Сообщение из опыта работы «Лего-конструирование, как средство развития технических способностей». Подготовила воспитатель первой квалификационной категории МДОУ общеразвивающего вида №28 «Аистенок» Мороз Елена Евгеньевна. Администрация Городского округа Подольск Комитет по образованию
В майском Указе № 204 от 07. 05. 2018г. «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации В.В. Путин обратил наше внимание на то, что стране нужны специалисты в области инженерных технологий. И уже несколько лет мы с нашими воспитанниками работаем над этой темой. Если ребёнок в детстве не научился творить, Развитие способностей к конструированию активизирует мыслительные процессы ребёнка, рождает интерес к творческому решению поставленных задач, к взаимодействию со сверстниками
Скачать конспект Скачать презентацию Почему я стала чаще обращаться к ЛЕГО-конструированию в образовательном процессе? Важнейшей задачей ФГОС ДО является системно-деятельностный подход, предполагающий чередование практических и умственных действий ребёнка. Такой подход легко реализовать в образовательной среде ЛЕГО, так как конструкторы ЛЕГО позволяют ребёнку думать, фантазировать и действовать, не боясь ошибиться. Также важная задача ФГОС ДО — интеграция между образовательными областями. Интеграцию можно легко осуществить с помощью внедрения в образовательный процесс ЛЕГО-технологии. На занятиях по ЛЕГО-конструированию ставлю ряд воспитательных, развивающих и обучающих задач, (согласно ФГОС ДО):
При совместной деятельности с детьми старшего возраста по ЛЕГО-конструированию прослеживаю индивидуальность развития каждого ребенка, его творческий потенциал. Организованную образовательную деятельность основываю на принципах сотрудничества и сотворчества детей друг с другом. Тему ООД беру в соответствии с календарно-тематическим планом группы. Освоение ЛЕГО-конструктора провожу последовательно от простого к сложному. На занятиях с детьми использую основные виды конструирования, такие как:
В работе с детьми использую преимущественно игровые, сюжетные и интегрированные формы образовательной деятельности:
Для обучения детей ЛЕГО-конструированию использую разнообразные методы и приемы.
Организуя занятия ЛЕГО-конструированием, придерживаюсь следующего алгоритма выполнения модели:
Перед выполнением модели обязательно проводится пальчиковая гимнастика, а также физкультминутка, которые подбираются с учетом темы совместной деятельности. Мы моделируем предметы для сюжетно-ролевых игр, в которых, объединяясь в небольшие группы, дети создают свой спонтанный игровой сюжет. ( «Гараж для машин», «Аэропорт», «Замок Феи») и др. Созданные постройки из ЛЕГО, наши ребята также используют в играх-театрализациях, которые очень нравятся детям. Такие игры создают условия для развития речи, творчества и благоприятно влияют на эмоциональную сферу дошкольников. Мои наблюдения показали, что на данный момент дети проявляют высокую работоспособность в течение всего занятия, с удовольствием работают как в мини-группах, так и индивидуально, берут инициативу в свои руки, проявляют креативность в принятии решений, не боятся делать ошибки при выполнении заданий. Систематические использование конструкторов в самостоятельной деятельности даёт детям свободу творчества и позволяет изображать любые предметы окружающей среды, используя только ЛЕГО-конструктор. Ребята свободно ориентируются в схемах, умеют крепко соединять детали и т.д.. Анализируя свою работу с позиции ФГОС ДО, можно сказать, что данная технология способствует эффективному обеспечению всех целевых ориентиров на этапе завершения дошкольного образования, а именно:
С детьми мы не стоим на месте. Дошкольники так увлеклись конструированием, что мы решили принять участия в конкурсах. Результаты говорят сами за себя.
Наши труды были не зря! Мы вошли в проект «Наука в Подмосковье». Мы стали членами клуба «Наустим». Принимали участие в фестивале «Техностарт» И НА ЭТОМ НЕ ОСТАНАВЛИВАЕМСЯ! Таким образом, я считаю, что данная инновационная ЛЕГО-технология может успешно применяться во всех возрастных группах общеразвивающей направленности, а при правильном подходе и организации даст положительный результат в работе педагога. В дальнейшем буду продолжать повышать свой профессиональный уровень, использовать лего-технологии с учетом современных требований. Ведь мы понимаем, что инженерное образование в РФ нужно вывести на новый более высокий уровень. Перед нами стоит задача сделать так, чтобы дети оставались детьми, проживали свою жизнь ярко, интересно, содержательно и при этом все же готовились к «настоящей» взрослой жизни. Я продолжаю работать с Лего конструктором и в подготовительной группе, но уже занимаюсь робототехникой. Список используемой литературы:
|
Ребенок не потребляет, он творит: создает предметы, мир и жизнь.
Из деталей конструктора воссоздаются внешние и отдельные функциональные особенности реальных объектов. Создаются возможности для развития внутренних форм наглядного моделирования.
Творческое использование готовых заданий (предметов), самостоятельное их преобразование.
; способен выбирать себе род занятий, участников по совместной деятельности;
Ишмаковой — ИПЦ Маска, 2013 г. 4. «Конструирование и художественный труд в детском саду»
Г. Строим из LEGO (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). — М.: ЛИНКА-ПРЕСС, 2011.Конструирование в детском саду — Консультация для воспитателей
Методическая работа в детском саду
Консультация для воспитателей
Конструирование в детском саду «Волшебный мир конструирования»
Егорчева Наталья Валерьевна, воспитатель
МБДОУ д/с №53 «Елочка», г.
Тамбов
Конструирование теснейшим образом связано с чувственным и интеллектуальным развитием ребенка. Особое значение оно имеет для совершенствования остроты зрения, точности цветовосприятия, тактильных качеств, восприятия формы и габаритов объекта, пространства. Дети 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 разных пространственных положениях, мысленно менять их взаимное расположение. Конструктивная деятельность предполагает развитие таких мысленных процессов, как анализ, синтез, классификация, обобщение, и связана с развитием речи (деятельность предполагает общение, объяснение своего конструктивного решения). Дети учатся совместно решать задачи, распределять роли, объяснять друг другу важность данного конструктивного решения.
Для детей в возрасте от трех до шести лет основой обучения должна быть игра — в ее процессе малыши начинают подражать взрослым, пробовать свои силы, фантазировать, экспериментировать.
Игра предоставляет детям огромные возможности для физического, эстетического и социального развития. И помогает ему в этом замечательные игрушки, специально для этого придуманные и сделанные, такие, как прекрасный конструктор ЛЕГО. Одной из основных задач обучения конструированию детей дошкольного возраста является формирование у них необходимых технических умений и навыков работы с объемным деревянным строительным материалом, а также конструктором ЛЕГО и др.
Играя с конструктором, малыш учится обдумывать и создавать схему будущей постройки, подбирать детали с учетом возможностей их использования, придумывать оформление, приемы изготовления, познает основы графической грамоты, учится пользоваться схемами и чертежами, техническими рисунками. Активно развивается его пространственное, математическое мышление, способность к экспериментированию и изобретательству.
Но одни игрушки, как бы они ни были хороши, не могут принести такой пользы, которую можно от них получить. Для того чтобы возникла совместная деятельность детей, необходимо целенаправленное руководство взрослого.
Таким организатором может быть не только воспитатель, но и родитель.
Участие в совместных играх с детьми дает взрослым возможность понять интересы и раскрыть способности своего ребенка, научиться устанавливать с ним доверительные отношения. Кроме того, материал знаком взрослым еще с детства, они знают его возможности, работа с деталями конструктора им тоже интересна. Учитесь и учите. Подарите себе и ребенку минуты радости. Игры должны быть очень эмоциональными, используйте стихотворения — речевки, какие вам больше нравятся и подходят, не забывайте хвалить ребенка.
Каждый ребенок рождается со способностями, которые можно развивать. У детей дошкольного возраста огромное желание творить и получать результат. Создавая необходимые условия для конструктивной деятельности, мы помогаем ребенку понять окружающий мир и свое место в этом мире.
Литература:
Петрова, И. Него — конструирование. Развитие интеллектуальных и креативных способностей детей 3~7 лет
[Текст]// Дошкольное воспитание.
-2007. -№ 10.
Мастерская технического конструирования – Государственное учреждение образования «Ясли-сад № 10 г.Лида»
Время проведения:
1 неделя 2 – 3 неделя
ЧЕТВЕРГ ПЯТНИЦА
1 подгруппа 15.10-15.35
2 подгруппа 15.50-16.15
Воспитатель дошкольного образования Слесарь Александра Сергеевна
1 неделя 2 неделя 3 неделя
ЧЕТВЕРГ ПЯТНИЦА СРЕДА
15.50-16.15 – 3 подгруппа
Воспитатель дошкольного образования Яковлева Тереса Чеславовна
Конструирование – важнейший для детей дошкольного возраста вид продуктивной деятельности в процессе которого формируется универсальная способность построения любой детской деятельности, создания целостности из разных единиц и разными способами.
Занятия по конструированию увлекают детей, позволяют поверить в свои силы и способности, научиться взаимодействовать с взрослыми и сверстниками.
Данный вид деятельности:
- укрепляет мелкую мускулатуру руки;
- формирует координацию движений,
- глазомер ребенка,
- развивает речь,
- развивает внимание,
- развивает мышление,
- развивает восприятие,
- развивает воображение,
- предоставляет широкие возможности для эстетического и социального развития.
К концу года дети:
— сформируются конструкторские умения и навыки, умение анализировать предмет, выделять его характерные особенности, основные части, устанавливать связь между их назначением и строением;
— проявится интерес к самостоятельному изготовлению построек, умение применять полученные знания при проектировании и сборке конструкций, познавательная активность, воображение, фантазия и творческая инициатива;
— совершенствуются коммуникативные навыки детей при работе в паре, коллективе, распределении обязанностей;
— сформируются предпосылки учебной деятельности: умение и желание трудиться, выполнять задания в соответствии с инструкцией и поставленной целью, доводить начатое дело до конца, планировать будущую работу.
План самообразования по теме: «LEGO-конструирование и робототехника в детском саду как основа технического творчества»
Статья:
Цель: Повышение своего теоретического уровня, профессионального мастерства и компетентности в работе с детьми дошкольного возраста, развитие навыков самоанализа, применение полученных знаний на практике, приобщение дошкольников к детскому научно-техническому творчеству посредством Lego-конструирования и робототехники.
Задачи:
— Организовать целенаправленную работу по применению Лего-конструкторов в Детском саду начиная со средней группы.
— Повысить интерес родителей к Лего-конструированию через организацию активных форм работы родителей с детьми.
Задачи работы с детьми:
— Продолжить знакомство с деталями конструктора;
— научить создавать конструкцию конкретного назначения;
— Продолжить знакомство с приемами создания конструкций, крепления деталей конструктора;
— Формировать умения и навыки LEGO-конструирования, содействовать приобретению первоначального опыта по решению конструкторских задач;
— Развивать творческую активность, воображение, желание творить и изобретать, инициативу и самостоятельность в принятии оптимальных решений в разнообразных ситуациях.
Развивать зрительное восприятие, логическое мышление, оперативную память, мелкую моторику, ориентировку в пространстве;
— Воспитывать коммуникативные способности, дружеские взаимоотношения, дисциплину, чувство ответственности;
Формы, методы и приемы работы:
— Наглядный: показ готовых построек, моделей, схем, чертежей, демонстрация способов крепления, приемов подбора деталей по размеру, форме, цвету, способы удержания их в руке или на столе.
— Словесный: объяснение действий, указания, инструктаж.
— Информационно-рецептивный: обследование деталей конструктора.
— Репродуктивный: воспроизводство моделей по образцу, чертежу, схеме.
— Проблемный: постановка проблемы, поиск решения, преобразование готовых моделей.
— Практический: самостоятельное использование полученных знаний, совершенствование приемов работы.
— Игровой: обыгрывание созданных моделей.
Ожидаемые результаты:
Для педагога сформируются основы педагогического мастерства, профессионализма и творчества:
|
· умение анализировать научно-методическую литературу, повышение своих теоретических и практических знаний, умений и навыков; · овладение инновационными педагогическими технологиями LEGO-конструирования и робототехники, как средствами развития технического творчества детей; · умение активизировать творческие способности и умения; распространение своего опыта и достижений через информационно-образовательные сайты, применять полученные знания на практике в ходе организации непосредственно образовательной деятельности. |
|
|
|
У детей сформируется: |
|
· творческие способности, коммуникативные навыки, умение конструировать по схеме и образцу, синтезировать полученные знания; · социальные навыки в процессе групповых взаимодействий, опыт решения конструкторских задач посредством LEGO-конструирования и с элементами робототехники; · повысится степень самостоятельности, инициативности, познавательной и творческой активности. |
|
|
|
План работы по самообразованию на 2018-2019 учебный год. |
|
|
Содержание работы |
Сроки |
|
|
● Приём заявлений от родителей на посещение кружка.
● Начало работы по теме самообразования «LEGO-конструирование и робототехника в детском саду как основа технического творчества» |
Сентябрь-октябрь
Сентябрь-май |
|
● Изучение опыта работы по введению LEGO-конструирования и робототехники в образовательный процесс с дошкольниками.
● Участие в вебинарах по данной тематике. |
||
|
● Наблюдение за детьми в процессе усвоения программы |
Сентябрь-май |
|
|
● Мониторинг уровня развития технических навыков у детей на начало года |
Ноябрь |
|
|
● Создание «копилки» пальчиковых игр на занятиях по Лего-конструированию и робототехнике. |
Октябрь-декабрь |
|
|
● Создание «копилки» зарядки для глаз на занятиях по «LEGO-конструированию и робототехники» |
Октябрь-декабрь |
|
|
● Разработка плана взаимодействия с родителями. Вовлечение их в образовательную деятельность. |
Сентябрь-октябрь |
|
Знакомство со статьям и учебно-методической литературой по данной теме.
|
● Разработка конспектов для занятий по «Lego-конструированию и робототехнике» (Подбор картинок, схем, презентаций. |
Сентябрь-октябрь |
|
|
● Оформление уголка «информации для родителей» по Лего-конструированию и робототехнике. |
Ноябрь |
|
|
● Мониторинг уровня развития технических навыков у детей на конец года |
Май 2019 г. |
|
|
● Оформление отчета по теме самообразования |
Май 2019 г. |
|
|
|
План работы с родителями на 2018-2019 учебный год |
|
)
|
Мероприятие |
Месяц |
|
|
● Консультация для родителей мы дети технологий ● Размещение статей, фото материалов занятий по Лего-конструированию и робототехнике в группе «Мыскаменский детский сад» (социальная сеть Вконтакте). |
Сентябрь 2018г |
|
|
● Анкетирование «Значение конструирования в полноценном развитии ребенка» Буклет «10 интересных фактов о конструкторах Лего» |
Октябрь 2018г |
|
|
● Фотоотчет деятельности студии детского творчества «Фиксики». «Мои достижения в LEGO» |
1 раз в месяц в течении года |
|
|
● Консультация для родителей «О пользе LEGO занятий» «Конструирование. Что это такое?» |
Октябрь 2018г |
|
|
● Выставка детского творчества (модели) «Военная техника» |
Февраль 2019г |
|
|
● Выставка детского творчества (модели) «Подарок для мамы» |
Март 2019г |
|
|
● Итоговая выставка детского творчества (модели) «Парк аттракционов глазами детей» |
Май 2019г. |
|
|
● Выступление на общем родительском собрании по теме «Итоги работы студии детского творчества «Фиксики» |
Май 2019г. |
|
Изучение учебно – методической литературы и интернет ресурсов:
1. А. Бедфорд «Большая книга LEGO» — Манн, Иванов и Фербер, 2014 г.
2. Е.В. Фешина «Лего — конструирование в детском саду» — М.: Творческий центр «Сфера», 2012 г.
3. Каталог сайтов по робототехнике — полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс]
4. Л. Г. Комарова, Строим из Лего / Л. Г. Комарова. – М.: Мозаика-Синтез, 2006 г.
5. Л.В.Куцакова, Конструирование и художественный труд в детском саду / Л. В. Куцакова. – М.: Творческий центр «Сфера», 2005 г.
6.
«LEGO конструирование в детском саду» Феншина Е. В. пособие для педагогов – Москва, Сфера, 2011 г.
7. М.С. Ишмаковой «Конструирование в дошкольном образовании в условиях введения ФГОС» — ИПЦ Маска, 2013 г.
8. О.В. Дыбина, Творим, изменяем, преобразуем / О. В. Дыбина. – М.: Творческий центр «Сфера», 2002 г.
9. Сайт Министерства образования и Федерации
10. Сайт Института новых технологий
11. «Формирование навыков конструктивно-игровой деятельности у детей с помощью LEGO» Лусс Т. В. — Москва, Владос, 2003 г.
Вся информация взята из открытых источников.
Если вы считаете, что ваши авторские права нарушены, пожалуйста,
напишите в чате на этом сайте, приложив скан документа подтверждающего ваше право.
Мы убедимся в этом и сразу снимем публикацию.
LEGO-конструирование и робототехника в нашем детском саду – первый шаг в приобщении дошкольников к техническому творчеству
С 1 декабря в нашем детском саду «Baby Smile» реализуется инновационный проект по теме «LEGO-конструирование и робототехника в ДОУ – первый шаг в приобщении дошкольников к техническому творчеству»!!! Занятия LEGO конструированием, исследованиями, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию воспитанников.
На основе сформулированных положений, коллектив детского сада приступил к реализации своей идеи, поставив целью проекта: внедрение LEGO-технологии (конструирования и робототехники) в образовательный процесс ДОУ. Кроме того, актуальность Лего-технологии и робототехники значима в свете внедрения ФГОС.
Нами определен ряд задач:
Задачи проекта: обеспечить целенаправленное применение LEGO- конструктов в образовательном процессе детского сада:
1. Познавательная задача: развитие познавательного интереса детей дошкольного возраста к робототехнике.
2. Образовательная задача: формирование умений и навыков конструирования, приобретения первого опыта при решении конструкторских задач, знакомство с новыми видами конструкторов LEGO WeDO, ROBOKIDS. LEGO DUPLO, LEGO DACTA .
3.
Развивающая задача: развитие творческой активности, самостоятельности в принятии оптимальных решений в различных ситуациях, развитие внимания, оперативной памяти, воображения, мышления (логического, комбинаторного, творческого).
4. Воспитывающая задача: воспитание ответственности, высокой культуры, дисциплины, коммуникативных способностей.
Ожидаемые результаты:
1.Развитие мелкой моторики за счет работы с мелкими деталями конструкторов;
2. Навыки математики и счета: даже на уровне подбора деталей для робота приходиться иметь дело с балками разной длины, сравнением деталей по величине и счетом в пределах 10-15;
3. Навыки конструирования, знакомство с основами механики;
4. Работа в команде: робота обычно собирают вдвоем или втроем;
5. Формирование умения работать по предложенным инструкциям;
6. Формирование умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать
ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
Формы подведения итогов реализации рабочей программы:
— конкурс детских построек на базе детского сада;
— совместная проектная деятельность детей и родителей;
— совместная проектная деятельность детей и воспитателей.
Данная программа направлена на:
— помощь детям в индивидуальном развитии;
— мотивацию к познанию и творчеству:
— к стимулированию творческой активности;
— развитию способностей к самообразованию;
— приобщение к общечеловеческим ценностям;
— организацию детей в совместной деятельности с педагогом.
Растет в STEM. Процесс проектирования: инженерные практики в дошкольном учреждении
Трехлетние Джесси и Микаэла проводят утро, исследуя влияние вчерашнего дождя на песочницу на игровой площадке. После того, как солнце сушит песок, они просят своего учителя, г-жу Стефани, дать воду, чтобы песок снова стал влажным.
Г-жа Стефани описывает это как проблему, спрашивая их: «Как мы можем транспортировать воду с крыльца в песочницу?» Г-жа Стефани помогает небольшой группе заинтересованных дошкольников придумать решения, предоставляя фотографии и научно-популярные тексты о системах водного транспорта, таких как трубы, акведуки и блоки, чтобы познакомить их с способами решения аналогичных проблем другими.
В течение нескольких дней дети исследуют возможные решения, понимая, что сохранение воды должно быть одной из их первоочередных задач. Обдумывая, почему нужно сохранять и восстанавливать воду, они набрасывают планы и обсуждают достоинства и ограничения различных моделей. В конце концов, они соглашаются разработать систему трубопроводов для перемещения воды. Г-жа Стефани предоставляет копии чертежей детской площадки, на которых дети рисуют свои планы трубок. Она просит их подумать о материалах, необходимых для создания прототипа.Дети перечисляют трубы, воду, песок, ведра, скотч, глину, шпагат и палки.
Их энтузиазм по поводу проекта остается высоким, и г-жа Стефани с нетерпением ждет возможности провести детей через несколько циклов процесса проектирования, чтобы они могли улучшить свой прототип и построить систему трубопроводов.
Опыт решения проблем, который г-жа Стефани (второй автор) провела для детей, демонстрирует, как инженерные практики могут быть интегрированы в дошкольные классы. При достаточной поддержке г-жиСтефани, дети определили проблему, представили возможные решения и выбрали дизайн для моделирования и тестирования. В этой статье мы объясняем, почему инженерные практики являются важной частью раннего обучения STEM (наука, технология, инженерия и математика), и делимся недавними исследованиями инженерных практик в классе госпожи Стефани.
STEM является важным компонентом дошкольного образования, поскольку он сочетает в себе намеренную интеграцию содержания с углубленными исследованиями, значимо встроенными в контекст реального мира детей (Linder et al.
2016). Хотя инженерные практики — один из аспектов обучения STEM — похожи на исследовательские процессы, между ними есть некоторые существенные различия. «Научное исследование включает формулировку вопроса, на который можно ответить путем исследования, в то время как инженерное проектирование включает формулировку проблемы, которая может быть решена посредством проектирования» (NGSS Lead States 2013). Мы решили лучше понять, как решение проблем с помощью дизайна выглядит в дошкольном учреждении. Мы критически оценили потенциал инженерных практик по задействованию детского интеллекта подлинными способами и по отношению к «жизни разума в ее самом полном смысле» (Katz 2010).
Процесс проектирования
Добавление инженерных практик к дошкольному классу формально знакомит маленьких детей с процессом проектирования. Дизайн — это «исследование эстетики и полезности предметов в нашей повседневной жизни» (Bequette & Bequette 2012, 40). В то время как профессиональные дизайнеры обычно имеют сложный многоэтапный процесс создания и улучшения своих планов для решения проблем, нам нужен был оптимизированный подход для начинающих дизайнеров.
Компания Engineering is Elementary разработала пятиэтапный процесс инженерного проектирования для учащихся начальной школы (Музей науки, Бостон, 2018), который мы перефразировали здесь:
- Спросите — чтобы определить проблему и другие решения.
- Imagine — провести мозговой штурм и выбрать решение для тестирования
- План — для определения конструкции и материалов.
- Create — создать и протестировать модель.
- Улучшение — спросить, как можно улучшить дизайн, и начать цикл заново.
На основе музейного процесса мы разработали следующий слегка измененный четырехэтапный процесс проектирования для дошкольников:
- Поиск проблемы : Определите проблему или потребность.Спросите, почему это важно? Как другие подошли к проблеме?
- Воображение и планирование : Мозговой штурм. Набросайте возможные планы.
Выберите тот, который хотите построить. Составьте список и соберите необходимые материалы. - Создание : Обратитесь к плану и постройте модель или прототип. Поделитесь моделью для обратной связи или протестируйте прототип.
- Улучшение : Анализируйте модель или прототип вместе с другими. Как это можно было улучшить? Редизайн на основе отзывов.
Выберите тот, который хотите построить. Составьте список и соберите необходимые материалы.В поисках проблемы
Игра под руководством учителя, которая включает выявление проблем, побуждает детей критически наблюдать за своим окружением. Цель состоит в том, чтобы укрепить у детей склонность к поиску и решению сложных задач. В дошкольном учреждении детям может потребоваться помощь в поиске проблем. Вопросы, как это сделала госпожа Стефани во вступительной виньетке, могут побудить детей осознать проблемы, с которыми они могут справиться.
Чтобы помочь детям увидеть себя решающими проблемы, г-жаСтефани часто искала возможности вовлечь детей в настоящие дизайнерские задачи.
Один такой случай возник, когда мы, коллеги, говорили о ремонте детской площадки. Г-жа Стефани увидела в этом хорошую потенциальную проблему дизайна для детей, поскольку она актуальна для их жизни и потому, что дети могут представить свои проекты аутентичной аудитории.
Представив идею своему классу, г-жа Стефани показала изображения различных детских площадок.Особенно интересный геометрический купол для лазания, в отличие от всего, что есть на нашей дошкольной площадке, вызвал шквал откликов. Г-жа Стефани спросила: «Как вы думаете, какие альпинисты должны быть на нашей игровой площадке?» По желанию детей разработать решение она знала, что они нашли свою следующую инженерную проблему.
Чтобы дети лучше понимали проблему, госпожа Стефани помогла им изучить, как другие решают аналогичные проблемы. Например, Ms.Стефани и дети поделились своим собственным опытом игровых площадок, изучали изображения игровых площадок в других местах, изучили чертежи архитекторов детских площадок, собрали данные о детской игровой площадке своей собственной школы и поговорили с некоторыми людьми, входящими в комитет по ремонту детских площадок дошкольного учреждения (учителя, родители , и другие волонтеры, связанные с университетом) о детских площадках в их районе.
Воображение и планирование
Четырехлетний Эндрю начинает набрасывать некоторые дизайнерские идеи.Он предлагает, чтобы структура класса Magnolia (3- и 4-летние) включала «степперы для прыжков», но считает, что структура класса Willow (2-летние) должна быть другой. Добавляя арку в свой дизайн Willow, он объясняет: «Это сделано для того, чтобы они могли перелезть, потому что их ноги не такие длинные». Эндрю отмечает: «Я сделал им табурет, чтобы они вставали. Ставишь здесь ноги и на качелях перепрыгиваешь ». Остановившись, чтобы обдумать свой набросок, он меняет свою идею. «Это на самом деле для комнаты Холли (дети 4 и 5 лет), потому что это может быть слишком страшно для Магнолий и Ив.Я могу построить средний для Магнолий и маленький для Ив. Так что у каждого может быть альпинист, на который можно взобраться. Я добавлю табурет, чтобы вставать, и горку, чтобы спускаться «.
Идеи скользкие. Представления — такие как рисунки Эндрю — стабилизируют идеи, чтобы их можно было исследовать (Eisner 2002).
Представление возможностей и придание им формы заставляет детей воспринимать тонкие различия и изображать суть своих проектов (Katz, Chard, & Kogan, 2014).
Учителя могут способствовать развитию творческих инженерных практик, явно обучая детей концепциям и методам, которые они могут использовать для символического представления своего мышления.Примеры включают демонстрацию типов линий (например, прямые линии, изогнутые линии, зигзагообразные линии и спирали), приглашение детей попробовать их и обсуждение создания длинных линий, коротких линий, быстрых линий и других видов линий. Аналогичные демонстрации можно провести для композиции (т. Е. Использования места на странице), чтобы помочь детям спланировать свой дизайн.
Сочувствие — еще один навык, встроенный в воображение и планирование. Он включает в себя «научиться воспринимать мир через ум и тело другого человека» (Costantino et al.2015, 17). Аутентичная проблема дизайна, контекстуализированная в повседневной жизни детей, не может не побудить задуматься о том, на кого повлияют различные возможные решения.
Здесь задействованы реальные люди и ограничения — это Эндрю учел, изменяя дизайн своего альпиниста для соответствия различным возрастным группам. Вопрос о том, нужно ли проектировать различные игровые пространства на основе предполагаемых возрастных компетенций, был спорным среди коллег г-жи Стефани. Хотя она не поднимала этот вопрос перед детьми, они сами сочувствовали возможным потребностям (и потенциальным страхам) младших детей.
После представления и наброска нескольких возможностей следующим шагом является выбор одного из планов для построения модели. Это требует анализа сильных и слабых сторон конструкции. Г-жа Стефани работала с небольшой группой детей, которые решили провести мозговой штурм и набросать планы дизайна. Она предложила каждому из них объяснить, что было важным в их дизайне, прокомментировав конкретные аспекты каждого рисунка и задав такие вопросы, как: «Как вы думаете, что делает этот дизайн хорошим?» или «Как вы думаете, почему это будет работать лучше?» Каждый ребенок выбрал один из своих собственных рисунков, чтобы затем создать модель.
Создание
Джелани ссылается на свой рисунок, когда строит трехмерную модель из небольших деревянных блоков. Понимая, что блоки не позволяют ему создать округлую форму, необходимую для его плана, он говорит: «Я не могу сделать круг, круглого нет». Не имея возможности найти изогнутые блоки для своего продолговатого альпиниста, Джелани на мгновение все еще выглядит озадаченным. Затем он пересматривает свой дизайн, редактируя его, чтобы представить свою новую блочную модель.
Преобразование планов в модели требует пространственного мышления , при котором дизайнеры перемещаются между двухмерным и трехмерным (Рут-Бернштейн и Рут-Бернштейн, 1999).Рассмотрите возможность рисования по сравнению со строительством из блоков: рисование на бумаге дает свободу визуализировать невозможные конструкции, в то время как строительство из блоков ограничивает структурные возможности, потому что многие конструкции рухнут. Другие строительные материалы, такие как глина и проволока, обладают большей гибкостью, но все же имеют гораздо больше ограничений, чем эскизы.
«Ограничения среды затрудняют символизацию определенных значений. Бумага, используемая для обозначения слона, не имеет простого способа передать тяжесть, неуклюжую походку или трубящий рев »(Forman 1994, 44).
Учителя могут способствовать развитию пространственного мышления, давая детям возможность исследовать различные средства моделирования, такие как лепные материалы, шпагат, войлок и найденные предметы, а затем использовать их для создания моделей, которые они представляют другим. Г-жа Стефани призвала детей манипулировать глиной, разглаживать ее водой, выравнивать, катать и свертывать. Таким образом, она предложила им поиграть с бесконечной способностью глины принимать и изменять ее. Она также предоставила скалки и простые деревянные палки для лепки, которые дети могли использовать для придания формы или текстуры.Рассказывая о своих наблюдениях, когда дети изучали свойства глины и инструментов, г-жа Стефани раскрыла их особенности и качества.
Когда дети получили опыт работы с материалами, г-жа Стефани увеличила сложность упражнения, помогая детям строить модели своих альпинистов.
Для дошкольников это было довольно сложной задачей. Используя глину и другие материалы, они должны были решить проблему вертикальной устойчивости: как они могли заставить своих альпинистов стоять?
Улучшение
Научиться оценивать и улучшать свою работу — сложная задача, требующая большой практики (Isbell & Yoshizawa, 2016).«Когда дети могут вернуться к своей работе и продолжить ее, детали и выражения значительно расширяются» (86). Создание модели естественным образом приводит к выявлению возможностей для пересмотра и улучшения дизайна. На этом этапе учителям важно поддерживать и расширять мышление детей. После проверки усилий детей путем наблюдения и описания того, что они сделали (Swartz & Copeland, 2010), учителя могут
- Задайте вопросы для большей ясности (e.г., «Что ты собираешься делать с ___?»)
- Узнайте о следующем наборе действий (например, «Планируете ли вы добавить еще ___?»)
- Поделиться информацией или ресурсами (например, «Существуют разные типы мостов ___»)
- Вносите предложения (например, «Вы можете попробовать ___» или «Интересно, что произойдет, если ___»)
Г-жа Стефани развивала у детей склонность к совершенствованию своей работы, предоставляя им время и место, чтобы каждый день пересматривать свои проекты в удобное для них время.
В области дизайна дети могли ссылаться на изображения игровых площадок, которые им показала г-жа Стефани, фотографии существующей игровой площадки, первоначальные эскизы дизайна и свои трехмерные модели. Г-жа Стефани также предоставила несколько видов материалов (например, бумагу, карандаши, глину, проволоку, блоки и найденные предметы), которые дети могли использовать для создания и реконструкции своих рисунков в 2-D и 3-D.
Г-жа Стефани занималась с детьми дизайном, побуждая их переосмыслить и переработать свои идеи.Это кодовое обозначение позволило ей указать на определенные качества или стратегии, очевидные в детской работе, которые могут быть полезны другим. Например, г-жа Стефани прокомментировала: «Идея Эндрю с джемпером работает, но он также хочет, чтобы он мог подниматься вверх, не прыгая. Как еще, по-твоему, он мог это сделать? » Она также спросила: «Как Пейшенс показала, как ступеньки связаны с основанием альпиниста?» Замечания г-жи Стефани помогли детям научиться внимательно наблюдать и замечать определенные качества в своих представлениях или представлениях своих сверстников.
Это побудило их рассматривать своих коллег как ресурсы для стратегий совместного проектирования.
Г-жа Стефани явно подчеркнула ценность, которую она придавала пересмотру работы во времени, предоставив подлинную аудиторию. Она предложила детям поделиться своими проектами с директором школы и дать рекомендации комитету по ремонту детской площадки. В рамках подготовки госпожа Стефани провела классное собрание, на котором пересказала историю процессов проектирования, которые она наблюдала. Она показала фотографии, на которых задокументированы процессы проектирования детей, и прочитала некоторые заметки, которые она написала, наблюдая за детьми, признавая и оценивая усилия детей по пересмотру и улучшению своих дизайнов.Затем госпожа Стефани спросила детей, какой дизайн или дизайн, по их мнению, они должны принести директору дошкольного учреждения, чтобы он порекомендовал им игровую площадку. Вместо того, чтобы выбирать только одну конструкцию для сборки, дети предложили включить несколько видов альпинистского снаряжения, чтобы дети могли заниматься разными способами.
Их рекомендация была учтена, и на начальном этапе ремонта детской площадки были задействованы альпинисты разного роста.
Вывод
Поддержка детей в завершении процесса проектирования, включая несколько циклов улучшения их планов и моделей, является для них отличным подарком.Как объяснил один ученый:
Позволить детям расти, думая, что они должны сделать все правильно с первого раза, — это жестоко и обманчиво. Даже учить их, что они могут сделать все правильно с первого раза, несправедливо. Если бы все было легко, мы бы передали детям мир в прекрасном, функциональном состоянии. Учитывая предстоящую работу, мы должны дать детям нашу поддержку и свободу делать это неправильно вначале.(Клеменс 1999, 7)
Процесс инженерного проектирования — поиск проблемы, воображение и планирование, создание и улучшение — позволяет педагогам задействовать умы маленьких детей в решении реальных проблем, продемонстрировать, что обучение включает в себя тестирование и повторение, и помочь детям изучить широкий спектр тем STEM.
В дошкольном классе г-жи Стефани использовались инженерные методы. Когда дизайн не работает или его можно улучшить, им нравится пересматривать и улучшать свои идеи и планы.Они считают себя решающими проблемы — идентичностями, которые будут хорошо служить им на протяжении всего их образования и жизни.
(PDF) Интеграция процесса инженерного проектирования в научном классе детского сада
Статьи | www.msta-mich.org • 39
необходимо, чтобы подать заявку на их предстоящий инженерный проект —
.
Для перехода моих студентов от первоначальных запросов
к нашему инженерному подразделению, я
кратко описал пятиэтапный процесс проектирования
и примеры его использования.
еще больше расширит это введение и укрепит предварительное понимание
студентов знака de-
. Я чувствовал, что для них важно применить
в процессе инженерного проектирования.
Применение знаний
Инженерный компонент нашего модуля Move-
везде был связующим звеном, на котором
объединил все обучение.
Моя цель
при разработке инженерного проекта
заключалась в том, чтобы предоставить контекст, в котором
студентов могли бы применить свои знания по содержанию
, развивая при этом
повышенный интерес и знания о
инженерии.
Первым этапом процесса технического проектирования
является запрос. Клиенты просят профессиональных инженеров
создать продукт или
решить проблему. Для меня было важно, чтобы
представили моим ученикам задачу, которая также имела значение
. Я знал, что мне нужно, чтобы ученики
вмятины могли построить небольшую игровую площадку,
, чтобы координировать свою работу с нашим учебным отделением, но
мои университетские партнеры помогли мне
сформулировать идею в реальном контексте —
Polly Pocket © Challenge.Я создал письмо
от «The Polly Pocket © Company» с просьбой к
моим ученикам разработать игровые наборы для
фигурок высотой четыре дюйма (см.
Приложение A).
Ученики зацепились с того момента, как
я прочитал письмо. Они не могли дождаться начала
создания предметов, которые будут использоваться с этими
привлекательными и очень интересными игрушками.
Как только инженеры знают цель проекта,
они начинают Вообразить.
моих учеников были способны выразить свои творческие идеи для
игровой площадки Polly Pocket © с помощью
рисования, письма и разговоров со мной. Пока они представляли
, я внимательно выслушивал их идеи
. Я узнал, кто хотел построить
качелей и у кого были идеи для новых типов
горок. Мои наблюдения помогли мне объединить
студентов в совместные команды для
следующего этапа процесса проектирования.
Этап «Планирование» требует умения
думать наперед. Обычно профессиональные инженеры
совместно разрабатывают подробные планы прототипа
и определяют необходимые материалы.
Они
могут использовать письма, эскизы и компьютерные модели
для выражения своих планов. В моем классе
учеников были распределены в команды от 4 до 5
учеников, и им было предложено вместе спроектировать качели
, качели или горку.Я установил для
следующие три требования для каждой команды
:
1. Создайте и согласовайте один чертеж проекта
. Рисунки могут включать ярлыки
,или надписи.
2. Опишите мне план устно.
3. Определите материалы, которые понадобятся вашей команде
.
Я предоставил студентам список возможных материалов
, который включал предметы повседневного обихода
, которые были легко доступны в нашей комнате (т.е.
Палочки для мороженого, малярный скотч, пряжа). В случае
, когда команда хотела использовать другой материал
из классной комнаты, они могли повторно получить его у меня. Изначально я намеренно избегал взаимодействия
с группами, потому что
не хотел, чтобы они полагались на меня как на костыль, чтобы
руководили своим сотрудничеством.
Что я обнаружил
, так это то, что студенты были настолько мотивированы задачей
, что сразу приступили к делу
по планированию своих прототипов (см. Рис. 4
для примера студенческой работы).Я медленно вошел в беседу, чтобы задать
вопросов и побудить более тихих голосов в группах
также поделиться своими мыслями.
После завершения плана инженеры Cre-
съели прототип своей конструкции. Профессиональные инженеры
стараются как можно точнее следовать своему плану
.
моих учеников было трудно избежать спонтанных изменений
, когда они поняли, что их планы
не так успешны, как они надеялись.
Тем не менее, я подчеркнул для своего класса важность полного выполнения плана
, а затем оценки его успеха в u
Время для дизайна — Урок
Быстрый просмотр
Уровень оценки: 5 (4-6)
Требуемое время: 15 минут
Зависимость урока: Нет
Тематические области: Решение проблем, наука и технологии
Ожидаемые характеристики NGSS:
Резюме
Студенты знакомятся с процессом инженерного проектирования, уделяя особое внимание концепции альтернативных вариантов дизайна.
Они узнают, что инженерия — это разработка творческих способов улучшения существующих артефактов, технологий или процессов или разработка новых изобретений, приносящих пользу обществу. Студенты осознают, что они могут быть инженерами и сами используют процесс проектирования для создания инноваций завтрашнего дня. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS). Инженерное соединение
Каждый день инженеры используют процесс проектирования для поиска решений сложных реальных проблем, что позволяет с помощью мозгового штурма разрабатывать творческие и инновационные изобретения и процессы.Инженеры обращаются к потребностям и проблемам общества: безопасное водоснабжение, сложные системы связи, разработка новых медицинских технологий, систем предупреждения и многое другое. Процесс проектирования, реализуемый с помощью методов мозгового штурма, может использоваться профессиональными инженерами для решения сложных проблем или обычными людьми и студентами, ищущими решения любого типа проблемы.
Цели обучения
После этого урока учащиеся должны уметь:
- Сообщите, что инженеры создают вещи на благо общества.
- Перечислите некоторые компоненты процесса инженерного проектирования.
- Сравните и сопоставьте научный метод и процесс инженерного проектирования.
- Объясните, почему мозговой штурм важен для инженерного проектирования.
- Перечислите несколько правил сеанса мозгового штурма.
Образовательные стандарты
Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).
Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект D2L (www.
achievementstandards.org).
В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука| Ожидаемые характеристики NGSS | ||
|---|---|---|
3-5-ETS1-2. Сгенерируйте и сравните несколько возможных решений проблемы на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует критериям и ограничениям проблемы.(3-5 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов. | ||
| Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS: | ||
| Наука и инженерная практика | Основные дисциплинарные идеи | Сквозные концепции |
| Сгенерируйте и сравните несколько решений проблемы на основе того, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям задачи проектирования. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! | Прежде чем приступить к разработке решения, необходимо провести исследование проблемы. Тестирование решения включает в себя исследование того, насколько хорошо оно работает в ряде вероятных условий. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! На любом этапе общение с коллегами о предлагаемых решениях является важной частью процесса проектирования, а общие идеи могут привести к улучшению дизайна. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! | Инженеры улучшают существующие технологии или разрабатывают новые, чтобы увеличить их преимущества, снизить известные риски и удовлетворить потребности общества. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! |
- Студенты разовьют понимание атрибутов дизайна.(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Студенты разовьют понимание инженерного дизайна. (Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Студенты разовьют понимание роли общества в развитии и использовании технологий.(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Процесс инженерного проектирования включает определение проблемы, генерацию идей, выбор решения, тестирование решения (й), изготовление элемента, его оценку и представление результатов. (Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- При проектировании объекта важно проявить творческий подход и рассмотреть все идеи.(Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
(Оценки
К —
12) Подробнее
(Оценки
3 —
5) ПодробнееКакое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Рабочие листы и приложения
Посетите [www.
teachengineering.org/lessons/view/cub_design_lesson01], чтобы распечатать или загрузить.Больше подобной программы
Делаем математику: анализ сил в ферменном мостуИзучите основы анализа сил, которые инженеры применяют в соединениях фермы для расчета прочности моста фермы, известного как «метод соединений». Найдите напряжения и сжатия для решения системы линейных уравнений, размер которой зависит от количества элементов и узлов в ферме…
Статистический анализ гибких цепей Студенты знакомятся с технологией гибких схем, некоторыми приложениями и процессом изготовления фотолитографии. Перед ними стоит задача определить, приводит ли процесс изготовления к изменению размеров схемы, поскольку по мере того, как схемы становятся все меньше и меньше (наноконтуры), это c.
..
Студенты применяют механические преимущества и возможности решения проблем шести типов простых машин (клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт, шкив), обсуждая современные конструкции в духе инженеров и строителей великих пирамид.
Изучение методов неразрушающей оценки Учащиеся узнают о неразрушающем контроле, использовании метода конечных элементов (системы уравнений) и реальных воздействиях, а затем проводят мини-упражнения по применению уравнений Максвелла, генерированию токов, созданию магнитных полей и решению системы уравнений.
Они видят ценность NDE и FEM …
Введение / Мотивация
Engineering — это создание новых вещей, которые тем или иным образом помогают людям. Но какие вещи, по вашему мнению, создают инженеры? Когда некоторые люди думают об инженерах, они представляют собой сложные конструкции космических кораблей или создание крошечных сотовых телефонов, которые являются камерами, подключаются к Интернету и воспроизводят музыку.Но инженерия может быть и более простыми технологиями! Фактически, вы, вероятно, действовали как инженер, даже не подозревая об этом. Вы когда-нибудь пробовали создать что-то, чего раньше не было? Вы когда-нибудь строили форт? Какие материалы вы использовали для его создания? Вероятно, вам нужно было подумать о том, какие предметы использовать и как их использовать, чтобы построить прочный форт, который устоит.
Или вам когда-нибудь было скучно и вам хотелось поиграть, когда вокруг ничего не было? Однажды я скомкал алюминиевую фольгу от обеда, чтобы сделать мяч, с которым можно играть, и решил проблему скуки, сделав , сделав мяч из материала, который, возможно, не считался забавным.Инженерным делом пользуются не только профессионалы!
Независимо от того, насколько простой или сложной может быть задача, большинство инженеров используют структурированный процесс, пытаясь найти решение или дизайн; это называется процессом инженерного проектирования . Сначала, пытаясь найти хороший дизайн, может не быть четкого пути. Поразмыслив, вы можете придумать много разных идей для возможных дизайнов, но вы можете не знать, какая из них подойдет, а какая лучше.Использование процесса инженерного проектирования помогает инженерам быстро создавать хорошие проекты.
(необязательно: покажите учащимся видеоролик «Что такое инженерия?»)
, авторское право
Авторское право © Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2005 г.
Все ли помнят научный метод? Научный метод похож на процесс инженерного проектирования, потому что он структурированно направляет нас через эксперименты, которые мы проводим. (Чтобы поддержать это обсуждение, по ходу пишите на доске содержание Таблицы 1.) Первая важная часть научного метода — это вопрос или вызов. Процесс инженерного проектирования также имеет важный первый шаг, только он спрашивает: «Что мы можем сделать из , чтобы решить эту проблему?» а не: «Как мы можем доказать, что эта теория верна или неверна?»
Второй шаг научного метода — поиск исходной информации и проведение исследований. В процессе инженерного проектирования аналогичный шаг заключается в размышлении о нескольких различных способах решения вопроса или проблемы.
Третий шаг научного метода — создание гипотезы для проверки. Аналогичным шагом в процессе инженерного проектирования является выбор одной из альтернативных вариантов дизайна, которая, по вашему мнению, может быть лучшим решением.
Четвертый шаг научного метода — это описание процедур, которые вы будете использовать для проверки своей гипотезы. В процессе проектирования есть аналогичный этап, на котором вы объясняете, как ваш дизайн будет работать и почему вы думаете, что это лучшее решение. После этого научный метод приведет вас к наблюдению за экспериментом и его результатами.В процессе проектирования вы создаете и тестируете спроектированный продукт, чтобы убедиться, что это решение, которое решает вашу задачу или проблему.
Последний шаг научного метода — сделать вывод на основе вашего эксперимента. В процессе проектирования вы просматриваете свой спроектированный продукт и решаете, является ли созданный вами дизайн отличным решением или вы можете сделать лучшее решение, включив то, что вы узнали, в новый дизайн. Поскольку инженеры часто решают переделывать дизайн несколько раз, каждый раз добавляя новые знания в свой дизайн, процесс проектирования можно рассматривать как итерацию или как повторное выполнение чего-либо.
Таблица 1. Сравнение научного метода с процессом инженерного проектирования. Авторское право
Авторское право © Меган Подлогар, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.
Необязательно: раздайте раздаточный материал «Дизайн и мозговой штурм».
Глядя на этапы процесса проектирования, какие, по вашему мнению, самые важные? Почему? Совершенно очевидно, что придумывание множества разных идей является важным шагом, потому что иногда вы можете объединить несколько своих идей в один отличный дизайн.Как мы можем придумать много разных идей? Мозговой штурм — это термин, используемый для описания группы людей, работающих вместе над составлением списка идей. В группе люди могут черпать идеи из идей других. Вот почему мозговой штурм работает так хорошо и почему профессиональные инженеры используют его постоянно! Вот рекомендации для творческого мозгового штурма:
- Отрицательные комментарии не допускаются. (Таким образом люди с большей вероятностью выскажут больше своих идей. )
- Поощряйте безумные идеи. (Многие творческие решения рождаются из безумных идей.)
- Запишите все идеи. (Увидев чью-то идею, вы можете подумать о другой.)
- Развивайте идеи других. (В этом весь смысл мозгового штурма!)
- Сосредоточьтесь на теме. (Держите в уме задачу или цель.)
- Разрешить только один разговор за раз. (Таким образом, вы перехватываете идеи у всех в группе.)
)Рис. 1. Зажим из кожи аллигатора был изобретением, основанным на безумной идее использования мыши для перекусывания проводов.авторское право
Авторское право © Меган Подлогар, программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.
Следуя этим рекомендациям, инженеры придумывают множество различных креативных проектов. Например, инженеры General Electric однажды проводили мозговой штурм, чтобы найти способ временно подключить электрические провода. У одного инженера была дикая идея, что мышь может смыкать провода вместе, удерживая их зубами.
Поначалу эта идея кажется безумной, но на самом деле она привела к идее зажима «крокодил», который сейчас часто используется для временного соединения проводов (см. Рисунок 1).Мозговой штурм также может помочь нам придумать новые гениальные идеи! Сегодня мы собираемся использовать мозговой штурм и процесс инженерного проектирования, чтобы помочь нам придумать новые идеи и решения некоторых проблем. Вы готовы?
Предпосылки и концепции урока для учителей
Есть разные способы описания процесса инженерного проектирования. Ниже представлена основная схема, состоящая из шести шагов. Многие инженеры используют эти шаги, чтобы помочь найти хорошие дизайнерские решения проблемы, и большинство из них можно применить и к проектам ваших учеников.
- Первые инженеры считают, что нужно . Что нужно делать тому, что вы делаете? Для профессиональных инженеров этот шаг имеет практические последствия. Чтобы найти решение или продать продукт и получить прибыль, инженеры выясняют и оценивают, чего хочет и в чем нуждается заказчик. Как решение вашей проблемы должно быть лучше, чем у конкурентов? Для студенческого проекта «заказчиком», вероятно, является сам студент, создающий решение возникшей у него проблемы.
Чтобы найти решение или продать продукт и получить прибыль, инженеры выясняют и оценивают, чего хочет и в чем нуждается заказчик. Как решение вашей проблемы должно быть лучше, чем у конкурентов? Для студенческого проекта «заказчиком», вероятно, является сам студент, создающий решение возникшей у него проблемы.Какую проблему вы пытаетесь решить ? Напишите формулировку проблемы , которая представляет собой короткое, тщательно продуманное предложение о том, какую проблему или задачу вы пытаетесь решить. Постановка проблемы должна быть достаточно общей, чтобы быть открытой для любого решения. Например, одна студенческая команда может сказать, что их проблема такова: «Сделать лучше консервный нож». Лучше было бы сказать: «Вытащить содержимое из банки». Таким образом, проблема открыта для любого творческого решения, а не только для решения проблемы с открывашкой.
Также на этом этапе инженеры выясняют у заказчика любые требования к конструкции , используя, если возможно, конкретные числа.
Например, если заказчик хочет, чтобы решение было легким, запишите, что оно должно весить менее X фунтов или килограммов.
- Подумайте о различных идеях , которые могли бы быть возможными решениями постановки проблемы. Это самый важный шаг. Чем больше идей вы обдумаете, тем больше вероятность, что вы найдете отличное решение.Помимо мозгового штурма , инженеры пытаются взглянуть на проблему по-разному. Они используют несколько подходов для генерации разных идей. Инверсия означает обдумывание идеи, которая в чем-то противоположна уже имеющейся у вас идеи, например, взгляд на нее вверх ногами или наизнанку. Учащиеся могут практиковать идеи мозгового штурма в соответствующем упражнении «Реши проблему в школе».
Другой способ взглянуть на проблему по-другому — использовать аналогию , что означает увидеть, как проблема решается в совершенно другой среде или контексте.Например, застежка-липучка была изобретена человеком, который увидел, что на его одежде прилипли заусенцы.
Он взял идею из того, что происходило в природе, и превратил ее во что-то полезное для людей.
Другой способ взглянуть на проблему по-другому — объяснить ее другому человеку. Простое объяснение проблемы другу может помочь вам подумать о том, о чем вы раньше не думали. Или ответ вашего друга может вызвать у вас идею.
Другой инструмент, который может помочь вам придумать несколько идей, называется SCAMPER .Каждая буква обозначает способ, которым вы можете изменить уже имеющийся у вас дизайн:
S уб.
C Комбайн
A dapt
M odify, M agnify или M inify
P для других целей
E лиминат
R Everse или R Диапазон ушей
- Выберите лучший дизайн. Один из способов сузить круг ваших дизайнерских идей до нескольких лучших — составить список всех требований к дизайну, таких как вес, внешний вид, безопасность, размер, стоимость и простота использования.Затем оцените критерии проектирования по тому, что является наиболее важным в решении вашей проблемы, используя 1 как наименее важный и 10 как наиболее важный (см. Таблицу 2). Затем для каждой дизайнерской идеи оцените, насколько хорошо этот дизайн соответствует каждому критерию, используя шкалу от 1 (плохо) до 5 (отлично). Затем умножьте каждый рейтинг важности на рейтинг каждой идеи дизайна и сложите эти числа. Эта сумма показывает, насколько хорошо проектное решение соответствует критериям. Сравните суммы из множества различных дизайнерских решений и более внимательно посмотрите на два или три лучших.Не выбирайте дизайнерскую идею с наивысшим баллом, потому что иногда она может оказаться не самой лучшей. Используйте свое суждение, чтобы выбрать, какое из решений с более высокой оценкой является лучшим общим решением.
Таблица 2. Пример сравнительного анализа трех вариантов дизайна. Авторское право
Copyright © Программа ITL, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере.
- Сообщите свой дизайн так, чтобы другие его поняли. Создайте отчет, инструкцию, презентацию или плакат по выбранному вами дизайну.Убедитесь, что другие люди могут понять, почему ваш дизайн работает и как это решение проблемы.
- Создайте (соберите и протестируйте) разработанный вами продукт. Важно сделать модель или прототип дизайна, чтобы убедиться, что она работает. Прототип — это первый продукт, созданный на основе дизайна, который вы используете для анализа, адекватно ли он решает проблему. Есть много разных типов моделей, которые можно использовать для тестирования конструкции.Вы можете сделать физическую модель из глины, картона или пенопласта. Концептуальная модель — это точный, нарисованный от руки набросок в масштабе. Инженеры также используют компьютерное моделирование для моделирования поведения сложной конструкции. Ваша цель — создать несколько прототипов, каждый из которых будет улучшать предыдущий или моделировать новую функцию. Имейте в виду, что прототипы помогают инженерам учиться на своих ошибках и улучшать свои первоначальные идеи, поэтому они не должны быть причудливыми. Многие идеи, которые «работают на бумаге», оказываются плохими решениями, поэтому создание первых прототипов помогает инженерам увидеть недостатки в своем мышлении.Обратитесь к соответствующему заданию «Класс« Вызов на пересечение лавы »:« Решение горячих проблем », чтобы студенты испытали действие по реализации процесса проектирования».
- Просмотрите и решите, лучший ли ваш дизайн. После выполнения этой процедуры у учащегося может быть отличное решение проблемы, или ему / ей, возможно, придется вернуться к первому шагу. Многие профессиональные инженеры считают процесс разработки итерацией или циклом, потому что обычно после прохождения всего процесса возвращаются к первому шагу.Таким образом они экспериментируют и учатся, так что в конечном итоге они находят отличное решение.
Сопутствующие мероприятия
- Класс «Пересечение лавы»: решение горячих проблем — ученики следуют этапам процесса инженерного проектирования, чтобы найти способ вывести всех с игровой площадки на тротуар, не касаясь земли.
- Решение проблем в вашей школе — учащиеся определяют способ, которым их школа нуждается в улучшении, и следуют этапам процесса инженерного проектирования, чтобы найти решение.
Закрытие урока
Кто может сказать мне этапы процесса инженерного проектирования? (Ответ: Найдите потребность или проблему, проведите мозговой штурм, выберите дизайн, объясните свой дизайн, создайте и протестируйте модель своего дизайна, просмотрите и решите, является ли ваш дизайн лучшим решением, повторите свой дизайн) Мы знаем, что мозговой штурм действительно важный! Какие правила мозгового штурма? (Ответ: запрещены негативные комментарии, поощряйте дикие идеи, записывайте все идеи, опирайтесь на идеи других, сосредотачивайтесь на теме и по одному разговору за раз.) Теперь, когда мы знаем все о процессе инженерного проектирования, мы можем использовать его в своей жизни. Это может помочь нам найти решения наших собственных проблем, например, сохранить холодный обед в теплый день. Это может помочь нам в классе и когда мы занимаемся инженерными работами. Многие инженерные работы включают разработку чего-то, что поможет улучшить ситуацию. Мы можем использовать этапы процесса инженерного проектирования, чтобы найти лучшее новое решение для любой инженерной задачи!
Словарь / Определения
мозговой штурм: обдумывание идей группой.
инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо общества.
инженерия: создание нового на благо общества.
Процесс инженерного проектирования: структурированный способ помочь инженерам разработать лучший дизайн для решения конкретной задачи.
итерация: делать что-то снова, например, начинать с процесса проектирования.
Оценка
Оценка перед уроком
Вопросы для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов. Спросите у студентов:
- Как вы думаете, чем занимаются инженеры?
- Как вы думаете, у них возникают идеи для решения реальных проблем?
Оценка после введения
Голосование: Задайте вопрос «правда / ложь» и попросите учащихся проголосовать, подняв палец вверх за истину и вниз за ложь.Подсчитайте голоса и запишите их на доске. Дайте правильный ответ.
- Верно или неверно: разработка включает создание уже существующих вещей, за исключением их улучшения. (Ответ: Верно. Именно так инженеры вносят улучшения в существующие технологии, например добавляют камеры в сотовые телефоны или делают кроссовки, обеспечивающие дополнительную поддержку.)
- Верно или неверно: строительство форта обычным способом можно рассматривать как инженерное дело. (Ответ: Неверно. Построить форт новым, лучшим способом было бы инженерией.)
- Верно или неверно: вы можете работать инженером в любое время. (Ответ: Верно. Каждый раз, когда вы пытаетесь найти решение или создать новый дизайн, вы используете процесс инженерного проектирования.)
- Верно или неверно: процесс инженерного проектирования такой же, как и научный метод. (Ответ: Неверно. Несмотря на то, что они похожи, научный метод — это доказательство гипотезы, а процесс инженерного проектирования — создание новых решений.)
- Верно или неверно: мозговой штурм — одна из самых важных частей процесса инженерного проектирования.(Ответ: Верно. Придумывая множество разных идей, вы можете найти лучшие решения.)
- Верно или неверно: хотя мозговой штурм — хороший способ придумывать идеи, сумасшедшие идеи совсем не помогают. (Ответ: Неверно. Безумные идеи могут помочь людям взглянуть на проблему по-разному и найти более творческие решения.)
- Верно или неверно: во время мозгового штурма запрещены отрицательные комментарии об идеях других людей. (Ответ: Верно. Каждый должен чувствовать себя комфортно, говоря, что у него на уме, чтобы у нас было как можно больше идей.)
Итоги урока Оценка
Составление диаграмм: Попросите учащихся проиллюстрировать процесс инженерного проектирования, составив диаграмму со стрелками. Он должен включать в себя наиболее важные шаги, такие как определение потребности или проблемы, придумывание идей, выбор идеи, тестирование дизайна и определение того, работает ли решение. Повесьте эти блок-схемы в классе.
Ролевые игры: Предложите учащимся разыграть в ролевой игре «хорошее» и «плохое» поведение в ходе мозгового штурма.Попросите четырех учеников встать перед классом. Предложите им мозговой штурм, например: «Придумайте новый дизайн водной игрушки». Предложите им разыграть сцену, используя плохие методы мозгового штурма (например, учащиеся не слушают друг друга и не высмеивают идеи друг друга). Попросите остальную часть класса предложить способы улучшить сеанс мозгового штурма, используя руководящие принципы мозгового штурма. Попросите тех же учеников воспроизвести сцену, используя передовые методы мозгового штурма.
Домашнее задание
Домашняя охота: Оцените понимание учащимися урока, предложив им составить список всего, что они используют в своих домах, который был разработан инженерами.Предложите им обратить пристальное внимание на все вокруг. Ответы должны охватывать целый ряд тем, например: жилье, отопление, устройства связи, медицинские устройства, охлаждение, хранение и приготовление пищи, бытовые приборы, развлечения, транспорт, чистая вода и т. Д. (См. Дополнительные идеи в разделе «Дополнительные мероприятия урока» .) Проведите десятиминутное обсуждение во время следующего урока, спросив учащихся, что они узнали из домашнего задания.
Мероприятия по продлению урока
- Попросите учащихся применить процесс инженерного проектирования к проблеме из сборника рассказов, например Три поросенка или Три козла Билли Груфф , чтобы найти наилучшие решения.
- Проведите мозговой штурм, чтобы узнать, сколько идей студенты могут выдвинуть на вопрос: «Что разработали инженеры, чтобы улучшить вашу жизнь?» Если учащимся нужна помощь, напомните им, что инженеры разрабатывают решения, отвечающие потребностям и проблемам общества. Возможные ответы: способы сохранения еды в холоде, способы нагрева воды, способы приготовления пищи в вашем доме, вашем доме, вашей школе, доставка чистой питьевой воды в ваш дом, бытовая техника для мытья и приготовления пищи, мыло и шампуни, детекторы дыма, способы измерения и прогнозирования погоды, медицинские технологии, замена рук / ног, освещение, отопление, охлаждение, телефоны, музыкальные плееры, телевизоры, компьютеры, компьютерные игры, метро, автобусы, автомобили, велосипеды, скейтборды, дороги, шоссе, мосты, туннели , плотины, генераторы энергии / энергии, небоскребы, фабрики, городские водные системы, спортивное оборудование, новые ткани, новые технологии и т. д.
- Рассмотрите несколько примеров того, как различные сообщества использовали процесс инженерного проектирования для улучшения технологии и использования природных ресурсов. Просмотрите следующие примеры и предложите своим ученикам рассмотреть шаги, которые, скорее всего, были разработаны для создания этих инновационных технологий:
- Дания с ветряными мельницами — география Дании такова, что это лучшее место для использования энергии ветра. Вы можете легко найти в Google изображения красивых ветряных турбин у берегов океана, чтобы показать их студентам.Это может легко перейти в обучение инженерии «Энергия ветра!» или деятельность «Ветряная энергия». Студенты могут использовать то, что они узнали из этого урока, для работы в процессе проектирования и создания своих собственных ветряных мельниц или ветряных турбин.
- Солнечные плиты в слаборазвитых районах — Некоторые районы, в которых отсутствует электричество для использования обычных духовок, используют солнечные печи. Солнечные печи используют энергию солнца для приготовления пищи и кипячения воды! Это может легко перейти в задание по обучению инженерии «Готовка с солнцем — создание солнечной печи».Студенты могут использовать то, что они узнали из этого урока, для работы над процессом проектирования и создания своей собственной солнечной печи.
- Гидроэнергетика на северо-западе США — 20% мировой электроэнергии вырабатывается за счет гидроэнергетики! В частности, северо-запад Соединенных Штатов воспользовался преимуществами этой недорогой возобновляемой технологии, при этом до 80% всей электроэнергии вырабатывается гидроэнергетикой. Это может легко перейти в упражнения по обучению инженерии «Сила, работа и водяное колесо» или «Работа с водяным колесом».Учащиеся могут использовать то, что они узнали из этого урока, для работы над процессом проектирования и создания своих собственных водяных колес.
Дополнительная поддержка мультимедиа
Ссылка на список Топ-20 инженерных достижений 20-го века Национальной инженерной академии (NAE) : http://www.greatachievements.org/. По каждому пункту предоставляется хорошая информация, которая дает учащимся историческое представление о современных удобствах, которые они могут принять как должное.Эти инженерные достижения внесли большой вклад в борьбу с болезнями, загрязнением окружающей среды, вырубкой лесов, предательскими условиями труда и огромными культурными различиями, что привело к созданию более здорового, безопасного и продуктивного мира.
Рекомендации
Абарка, Дж., Бедард, А.Дж., Карлсон, Д.У., Карлсон, Л.Э., Герцберг, Дж., Луи, Б., Милфорд, Дж., Рейцма, Р.Ф., Шварц, Т.Л. и Салливан, Дж. Ф. (2000) «Вводное инженерное проектирование: подход, основанный на проектах», третье издание, Учебник для GEEN 1400: инженерные проекты первого года и GEEN 3400: инновации и изобретения, интегрированная программа обучения и обучения, инженерный колледж и Прикладная наука, Колорадский университет в Боулдере.http://itll.colorado.edu/index.php/courses_workshops/geen_1400/resources/textbook/
Введение в дизайн в классе. Лето 1996 года. Классный компас, Том 2, номер 3, Юго-западная лаборатория развития образования. По состоянию на 26 апреля 2006 г. http://www.sedl.org/scimath/compass/v02n03/design.html
Авторские права
© 2006 Регенты Университета КолорадоАвторы
Меган Подлогар; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.Карлсон; Джеки СалливанПрограмма поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в БоулдереБлагодарности
Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда GK-12, грант No.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.
Последнее изменение: 30 апреля 2021 г.
5 способов, которыми меняются учебные программы по дизайну и технологиям и как Makers Empire может помочь
Мы слышим много разговоров о том, что потребуется нашим молодым людям, чтобы преуспеть и выжить в своем будущем в 21 веке.Говорить о навыках 21 века стало почти банально, но справедливо будет сказать, что многие из сегодняшних школьников будут работать на рабочих местах, которых еще не существует, и разрабатывать решения проблем, которые мы еще не можем предсказать.
Крайне важно, чтобы учащиеся приобрели навыки и настрой, которые потребуются им, чтобы реагировать на неопределенность с устойчивостью и оптимизмом. Их школьный опыт должен вооружить их инструментами, позволяющими выявлять проблемы и находить решения.
Учебные программы по дизайну, технологиям и инженерии могут сыграть ключевую роль в помощи студентам в развитии этих навыков и предрасположенностей.
Важно отметить, что дизайн, технологии и инженерия ни в коем случае не являются новыми предметами, которые преподаются в школах. Однако учебные программы в этих областях меняются, чтобы отражать климат, в котором мы сейчас живем, работаем и учимся.
Мы отслеживали, что происходит с учебными программами по дизайну и технологиям по всему миру, и заметили пять основных тенденций.
Тенденция в дизайне и технологиях 1: Ориентация на будущее
Читая заявления о целях и задачах, становится ясно, что учебная программа по дизайну и технологиям специально разработана, чтобы помочь студентам принять образ мышления будущего.Студентов просят разработать решения, которые окажут краткосрочное и долгосрочное воздействие, и подумать, как их решения будут способствовать желаемому будущему.
Австралийский учебный план включает в себя цель, чтобы студенты могли исследовать, генерировать и критиковать инновационные и этически разработанные решения для устойчивого будущего, в то время как стандарты науки следующего поколения заявляют, что предоставление студентам основы инженерного дизайна позволяет им лучше участвовать и стремиться решать основные социальные и экологические проблемы, с которыми они столкнутся в предстоящие десятилетия.
Тенденция дизайна и технологий 2: Дизайн-мышление
В прошлом многие учебные программы по дизайну и технологиям вовлекали студентов в модель «проектировать, производить, оценивать» при разработке продуктов. Эта модель часто применяется в виде линейной серии шагов, которым следуют ученики. Короче говоря, модель говорит студентам, что им «делать».
Текущие и развивающиеся учебные программы смещаются в сторону дизайнерского мышления, которое вовлекает студентов в нелинейный, ориентированный на человека и итеративный процесс проектирования.Процесс включает в себя развитие сочувствия и понимания, определение проблем, генерирование творческих идей, создание прототипов, тестирование и повторение разработанных решений. Этот подход также имеет тенденцию вовлекать студентов в совместную работу и применение процессов управления проектами.
Таким образом, мы наблюдаем переход от действия к мышлению.
Тенденция дизайна и технологий 3: педагогика творцов
Конечно, без учителей с учебными документами ничего не получится. Педагогика учителя, несомненно, является ключевым фактором в том, насколько успешно учащиеся достигают намеченных целей и задач любой учебной программы по дизайну и технологиям.
Педагогика, основанная на Maker, например, Maker Space, все чаще признается как эффективный способ достижения результатов обучения дизайну и технологиям. Эти подходы позиционируют студентов как творцов и изобретателей и признают ценность создания в обучении.
ПедагогикаMaker основана на конструкционистской теории обучения Сеймура Пейперта, согласно которой обучение наиболее эффективно, когда учащийся воспринимает часть своей деятельности как создание значимого продукта.
Тенденция дизайна и технологий 4: цифровые строительные материалы
В процессе обучения дизайну и технологиям учащиеся часто анализируют и выбирают подходящие материалы для использования при создании решений и создании продуктов.
В наш технологический век постоянно разрабатываются новые материалы. Работа Сеймура Паперта также побуждает нас думать о технологиях как о строительном материале. Технология позволяет создавать и проектировать способами, недоступными в материальном мире. Хотя физически невозможно лепить с какой-либо степенью точности, программное обеспечение позволяет лепить замысловатые фигуры в виртуальной среде.
Тенденция в области дизайна и технологий 5: Начиная с молодых
Во всем мире дизайн и технологии входят в число предметов для наших самых юных учеников.С момента поступления в школу дети детского сада работают над процессами дизайнерского мышления, создают прототипы, делают итерации и учатся решать важные для них проблемы.
Чем может помочь Makers Empire?
Makers Empire предоставляет учителям все необходимое, чтобы помочь учащимся достичь результатов в обучении в области дизайна, технологий и инженерии. Наши специально разработанные инструменты 3D-моделирования и учебные ресурсы — идеальные инструменты для вовлечения учащихся K-8 в увлекательное, сложное и ориентированное на учебную программу обучение.
Учебная программа New Makers Empire Design
Новая учебная программа Makers Empire Design описывает развитие навыков, знаний и понимания в K-6 и помогает учителям изучать дизайн, технологии и инженерные программы со всего мира, включая:
Учебная программа Makers Empire Design состоит из шести частей:
- Технологическое приложение
- Расследование
- Генерация идей
- Прототипирование и моделирование
- Тестирование и оценка
- Планирование и управление
Задачи в приложении для 3D-моделирования Makers Empire напрямую связаны с нашей новой учебной программой по дизайну.Пока учащиеся решают проблемы дизайна, задачи и забавные задания, учителя могут загружать отчеты о том, как достижения каждого учащегося соответствуют действующей учебной программе в их штате или стране.
Вместе с Makers Empire учителя могут раскрыть потенциал учебной программы по дизайну и технологиям и убедиться, что наши ученики готовы покорить мир.
АВТОРСКАЯ БИОГРАФИЯ
Манди Димитриадис, DipT. — уважаемый и увлеченный директор по обучению в Makers Empire.Она опытный классный руководитель, который осознает силу технологий в улучшении преподавания и улучшении результатов обучения. Манди имеет обширный опыт разработки учебных программ и обучения, ранее она разрабатывала программы для Департамента образования правительства Австралии. Она увлечена дизайнерским мышлением и тем, как лучше всего подготовить сегодняшних студентов к будущему.
ИМПЕРИЯ СОЗДАТЕЛЕЙ: ЛУЧШЕ ОБУЧЕНИЕ ПО ДИЗАЙНУ
12 задач инженерного проектирования, идеально подходящие для дистанционного обучения
Эми Коуэн on 23 апреля 2020 г., 13:00Сейчас, когда студенты работают из дома, а преподаватели предоставляют контент STEM с помощью средств удаленного обучения, возможно, самое время привлечь внимание студентов к задаче инженерного проектирования.Задачи инженерного проектирования побуждают учащихся к мозговому штурму, проектированию, сборке, тестированию, решению проблем, устранению неполадок, работе, инновациям и повторению. Попробуйте одно из этих бесплатных заданий, чтобы помочь детям приступить к работе над инженерным дизайнерским проектом.
Инженерные задачи отлично подходят для дома
или Класс!Дистанционное обучение не должно означать, что дети упускают все забавные практические занятия, которые они получили бы в классе! Задачи инженерного проектирования — отличный способ пробудить интерес к STEM у студентов дома.Благодаря тому, что тема «build it» работает повсюду, задачи проектирования, подобные перечисленным ниже, побуждают студентов использовать процесс инженерного проектирования для мозгового штурма, проектирования, прототипирования, тестирования, а затем внесения изменений, чтобы продолжить цикл улучшений и итераций.
Студенты, решающие задачи инженерного проектирования, имеют возможность создавать и вводить новшества, работая над проектами, которые часто имеют реальное значение или контекст. В рамках процесса проектирования, тестирования и итерации задачи проектирования позволяют студентам практиковаться в решении проблем и устранении неполадок и побуждают их.
В большинстве этих задач проектирования используются простые материалы (например, бумага и переработанный картон), что делает их хорошим выбором при закрытии школ.
- Преподавание инженерного проектирования с помощью капли яйца: узнайте о законах движения Ньютона, а также о потенциальной и кинетической энергии при разработке и испытании устройства для защиты яйца от разбивания при падении с определенной высоты. Физика есть, но инженерная задача включает построение и повторение решения.
- Постройте сейсмостойкий дом: узнайте больше о проектировании конструкций и создайте модели сейсмостойких зданий.Студенты могут протестировать свои здания с помощью моделированного землетрясения и приложения Google Science Journal. Задача состоит в том, чтобы использовать обычные материалы для улучшения конструкции дома, чтобы сделать его более устойчивым во время землетрясения.
- Balloon Car: исследуйте кинетическую и потенциальную энергию, создавая и участвуя в гонках на воздушных шарах. Задача состоит в том, чтобы улучшить конструкцию, чтобы машина путешествовала как можно дальше.
- Бумажные горки: кинетическая и потенциальная энергия: создавайте американские горки из простых бумажных материалов, чтобы экспериментировать с потенциальной и кинетической энергией.Задача состоит в том, чтобы успешно добавить в дизайн петли.
- Инженерная система безопасности при столкновении с третьим законом Ньютона: узнайте о третьем законе движения Ньютона и о роли равных и противоположных сил реакции в системе автомобильных бамперов. Задача состоит в том, чтобы спроектировать бампер, чтобы защитить игрушечную машинку от столкновения.
- Конструируйте пусковую установку бумажного самолетика: используйте принципы кинетической и потенциальной энергии, чтобы спроектировать и построить пусковую установку бумажного самолетика. Задача состоит в том, чтобы создать конструкцию, способную запустить самолет на самое дальнее расстояние.
- Создание мусорных ботов — роботов из переработанных материалов: используйте переработанные и ремесленные материалы для конструирования тел и придатков простых роботов. Задача состоит в том, чтобы разработать самый быстрый робот.
- Постройте сортировочную машину для вторичной переработки: используйте магнетизм как один из подходов к решению реальной проблемы разделения различных материалов, которые объединяются в однопоточные программы вторичной переработки. Задача состоит в том, чтобы спроектировать машину, которая сможет успешно разделять различные виды материалов.
- Ball Launcher Challenge: спроектируйте устройство, которое может запускать мяч, и другое устройство, которое может ловить мяч. Задача состоит в том, чтобы с точностью (в приемную) запустить мяч на наибольшее расстояние.
- Дизайн лодки из алюминиевой фольги: выживание в бурных морях: поэкспериментируйте с лодками из алюминиевой фольги, чтобы увидеть, как вес соотносится со способностью лодки оставаться в вертикальном положении в бурной воде. Задача состоит в том, чтобы улучшить конструкцию лодки, чтобы повысить остойчивость и снизить риск опрокидывания.
- Постройте машину для подъема воды: учащиеся решают гипотетическую проблему из реального мира и создают устройство, которое может вручную перекачивать воду во время чрезвычайной ситуации. (Этот урок связан с 1-м сезоном сериала Global Problem Solvers: Series .)
- Задача дизайна семян растений: изучить биологию растений и способы их размножения. Задача состоит в том, чтобы спроектировать структуру семян, которая могла бы быть рассеяна животными.
Дополнительные инженерные работы
Для получения дополнительной информации о важности обучения инженерному проектированию и навыкам решения проблем в рамках учебной программы дистанционного обучения см. Почему процесс инженерного проектирования важнее, чем когда-либо.и из DiscoverE.
Вам также могут понравиться эти похожие сообщения:
Преимущества технологий в классе детского сада
Растет необходимость учить детей полагаться на технологические ресурсы при обучении новым навыкам. Дети должны стать более искусными в использовании Интернета и других инструментов для проведения исследований, оценки информационных источников и сбора данных, среди прочего. Таким образом, технологии в классе детского сада имеют важное значение для того, чтобы ранние ученики могли хорошо познакомиться с этими новыми навыками.
Преимущества технологий в классе детского сада
Почему таблетки лучше
Technology открывает дверь к огромному количеству обучающих ресурсов, которые могут помочь детям на наиболее формирующих этапах их академического развития. Планшеты — идеальный способ интегрировать этот тип технологий в процесс обучения, особенно при работе с детьми в возрасте от четырех до шести лет.
Дети любят пользоваться устройствами с сенсорным экраном. Они просты и интуитивно понятны, и нет необходимости использовать сложную клавиатуру или управлять мышью.Важно отметить, что ноутбук или компьютер с традиционной клавиатурой не имеет особого смысла для этой молодежи, учитывая, что многие из них все еще изучают основы распознавания букв.
Многие школы и детские учреждения также считают, что планшеты намного более рентабельны, чем обычные компьютеры. Они могут защитить гораздо больше планшетов, чем компьютеры, учитывая их меньшую стоимость. Это увеличивает возможности для реализации групповых действий и увеличивает индивидуальную доступность технологий.Когда бюджеты крайне малы, даже несколько планшетов для школы или класса предпочтительнее иметь один компьютер.
Важность ограничения использования
Важно отметить, что многие врачи и преподаватели считают, что использование электронных обучающих устройств должно быть ограничено. Многие учителя и администраторы хотят иметь эти инструменты под рукой, однако должны быть разумные рекомендации относительно частоты использования. Детям нехорошо проводить большую часть учебного времени перед светящимися экранами.Фактически, между использованием устройства и просмотром телевидения использование электронных устройств должно контролироваться и ограничиваться.
Преимущества технологий в классе детского сада
Когда дело доходит до изучения букв и цифр и развития распознавания звука букв, планшеты — идеальный инструмент, который всегда будет под рукой. У них есть как зрительные, так и слуховые функции, которые могут помочь детям установить важные связи. Лучше всего то, что существует ряд игр, которые делают процесс обучения более увлекательным.
Еще одним преимуществом использования этих инструментов является тот факт, что они позволяют школам с ограниченным бюджетом значительно увеличивать свои библиотечные каталоги. Дети могут получить доступ к целому ряду книг для всех уровней обучения. Более того, некоторые из этих историй интерактивны, что помогает повысить вовлеченность студентов.
Как только воспитанники начнут ходить в библиотеку, они могут даже использовать планшеты, чтобы узнать, как искать в существующих каталогах и находить исследовательские материалы. Таким образом, они могут присутствовать как в классе, так и в библиотеке.Это поможет детям более эффективно искать материалы по конкретным предметам.
Однако конечной целью использования этих инструментов является повышение технической грамотности. Важно отметить, что это ресурсы, к которым многие дети из бедных семей не имеют доступа дома. Во все более технологичном мире получение базовой технологической грамотности в раннем возрасте стало жизненно важным.
Miss Humblebee’s Academy — отмеченная наградами онлайн-программа подготовки к детскому саду, которую можно использовать в школе, дома или в дороге с любым смарт-планшетом.Академия мисс Хамблби фокусируется на навыках, требуемых Национальным советом учителей математики (NCTM), Программой развития ребенка и раннего обучения Head Start, а также Общими основными государственными стандартами. Родители и преподаватели также получают еженедельные отчеты об успеваемости. Попробуйте бесплатную 7-дневную пробную версию Академии мисс Хамблби сегодня.
Ознакомьтесь с этой статьей, чтобы получить дополнительную информацию о том, как технология в образовании может полностью изменить наше понимание классной комнаты — способность повысить цифровую грамотность
ПРИЛОЖЕНИЕ I: Инженерное проектирование в соответствии с научными стандартами нового поколения | Стандарты науки следующего поколения: для штатов, по штатам
студента подробно изучают, как заниматься инженерным проектированием для решения проблем.
Модель Framework также проектирует видение инженерного проектирования в учебной программе естественных наук и того, что учащиеся могут достичь с раннего школьного возраста до старшей школы:
В некотором смысле дети — инженеры-естественники. Они спонтанно строят замки из песка, кукольные домики и вольеры для хомяков, и они используют различные инструменты и материалы для своих собственных игровых целей … Затем способности детей создавать конструкции могут быть улучшены, если они будут обращать внимание на точки отказа и спрашивать им создавать и тестировать переделки моста, чтобы он стал прочнее.(NRC, 2012, с. 70)
К моменту окончания средней школы эти учащиеся могут «заниматься более сложными инженерными проектами, связанными с основными глобальными, национальными или местными проблемами» (NRC, 2012, стр. 71). Основная идея инженерного проектирования включает в себя три составляющие идеи:
- Определение и разграничение инженерных проблем включает в себя определение проблемы, которую необходимо решить, как можно более четко с точки зрения критериев успеха и ограничений или пределов.
- Разработка решений инженерных проблем начинается с создания ряда различных возможных решений, а затем оценки потенциальных решений, чтобы определить, какие из них лучше всего соответствуют критериям и ограничениям проблемы.
- Оптимизация проектного решения включает в себя процесс, в котором решения систематически тестируются и уточняются, а окончательный дизайн улучшается за счет замены менее важных функций более важными.
Важно отметить, что эти составляющие идеи не всегда следуют по порядку, как и «шаги» научного исследования. На любом этапе специалист по решению проблем может переопределить проблему или сгенерировать новые решения, чтобы заменить идею, которая просто не работает.
ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ОТНОШЕНИИ СТУДЕНЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ
Включение инженерии в науку в NGSS имеет серьезные последствия для недоминантных студенческих групп. С педагогической точки зрения, инженерное дело сосредоточено на студентах, которые, возможно, традиционно были изолированы в классе естественных наук или воспринимали науку как не имеющую отношения к их жизни или будущему. Задавая вопросы и решая значимые проблемы с помощью инженерных решений в местных условиях (например,g., планирование водоразделов, медицинское оборудование, инструменты для общения для глухих), разные учащиеся углубляют свои научные знания, начинают рассматривать науку как значимую для их жизни и будущего и занимаются наукой социально значимыми и преобразующими способами.
С глобальной точки зрения инженерия предлагает возможности для «инноваций» и «творчества» на уровне K – 12. Инженерное дело — это область, которая имеет решающее значение для решения мировых проблем и участия в инженерной деятельности (например,g., соревнования по робототехнике и изобретательству) могут вызвать интерес к изучению науки, технологий, инженерии и математики, а также к будущей карьере (NSF, 2010). Это раннее вовлечение особенно важно для студентов, которые традиционно не рассматривали науку как возможный выбор карьеры, включая женщин и студентов из разных языков и культур.
ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В СТАНДАРТАХ НАУКИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ
В NGSS инженерное проектирование интегрировано по всему документу.Во-первых, изрядное количество стандартов в трех дисциплинарных областях жизни, физике, науках о Земле и космосе начинается с инженерной практики. В этих стандартах учащиеся демонстрируют свое понимание науки посредством применения инженерных практик. Во-вторых, NGSS также включает отдельные стандарты инженерного проектирования для классов K – 2, 3–5, 6–8 и 9–12. Этот многоаспектный подход, включающий инженерное проектирование как набор практик и как набор основных идей, соответствует первоначальному замыслу Framework .
Важно отметить, что NGSS не выдвигает полный набор стандартов инженерного образования, а скорее включает в себя только практики и идеи инженерного проектирования, которые считаются необходимыми для грамотных граждан. Стандарты инженерного проектирования отражают трехкомпонентные идеи Framework и прогресс на каждом этапе.
.
Поиск по сайту