкторами  LEGO Digital Designer/Fanclastic 3D Designer /Paint 3D.

Время идет вперед, появляются новые технологии и конструкторы нового поколения - Полидрон. Наборов Полидрон много, но мы хотим познакомить вас с самыми необычными.

Конструкторы Polydron® используются по всему миру. Эти наборы — идеальное и простое в использовании решение для развития логического и пространственного мышления. Конструктор по своей сути является игрой, но с его помощью дети смогут освоить даже самые необычные математические и пространственные задачи, научатся фантазировать и смогут придумать свои модели и фигуры. Детали конструкторов идеально крепятся друг к другу, благодаря чему дети без проблем будут строить 2- и 3-мерные объекты. Полидрон подходит для детей разных возрастов, от 4 лет до выпускников школ.

Продолжение просмотра видео «Разные виды конструкторов»

1. Набор Полидрон Магнитные блоки 3D.

Великолепный набор для изучения принципов магнетизма. Воспитанники клуба с легкостью конструируют разнообразные транспортные средства. Собранные модели пробуждают фантазию детей, а большие объемные формы и яркие цвета превращают обучение в увлекательную и веселую игру. Дети начинают лучше ориентироваться в пространстве, легко усваивают такие понятия, как размер, форма, цвет, величина предметов и их отношение друг к другу.

2. Набор Полидрон «Большие бусины» и «Большие бусины (устный счет)».

В этот набор входят шнуры и бусины. На бусины нанесены фигуры разной формы (круг, квадрат, треугольник, прямоугольник, ромб, звездочка), что позволяет использовать этот конструктор на   занятиях для развития зрительного восприятия, различения основных геометрических форм, развития логического мышления (заданная сортировка и создание последовательностей по правилу).

В Набор Полидрон «Большие бусины» (устный счет)» входят шнуры и бусины, на которые нанесены  числа и знаки арифметических действий, что позволяет использовать его для знакомства детей с элементарными навыками счета.

1. Полидрон Магнитный

Фантастический инновационный продукт, с    помощью которого дети одновременно познают мир фигур, пространства и магнетизма. Полидрон Магнитный даёт возможность воспитанникам не только насладиться игрой с конструктором, но и изучить понятие полярности.

С одной стороны детали окрашены в чёрный цвет, а с другой стороны — в основной цвет (красный, жёлтый, зелёный или синий). Детали соединяются друг с другом только тогда, когда полюса правильно расположены по отношению друг к другу. Дети экспериментируют, создавая различные фигуры и конструкции по схемам или собственному замыслу.

2. Полидрон Гигант

При помощи этого конструктора дети смогут уже в раннем возрасте развить своё пространственное мышление в процессе игры, осваивая работу с двух- и трёхмерными фигурами, такими как ракета, звёздочка или лодка. Детали идеально подходят для того, чтобы маленьким ручкам было удобно играть с ними.

На одной из сторон каждой фигуры есть пометка на языке Брайля, благодаря чему дети смогут узнать об альтернативных формах общения. Настоящая находка для самых маленьких и для малышей, растущих в особой среде.

• Великолепная возможность освоить двух- и трёхмерные фигуры.
• Подходит для использования дома и во дворе.
• Сочетание визуального и тактильного восприятия.

3. Полидрон Гигант «Конструируем транспорт».

Этот совершенно новый набор предназначен для групповой деятельности, специально для того, чтобы дети смогли понимать, как работают некоторые механизмы.

Комплект используем при подготовке детей к игре с роботами, как базовый для того, чтобы сформировать у ребенка первичные представления о работе механизмов, о ребрах жесткости и правильной последовательности соединения деталей по плану, чтобы собранная машинка смогла ехать и не разваливалась.

Собранный из квадратов и колес своими руками автомобиль приводит ребенка в восторг и наполняет его гордостью за собранную большую машину, на которой он может посидеть и даже прокатиться. С помощью колес двух разных размеров можно построить огромное количество великолепных устройств.

4. Полидрон Малыш

Совершенно новый продукт от команды Полидрон. 

Детали серии Полидрон Малыш легко крепятся друг к другу. Конструктор позволяет маленьким исследователям строить тысячи великолепных моделей, начиная от машинок и заканчивая самолётами.

Полидрон Малыш предназначен для детей от 3 лет. В основе конструктора лежат две основные фигуры — треугольник и квадрат, благодаря чему набор можно использовать для создания множества простых и сложных моделей. А приятные на ощупь колёса и фигурки человечков, представляющих различные культуры, делают процесс обучения ещё более увлекательным.

5. Полидрон. Мосты

 Набор предназначен для проектной деятельности, дает возможность воспитанникам понять основные принципы конструирования и строительства мостов, изучить основы дизайна и технологий, выстроить логическую связь между математикой и проектированием. Начинающие инженеры и конструкторы   открывают для себя секреты строительства мостов и пробуют свои силы в возведении мостов разного типа.

Двенадцать подробных рабочих карточек шаг за шагом поясняют, каким образом соединять друг с другом стропила, подвеску, кронштейн, мостки, оттяжки, повороты и другие детали конструктора. Дети легко справляются с заданиями и получают великолепный результат.

6. Конструктор Bauer из серии Kosmo

позволяет создать целую космическую вселенную. Летательные аппараты, луноходы и космические корабли можно собрать из базовых деталей набора, а в дополнение к ним предоставлены специальные детали для строительства ракет, кораблей и космических станций. Детали из наборов Kosmo совместимы между собой. Объединяя наборы друг с другом, появляется возможность построить габаритные 3D конструкции.

Конструктор Bauer прекрасно подходит для детского творчества и семейного отдыха, способствуют развитию объёмного мышления ребенка, фантазии, координации движения глаз, мелкой моторики и памяти.

2. Второй модуль программы – это робототехника. ТЕХНОЛАБ (образовательный робототехнический модуль)

Роботостроение сегодня – довольно развитая отрасль промышленности: огромное количество роботов выполняют работу на различных предприятиях, изучение космического пространства или подводных глубин уже не обходится без использования робототехнических манипуляторов подводных или летательных аппаратов с высоким уровнем интеллекта. В этих условиях весомое значение приобретает образовательная робототехника как новая технология обучения и эффективный инструмент подготовки инженерных кадров современной России. А востребованной профессией 21 века будет инженер-робототехник, воспитывать и обучать которого необходимо с самого раннего возраста.

Поэтому в нашем детском саду для реализации одной из приоритетных задач ФГОС – интеллектуального и творческого развития дошкольников разработана дополнительная образовательная программа «Robs: конструируем и играем» с использованием образовательного робототехнического конструктора нового поколения Технолаб (образовательный робототехнический модуль, предварительный уровень).

Образовательная деятельность предусматривает конструирование от простейших двухколесных моделей до четырехколесных и шагающих роботов, приводимых в движение с помощью батарейного блока с мотором ЦМ-15 (собираем роботов в виде: животных, велосипеды, танк, самолет, автобус, автомобиль, шестиногий робот). Особый интерес представляет создание творческих моделей роботов различного назначения. На занятии происходит самостоятельная творческая деятельность детей, без использования технологической карты. Результатом работы дошкольника является конструкция своего робота по замыслу в виде любого мобильного робота специального назначения.

Использование решений из области робототехники в рамках дополнительного образовательного процесса позволит формировать технологическую и проектную культуру воспитанников.

III. Третий модуль – это цифровые или IT-конструкторы для 3D моделирования.

3D моделирование – важная, передовая и популярная сфера в индустрии информационных технологий. Без трехмерного конструирования сейчас не обходится ни одно серьезное производство или создание фантастического фильма.

Бесплатная программа LEGO Digital Designer от разработчиков конструктора ЛЕГО для виртуального трехмерного конструирования на компьютере из стандартных блоков входящих в состав конструкторов LEGO.

Данная программа интересна тем, что интерфейс прост в изучении, а уникальность ее заключается в том, что она объединяет два вида деятельности: лего-конструирование и компьютерную игру. Работая в программе, дети максимально активны, они сразу включаются в игру, т.к. широкий выбор кирпичей и специальных деталей дает возможность строить им все, что душе угодно. Все детали собраны по категориям.

Воспитанники конструируют свои модели на сцене в специальной среде трехмерного моделирования, которая позволяет просмотреть полученную конструкцию со всех сторон и визуализировать алгоритм сборки.

Компьютерная программа LDD, благодаря наличию огромного набора строительных деталей, дает неограниченные возможности для детской самореализации, развития творческого потенциала и конструктивного воображения.

2. FANCLASTIC 3DDESIGNER – компьютерная программа 3 D   моделирования.

Fanclastic 3D Designer — программа компьютерного моделирования от создателей программы LEGO Digital Designer, но общего ничего нет, кроме сцены - пространства, в котором создаются модели. Детали представляют собой перфорированные пластины с крестообразными узлами.

Особенность программы заключается в ином способе крепления деталей – детали можно соединить  любым способом в любом направлении, создавая трехмерные объекты.

Для поворота выделенных деталей в пространстве используются кнопки поворота. Каждая кнопка поворачивает детали вокруг нарисованной оси соответствующего цвета.

Дети развивают логику и пространственное мышление, создавая объекты из виртуальных элементов конструктора в режиме моделирования. Виртуальный Конструктор имеет широкие возможности для моделирования и позволяет за одно занятие создавать масштабные конструкции. FANCLASTIC 3DDESIGNER, благодаря своим универсальным свойствам соединять детали любым способом в любом направлении и благодаря использованию различных способов конструирования (по схеме, фото, модели, заданной теме и собственному замыслу) помогает развивать разные типы мышления и универсальные навыки, которые впоследствии помогут ребенку реализовать себя в самых разных сферах деятельности.

Мастерская конструирования FANCLASTIC формирует:

• линейное образное мышление при пошаговой сборке модели;
• техническое мышление при сборке модели по образцу;
• инженерное мышление при сборке модели по своей схеме.

3. «Paint 3D»

Paint 3D — это последняя ступень развития классической программы Paint со множеством новых инструментов. Самые продвинутые функции Paint 3D связаны с поддержкой 3D-объектов: дети могут конструировать различные модели как с использованием двухмерных, так и трехмерных фигур: сферы, капсулы, конуса, пирамиды и т.д. Paint 3D предоставляет детям готовые 3D объекты: людей, животных, и возможность импортировать дополнительные   из Интернет-галереи.

Воспитанники могут вращать объекты, настраивать размещение 3D-объектов во всех трех измерениях и применять 2D-объекты в качестве наклеек для трехмерных объектов. Сам холст может быть повернут в трехмерном пространстве или скрыт, но он не может быть повернут во время редактирования.
Paint3D дает детям возможность создавать на виртуальном холсте собственные проекты, как по чертежам, картинке, памяти и собственному замыслу, используя 2D- и 3D- объекты.

2. Практическая часть.

Вопрос аудитории: Уважаемые коллеги, я предлагаю разделиться по интересам и заняться конструированием различных моделей, выбрав реальный конструктор: «Полидрон. Гигант», «Магнитный Полидрон», «Полидрон Гигант «Конструируем транспорт», образовательный робототехнический модуль Технолаб или цифровой: LEGO Digital Designer/ Fanclastic 3D Designer /Paint 3D.

3. Рефлексия.

Дискуссия по результатам совместной деятельности

Уважаемые коллеги, прошу поделиться своими впечатлениями о нашем мастер классе.

- Появилось ли у вас желание включать Лего- и Полидрон-технологию, цифровые трехмерные конструкторы в совместную деятельность с воспитанниками?  

«Отрефлексируйте», что мыслите, 
Что ощущали «от» и «до»,
Не волнуйтесь, как обычно, если
скажете что-нибудь не то.

Любая мысль - к открытью дверца,
Любое чувство - к мысли путь,
Мы все способны - в это верьте - 
За горизонты заглянуть!

Объединитесь, опираясь на свои ощущения, в подгруппы.

Зеленый  - понравился мастер-класс. Буду  применять эти технологии в своей работе с воспитанниками.

Желтый - неплохо было. Но о том, буду ли я применять эти технологии в работе с детьми, не знаю.

Красный - ничего не поняла по теме мастер - класса. Было  скучно, тоскливо.

Постройте из деталей Лего – башенки определенного цвета.

Спасибо всем за участие в Мастер-классе!