1. Знакомство с конструктором: название деталей и инструментов. Изготовление букв. Понятие о жесткости конструкции.
2. Виды соединений: встык с накладкой, внахлест. Изготовление лесенки.
3–4. Изготовление многоугольников. Изготовление модели на основе многоугольника: дорожный знак, часы.
5–6. Виды соединений: под углом.
Изготовление мебели: стол, стул, кресло, кровать. Знакомство с понятием план. План комнаты: расстановка мебели.
Практика показывает, что сборке машин и других механизмов должна предшествовать сборка более простых изделий, на которых дети могли бы освоить приемы работы с инструментами, ознакомиться с основными видами соединений и пр. При этом нецелесообразно отрабатывать приемы в специальных тренировочных упражнениях, так как они лишены для детей практического смысла. Лучше использовать вопросы-задания, требующие технического осмысления изученного материала:
1) В какую сторону вращать отвертку, чтобы завинтить винт в гайку, – по часовой или против часовой стрелки?
2) В какую сторону вращать гаечный ключ, чтобы отвинтить гайку?
3) Что удобнее и быстрее развинчивать – винт отверткой (гайку при этом удерживать неподвижно) или гайку ключом (винт при этом удерживать неподвижно отверткой)?
4) Какими способами можно соединить две полосы, чтобы сделать одну длинную? Какое наименьшее число винтов и гаек требуется при различных способах соединения?
5) Чем отличается соединение полос внахлест одним винтом от соединения двумя винтами? В каких случаях удобнее первое соединение, а в каких – второе и почему?
6) Как соединить две полосы под углом, если они расположены по отношению друг к другу следующим образом? (Учитель показывает по очереди варианты, изображенные на рисунке).
7) Почему формы мостов и кранов, мачты линий электропередачи и другие жесткие конструкции составлены из балок, соединенных в треугольники, а не в прямоугольники?
Собери из полос треугольник и четырехугольник и попробуй изменить их форму. Какая особенность у треугольника по сравнению с другими фигурами?
8) Как можно соединить уголки (уголковые профили), чтобы:
а) удлинить уголок (что лучше: внахлест или встык с накладкой?); б) три уголка, сходясь в одной точке, образовали вершину мачты или фермы (призмы или пирамиды); в) четыре уголка, сходясь в одной точке, образовали вершину пирамиды (мачты)?
9) Как прикрепить на ось колёса, чтобы они свободно вращались, но с оси не спадали?
10) Каким способом можно закрепить на оси колесо, чтобы оно вращалось вместе с осью?
11) Как сделать шарнирное (то есть подвижное) соединение двух полос, чтобы вращение всегда было свободным (гайка не затягивалась)? Годится ли для этого контргайка?
12) Что произойдет, если две гайки на винте туго поджать одну к другой? Почему одну из гаек в этом случае называют контргайкой?
Эти вопросы могут быть заданы как в процессе закрепления темы, так и перед ее изучением, тогда они сыграют роль проблемных, то есть будут представлять собой конструкторскую задачу.
Часть таких задач можно давать желающим для решения дома (возможно, с помощью родителей).
Система постановки конструкторских задач является основным условием использования различных конструкторов для развития технического конструктивного мышления ребенка.
К каждому набору конструктора обязательно приложен альбом рисунков или фотографий, а иногда еще и таблицы, где перечислено, каких и сколько деталей надо взять, чтобы собрать изображенную на рисунке модель. Учитель обычно ориентируется на эти альбомы и таблицы.
Ребенку надо внимательно рассмотреть картинку в альбоме, взять из коробки детали и соединить их согласно образцу, то есть он выступает в роли исполнителя. Тут ему надо быть внимательным, точным и аккуратным работником, но... только исполнителем, только сборщиком кем-то придуманной модели.
Таким же образом методика рекомендует строить урок работы с конструктором: в начале урока непременно производится анализ образца, выбор деталей и инструментов, а затем сборка аналогичной модели. Конечно, при таком построении урока ребенок знакомится с устройством и работой машин и механизмов, постигает секреты соединения деталей друг с другом, узнает их свойства, развивает свои способности, но в основном исполнительские.
Творческая работа (конструирование и придумывание нового) на таких уроках обычно связана с внесением улучшений и добавлений в готовую модель, причем цель внесения улучшений и добавлений не оговаривается.
В жизни подобных положений не бывает: каждый конструктор и целое конструкторское бюро получают конкретное техническое задание на разработку нового станка, автомобиля или самолета. В таком задании бывают перечислены все требования, которым должен удовлетворять, например, новый самолет: его скорость, грузоподъемность, дальность полета, посадочная скорость и т.п. Тогда конструкторы получают ясную цель, осуществить которую и стремятся всеми силами и средствами. При таких условиях исполнительская деятельность ребенка становится частью всего творческого процесса и способствует формированию активного технического мышления.
В связи с таким подходом учителю рекомендуется начинать урок не с демонстрации образца и его анализа, а строить свою работу таким образом:
1. После выбора модели, которую предполагается сделать на данном уроке, проводится обсуждение технических требований к ней – какой она должна быть.
2. Если имеются альбомы к конструктору и там есть несколько вариантов выбранной модели, надо просмотреть все рисунки и оценить видимые их достоинства и недостатки. Эту часть работы конструкторы обычно называют ознакомлением с существующими конструкциями. Если таких рисунков нет, учителю надо сделать несколько моделей самому.
3. Разработка конструкции. Это самая ответственная часть работы. Надо рассмотреть все имеющиеся детали и выбрать те, которые пригодятся для данной конструкции (то есть оценить материалы и возможности, которыми располагает конструктор).
4. Первоначальную (предварительную) сборку лучше сделать, не закрепляя деталей винтами и гайками ("на живую нитку"). Это дает возможность в ходе сборки производить замену деталей на более удобные (больше соответствующие конструктивному замыслу).
5. Собранная и отлаженная модель теперь должна выдержать испытание по всем пунктам технических требований. Если требуется, чтобы дорожный знак не терял равновесие, а крепко стоял, где поставили, его проверяют на различных ровных поверхностях. Если требуется, чтобы тележка сама катилась с наклонной доски, то ее ставят на доску с нужным уклоном и наблюдают, катится ли она, и т.д.
6. Если испытания покажут, что конструкция еще несовершенна и у модели есть недостатки, то ее отправляют "на доводку": изменяют, усовершенствуют, устраняют недостатки.
В этом случае рекомендация "внести улучшения и усовершенствования" является обоснованной, логически вытекающей из результатов испытаний.
7. Когда модель окончательно готова, ее "принимают в эксплуатацию", то есть необходимо дать возможность ребятам поиграть со своей моделью – "проверить ее в эксплуатации".
Все модели хранятся до следующего урока в специально отведенном для этого месте. Место лучше выбрать так, чтобы дети имели к нему доступ и родители, приходя за детьми, могли видеть их изделия. В условиях отдельного от всей параллели обучения шестилеток это вполне можно предусмотреть. Разборку деталей можно произвести в начале следующего урока, при этом дети учатся раскладывать детали по своим местам быстро и аккуратно.
Для шестилеток нецелесообразно планировать создание модели, на которую они затрачивают два или три урока. Ребенок испытывает радость, когда он видит модель, сделанную своими руками, поэтому и стремится закончить ее за один урок.
Конструируя модель, испытывая ее и усовершенствуя, ребенок узнает массу технических сведений. А так как все это происходит в процессе целенаправленной практической деятельности, приобретаемые знания формируются прочно и служат долго.
Возможны случаи, когда сразу получить совершенную конструкцию трудно, что-то не выходит. Тогда лучше остановиться на достигнутом и отложить решение на некоторое время, до следующего урока. Не следует сразу подсказывать верное решение задачи, лучше дождаться, пока идея "созреет". Если дети сами просят не подсказывать им, стремясь самостоятельно решить проблему, такое желание надо всячески поддерживать.
Хорошо работать над конструкцией или композицией вдвоем или втроем. Тогда можно сделать два или три варианта одной и той же модели или одну модель достаточно высокой степени сложности (поезд, ракета и т.д.).
По одному техническому заданию можно собрать совершенно разные по конструктивному решению модели. А "защита" проекта или модели, когда "автор" или "авторский коллектив" должен доказывать выгодность и целесообразность того или иного узла или конструкции в целом, является для ребенка настоящей школой технического мышления, а также формирует умение отстаивать свою правоту, мужественно выдерживать критику и неудачи, умение в случае необходимости возвращаться назад, чтобы начать все сначала, но в конце концов добиться победы над трудной задачей, а фактически – над самим собой.
УРОК 1
Тема: "Конструирование букв".
Цели: Познакомить детей с деталями конструктора и способами их соединения; развивать конструктивное мышление.
Техническое задание 1
Сконструировать из деталей конструктора буквы: Л; А; Т; П; К; М; И; Д; У.
1. Буква должна быть легко узнаваема (похожа на оригинал).
2. Должны быть соблюдены пропорции, то есть высота "ножек" должна быть пропорциональна размеру "перекладины".
3. На каждую букву надо израсходовать как можно меньше деталей.
Примечание:составляя техническое задание для шестилеток, надо иметь в виду, что им необходимо будет его запомнить (прочитать текс на доске в этот период могут лишь немногие), поэтому оно должно быть исчерпывающим и коротким. Первый этап урока посвящается ознакомлению с правилами работы и с деталями набора. Он занимает 5–6 минут. Затем учитель знакомит детей с техническим заданием ("Наше КБ начинает свою работу, вот первое задание" или любая другая игровая ситуация). Большинство методик рекомендуют при работе с конструктором выполнять задание по имеющемуся образцу. Безусловно, совсем уйти от этого очень трудно и со всеми детьми практически невозможно, особенно на первых порах. Однако, ставя перед собой цель – сформировать техническое мышление, надо понимать, что систематически используя репродуктивную деятельность, развить техническое мышление невозможно. Поэтому там, где есть возможность уйти от образца, это следует сделать обязательно. Например, на данном уроке учитель может использовать такой вариант постановки задачи: "Сегодня мы познакомимся с конструктором и будем делать из него буквы".
После знакомства с конструктором учитель предлагает детям посмотреть на список букв и определить, какие из них можно сделать из деталей конструктора. Буквы четко написаны на клетчатом поле доски:
А М О Д И У С Т Л К П Р
Анализируя перечень букв, дети должны догадаться, что буквы О, С, Р из деталей конструктора сделать нельзя (в них есть круглые элементы). Для того чтобы дети самостоятельно ответили на такой вопрос, накануне (на уроке чтения или письма) можно предложить такие упражнения:
а) одна из этих букв отличается по форме от остальных. Какая это буква? (Найдите лишнюю букву.)
М, Л, О, Д, Е, Ж П, У, И, В, К
б) Разделите эти буквы на две группы по внешнему виду, по форме их элементов:
М, Л, О, Д, Е, Ж, П, В, У, Р, И, Ю, С, К
После того как произведен выбор букв, учитель сообщает техническое задание. Здесь же сразу можно спросить: на какую букву пойдет меньше всего деталей, на какую больше всего, сколько именно?
Детально задерживаться на этой части урока не следует, так как именно этот этап – этап выбора соответствующих форм деталей для конструирования буквы – является как бы тестом на проверку сформированности восприятия. Наблюдая за работой детей, учитель сразу заметит тех, кто не приступает к работе, так как затрудняется в выборе полос нужной длины.
Второй момент, на который обратит внимание учитель, – это несформированность самоконтроля: ребенок не соблюдает пропорции – длины полос не соответствуют форме букв, причем явное несоответствие "конструктора" не волнует.
Методика работы с этими детьми иная.
Для первых необходим образец и его анализ (это можно сделать, собрав несколько таких детей у учительского стола, где лежат заготовленные заранее образцы; иногда приходится дать такой образец с собой на парту, поэтому их надо иметь несколько).
Вторым необходимо посоветовать внимательно сравнить свою модель с начертанием буквы на доске: разве "перекладина" у буквы П такой же длины, как ее "ноги"? и т. д. Если ребенок может сам оценить соответствие своей конструкции образу буквы, значит, причина ошибки действительно в несформированности самоконтроля. Таких детей надо активно привлекать к работе на этапе обсуждения качества изготовления букв.
Если ребенок не видит несоответствия своей модели образу буквы, то это, как правило, результат каких-то нарушений восприятия, и они требуют специфической коррекции.
На этом уроке полезно использовать парную работу: дети делают буквы вдвоем, не дублируя друг друга. Это исключит копирование работы соседа и внесет определенный азарт и дух партнерства. Тот, кто работает быстрее, закончив свое задание, поможет напарнику.
После того как весь набор букв изготовлен, проводятся обсуждение и выявление ошибок выполнения. Ошибки могут быть следующие:
1) нарушение пропорций буквы;
2) винты, соединяющие детали, выбраны слишком длинные и царапают руки, буква на парту не ложится или ложится неровно (винты разной длины). Эта ошибка скорее дизайнерского характера, а не конструктивного, но конструктор должен стремиться к целесообразности, не забывая о гармоничности и красоте изделия;
3) гайки плохо закручены и буква "складывается".
В процессе обсуждения и исправления конструктивных ошибок учитель обращает внимание детей на сходство и различие букв Л и А:
– Чем похожи конструкции этих букв? – Чем они различаются?
Затем учитель предлагает детям произвести такой опыт: потянуть буквы за "ноги". Дети замечают, что Л при этом форму теряет, но А – сохраняет и деформации не поддается.
Учитель сообщает детям, что такое свойство конструкции – сохранение формы, устойчивость от деформаций – называется жесткостью.
Сравнивая конструкцию всех остальных букв с конструкцией буквы А, дети выясняют, что этим свойством обладает только она.
На четвертом этапе урока учитель организует ситуацию "эксплуатации" конструкций. Например, так:
– А сейчас мы поиграем в слова: какие слова можно составить из данных букв? Сколько слов мы сумеем составить? Кто составит больше всех?
Дети составляют слова на парте (вдвоем). Учитель записывает их на доске столбиком печатными буквами (соответствующими моделям из конструктора), например:
ЛАК КИТ ЛУК ТАМ ТАК ДАЛ и т.д.
Затем можно предложить детям найти пары похожих по конструкции слов: ЛАК – ЛУК, ТАК – ТУК (разница – в одной букве).
Интересно предложить такое упражнение: попробуй получить из данного слова новое, меняя по одной букве.
Эта увлекательная игра очень полезна для развития речи и чувства слова.
Список слов из заданных букв не ограничивается трехбуквенными словами. Переносную доску со списком слов лучше оставить в классе, чтобы дети могли добавлять новые слова. Игра может превратиться в увлекательное соревнование (она заставляет детей обратиться к изучению словарей). Вместо доски (чтобы случайно не стереть надписи) можно использовать большой лист бумаги, на который дети крепят пластилином листочки со своими словами. Через неделю можно подвести итог игры.
УРОК 2
Тема: "Конструирование лесенки".
Цели: познакомить с соединениями внахлест и встык с накладкой; развивать конструктивное мышление.
Техническое задание 2
"Лесенка"
Сконструировать из деталей конструктора лесенку.
1. Лесенка должна доставать до крыши дома (дом может быть игрушечным или нарисованным на доске, его размеры должны быть такими, чтобы для изготовления лесенки надо было соединить 2–3 полосы в длину).
2. При ослаблении гаек лесенка не должна подгибаться (складываться).
3. Ступеньки лестницы не должны проваливаться (складываться).
4. На лесенку нужно израсходовать как можно меньше деталей.
Прежде чем приступить к работе, обсуждается, какие детали следует взять для лесенки: это полосы. Учитель выбирает самую длинную полосу и спрашивает, хватит ли ее длины для изготовления лестницы нужной высоты (чтобы достать до крыши). Дети замечают, что этой длины недостаточно, полосы придется соединить.
В процессе обсуждения вопроса, какой вид соединения является в данном случае лучшим, учитель может предложить разные виды соединений, но дети могут и сами придумать варианты соединения. Потом их следует обсудить.
После обсуждения ученики приходят к выводу, что: варианты а) и в) не держат форму, могут деформироваться (нежесткие соединения); вариант д) содержит лишний болт, не усиливающий крепость конструкции, а лишь утяжеляющий ее; наиболее целесообразны варианты б) и г). Учитель сообщает их названия: внахлест и встык с накладкой.
Можно обсудить вопрос о том, какой из вариантов наиболее экономичен и при использовании какого из них конструкция получается легче.
Затем дети собирают лесенку.
Урок заканчивается обсуждением полученных конструкций: выявлением их достоинств и недостатков, способов устранения недостатков и – главное – их соответствием техническому заданию.
Для тех, кто справляется с работой быстрее, можно предложить усложненный вариант: лесенка-стремянка.
УРОКИ 3–4
Тема: "Конструкции на основе многоугольника".
Цели: уточнить представление о многоугольнике; познакомить с понятием "жесткость конструкции"; развивать конструктивное мышление
Поскольку одна из целей урока – формирование представления о многоугольнике, этот урок проводится после изучения темы "Замкнутые и незамкнутые фигуры". Техническое задание сообщается после повторения геометрического содержания.
Упражнение 1
Материал: рисунок на доске.
Задание: чем похожи все эти линии, как их можно назвать? (Ломаные.) Выберите любую из них и сделайте ее модель из конструктора.
Упражнение 2
Задание: посмотрите на мою ломаную. Чем она отличается от ваших?
Учитель показывает свою модель – она замкнутая. ("Ваша – замкнутая, у нас – незамкнутые".)
Упражнение 3
Задание: сделайте свои ломаные замкнутыми.
– Как теперь можно назвать все наши модели?
Если дети начинают перечислять: треугольники, четырехугольники и т. д., то учитель просит подобрать одно слово для всех моделей. (Это многоугольники.)
Упражнение 4
Задание: поднимите свои модели те, у кого треугольники. Теперь те, у кого четырехугольники. (Если кто-то сделал квадрат, следует обратить на это внимание и спросить название этого четырехугольника. ) Теперь – пятиугольники, шестиугольники, семиугольники (больше обычно не делают).
Упражнение 5
Задание: у какого многоугольника меньше всего углов? Сторон? (У треугольника.)
Упражнение 6
Задание: а можно сделать многоугольник с двумя углами? С одним углом? Попробуйте сделать это.
Учитель дает время (2–3 минуты обычно достаточно) на прикидку вариантов. Дети видят, что это невозможно. Для решения этой задачи нужен конструктор, так как жесткие полосы наглядно показывают, что ломаная с одним или двумя углами не замыкается без деформации сторон, а стороны многоугольника должны быть прямыми.
Упражнение 7
Задание: можно ли сказать, у какого многоугольника больше всего сторон и углов? (Нет, их может быть сколько угодно.)
Упражнение 8
Способ выполнения: учитель выбирает 3–4 модели, среди которых обязательно есть треугольная форма, и предлагает детям внимательно следить за его действиями и догадаться, на что он хочет обратить их внимание. После этого он демонстрирует неустойчивость всех многоугольных форм на сжатие и растяжение (дети обычно делают здесь соединения внахлест одним винтом, такое соединение форму не держит) и устойчивость к деформации треугольной конструкции (хотя в ней те же соединения). Затем делается вывод о жесткости треугольной конструкции. Можно показать детям заготовленные заранее буквы Л и А и напомнить эпизод из первого урока, спросив, чем же можно объяснить жесткость конструкции буквы А. Дети замечают, что эта конструкция заключает в себе треугольник, что делает ее жесткой, устойчивой к деформациям. Некоторые дети вспомнят, что использовали треугольную конструкцию при изготовлении лесенки-стремянки.
Упражнение 9
Способ выполнения: учитель показывает две модели: "Дорожный знак" и "Часы".
– Какие многоугольники лежат в основе каждой конструкции? (Треугольник и шестиугольник.)
Упражнение 10
Способ выполнения: учитель проносит обе модели по классу, затем ставит их на подставку и предлагает определить, какие новые, ранее не использованные элементы конструктора применяются в этих моделях. (Здесь используются "уголки", они обеспечивают вертикальность моделей.) Дальше урок можно планировать таким образом: либо сообщить техническое задание к дорожному знаку и выполнить это задание всем, либо попросить часть детей сделать часы по образцу, дав им минимальное техническое задание (это те дети, которым на первых порах необходим образец: они выявлены на первом занятии с конструктором), а более самостоятельным предложить сделать дорожный знак по рисунку на доске (или плакату). Образец при этом убирают за ширму.
При недостатке времени можно предложить сделать часы всем, у кого модель по форме ближе к шестиугольнику (у пятиугольника сторону добавить, у семиугольника – убрать), а дорожный знак – тем, у кого треугольники и четырехугольники (убрать одну сторону). Работа проводится по образцу традиционным способом.
Техническое задание 3
"Дорожный знак"
Сконструировать дорожный знак из деталей конструктора.
1. Дорожный знак должен прочно стоять на ровной поверхности. 2. Его размер должен быть пропорционален длине стойки. 3. Он не должен терять равновесия и не должен подгибаться (складываться) при ослаблении гаек.
Техническое задание 4
"Часы"
1. Часы должны иметь форму шестиугольника с равными сторонами (правильного). 2. Они должны стоять с легким наклоном назад на ровной поверхности, не падая. 3. Минутная стрелка должна быть длиннее часовой, и они обе должны сохранять то положение, которое попеременно им придают, определяя время (то есть они не должны падать вниз).
С этими часами можно затем провести игру:
– Покажите, который час. (12 часов дня, 3 часа дня, 9 часов вечера/утра, 6 часов вечера/утра. Это расположение стрелок на часах узнаваемо.)
В конце урока можно предложить детям решить такую конструктивную задачу:
– Как соединить две полосы под углом, если они расположены по отношению друг к другу под прямым углом? (Так как понятие прямого угла еще не вводилось, то можно просто показать, как расположить полосы, и сказать: под таким углом.)
Чтобы детям было интереснее выполнять такие задания, можно предложить их как загадку и т. д. Такие соединения понадобятся на следующем уроке при конструировании мебели.
УРОК 5
Тема: "План. Конструирование мебели".
Цели: познакомить с понятием план; научить использовать в конструкции уголковые соединения; развивать конструктивное мышление.
На этом уроке учитель знакомит детей с понятием план на примере плана расстановки мебели в комнате. Можно принести макет кукольной комнаты, можно использовать рисунок, на котором изображены нужная мебель и кукла. Куклу в любом случае надо иметь, так как размеры и крепость мебели проверяют сажая на нее куклу.
Можно использовать такой вариант: ориентируясь на макет (или рисунок), дети "расставляют" мебель на прямоугольной схеме комнаты на доске. Каждый предмет изображается схематически в виде цветного прямоугольника (диван – красный, стол – синий) и квадрата (стулья – зеленые квадраты, кресло – желтый).
После этого детям предлагается сконструировать мебель для куклы. Технический рисунок стула есть почти в любом конструкторе. Начать лучше с него. Анализ проводится по альбому рисунков.
Техническое задание 6
"Стул"
Сконструировать и собрать из деталей конструктора стул для куклы.
1. Сиденье стула должно быть таким, чтобы куклу можно было посадить на него. 2. Высота ножек и спинки стула должна быть пропорциональна размеру сиденья. 3. Стул должен быть устойчивым и не опрокидываться. 4. Ножки стула не должны подгибаться (складываться) при ослаблении гаек. 5. Стул должен быть прост по конструкции и удобен для сидения. 6. На стул нужно израсходовать как можно меньше деталей.
Аналогичные технические задания учитель составляет для стола (чтобы за ним можно было сидеть на этом стуле); для кресла (оно должно быть с подлокотниками); для дивана (на него кукла должна лечь) или кровати. Работу лучше всего организовать по бригадам: каждый делает свой объект. Это позволит распределить модели по сложности изготовления соответственно возможностям детей. В конце урока каждая бригада по очереди расставляет свою мебель в комнате. В качестве макета комнаты удобно использовать посылочную картонную коробку с удаленной стенкой (стенку вырезают не по сгибу, а отступив 2–3 см, остается как бы рама). Внутри коробку оклеивают обоями и прорезают окошки. Дети потом долго и с удовольствием играют с этой комнатой и мебелью. Этот набор можно использовать затем на уроке чтения – для составления сюжетных рассказов, на уроке иностранного языка – для изучения тем "Комната" и "Мебель".
От редакции
Ваши пожелания, вопросы и сомнения по поводу прочитанной работы присылайте по адресу: 121165, Москва, ул. Киевская, д. 24, редакция "Начальная школа" с пометкой "для А.В. Белошистой".
1В этой публикации задания к урокам даны выборочно. Более подробно см. Белошистая А.В. Наглядная геометрия в 1-м классе. Тетрадь № 1. Тетрадь № 2. М.: Классикс Стиль, 2003.
2Урок проводится при наличии дополнительных часов у учителя.
3Урок проводится при наличии у учителя свободных часов.
