Дополнительное образование детей технической направленности: современные задачи
Рассмотрим теперь современные образовательные задачи, связанные с техническим творчеством и освоением современной техники.
В качестве инвариантных можно выделить:
— понимание того, что мир современной техники строится на сложных законах, описываемых языком математики, естественных наук и конкретных технических решений;
— понимание того, что каждая единица техники имеет свои ограничения, режимы управления и параметры эксплуатации;
— умение проанализировать особенности конструкции конкретной технической единицы, в том числе понять, на основе каких законов и технических ограничений принимались конкретные конструкторские, технологические и инженерные решения;
— умение управлять конкретным техническим устройством как в стабильных, так и в экстремальных режимах эксплуатации, в том числе, понимание того, какие неадекватные действия управления или неблагоприятные стечения внешних параметров могут перевести устройство из стабильного в экстремальный режим;
— умение конструировать техническое устройство для выполнения заданных задач, с ограничениями на условия производства и режимы эксплуатации;
— умение выстраивать оптимальные схемы сборки и эксплуатации конкретного технического устройства или класса таких устройств.
Отметим, что актуальное в XX веке различие между «конструктором», «технологом» и «оператором» уходит в прошлое по мере увеличения:
— интеллектоёмкости конкретных типов устройств (в том числе необходимости «программирования» и «настройки») вместе с разработкой и сборкой или вместо них;
— увеличения степени модульности различных устройств;
— развития дистанционных схем управления.
Кроме того, стирается разница между «инженером» и «домохозяйкой» — технические устройства, обеспечивающие современный быт, не менее сложны, чем устройства в сфере транспорта и энергетики. Эмпирически это должно приводить к стиранию между «техническим творчеством» и «домоводством», фактически же требует для эффективной эксплуатации современного хозяйства квалификации «оператора».10
Любая программа, связанная с освоением современных технологий и техническим творчеством, может быть помещена в матрицу, образуемую возрастами (и их возрастными задачами) и содержательными задачами.
Новые направления и инновационные формы дополнительного образования детей технической направленности
Рассмотрим теперь несколько образовательных программ технической направленности, не имеющих прямых прототипов в традиционных формах дополнительного образования детей технической направленности.
Невозможные летающие объекты11
Программа «НооГен — Возможные Миры» была нацелена исходно на преодоление интеллектуальных ограничений, обусловленных традиционными формами преподавания школьных предметов.
Основной для программы формой была и является задача на построение «возможного мира» — мира, вполне игрушечного, но отражающего существенные характеристики действительности, или мира, который не отрицает никакого из существующих базовых принципов действительности, но кажется невозможным, если только не подумать о зазоре между существующими понятиями.
Первый вариант — «придумать мир, образованный системой взаимно пересекающихся окружностей на плоскости, и придумать, как обитающие в этом мире существа могут описывать геометрию своего мира». В самом деле, спрашивает любознательный школьник, вот мы придумали этих ползающих по окружностям тварей, придумали, как они свой мир описывают — а мы откуда знаем, что наш мир евклидов и трёхмерен?
Второй вариант — «придумать мир, в котором чудеса закономерны». А что значит — чудо? А что значит — закономерность? Если не считать, что мир заранее послушался учителя физики?
Но эта схема хорошо работает для тех школьников, которые уже заранее убеждены, что в школе всё про законы мироздания объясняют правильно. То есть для «отличников».
«Двоечники» в такие программы попадают редко. А что делать с «троечниками», с подростками, которые не по возрасту прагматичны и убеждены, что действительность — это только то, что они видели. Всё остальное — недействительно.
Г. З. Асиньяров, один из основателей программы «НооГен», человек, сам весьма склонный к инженерному творчеству, придумал образовательный ход: своими руками создавать невозможные объекты!
В качестве основной идеи была использована схема монгольфьера. Только во всём мире монгольфьеры сшивают лёгкими нитками из шёлка, а этот монгольфьер должен быть сделан из кальки, которую в любом количестве недорого можно купить в магазинах канцелярских товаров.
Раскрой монгольфьера был специально высчитан математиками, но так, чтобы на уроке геометрии можно было бы легко объяснить. По раскрою были высчитаны лекала. Ребята днями ползали по развёрнутым на полу рулонам кальки, точно отмеряя и отрезая по лекалам, с учётом лепестков для склейки. Клеили клеем ПВА, который можно купить в любом магазине хозтоваров. Получилась гармошка, про которую не верилось, что надуется и полетит.
Надували дымом (сперва от старых шин, потом, на втором испытании, решили, что лучше угольная пыль). Дым должен быть жарким и чёрным, дрова не подходят. Чтобы не загорелось, сделали асбестовую «юбку» вокруг того отверстия, через которое шар снизу должен заполняться дымом. Заодно эта «юбка» центрировала монгольфьер, не давала ему кувыркаться.
Первый полёт был в самом деле не очень удачным, но это был полёт, монгольфьер поднялся метров на пятьдесят, прежде чем завалился на бок, выпустил дым и упал (не рассчитали влажность и низкую облачность).
Второй запуск состоялся при ясной погоде, и монгольфьер парил в поле зрения около полутора часов. Школьники, участвовавшие в его создании, не пошли на специально устроенный для них КВН, а стояли на улице и смотрели.
Потом было вычислено, что именно чёрный дым создаёт парниковый эффект. Дым коптит поверхность шара изнутри, под прямыми лучами Солнца воздух внутри шара дополнительно прогревается, и он может летать гораздо дольше, чем предсказывали исходные расчёты.
А потом кто-то из восторженных участников предложил — а давайте, в следующий раз сделаем летающую тарелку…
Выводы с точки зрения инженерной физики, термодинамики и педагогики каждый может делать самостоятельно.
Фабрика программирования.12
Как правило, тема «программирования», «дизайна», «веб–дизайна» в дополнительном образовании сводится к освоению конкретного набора инструкций и решению типовых задач.
Особенность «Фабрики программирования» (разработчик — В. А. Конторин) состоит в том, что проходится весь цикл создания программного продукта.
Этот цикл включает в себя:
— постановку задачи: получение заказа на программную разработку, работающую на конкретные проблемы заказчика, либо изобретение «козырной фишки», создающей принципиально новую группу спроса; и в том, и в другом случае необходимо ответить на вопрос, какая главная полезная функция выполняется данной разработкой;
— перевод главной полезной функции в технические задания для программистов и разработчиков интерфейса;
— серию итераций, во время которых стыкуется общая схема работы проектируемого программного продукта.
Принципиально важно, что на этом этапе никакие технические операции (включая создание программного кода) не выполняются! До тех пор, пока пакеты технических заданий не согласованы.
На следующих шагах всё то же «притирается» об заказчика или типичного представителя группы спроса.
Принципиально важно:
— школьники работают командами;
— до того, как общий пакет технических заданий и эскизов согласован, никто не занимается непосредственно кодированием (разве что в качестве эскиз–макетов);
— кураторы, работающие со школьниками, отвечают только за выполнение нормы профессиональной самоорганизации, но не за конечный результат (то есть, не имеют повода кинуться выполнять работу за школьников);
— наставники, представители профессиональных сообществ, тем более не имеют отношения к продукту работы команд, но лишь отвечают на вопросы и приводят примеры, как та или иная (как правило, сходная) задача может быть решена.
В отличие от многих кружков и студий программирования, дизайна, веб-дизайна в «Фабрике программирования» важно, чтобы конечный продукт решал конкретную задачу. Возможно, именно поэтому выпускники «Фабрики программирования» неплохо капитализированы на рынке труда, а несколько команд за прошедшие десять лет существования проекта превратились в успешные программистские фирмы.
Тренажёр реальности
Один из самых популярных современных образовательных проектов, совмещающих в себе обучение, культурное просвещение, зрелище — проект «Марс-ТЕФО» (Москва, ВВЦ)13, позволяющий изучать физику, биологию, астрономию и другие науки в условиях, имитирующих реальный проект космического полёта к Марсу и освоения Марса.
Реальность проекта определяется тем, что:
— место действия представляет собой точный макет реального аппарата, конструируемого для марсианской экспедиции;
— движение по макету представляет собой не просто серию игровых задач, имитирующих «космическую фантастику вообще»: каждая из игровых задач опирается на реальные коллизии, с которыми придётся столкнуться участникам будущей межпланетной экспедиции;
— каждая игровая задача для решения требует использовать знание естественных и точных наук, часто — в нетривиальной конфигурации;
— каждая ситуация отыгрывается драматургически, с тем, чтобы участники игры могли пережить реальный драматизм ситуации и почувствовать себя героями кинематографа, которым реально приходится находить сложные решения в считанные минуты, а то и секунды.
Проект тренирует учеников на определённую деятельность и определённую реальность; его правомерно назвать «Тренажёром реальности»:
Основные принципы такого проекта:
— ученики осуществляют пробное практическое действие в специально созданных для них обстоятельствах, воспроизводящих реальную или воображаемую ситуацию, требующую решений и ответственных действий;
— эта ситуация либо типична для определённого вида деятельности, либо «предельна» и концентрирует в себе всю специфику этой деятельности;
— опыт, полученный в пробном действии, оформляется учеником как опыт своего собственного действия в нестандартной ситуации, и это позволяет в дальнейшем успешно действовать в сходных ситуациях.
Можно выделить несколько уровней построения таких «тренажёров реальности»:
— Лагерь исторической реконструкции. Полное погружение в конкретный быт и технологии обеспечения повседневности, с освоением соответствующих способов поведения.14
— Имитационные стратегические игры. Технология, профессионально используемая в форсайт–сообществах15, но подходящая и для изучения конкретно-исторических особенностей использования и разворачивания технических и технологических решений на исторически значимом материале.16
— Освоение инженерной культуры как таковой. Здесь возможны как историческая реконструкция (проживание истории отдельных открытий или даже создание целых сфер инженерной мысли и технических практик), так и работа с образами будущего.
Хорошим примером такого типа программ является Школа Инженерной Культуры, подробно описанная в Приложении 2.
|
