Развитие системы дополнительного образования детей технической направленности.

Развитие системы дополнительного образования.
детей технической направленности.
Методические рекомендации Составители:АНО ДПО «Открытое образование»
Сложившиеся формы дополнительного образования детей технической направленности 3.
Техническое творчество: классический подход 3.
Смена приоритетов: виртуальное техническое творчество 6.
Смена социального уклада 6.
Смена технологического уклада. 6.
Переход в виртуальность 7.
Современные задачи дополнительного образования детей технической направленности 12.
Возрастная периодизация и возрастные образовательные задачи 12.
Дополнительное образование детей технической направленности: современные задачи 13.
Новые направления и инновационные формы дополнительного образования детей технической направленности 15.
Невозможные летающие объекты 15.
Фабрика программирования. 16.
Тренажёр реальности 17.
Приложение 1. Историческая типология укладов 19.
Приложение 2. Школа инженерной культуры 22.
Сложившиеся формы дополнительного образования детей технической направленности.
Техническое творчество: классический подход.
Приоритеты технического образования, ясные и отчётливые в период массового развития кружков детского технического творчества, создания и развития технологических и политехнических институтов (30-е — 60-е годы), были следующими:
— включение школьников в практики конструирования и сборки технических устройств, управления ими;
— появление опыта применения известных теоретических знаний к созданию технических устройств, пониманию возможности управления ими и ограничений, накладываемых на управление;
— появления опыта работы в команде , построенной не на отчуждённых схемах ранних индустриальных форм организации, а на понимании места и вклада каждого участника в общий продукт, в том числе на понимании совместной ответственности за его работоспособность и рабочие характеристики. 1.
На какую цель работали эти приоритеты?
Скачкообразный переход страны от традиционных (по преимуществу, аграрных, кустарных, ремесленных) форм производства с незначительными вкраплениями раннего индустриального уклада к развитому индустриальному укладу требовал подготовки значительного количества:
— инженеров–разработчиков, способных создавать новые образцы современной техники, одновременно эффективные в эксплуатации и технологичные в производстве;
— технологов и инженеров, специализирующихся на организации производства и эксплуатации современной техники, в соответствии с необходимыми технологическими нормами и ограничениями;
— квалифицированных рабочих, способных выполнять необходимые (в том числе очень сложные) операции в процессе производства и эксплуатации современной техники, а также эффективно осваивать современную технику и технологии с учётом всех необходимых ограничений.
Отметим, что инженер-разработчик должен по определению владеть законами природы, касающимися сферы его профессиональной деятельности (механики, термодинамики, электродинами­ки, органической и неорганической химии), уметь быстро и точно выполнять необходимые расчёты, владеть языком описания инженерных проектов.
Точно так же технолог и специалист по эксплуатации должны понимать законы природы и конструктивные особенности как производимой, так и эксплуатируемой техники, уметь вовремя определить дефекты и сбои и предложить разумные технологические решения (что требует уровня инженерной грамотности, сопоставимого с грамотностью разработчика).
Квалифицированный рабочий должен, как минимум, уметь понимать чертежи современных машин и их деталей, а также понимать, из каких законов природы вытекают ограничения на создание деталей, сборку, эксплуатацию. Кроме того, среди квалифицированных рабочих можно выделить отдельную группу «машинистов» и «операторов», умеющих управлять машинами и машинными комплексами наиболее эффективно, с учётом всех ограничений, в соответствии с поставленными задачами.
В общем среднем образовании этот приоритет привёл к преобладанию:
— инженерной математики (геометрии, алгебры, математического анализа) как совокупности готовых знаний, которые могут быть востребованы в качестве инструментов, без понимания сути математического поиска и специфики математического мышления и воображения;
— физики, полезной в инженерии (механики, термодинамики, электродинамики) как совокупности задач, правила решения которых основаны на знании законов природы и умении их применить в расчётных формулах; мировоззренческая сторона физики, существенная с точки зрения научной картины мира (а также технически бесполезные разделы, такие, как астрономия, теория относительности, квантовая механика, присутствовали как не обязательные дополнения);
— химии, представленной как совокупность химических технологий и законов, на которых они строятся, так же как и физика, требующей владеть значительным количеством расчётных моделей и методик.
Кроме того, можно отметить обязательный курс технического черчения в школьной программе и обязательное освоение станков — мальчиками и швейных машинок — девочками.
В дополнительном образовании этот подход дал всевозможные кружки технического творчества, творческая составляющая в которых состояла, по преимуществу, в свободе выбора решаемой задачи.
Независимо от не вполне точного названия, эти кружки решали очень важную задачу — проживание полного цикла от разработки (или понимания технологии) до воплощения замысла в материале и «запуска» работающей конструкции.
Выпускник школы, прошедший такой опыт, получая инженерное образование или осваивая рабочую специальность, заведомо владел (или имел возможность овладеть) всей целостностью своей технической практики, независимо от своего места в ней.
Представим себе классический авиамодельный кружок 1930-х, в котором над одной (заведомо предназначенной летать) конструкцией трудились будущий инженер-авиаконструктор, будущий лётчик, будущий рабочий.
Будущий авиаконструктор — ещё не зная высшей математики — интуитивно учился чувствовать законы аэродинамики и сопромата, а так же то, насколько лётные качества будущего самолёта зависят от точности выполнения и соединения отдельных деталей, то есть от особенностей технологии, а не от конструкции.
Будущий рабочий (не важно, станет ли он потом рабочим на авиазаводе или будет работать в другой отрасли) точно так же начинал понимать, насколько качества будущей машины зависят от качественного, тщательного, по инструкции выполнения всех деталей и процесса сборки.
Принципиально важно было, что эти кружки были выстроены вокруг моделирования. 2.
Моделирование технических объектов тех сфер, которые были приоритетными: авиация, судостроение, автостроение.
Можно выделить несколько уровней моделирования:
1. Натуральная модель. Существенной является характеристика внешнего сходства с оригиналом. Когда-то создание моделей, в точности имитирующих внешний вид, было особым видом хобби. Заметим, это хобби относится к творчеству в собственном смысле ещё в меньшей степени, чем ремонт квартиры или выращивание помидоров, но, во всяком случае, результат может продемонстрировать владение автора определёнными навыками и знанием предмета. К сожалению, с появлением наборов для сборки таких моделей основной доблестью становится умение склеить детали и трафареты по инструкции. 3.
2. Действующая модель. Самолёт должен летать, судно должно плыть, автомобиль должен ехать.
Искусство технического моделирования прошло здесь путь от кордовых (особенно популярных в авиамоделировании) и трассовых (в автомоделировании) схем, в которых модель физически привязана к тому, кто ей управляет, до радиоуправляемых и даже программно управляемых моделей.
Внешнее сходство здесь может играть определённую роль — но важны технические характеристики и имитация главной полезной функции устройства.
Поэтому среди действующих моделей можно устраивать соревнования — на дальность, на скорость, на манёвренность.
Именно здесь становятся важными умение применять теоретическое знание, интуиция, смекалка, продумывание и точность выполнения деталей.
3. Практическая модель. Модель, выполняющая основную полезную функцию прототипа.
Автомобиль, на котором можно ездить. И даже соревноваться в скоростной (картинг) и экстремальной (багги) езде.
Планер, на котором можно летать. История планерного спорта в СССР показывает, что именно с планеров начинали и выдающиеся авиаконструкторы 4 , и известные лётчики. Сама авиация начиналась с планеров Лилиенталя.
Яхта, на которой можно плавать под парусом. Которая может даже быть уменьшенной моделью старинного парусника. 5.
Здесь появляется дополнительная ответственность.
Если с действующей моделью что-то случится, плохо будет только самой модели. Практическая модель должна быть безопасной — и эта безопасность также распределяется по ответственности того, кто конструирует, того, кто мастерит и того, кто управляет.
Отметим ещё, что «техническое творчество» позволяет всем по очереди занимать эти позиции, в то время как классическая схема разработки–производства–эксплуатации эти позиции различает. И школьник, опробовав эти позиции, может понять, какая ему ближе.