методкабинет

Раз, два, три, поехали!

«Да вы что, это слишком долго для детей! Они так долго не смогут работать! Устанут и все равно не доделают…»

«Где мы столько часов найдем, чтобы выбросить из программы ради этого вашего погружения?»

«У вас некорректная постановка задачи! Где тут сказано, что именно дети должны сделать?»

«Это же начальная школа! Дети не смогут решить такую сложную задачу и вообще потеряют мотивацию…»

«Да что мы тут нового увидим? Что мы, не знаем их, что ли?»

«Это же опасно! Используются ножницы, канцелярский нож, клей “Момент”, шило и даже ножовка! А вдруг что?»

Вот неполный список учительских опасений, высказанных в ответ на предложение (или неизбежность) организовать для детей 2–5-х классов инженерное погружение.

Как правило, уверения организаторов, что все эти сомнения и опасения напрасны, поначалу вызывают глубокое, хотя и вполне политкорректное недоверие. Однако через пять часов погружения ситуация кардинально меняется.

Но по порядку.

Итак, мы хотим рассказать об опыте проведения в разных школах (Томск, Санкт-Петербург, Москва) погружений младших школьников в решение инженерно-конструкторской задачи.

В чем, собственно, суть происходившего? Инженерное погружение представляет собой процесс командного решения проблемной, но практической задачи. После краткой интерактивной установки команды получают текст задачи, время для работы, возможность заказать материалы на «складе». Творчество должно завершиться «батлом» (от английского battle) – соревнованием изготовленных действующих моделей. И еще один бонус – запрет взрослым на вмешательство с любой (кроме работы ножовкой) помощью. Команды работают одновременно на глазах друг у друга.

Перед тем как представить развернутые выводы и феноменологические зарисовки, предлагаем познакомиться с текстом решаемой задачки.

«При строительстве пирамиды в Древнем Египте некоторые поднятые каменные блоки при установке ломались. Возникала необходимость спускать их обратно на землю. Строители использовали для этого доски. Блок, скатываясь по доскам, падал к подножию пирамиды. Подступы к пирамиде постепенно загромождались, что создавало трудности для дальнейшего строительства. На уборку этих обломков требовалось много времени и сил.

Придумайте и сконструируйте модель устройства, позволяющего перемещать осколки блоков с верха пирамиды на максимально отдаленное от нее расстояние.

Начертите схему вашего устройства.

Составьте заявку на материалы.

Соберите устройство и испытайте его.

Подготовьте устройство для контрольного испытания-соревнования».

Очевидно, что задача требует инженерно-конструкторского решения, воплощенного собственными руками. Не на плакате (иначе нельзя будет испытать), не в программе, где компьютер с удовольствием сделает большую часть аналитической и конструкторской работы, а здесь и сейчас, с помощью элементарных материалов, заготовленных организаторами (шпажки, пластиковые бутылки, коробки, резинки, печеньки, трубочки, стаканчики и прочая ерунда).

Первое, что бросается в глаза – это разнообразие типов разработанных ребятами устройств.

Самым распространенным и эффективным средством перемещения блоков оказывалась простая тележка на колесиках. Здесь вариантам конструкций не было предела. На оси самодельных колес насаживалась пустая бутылка, и получалась тележка-контейнер, легкая и быстрая. Но при этом часто упускалось ключевое условие: испытания будут проходить с грузом. И сколь велик был конфуз, когда только на батле обнаруживалось, что в такой красивой модельке не находилось места для груза!

Видно, как в каждой команде ведутся жаркие споры о форме модели, о материале, из которого она будет сделана. Кто-то (это, конечно, команда, состоящая из девочек) сделал целые замки, и они величественно спускались по наклонной плоскости, увозя блоки на своих красивых платформах. Лаконичные маленькие тележки с большими колесами и огромные коробища с маленькими колесами... Кто-то детально прорабатывает надстройку тележки, кто-то усиливает стрелу крана.

И вдруг взгляд останавливается на необычной конструкции, которая занимает чуть ли не полкласса. После некоторого удивления и осмысления увиденного приходит понимание, что это очень неординарное решение проблемы по перемещению груза. Оно похоже на канатную дорогу. Есть две линии канатов, платформа для загрузки сломанных блоков и даже возвратный механизм возвращения платформы на пирамиду (т.е. команда решила задачу шире, чем она была поставлена).

Другой необычной моделью, которая сначала выглядела абсолютно бесперспективной, оказался подъемный кран на колесах. Он сам загружал на себя блоки и затем, когда съезжал с наклонной плоскости, выгружал их.

Еще одно нестандартное решение – катапульта. Она действительно перемещала блоки на большое расстояние, но ребята, которые проводили эксперименты, не учли наперед, что батл будет проводиться на наклонной плоскости, и в итоге все грузы катапульта швыряла себе же под опору.

Но самое простое и удивительно эффективное решение проблемы было найдено мальчиком, которого никто не хотел слушать. Очень уж много и сумбурно он говорил. И соратники предложили ему сделать свою модель самостоятельно, отдельно от команды. А так как времени на изготовление действующей модели уже не оставалось, то впопыхах он просто отрезал от пластиковой бутылки цилиндр и поместил внутрь груз. Груз кувыркался внутри бутылки и заставлял цилиндр по инерции катиться все дальше и дальше по наклонной плоскости.

Так или иначе, но команды очень по-разному поняли задачу по перемещению груза «на максимально удаленное расстояние от пирамиды». Видимо, уже успевший сложиться во многих детских головах школьный стереотип «рабы на строительстве пирамиды Хеопса» заставлял юных конструкторов думать больше о том, как перемещать блоки в вертикальной плоскости, а если уж в горизонтальной, то не от пирамиды, а к ней. Поэтому в тех командах, где задача не была прочитана качественно, ребята вдохновенно строили кран, который успешно поднимал блоки наверх. Некоторые краны со знанием дела усовершенствовались и переделывались после испытаний, и процесс так сильно захватывал детей, что совсем не был слышен вопрос: «А какую, собственно, проблему вы пытаетесь решить?». И уже только в конце работы, когда происходил батл между командами, они с удивлением обнаруживали, что блоки надо каким-то образом увозить от пирамиды как можно дальше, а не наоборот.

А на прошлогодней олимпиаде «Томская Эврика» мы получили четыре принципиально разных решения одной и той же задачи. Вот ее текст:

«В Полинезии есть островок, где единственный источник пресной воды – небольшой ручей, впадающий в море вертикальным 20-метровым водопадом. Вблизи были найдены остатки сооружения, с помощью которого туземцы без применения человеческой силы поднимали тяжести (пойманную рыбу и т.д.) с побережья на скальный выступ высотой 15 м, с которого по пологой тропинке можно было попасть в деревню. Ученые определили, что для постройки этого сооружения использовались только те материалы, которые были на острове. Подумайте, как здесь мог работать механизм, поднимающий грузы без участия человеческой силы».

В подростковом туре участвовало 13 команд. Насколько разные идеи конструкций возникли в процессе решения задачи, можно увидеть из готовых моделей: на основе водяного колеса – 1 шт., на основе рычага – 3 шт., на использовании силы Архимеда – 1 шт., модель «два ведра через неподвижный блок» – 4 шт., «два ведра и система блоков» – 2 шт. Только одна команда использовала в качестве подъемной силы не воду, а камни. Хотя из текста задания понятно, что единственный неисчерпаемый источник силы – падающая вода, это не сказано напрямую. Поэтому понимание этого – отдельный шаг при решении задачи. И, как выяснилось, самый трудный шаг.

Как мог заметить читатель, и в случае со строительством пирамиды, и в случае с водопадом на острове задача состояла в нахождении способа перемещения груза с учетом заданных условий. Но если это очевидно для нас, взрослых, то совершенно не очевидно для детей. И эта особенность школьной культуры очень выпукло выступает под увеличительным стеклом инженерного погружения. Все, что говорит взрослый учитель, является очень сильным «якорем» для детей, зачастую не позволяющим им критически отнестись к тексту задачи и установки.

Установка направлена на понимание детьми этапов экспериментирования и конструирования и – самое главное – на разъяснение того, как появляются новые вещи. Мысль ясна: любые изобретения и открытия в своем большинстве решали какую-то насущную проблему. Вещи всегда возникали в ответ на потребности человечества. Например, груз можно не только перетаскивать по земле, но легче сплавлять его по воде. Вот люди и стали придумывать средства передвижения и перевоза. Плот-лодка-корабль. Сегодня множество вещей воспроизводит давние изобретения.

Поэтому главный вопрос установки: «Так какие же этапы проходит вещь от замысла (заказа) до эксплуатации? Что делает завод, получив заказ, например, на изготовление космической ракеты (корабля, самоката и т.п.)?»

Разговор с ребятами ведется в интерактивной форме. Любые ответы и версии подхватываются ведущими и разворачиваются или утрируются в зависимости от развернувшейся ситуации. Ребята, опираясь на свой жизненный опыт, очень интересно и неожиданно представляют этапы работы на заводе («взяли железки и сделали модули ракеты, потом их собрали и запустили в космос»). Ведущие через вопросы возвращают их к основным этапам придумывания, конструирования, испытания и производства ракеты. Ребята очень подробно с примерами разбирают этапы ракетостроения.

И что же?! Получив после такой подготовки листы с текстами задач отнюдь не на ракетостроение, а все на то же перемещение грузов, 90% команд начали мастерить… именно ракеты. На пятнадцатой минуте этого ракетного бума ведущие были вынуждены вмешаться, чтобы задать наводящие вопросы. Про что данная задача? Какую проблему предложено решить? Что необходимо для этого?

В одной команде после множественных вопросов ребята не смогли отказаться от своей ракеты. Даже после открытого вопроса, как ваша ракета переместит груз (необходимо же показать действующую модель), ребята бойко ответили, что если приделать двигатель, то она полетит.

И в другой школе ведущие заметили ту же закономерность. Ребята снова строили именно то, что обсуждалось на установке. Поэтому после множества проб и бурных дебатов, что же предложить для предварительного обсуждения, ведущие для смеха выбрали газонокосилку.

И вот в одном их таких образовательных событий произошел очень забавный эпизод.

…При решении инженерной задачки в одной комнате оказались сразу несколько команд. Ребята творческие, умеющие хорошо и многое делать руками вследствие особенности их образовательной программы. Модели сделали очень качественно и быстро. Было достаточно времени для проведения испытаний. Машинки и тележки скатывали еще и еще раз. Ребята меняли размер колес, меняли материал, из которого делали оси – уменьшали силу трения и старались понять, от каких еще параметров зависит дальность провоза груза их моделькой. И тут одна из команд вспомнила, что парус помогает передвигать транспортные средства. Будет ли их моделька с парусом двигаться быстрее? Они прикрепили парус к своей машинке и побежали к испытательной доске. Время для испытаний уже заканчивалось. Ведущий наблюдал эту суету молча. И в тот момент, когда испытания машинки с парусом свершились, не показав команде-автору каких-то волшебных результатов, их парус увидела другая команда. «А парус-то мы забыли!» – стали шептаться они. И очень быстро стали изготавливать парус. Одна девочка из команды спросила: «А зачем нам парус?» «Видишь, учительница ничего им не говорит. Значит, парус нужен! Видимо, с ним быстрее поедет»… Пока они изготавливали парус, время для конструирования моделей завершилось. Первая команда, проверив, что с парусом машинка едет медленнее, сняла его, а вторая с гордостью и уверенностью в победе вышла на старт с парусом на тележке.

Что еще и как можно увидеть в процессе решения детьми проблемно-практической инженерно-конструкторской задачи? Процесс решения может сопровождаться применением диагностического инструментария и позволять фиксировать проявляемые детьми метапредметные компетентности и умения. Вот их перечень для случая описываемых задач:

• Целеполагание
• Планирование
• Работа с информацией
• Схематизация
• Анализ и исследование
• Коммуникация и взаимодействие
• Продуктивность
• Предметная и личностная рефлексия
• Личностные характеристики: поведение в конфликте, лидерство и антилидерство и т.п.

Важно увидеть действия, которые дети производят в ходе решения задачи, и соотнести эти действия с умениями, которые эти действия демонстрируют. Может быть такое, что некоторые действия говорят об отсутствии определенных умений. Таким действиям придается «значение отсутствия».

Зафиксировав одно только простое действие детей, например, «заказ группой наклонной плоскости» в начале решения задачи, мы можем проследить сформированность нескольких метапредметных компетентностей. Как ученики научились работать с информацией? Есть ли у них навык внимательного прочтения условия задачи до конца и планирования собственных действий? Удерживают ли они, что сделанную модель обязательно надо будет опробовать и при необходимости переделать?

Большинство детских групп, на которых мы проводили апробацию задачи «про пирамиды», не прочитывали условие задачи до конца, не планировали собственных действий по созданию устройства. И, соответственно, только в момент испытаний понимали, что проверить работу устройства можно, «спуская его с горы». А как же сделать гору? В то же время были команды, которые в самом начале своей работы выделили людей для конструирования наклонной плоскости. Некоторые группы начали испытывать свои модели только после того, как обнаружили, что другие команды уже приступили к испытаниям, и работали «по видимому образцу».

Что еще заметили?

Анализ результатов решения проектной конструкторской задачи и интерпретация полученных данных позволяет, помимо оценки УУД, делать выводы о способе обучения, стиле и культуре учебного взаимодействия, разворачивающихся по отношению к наблюдаемым группам детей. Например, вот еще некоторые письменные наблюдения.

«…дети некоторых классов не умеют планировать (многотактово и надолго).

Во время прочтения задачи одни дети начали сразу рисовать конструкцию, другие сразу вбрасывали реплики: “А я поняла – надо сделать кран!”, третьи сразу начали делать из карандашей и листов модель.

Команды, прочитавшие до конца и начавшие планировать, делали следующее.

Одни останавливались на этапе распределения ролей. И тот, кто отвечал за заказ материалов, оказывался виновным в неуспехе команды, т.к. остальные хотели действовать, а материалов для работы не было.

“Димка, быстрее пиши заявку на склад!” – кричали они.

“Димка, нам не хватает клея, закажи еще”.

“Димка, нам не хватило резинок, беги на склад”.

Спланировать заранее, что необходимо для модели, эта команда не смогла, и потому работа шла медленно и отрывисто. Каждый этап приходилось придумывать и обсуждать заново.

Другие команды вместе обсуждали, какую модель они собираются делать и что для этого им необходимо. Но список предложенных материалов не прочли. Поэтому, нарисовав модель и обратившись к эксперту, они с удивлением узнали, что металлических труб и “Лего” на складе нет.

Команды третьего типа успешно справились с планированием первого этапа. Они прочитали задачу, грамотно сделали заказ на склад и приступили к изготовлению модели. Но после того как модель была изготовлена, обнаруживалось, что ее надо как-то испытать. А доски и груза для проведения испытаний не оказалось.

Таким образом, выяснилось, что практически все команды не умеют планировать долговременную работу проекта.

Однако, к нашему удовлетворению, выяснилось, что дети классов РО в основном умеют строить коммуникацию, умеют разделять роли, часто идут четко за лидером. Коммуникация детей в командах разворачивалась по нескольким сценариям.

Первый сценарий: один-два человека читают, распределяют роли, сами делают практически все и ругают остальных, что те не участвуют в работе команды.

Второй сценарий – не могут договориться и начинают делать две модели.

Третий – следуют четко за лидером (в основном РО) и беспрекословно подчиняются его идее. Небольшие добавления допускаются, но в основном все иные идеи жестко критикуются.

Многие команды действуют по образцу. Или, видя модели и этапы работ других команд, начинают действовать, как они.

Многие дети очень сильно ориентируются на действия учителя. Если учитель не делает замечания, а только наблюдает – ученики считают, что они двигаются в правильном направлении, и не анализируют этапы свой деятельности. В сторону учителя после работы над задачей можно было услышать следующие реплики:

– А вы нам не говорили, что будет испытание.

– А вы нам не сказали, что будете нагружать модель.

– А вы не говорили, что нельзя крепить парус.

Ребята из классов Вальдорфской педагогики умеют довести свою работу до итогового продукта. Конструкция будет сделана во что бы то ни стало. Несомненно, это следствие большого акцента на ручное и художественное творчество в образовательной программе этих классов. Однако и в этих, и в других классах критически мало работы со схематизацией: дети в лучшем случае делают условное изображение конструкции (иногда очень художественное), но не схему…»

Если детям в основном не удается успешно справиться с инженерной задачей, то общие выводы о способе их обучения можно сделать такие:

• Мало деятельностных и продуктивных режимов.
• Нет практических задач.
• Мало опыта представления (предъявления) собственного продукта (не могут объяснить).
• Преобладает действие по образцу (репродуктивный способ обучения), сильна ориентация на оценку учителя.

Давайте помнить: образовательный процесс наполнен огромным количеством задач. Какого рода задача позволит проявить УУД (компетентности) в реальном действии? Как мы сможем увидеть, что именно умеют делать дети естественно и самостоятельно (без инструктивных команд и непосредственного сопровождения взрослых)?

Попробуем описать характеристики проектной задачи, втягивающей детей в процесс решения и провоцирующей их на естественное проявление своих умений. На наш взгляд, «конструкторский проект – инженерная задача» и есть искомое. В ней все, что нужно, обуславливается и проявляется очень естественно.

1. «Проект – так проект!» Задача должна предполагать реальный конечный продукт, например, создание рукотворной инженерной конструкции.
2. «Сделать, а не подумать, как сделать». Детям намного интереснее работать с реальным объектом, чем с умозрительным. В инженерной задаче просто невозможно уйти от ответственности: в конце – обязательно испытание модели. Поэтому не сделать – нельзя.
3. «Продукт, который сам говорит о своем качестве». Учитель отдален от ситуации оценивания работы. Эту функцию отлично выполняет сама модель. Она либо работает, либо нет, и все это видят. По продукту видно, соответствует ли результат работы замыслу. Это важно прежде всего для собственной рефлексии ребенка, самооценки эффективности его труда. В свою очередь, для взрослого это – основа диагностических критериев и индикаторов.
4. «Итоговая оценочная процедура – командный батл». Соревновательность, открытая конкуренция команд становится условием появления «зеркала» своей и чужой работы.
5. «Режим решения – деятельностное погружение». Необходимо предусмотреть процессуальную возможность погрузиться в стихию творческого проекта, выделяя достаточное количество времени для креативной и кропотливой работы и игнорируя привычную нарезку времени на уроки и перемены.
6. Инженерная задача формулируется не как задание, а как проблема, оставляя действие по переводу проблемы в практическую задачу за детьми.

Вся эта проблематика может быть реализована в образовательном процессе не только как диагностическая, но и как обучающая. Для этого в процедуру организации работ можно добавить следующее:

• Несколько (минимум 2) экспертных тактов.
• Взаимную экспертизу.
• Подробную рефлексию результатов.

И, возможно, после того как решение инженерно-конструкторских задач в режиме погружений станет хорошей школьной традицией, все опасения учителей смогут окончательно развеяться. Ведь тогда они неоднократно своими глазами увидят, как дети не хотят уходить на обеденный перерыв, будучи страстно увлеченными изготовлением или испытанием конструкции, как со временем ловко управляются с различными инструментами, как много неординарных решений и идей способны породить без помощи учителя, как можно легко и изящно направить ребенка в нужном направлении, не указывая на ошибку и не подсказывая решение, как спрашивают тихо после батла: «А можно я свою машинку домой заберу? Я понял ошибку. Мы с папой ее доделаем».

Так случилось, что этот опыт породил больше выводов, чем ожидали сами авторы и организаторы погружений. Выводов о той образовательной действительности, в которой пребывают дети; о том, что отсутствует или присутствует в их опыте решения практических проблемных задач; о том, как возможно и невозможно диагностировать и формировать метапредметные и личностные результаты образования; а также о том, что инженерное образование непременно должно быть частью общего, то есть найти свое законное место в основной образовательной программе каждой возрастной ступени независимо от специфики школы.