Методична розробка

              Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

              Управління освіти Вінницької облдержадміністрації

 


Ладижинський міжшкільний навчально-виробничий центр «Спадщина»

 Урочисте відкриття  Виставки за участі Президента України В.Ф.Януковича.

Вінницьку область представляли вихованці гуртка радіоконструювання

Ладижинського МНВЦ «Спадщина»

Впровадження науково-дослідницької та винахідницької діяльності в навчальний процес гуртків технічної творчості

   

                               Творча група вихованців гуртка         Заняття гуртка радіоконструювання у формі

               радіоконструювання, дійсних членів МАН,   різновікових професійно-орієнтованих груп

                         в процесі вирішення винахідницьких задач                     

                                                               

Призери Всеукраїнського конкурсу  науково-дослідницьких, винахідницьких та раціоналізаторських розробок та Всеукраїнськоїнауково-технічної виставки молодіжних інноваційта творчих проектів «Майбутнє України»

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

  

УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ ВІННИЦЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

 


ЛАДИЖИНСЬКИЙ МІЖШКІЛЬНИЙ НАВЧАЛЬНО-

ВИРОБНИЧИЙ ЦЕНТР «СПАДЩИНА»

 

 

Впровадження науково-дослідницької та

 

винахідницької діяльності в навчальний

процес гуртків технічної творчості

 

 

                         МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

 

 

                             Kерівник гуртків -методист

                Герасимов Олександр Олексійович

                                           

                                                

 1.  Обґрунтування актуальності обраної теми методичної розробки

         Основним завданням сучасної освіти можна вважати створення умов для виявлення  та розвитку задатків, здібностей та таланту учнів, максимальне сприяння прояву геніальності у вузькому і широкому розумінні.

         Можливість проявити свої задатки та здібності залежить від наявного вибору напрямків діяльності учнів. У цьому плані найбільш позитивно сприяє організація позашкільної освіти, яка порівняно з обов’язковою шкільною програмою може надати учневі можливість саме такого вибору – познайомитись з певною сферою діяльності та випробувати себе у ній. Здійснити можливо перший свідомий вибір у своєму житті.

         Надання загально-технічних початкових уявлень у вигляді ознайомлювального короткого курсу дозволяє значно розширити можливості варіантів вибору.

         Тому саме такі заклади, як  міжшкільний навчально-виробничий центр «Спадщина», де поєднується можливість творчої діяльності і реального практичного втілення під час виробничого процесу, відіграють надзвичайно важливу роль у виявленні та розвитку таланту та здібностей учнів.

пізнавальну діяльність учнів, на розвиток їх здібностей залежить від постійної зацікавленості учня в освоєнні і самовдосконаленні саме в цьому напрямку людської діяльності. Саме зацікавленість, як відмічають психо-фізичні дослідження, позитивно впливає на всі фізичні процеси і функції: сприйняття, увагу, пам’ять, мислення, волю.  Ушинський вважав, що «навчання, отримане примусом і силою волі,» не сприяє розвитку творчих начал людини.

         Максимальному виявленню і розвитку обдарованості та здібностей учнів, пізнавальних інтересів до обраного напрямку діяльності і самого процесу творення сприяють наступні положення організації навчального процесу:

1       - учень діє активно, залучається в процес самостійного пошуку і «відкриття», вирішує завдання проблемного характеру;

2       - навчальна діяльність цікава тоді, коли різноманітна. Одноманітна інформація та способи діяльності швидко нівелюють творчі начала;

3       - необхідно формувати в учня розуміння важливості, необхідності, потрібності своєї діяльності, як по окремих розділах програми, так і в цілому;

4       - для учнів цікавий матеріал, який пов’язаний з раніше набутими знаннями, співпадає з їх особистими планами та намірами;

5       - навчання повинно бути посильним для учня;

6       - учень повинен мати можливість часто проявляти себе, отримати оцінку;

7       - яскравість, емоційність, відчуття постійного руху до поставленої мети, які супроводжують пізнавальний процес діяльності учня є найбільш потужним стимулом для розвитку творчих здібностей учнів.

Кожна здорова дитина, народжуючись, має над колосальні можливості розвитку здібностей за всіма видами людської діяльності. Але ці можливості не залишаються незмінними, а з віком поступово гаснуть, слабшають, і чим старшою стає людина, тим складніше розвинути її можливості. Цей процес «названо незворотнє згасання можливостей ефективного розвитку здібностей». Необхідно, щоб умови випереджували розвиток.

«Привчай учня працювати, навчи його не тільки любити роботу, але настільки з нею зріднитись, щоб вона стала його другою натурою. Привчи його до того, щоб для нього не було інакше, як власними силами що-небудь засвоїти, щоб він самостійно думав, шукав, проявляв себе, розвивав свої дрімаючі потенціальні сили, створював з себе стійку людину». Нікітін Б.П. Гипотеза вознивковения  и развития творческих способностей.

       Важливою умовою особистністної реалізації та досягнення життєвого успіху людини є раннє виявлення та розвиток її здібностей, формування основ критичного системного наукового способу мислення. Для цього необхідний індивідуальний підхід в організації навчального процесу направленого на вирішення творчих науковоємких задач.

  Існуюча класно-шкільна система навчання забезпечує основні відповідальні необхідні для суспільства  функції, зокрема, надання основних знань,  масовість та зайнятість дітей та молоді. Навчання відбувається по єдиній програмі в одновікових класах. Різні за здібностями учні оволодівають однаковим об’ємом знань з учнями одного класу  за один і той же час. Дослідження науковців свідчать, що в дійсності різниця у виконанні завдання доходить до 5 хвилин – 1,5 години. 

    Залучення творчо обдарованої молоді до наукової діяльності здійснюється через систему МАН , основне завдання якої – сприяти створенню широкої мережі шкільних наукових товариств (ШНТ), первинних осередків тощо.

     ШНТ орієнтовані на тісну співпрацю з вищими навчальними закладами. Тому більшість ШНТ технічного спрямування не мають спеціалізованої матеріально- технічної бази для проведення повноцінних експериментально-дослідницьких робіт. Часто їх керівництво є громадським навантаженням «перевантаженого» вчителя.

   Існуючі програми впровадження елементів винахідницької та раціоналізаторської діяльності в позашкільну освіту хоча і стимулюють творчу уяву, просторове мислення та розширюють загально технічний світогляд, проте не передбачають матеріальну технічну реалізацію запропонованих нових рішень  (по суті – вирішення винахідницьких задач лише «на папері» та офіційну реєстрацію винаходів). 

     Гурткова форма навчання, як добровільна, з варіативними програмами і спеціалізованою матеріально-технічною базою передбачає групову або бригадну форми навчання переважно зорієнтовану на типове вирішення стандартних технічних завдань з акцентом на технологію виготовлення  та здобуття відповідних навиків і вмінь, тому потребує значного вдосконалення.

Запропонована методика, передбачає набуття вихованцями гуртків професійних знань і вмінь з елементами науково – дослідницької і винахідницької діяльності.

         Основною метою запропонованої методики є залучення учнів гуртків технічного профілю до науково- дослідницької та винахідницької діяльності на основі раціонального поєднання індивідуальної і колективної форми навчання  та адаптації навчального процесу до росту особистіснтого розвитку учня.

          Результатом   колективної діяльності учнів, згідно з впровадженою  методикою, є реальне втілення проведених творчими групами учнів гуртків прикладних розробок в технічних проектах (системах, конструкціях, комплексах пристроїв) з відповідною експертною оцінкою новизни та подачею патентної  документації до Державного комітету інтелектуальної власності та відгуками фахівців підприємств про доцільність впровадження проектів, що значно підвищує ефективність навчально-пізнавального процесу.

     Запропонована методика може знайти практичне застосування при організації роботи гуртків технічного профілю, орієнтованих на співпрацю з регіональними відділеннями МАН, для керівників-організаторів діяльності ШНТ та учнів професійних, допрофесійних і позашкільних навчальних закладів, які бажають розширити свій науково-технічний світогляд та розвинути творчі здібності.    

  Апробація запропонованої методики. Основні положення розробленої і впровадженої методики організації навчального процесу гуртків були заслухані на розширеному засіданні Вченої ради Вінницького інституту післядипломної освіти педагогічних працівників в червні 2010р(Висновок що-до доцільності впровадження даної методики приведено в додатку). В подальшій роботі по вдосконаленні методики були враховані висловлені зауваження та рекомендації науковців інституту.

    Також, отримано позитивні відгуки  на запропоновану методику від наукових працівників  Вінницького державного педагогічного університету  ім. М.М.Коцюбинського, Вінницького національного технічного університету та Вінницького обласного центру технічної творчості учнівської молоді ( Відгуки приведені в додатках).

      Психологічні і педагогічні аспекти особливостей організації навчання гуртків радіоконструювання  згідно з впровадженою методикою були розглянуті на обласному семінарі керівників гуртків на базі Ладижинського МНВЦ «Спадщина», заходу який було організовано обласним центром ТТУМ. Було проведено показові змагання майстер – клас серед різновікових бригад. Колеги – керівники обмінялись своїми враженнями, в основному позитивними. Професійний психолог провів незалежне анкетування учнів гуртків, яке на основі власних вражень учнів, підтвердило доцільність впровадження даної методики.

 2.Особливості  впровадження методики в навчально-пізнавальний процес гуртків технічної творчості

        Методика передбачає послідовне набуття учнем  таких умовних послідовних категорій розвитку: «Спостерігач», «Технолог», «Конструктор», «Винахідник», «Науковець», «Творець». Процес відбувається поступово, індивідуально, по мірі зростання складності вирішуваних задач, шляхом залучення  учнів різних вікових груп до участі в  комплексному (колективному) вирішенні завдань науково-дослідницьких робіт паралельно до проходження базової програми навчання. На основі багаторічного досвіду впровадження запропонованої методики можна умовно визначити коло вирішуваних задач в залежності від термінів навчання учнів гуртка.

    4-й і слідуючі роки навчання: координація роботи всіх основних ланок науково-дослідницького процесу, розроблення функціональних схем, випробування комплексів (систем), реферативний опис проведених теоретичних і експериментальних досліджень, розроблення патентної документації, розроблення програмного мікроконтролерного та комп*ютерного забезпечення, розроблення та виготовлення друкованих плат з застосуванням мікроконтролерівза допомогою лазерного друку та паяльних станцій.   

   3-й рік навчання:  конструкторське розроблення блок-схем окремих пристроїв, конструкторське розроблення креслень корпусів  ( раціональне розміщення органів керування), виготовлення передніх панелей з застосуванням елементів комп*ютерної графіки, розроблення, виготовлення і монтаж  друкованих плат з застосуванням інтегральних мікросхем, загальний монтаж і випробування пристроїв.

   2-й рік навчання:  розроблення, виготовлення і монтаж друкованих плат; загальний монтаж окремих пристроїв, виготовлення окремих деталей корпусів,трансформаторів, дротяних резисторів, установочних деталей тощо.

  1-й рік навчання: макетування окремих типових блоків пристроїв, виготовлення друкованих плат по позроблених кресленнях, участь у складанні корпусів та загальному монтажі пристрїв.

      Запропонована методика раціонально поєднує індивідуальну і колективну форми навчання, передбачає набуття вихованцями гуртків професійних знань і вмінь з елементами науково – дослідницької і винахідницької діяльності.

         В таблиці 1 розглянуто і сконцентровано основні ключові положення методики, орієнтованої на забезпечення цілеспрямованого росту рівня особистіснтого розвитку учня.

         Ірівень – початковий – передбачає створення умов для учня – початківця, щоб він отримав загальні уявлення про основні робітничо – інженерні професії профілю, початкові базові знання та вміння. З психологічної точки зору: щоб дитина змогла відчути чи дійсно подобається їй техніка і зокрема, радіоконструювання, саме процес виготовлення і пізнання. Тут не допустимі складні і надскладні завдання, постійні другорядні ролі, «зависання» - незайнятість під час занять.

         Найбільш оптимальна форма навчання на цьому етапі – різновікові бригади, де в якості наставників є учні 2 – 3 року навчання. Роль керівника – правильно підібрати, виходячи з психологічної сумісності, склад бригади, тематику робіт, роль наставника і учня.

Корисні змагально – ігрові заходи по проходженню окремих тем. Майстер – класи при яких наставник лише консультант (не працює з інструментами і комплектуючими).

       Така форма організації забезпечує вихід учня на рівень чіткого розуміння зв’язку: креслення схеми – реальний макет конструкції, забезпечує професійний ріст як наставника, так і учня - початківця.

ІІ рівень – базовий – передбачає подальше поглиблене професійне навчання існуючим способам вирішення технічних задач.

         Різновікові бригади набувають професійної орієнтації. Спосіб отримання знань і підведення до вирішення тактичних і стратегічних задач носить інтерактивний діалоговий характер між учнем і наставниками, учнями і керівником, наставниками і керівником.

                                                                                                             Таблиця 1

Методика науково - педагогічної організації навчального процесу гуртків технічної творчості

 

№

Рівень організації навчального процесу

Метод досягнення результатів

Рівень розвитку учня

Глибина вирішення задач

Форма навчання

1.

Початковий

Пізнавально-ігровий

Загальні уявлення (знання);  типові вміння, навички.

 

Макетування, окремі технологічні операції

Різновікові бригади

2.

Базовий

Інтерактивний

Застосування існуючих способів вирішення; професійні знання, вміння. Самоосвіта по окремих розділах.

Раціоналізаторство

Виготовлення згідно з наданою тех.. документацією.

Професійно орієнтовані різновікові бригади.

3.

Особисністно зорієнтований

Метод проектів

Візуалізація рішень. Розробка послідовних етапів вирішення. Раціоналізаторство.

Винахідництво.

Конструкторська розробка і застосування ЕОМ, МК

Творчі конструкторські групи . Слухачі МАН, НТУ

4

 

 

 

 

 

 

Евристичний

пошуково-технічний

 

 

 

 

 

 

 

Метод критичного шляху вирішенн

Поглиблена спеціалізація і самоосвіта по окремих напрямках технічних наук. Раціоналізаторство. Винахідництво

Постановка напрямів вирішення

Застосування результатів власних експериментальних досліджень.

Застосування ЕОМ. Програмування МК.

Оформлення, презентація, захист НДР.

Науково-технічні конструкторсько-технологічні творчі групи.

 Члени МАН, НТУ

 

 

5

Евристичний

міжгалузевий науково-дослідницький

Вирішення комплексних актуальних проблем  соціального, економічного, технічного, енергетичного, біологічного, медичного, екологічного характеру.

Самоосвіта, поглиблене вивчення, дослідження напрямків суміжних наук. Консультації з фахівцями виробництв, науковцями вузів. Винахідництво.

Вибір напрямків досліджень. Висуненя власних гіпотез вирішення. Критичне осмислення результатів власних експериментальних та  теоретичних досліджень.

Власне оптимальне вирішення. Розробка програмного забезпечення ЕОМ і МК. Апробація НДР, публікації, конференції.

Координаційна наукова рада творчих груп Дійсні члени МАН, НТУ

          При засвоєнні окремих тем учні самостійно знаходять відповідні схемо – технічні рішення (інтернет, періодичні видання), пробують застосувати їх при вирішенні окремих завдань. Фактично на цьому етапі учні виходять на рівень вирішення задач з арсеналу існуючих типових способів.

З психологічної точки зору така організація навчання дозволяє повністю усунути нерівномірність у попередній підготовці за рахунок надання відповідної ролі – «професії» в бригаді, яка потребує певних знань і вмінь: електромонтажник, радіомонтажник, слюсар – складальник, майстер відділу технічного контролю, конструктор по розробці друкованих плат, конструктор – дизайнер по розробці конструкції (зовнішнього вигляду) корпуса, технолог по виготовленню друкованих плат.         Є учні, які з певних причин не досягають ролі конструктора, але вони комфортно почувають себе в ролі монтажника чи слюсара – складальника.

         ІІІ рівень – дозволяє окремим учням, які мають бажання пізнавати і творити нове, проявити і розвити свої творчі здібності. Це особистісно зорієнтований спосіб навчання, який передбачає колективну творчість. Як правило, це учні 3 – 4 року навчання, які мають лідерські задатки, чітку активну життєву позицію, здатні зрозуміти поставлене керівником завдання і бачити (візуалізувати) його рішення.

         Навколо таких учнів об’єднуються по професійно – ролевій приналежності 3 – 5 учнів в творчі конструкторські групи. Основна мета таких груп – вирішення завдань по темах МАН, шкільного наукового товариства, які передбачають створення комплексів пристроїв різного призначення (підсилювачів, генераторів, джерел живлення тощо). Кожен знаходить свою роль у своїй групі від монтажу та складання типових пристроїв до програмування мікроконтролера.

         Лідери груп координують роботу кожного учня, проектують на шляхи послідовних етапів вирішення, контролюють їх проходження. Такий метод досягнення поставлених результатів є методом проектів і передбачає потужний розвиток системного мислення, активізацію творчих здібностей учнів.

На основі багатого досвіду цей метод, який по суті є універсальним, було адаптовано для вирішення конструкторських завдань, зокрема в гуртковій технічній творчості.

Практикується проектування креслень друкованих плат, пошук інформації, оформлення технічної документації з застосуванням ЕОМ. Більшість учнів – лідерів груп є слухачами МАН, приймають участь у заходах міського і обласного рівня.

ІV рівень – передбачає максимальну орієнтацію учнів на вирішення творчих завдань, роботу з технічними об’єктами (темами) задачами, раціональні розв’язки або шляхи розв’язків яких є не завжди відомі навіть керівникові.

Учні 3 – 5 років навчання по суті, стають дослідниками, активно беруть участь у розробці шляхів (гіпотез) вирішення задач на рівні проблем, галузевого характеру.

Тематика таких пошуково – дослідницьких робіт часто відповідно оформляється і виноситься на конкурси – захисти науково – дослідницьких робіт МАН, обласні і Всеукраїнські конкурси винахідників – раціоналізаторів.

Учень – лідер фактично очолює науково – дослідницьке об’єднання, в яке входять успішні учні конструктори і технологи, здатні виконувати творчі, фактично професійні, підвищеної складності, завдання.

         Навчальний процес, з точки зору ваги творчої складової, є по суті евристичним, орієнтованим на науково – технічну та винахідницьку діяльність.

         Учні – лідери об’єднань мають глибокі теоретичні знання, професійні вміння, достатню психологічну «міцність» щодо сприйняття на певному етапі неочікуваних результатів досліджень. Лідери формують критичний (оптимальний) шлях вирішення з можливістю паралельних і випереджуючих етапів. Самостійно планують, проводять експериментальні дослідження. Застосовують їх результати.

         Реалізовані пристрої і системи передбачають застосування сучасної елементної бази, зокрема мікро контролерів та відповідного програмного забезпечення. На цьому етапі доцільно виділити, як домінуючий евретичний спосіб організації навчального процесу, який передбачає проведення учнями міжгалузевих науково – дослідницьких робіт, зокрема для вирішення проблем соціального, економічного, технічного, енергетичного, біологічного, медичного характеру.

         V рівень -  передбачає створення фактично координаційного наукового центру об’єднання, яке очолюють талановиті учні, як правило, дійсні члени МАН, призери обласних і Всеукраїнських конкурсів. Шляхом консультацій з фахівцями виробництв та науковцями вузів, самоосвіти учні – координатори вивчають в достатній мірі напрямки суміжних наук. Проводять аналітичний огляд існуючих шляхів вирішення проблем. Проводять власні теоретичні і експериментальні дослідження, критично осмислюють і застосовують результати.

         Приймають власне оптимальне рішення, для практичної реалізації вивчають і розробляють програмне забезпечення як для мікроконтролерів, так і для ЕОМ.

         Своїм ентузіазмом, реальним оптимізмом і цілеспрямованістю на досягнення результату учні-лідери надихають своїх колег ( і в де – якій мірі керівника) на активну організаційну творчу винахідницьку діяльність, яка завершується апробацією на конкурсах, публікаціями, патентами.

         На даний час отримано свідоцтво Державного департаменту інтелектуальної власності на комп’ютерну програму та патент на винахід. Підготовлено та відправлено патентну документацію на винахід, яка пройшла експертизу інституту електроніки, автоматики і комп’ютерних систем управління Вінницького національного технічного університету.      При виборі тем враховано специфіку нашого регіону як аграрного, так і міста Ладижина зі складним екологічним навантаженням.  Роботи привернули увагу фахівців підприємств. Є позитивні відгуки.

 2.2. Зміст розділу програми навчання гуртка радіоконструювання 4-го року навчання «Винахідництво та раціоналізаторство».

 

1.Винахідництво та розвиток наукової творчості

2. Відкриття та винаходи.

3.Наявність та розв’язання задач.

4.Технічний характер рішення.

5.Новизна винаходу.

6.Позитивний ефект винаходів.

7.Заявка на винахід.

8.Формула винаходу.

9.Багатоланкова формула винаходу.

10.Цільовий, інформаційний та правовий характер опису винаходів.

11.Раціоналізаторські пропозиції.

12.Відмінності між винаходом та раціоналізаторською пропозицією

3.Основні вимоги до знань умінь та навичок вихованців гуртка.

         Одним з критеріїв оцінки результативності впровадження запропонованої методики навчання можна вважати здобутки вихованців гуртка під час апробації результатів проведеної роботи на масових заходах, зокрема, обласному та Всеукраїнському тижні юних раціоналізаторів та винахідників «Природа – Людина – Виробництво –Екологія»; виставці – конкурсі науково-технічної творчості учнівської молоді «Наш пошук і творчість, - тобі, Україно!»; І-ІІІ етапах конкурсу-захисту науково-дослідних робіт учнів – членів МАН. Також до уваги приймаються результати участі у змаганнях з радіоконструювання міського, обласного та Всеукраїнського рівня, наявність публікацій у ЗМІ про досягнення вихованців гуртка.

Результати діяльності, як творчих конструкторських груп так і кожного вихованця гуртка можна оцінити як інтегральний показник досягнень, виражений сумою балів. Крім перерахованих критеріїв, можна також врахувати результати вирішення нетипових конструкторських задач, завершенність написання формули винаходу, логічність та оптимальність конструкторських розробок функціональних та електричних схем пристроїв, конструкторських розробок друкованих плат та корпусів, правильність офрмлення результатів експериментальних досліджень. Також, в присутності всіх членів груп можна визначити коефіцієнти участі кожного вихованця у виготовленні пристроїв, який характеризуватиме  обсяг та складність виконаних робіт, надання допомоги та проявлену ініціативу.

Прогнозовані позитивні результати навчального процесу, організованого у відповідності з даною методикою, приведені в таблиці 2.

 

Прогнозований результат         Таблиця 2

№

Вихованці повинні знати

№

Вихованці повинні вміти

1.

Основи безпеки життєдіяльності при виконанні практичних робіт.

1

Адекватно діяти в аварійних ситуаціях, безпечно виконувати роботу.

2.

Етапи та методи конструювання технічних об’єктів.

2

Застосувати в своїй конструкторській діяльності сучасну елементну базу: операційні підсилювачі; мікроконстролери ; пристрої відображення інформації; цифрові та аналогові здавачі-сенсори; пристрої живлення в інтегральному виконанні.

Здійснювати конструкторську розробку функціональних схем, друкованих плат та корпусів радіоелектронних пристроїв.

3.

Основи винахідницької та раціоналізаторської діяльності.

3

Оформляти патентну документацію, згідно з діючими нормативами.

4.

Теорію та алгоритми вирішення винахідницьких задач.

4

Виготовляти радіоелектронні пристрої згідно з розробленою технічною документацією

5.

Основи процесу програмування цифрових пристроїв обробки інформації.

5

Здійснювати налагоджування та випробування радіоелектронних пристроїв на відповідність вимогам технічного завдання.

6.

Діючі вимоги до оформлення науково-дослідних робіт.

6

Володити технічною термінологією.

7.

Особливості професій технічного, зокрема, радіоелектронного профілю та навчальні заклади в яких можна їх здобути.

7

Висловлювати логічно, аргументовано, доступно свою думку при захисті науково-дослідних робіт.