Развитие инженерных навыков с использованием набора lego «Кирпичики для творческих занятий»

Автор: Есипова Надежда Анатольевна

Организация: ГБУ ДО Республиканский дворец детского творчества им. Б.Е. Кабалоева

Населенный пункт: Северная Осетия — Алания, г. Владикавказ

Мастер-класс для педагогов творческих объединений, реализующих дополнительные образовательные программы, развивающие инженерные навыки дошкольников и младших школьников. Предложенная для примера разработка занятия может быть использована в творческих объединениях инженерной направленности, использующих в своей работе наборы конструктора Лего «Кирпичики для творческих занятий».

Цель: Продемонстрировать пример использования набора конструктора  Lego «Кирпичики» для развития инженерных навыков на занятиях творческого объединения «Занимательная инженерия».

Задачи:

• Сформулировать понятие «Формирование инженерных навыков».
• Дать описание состава и назначения набора Lego «Кирпичики для творческих занятий».
• Показать на примере занятия «Башня» использование набора Lego «Кирпичики» для развития инженерных навыков.

Тип мастер-класса: Комбинированный.

Вид мастер-класса: беседа, практическая работа.

Методы обучения:

1. Объяснительно – иллюстративный.
2. Алгоритмических предписаний.
3. Выполнение практической работы.

Структура мастер-класса:

1. Организационный момент (1 мин).
2. Изложение  теоритического материала (14 мин).
3. Изготовление модели  (20 мин).
4. Подведение итогов (5 мин).
5. Демонтаж модели (5 мин).

Наглядные пособия: Презентация

Материалы и инструменты: Интерактивная панель с мобильной стойкой, наборы конструктора LEGO «Кирпичики для творческих занятий».

                                                   

Ход мастер-класса:

1. Организационный момент.
2. Формирование инженерных навыков на занятиях Лего-конструирования.
3. Пример занятия «Башня».
4. Подведение итогов.
5. Демонтаж модели.

1. Хочу поприветствовать всех присутствующих. Сегодня мы проводим мастер-класс с использованием конструктора «Кирпичики LEGO для творческих занятий» для развития инженерных навыков на занятиях по Лего-конструированию.

2. Важной частью обучения в объединениях технической направленности  является формирование определенных «ментальных привычек» — универсальных поведенческих типов, определяющих эффективное решение любых проблем. Шесть ментальных привычек имеют особо важное значение для развития науки и технологии:

1. Системное мышление

2. Творческий подход

3. Оптимизм

4. Совместная работа

5. Обмен информацией

6. Этические принципы

В основе структуры занятия с использованием конструктора Лего лежит инженерный подход к решению задач образовательной концепции LEGO® Education «Использование принципа 4С» (4 этапа выполнения любого задания):

СВЯЗЫВАЙ                    Установление взаимосвязей

СОЗДАВАЙ                     Конструирование

СМОТРИ                         Рефлексия

СОВЕРШЕНСТВУЙ      Развитие

На этапе «установления взаимосвязей» учимся ставить вопросы и формулировать проблему.

На этапе «конструирования» проектируем и создаем модель. В процессе поиска решения делимся с товарищами удачными идеями и находками.

На этапе «рефлексии» развиваем умение оценивать полученные результаты.

На этапе «развития» используя алгоритмическое мышление, совершенствуем модель.

Мастер-класс предусматривает использование конструктора LEGO «Кирпичики для творческих занятий». Это набор разноцветных кубиков различных форм предназначенный для свободного творческого конструирования. Он позволяет познакомиться с понятиями: симметрия, расстояние, габариты (длина, ширина, высота), площадь (поверхности, опоры), цент тяжести, равновесие, устойчивость. Мы можем изучать такие основные конструкции, как башни, мосты, стены, лестницы, понять, как соединять детали, добиваясь наибольшей прочности.

3. В качестве примера мы рассмотрим занятие «Башня»

Учебные цели:

• знакомство с понятиями:

• устойчивость
• прочность
• виды равновесия

• умение сформулировать проблему;
• проектирование и создание модели;
• формирование навыка соединения деталей;
• развитие умения оценивать полученные результаты.

В технический словарик

• Сила тяжести
• Центр тяжести
• Устойчивость
• Площадь опоры

Установление взаимосвязей  (Задачка из жизни)

Летом Дима и Катя путешествовали. Во время экскурсий по разным городам они видели мосты, старинные и современные здания, высокие башни. Каждая инженерная конструкция обладает свойством жесткости и устойчивости. При потере устойчивости она может потерять прочность и разрушиться.

Вернувшись домой, дети захотели построить из конструктора Лего очень высокую башню.   

Не могли бы вы присоединиться к ним и построить свою башню?

Конструирование

Башня представляет собой высокое инженерное сооружение.

По своему назначению башни разделяются на:
- Водонапорные
- Колокольни, минареты
- Осадные башни
- Оборонительные башни
- Маяки

Прежде чем мы прейдем к конструированию,  давайте рассмотрим: «От чего же зависит устойчивость таких сооружений?»

Устойчивость любого тела возможна только в том случае, если приложенная к нему сила тяжести проходит через площадь опоры. Иными словами, если линия действия силы проходит вне площади опоры, то тело падает.

 

Рис. 1 Потеря устойчивости при наклоне

Пизанская башня представляет собой симметричное относительно вертикали сооружение высотой более 56 метров. Имеет наклон почти 5 метров.

Рис.2 Пизанская башня

Но не упала она потому, что отвесная линия, проведенная из ее центра тяжести, по-прежнему находится в площади ее основания. Это означает, что как только наклон башни увеличится настолько, что приложенная к ней сила тяжести выйдет за пределы ее опоры, самая знаменитая «падающая башня» непременно упадет.

Равновесие нарушится и башня упадет, когда отклонение вершины достигнет 14 метров.

Степень устойчивости зависит и от того, как высоко расположен центр тяжести над опорой: чем он выше, тем проще вывести тело из состояния равновесия, и наоборот, понижение центра тяжести тела ведет к увеличению его устойчивости.

Прием понижения центра тяжести для придания различным предметам и конструкциям большей устойчивости применяется в разных областях. Например, для повышения устойчивости подъемного крана в его основании установлено несколько бетонных плит – это так называемый балласт, который приближает центр тяжести к площади опоры (земле), тем самым повышая его устойчивость. Чем больше грузоподъемность крана, тем мощнее и тяжелее должен быть его балласт.

Постаменты памятников также служат для повышения устойчивости. Представляя единую композицию со скульптурой, пьедестал понижает общий центр тяжести, обеспечивая памятнику более прочное положение.

Для повышения устойчивости строительных конструкций (различных зданий, мостов, опор линий электропередач и т.д.) центр тяжести понижают с помощью фундамента. Фундамент находится глубоко под землей и, являясь частью сооружения, повышает его устойчивость.

Собирая модель, нам следует:

• располагать центр тяжести как можно ниже (делать основание башни более тяжелым, облегчать верхние ярусы);
• увеличивать площадь опоры конструкции

Требования к конструкции

Спроектируйте и постройте башню. Башня должна быть:

• максимально высокой;
• устойчивой.

Обращайте особое внимание на правильность соединения деталей (от этого зависит прочность конструкции).

                           

Рис.3 Варианты моделей башни

Рефлексия

• Проверьте, действительно ли ваша башня устойчива? Для этого легонько надавите на конструкцию выше её середины.
• Если на вершине башни очень длинный шпиль, он может отломиться целиком. 

Развитие

Предлагаю  облегчить верхнюю часть башни за счет открытой площадки (в колокольнях называемую «звоном»).

Башню также можно украсить флажками.

            

Рис. 4 Результат выполнения задания

4. Подведение итогов.

На протяжении занятия у обучающихся идет развитие системного мышления, т.е. анализируя, оценивая риски и возможности, они учатся принимать решения. Использование творческого подхода позволяет придумывать оригинальные идеи. Атмосфера всего занятия пронизана оптимизмом и доброжелательностью, позволяет обмениваться интересными находками и решениями.

 Предложенная разработка может быть использована на занятиях в творческих объединениях инженерной направленности, использующих в своей работе наборы конструктора Лего «Кирпичики для творческих занятий».

5. Разбирая модель, при необходимости используем разделитель деталей.

Опубликовано: 16.08.2025