От творчества к технологиям: как развитие инженерного мышления в школе формирует личность

Автор: Петухова Надежда Андреевна

Организация: АНОО «Академия образования Сократ будущего»

Населенный пункт: Республика Татарстан, г. Казань

Развитие инженерной грамотности у школьников требует системного и комплексного подхода, охватывающего разные возрастные периоды и уровни развития. С самого начала обучения, начиная с 1 класса, важно создавать условия для активного познавательного интереса, который станет фундаментом для дальнейшего освоения технических и научных дисциплин.

В начальной школе ключевым становится развитие базовых инженерных навыков через игровые и проектные методы. Использование конструкторов и простых технических моделей способствует формированию пространственного мышления, знакомит с основами механики и физики в доступной форме.

Современные технологии занимают центральное место в педагогике инженерного образования, выступая связующим звеном между теоретическими знаниями и практическими навыками. Интеграция цифровых платформ, робототехники и интерактивных средств способствует созданию учебной среды, в которой обучающиеся получают возможность погружаться в моделирование, проектирование и экспериментирование с использованием реальных и виртуальных инструментов. Такие инновационные средства позволяют разнообразить формы и методы обучения, делая образовательный процесс более увлекательным и результативным.

Теоретические основы развития инженерного мышления опираются на современные педагогические подходы, обеспечивающие целенаправленное развитие компетенций и универсальных учебных действий у школьников. В числе таких методологических рамок особо выделяются метапредметный, системно-деятельностный и компетентностно-деятельностный подходы, которые взаимно дополняют друг друга и задают направление образовательным процессам, ориентированным на формирование инженерной грамотности.

Формирование инженерной грамотности у младших школьников — актуальная задача современного образования. Она предполагает не только освоение базовых математических понятий, но и развитие системного мышления, пространственного воображения, умения планировать и реализовывать практические проекты.

Особенно значима интеграция геометрических знаний: понятия периметра, площади, единиц измерения (метр, сантиметр) становятся «рабочими инструментами» при конструировании реальных объектов. Проектная деятельность позволяет перевести абстрактные формулы в плоскость практического применения.

Ниже опишу опыт реализации краткосрочного проекта «Ракета» с использованием конструктора «Соломинка» на двух уроках математики во втором классе.

Проект органично встраивается в изучение раздела «Геометрия» и тем:

• «Периметр многоугольника»;
• «Площадь фигуры (на уровне представления)»;
• «Единицы длины: метр, сантиметр»;
• «Пространственные фигуры и их элементы».

На первом этапе (подготовительном) цель данного этапа: актуализировать знания учащихся о единицах длины и способах измерения, сформировать первичные представления о периметре как длине контура фигуры и о площади как характеристике поверхности, продемонстрировав их прикладное значение в инженерной деятельности (влияние на устойчивость и внешний вид конструкции). С учащимися второго класса актуализировали понятия «инженерия» через геометрию. Обсудили, что инженер всегда измеряет: длину прутьев, высоту ракеты, ширину стабилизаторов. Вспомнили единицы длины: «В каких единицах будем измерять нашу ракету? Почему метр — удобная единица для больших деталей, а сантиметр — для мелких?» Показали реальные линейки, рулетки, обсудили шкалу и цену деления. Рассмотрели примеры инженерных работ тем самым провели геометрический анализ. Рассмотрели фото ракет и выделили: прямоугольные секции корпуса; конические/треугольные формы носовой части и стабилизаторов; круговые элементы (если есть обтекатели). Задали вопросы: «Как узнать, сколько прутьев нужно на один виток корпуса? Это похоже на периметр!» «Если мы сделаем стабилизатор шире, как это повлияет на площадь его поверхности?»

Выполнили постановку цели и задач проекта (с геометрическим уклоном).

Цель: сконструировать модель ракеты из конструктора «Соломинка», соблюдая пропорции и размеры.

Задачи:

• измерить и записать длину прутьев (в см);
• рассчитать периметр основания корпуса;
• сравнить площади разных вариантов стабилизаторов (большой vs маленький);
• соблюсти масштаб: 1 прут = 10 см реальной длины.

И начали планирование работы: расчёты и замеры. В первую очередь составили таблицу:

Таблица 1-размеры и вычисления модели ракеты

Деталь ракеты	Форма	Длина/ширина (см)	Кол‑во прутьев	Периметр (см)
Корпус	цилиндр	30	15	30 × π ≈ 94 см
Нос	конус	15	5	—
Стабилизатор	треугольник	10 × 8	6	10 + 8 + 8 = 26 см

Обсудили:
«Почему для корпуса мы считаем периметр, а не площадь?» (потому что прутья идут по контуру);
«Как проверить, что все стабилизаторы одинаковые?» (измерить стороны и углы).

После обсуждения перешли к выбору объекта конструирования. Дети убедились, что «Ракета» — хороший объект для практики измерений: есть прямые линии (периметр); можно сравнивать площади поверхностей; легко переводить см в количество прутьев.

Ко второму этапу(практическому) приступили на следующий день

Цели данного этапа (с геометрическим компонентом):

• отработать навыки измерения и расчёта периметра;
• увидеть связь между площадью детали и её функциональностью (например, большой стабилизатор лучше удерживает ракету);
• закрепить представление о метре как единице длины для крупных конструкций.\

Повторили план и выполнили измерения перед конструированием.

Каждый участник получил линейку и задание: измерить длину одного прута (20 см); посчитать, сколько прутов нужно, чтобы получить периметр корпуса 94 см (94 ÷ 20 ≈ 5 прутов на виток); проверить, равны ли стороны треугольника‑стабилизатора.

Дальше подошли к распределению ролей с геометрическими задачами:

«Измерители» (4 человека): замеряют все детали, записывают в таблицу;

«Расчётчики периметра» (2 человек): считают общую длину прутьев для каждой части;

«Эксперты по площади» (3 человека): сравнивают площади стабилизаторов, выбирают оптимальный вариант;

«Масштабщики» (2 человека): следят, чтобы размеры соответствовали условной шкале (1 прут = 10 см).

После распределения приступили к конструированию ракеты: геометрия в действии.

При сборке корпуса дети: выкладывали пруты по кругу, измеряли периметр линейкой; корректировали количество прутов, если периметр не совпадал с расчётом.

При изготовлении стабилизаторов: вырезали треугольники из бумаги по заданным размерам (10 см × 8 см × 8 см); прикладывали к прутам, проверяли равенство сторон.

Также задавала вопросы:
«Если мы добавим ещё один прут в корпус, как изменится периметр?»
«Почему стабилизатор в форме квадрата был бы хуже треугольника?» (площадь больше, сопротивление воздуха выше).

По изготовлению общей работы провели анализ проделанной работы: геометрические выводы.

Дети ответили на вопросы:
«Что мы измеряли сегодня?» (длину прутов, периметр деталей);
«Зачем инженеру знать периметр и площадь?» (чтобы рассчитать материалы, сделать конструкцию прочной);
«Как мы использовали метр и сантиметр?» (переводили размеры в количество прутов).

Сделали выводы: геометрия помогает строить точно; измерения нужны, чтобы детали подходили друг к другу; инженер всегда считает и измеряет, а не делает «на глаз».

Инженерная грамотность как одна из форм проектной деятельности отлично соотносится с темами раздела «Геометрия»

1. «Периметр многоугольника»
   • Дети рассчитывали периметр корпуса (как окружности) и стабилизаторов (как треугольников).
   • Практиковали измерение линейкой и сложение длин сторон.
2. «Площадь фигуры»
   • Сравнивали площади разных вариантов стабилизаторов, обсуждали, как размер влияет на функцию.
   • Визуализировали понятие «площадь» через покрытие поверхности прутами.
3. «Единицы длины: метр, сантиметр»
   • Переводили реальные размеры в условные (1 прут = 10 см), учились соотносить единицы.
   • Измеряли детали, записывали результаты в см.
4. «Пространственные фигуры»
   • Конструировали цилиндр (корпус), конус (нос), треугольные призмы (стабилизаторы).
   • Обсуждали, как форма влияет на устойчивость и аэродинамику.

Выводы о данной проектной деятельности.

Проект «Ракета» демонстрирует, что проектная деятельность:

• делает геометрию «живой»: дети видят, зачем нужны периметр и площадь в реальной конструкции;
• развивает измерительные навыки: работа с линейкой, перевод единиц, расчёт количества материалов;
• формирует инженерное мышление: планирование, точность, функциональность деталей;
• усиливает мотивацию: математика становится инструментом для создания чего‑то осязаемого.

Таким образом, интеграция проектной деятельности в изучение геометрии позволяет:

• углубить понимание абстрактных понятий через практику;
• сформировать у младших школьников представление о математике как основе инженерных решений;
• создать условия для развития пространственного и логического мышления в контексте реальной задачи.

Успехов вам, уважаемые коллеги!