Конструктор «Куборо» - один из способов формирования инженерного мышления у школьников

Автор: Будко Марина Валентиновна

Организация: «РЖД лицей № 8»

Населенный пункт: Омская область, г. Омск

В современном образовании очень актуальным является формирование инженерного мышления у школьников. Важной особенностью инженерного мышления является то, что оно не только формирует теоретические знания, но и формирует умения решать практические задачи, учит школьников анализировать представленные данные и находить рациональные пути решения. Развитие инженерного мышления весьма актуально сегодня, поскольку на сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается потребность инженерных кадров.

Главное в инженерном мышлении – решение конкретных задач, которые нужно решить с помощью технических средств, получив наиболее эффективный и качественный результат.

«Развитие инженерного мышления у школьников — это формирование умения анализировать, конструировать, решать технические задачи и работать с технологиями через робототехнику, 3D-моделирование, проектную деятельность и игровые конструкторы (LEGO). Оно развивает логику, пространственное воображение и творческий подход к решению задач, что критически важно в условиях цифровой экономики» - информация предложенная искусственным интеллектом.

«Инженерное мышление — это вид творческого познавательного процесса школьниками, направленный на анализ исходных данных и требуемого результата, создание модели решения поставленной задачи и оптимизацию технической конструкции предложенной модели объектов или систем». [1]

Инженерное мышление объединяет системный подход, технические знания, навыки проектирования и креативность для решения практических задач.

В процессе формирования инженерного мышления, задействуются когнитивные способности и умение работать с инструментами, оборудованием. Важную роль в развитии инженерного мышления играют мыслительные операции: умение анализировать, обобщать, сравнивать, проводить аналогии, конкретизировать, классифицировать, систематизировать, а также способность видеть проблему и предлагать варианты ее решения, а также находить свои ошибки и пути их устранения.

Ребенок по своей природе – прирожденный конструктор, изобретатель и исследователь. Эти заложенные природой задатки особенно быстро реализуются и совершенствуются в конструировании с помощью конструктора «Кубаре». В экспериментах и опытах с техническим конструктором «Куборо» учащийся имеет неограниченную свободу действий, творчества. Конструктор «Куборо» состоит из деревянных кубиков с различного типа желобами и тоннелями. Из этих кубиков школьник должен собрать маршрут для стеклянного шарика.

Строительство моделей с помощью « Куброро» учит школьника сравнивать, выделать главную информацию, развивает логическое мышление, учит анализировать и систематизировать данные, определять этапы работы и анализировать результатов работы. Работа с конструктором «Куборо» развивает у школьника пространственное мышление, вычислительные навыке и способности изображать на техническом рисунки свои идеи по конструкции, что оказывает существенную помощи в усвоении школьных предметов: математика и физика.

Конструктор « Куборо»- это не просто кубики с тоннелями и желобами, это набор возможностей для создания конструкции с заранее указанными параметрами. Этот набор развивает у школьников качества исследователя, инженера, учит их анализировать имеющиеся возможности и поставленные задачи, выбирая оптимальные пути решения. Конструктор позволяет развивать пространственное воображение, обучая представлять движение шарика по конструкции в воображении, а затем на чертеже и только потом на реальной модели.

Первое с чего нужно начать работу для формирования инженерного мышления – это познакомить с техническими характеристиками и возможностями конструктора «Куборо», нумерацией кубиков, координатной сеткой, особенности работы с ней. Объяснить правила построения конструкции и объяснить особенности изображения и чтения технического рисунка. Для этого можно предложить школьникам задания направлены на «Определи номер кубика и его технических возможностей». Например: «Назовите номер кубика, который имеет изогнутый желоб и понижающий туннель с правую сторону? »

Моделирование с помощью конструктора « Куборо» учит установлению причинно-следственных связей – Например: « Почему шарик не докатился по заданной траектории, хотя все параметры выбраны правильно». Анализируя полученный результат школьники учатся выдвигать свои гипотезы: 1. Шарик не докатился до конца траттории потому, что скорость шарика была маленькой. 2. Шарик не докатился до конца траттории потому, что движение шарика остановила неаккуратно собранная конструкция….

Анализ результатов учит школьников производить поиск новых решений и добиваться поставленной задачи экспериментируя с параметрами модели, что является важным элементов формирования инженерного мышления.

Например: «На рисунке изображена модель по которой шарик движется, Есть ли в конструкции ошибки? И как можно их исправить?» ( прис. 1)

Для формирования умения анализировать элементы модели конструкции можно предлагать следящее задание: «В заранее собранной, рабочей конструкции (чтобы школьники не видели) повернуть несколько кубиков (нарушив траекторию движения шарика) и попросить их найти ошибки в движении шарика и исправить их. Это задание можно проводить и в командах, Команды друг для друга рисуют конструкции, допуская несколько ошибок, которые можно легко исправить поворотом или заменой кубика.

Применение конструктора «Куборо» для строительства дорожек-лабиринтов различных форм и уровня сложности позволяет поэтапно формировать инженерные навыки у школьников, начиная с простого моделирования и постепенно переходя к созданию сложных конструкций и схем.

Построение из кубиков требует аккуратности и терпения. Благодаря многофункциональным элементам (на разных уровнях или в разных направлениях) можно создать несколько пересекающиеся дорожки-лабиринта, что делает работу, и ее планирование интереснее. Большинство задач системы «Куборо» рассчитаны именно на командную, коллективную работу.

Очень хорошими заданиями для формирования умения моделировать являются следующие:

1. Предложить школьникам собрать горизонтальную цепочку из кубиков, по которой шарик движется плавно до остановки и предложить объяснить, как можно увеличить (уменьшить) длину пути пройденную шариком. Затем предложить собрать дорожку для шарика движущегося сверху вниз плавно и попросить объяснить при каких условиях это возможно.
2. Строительство конструкции из кубиков с заданными параметрами. Это задания, где ограничивается условие конструкции месторасположением кубиков или использованием желобов, тоннелей или номерами кубиков.
3. Строительство конструкции по заданной форме и ограничением по направлению движения шарика. Школьникам задаются параметры конструкции например: конструкция имеет форму прямоугольника размером 5 на 3 кубика, указывается с какого кубика начинает движение шарик и где заканчивает движение.

Большую роль в формировании инженерного мышления играет самостоятельное – творческое моделирование. Школьник не ограничен заранее поставленными условиями, он создает конструкцию по своему воображения, самостоятельно ставя перед собой задачу, экспериментирует с движением шарика. Этот вид деятельности позволяет накопит школьникам бесценный опыт в моделировании, развивает их творческие способности, учит анализировать и просчитывать этапы своих действий.

Цель работы с конструктором «Куборо» создание организационных и содержательных условий, обеспечивающих развитие у школьников первоначальных технических навыков через конструкторские умения на основе «Куборо» -- пропедевтика инженерного образования в школе.

Рис.2. Рабочая конструкция

Источники информации

1. ТТерминологический словарь. https://socialeconom.academic.ru/( обращение 04.2026)
2. Техническое мышление и его роль в интеллектуальном развитиии школьника. Поздняков С. Н.1, доктор пед. наук, профессор