Информационная система сопровождения деятельности федеральных инновационных площадок

Формирование пространственного мышления у школьников

2018

Пространственное мышление – важный компонент способностей человека ориентироваться в пространстве и оперировать пространственными категориями. Комплекс мероприятий, направленных на формирование этого типа мышления занимает важное место при формировании инженерного мышления [1, 2]. И мы уделяем отдельное внимание развитию этих способностей у учащихся в школе.

В общем образовании нет специального предмета, направленного на формирование пространственного мышления у школьников. Впервые с понятием пространственного мышления мы сталкиваемся в школе в 11 классе (!) на уроках геометрии (раздел стереометрия), когда уже поздно говорить о его развитии, приходится констатировать: либо оно есть, либо нет.

Мы считаем, что необходимо уже с младшего школьного возраста обращать внимание на пространственную геометрию объектов, развивать способности пространственно мыслить, начиная с младших классов, создавая хорошую почву для продолжения серьезных занятий в основной школе. Опыт многих исследователей показывает, что развитие пространственного мышления полезно для детей уже в дошкольном возрасте [3, 4]. Убедительны результаты исследования, приведенные Федотовой С. В. и Суленко В. А. в статье «О необходимости формирования пространственного мышления» [4].

В рамках реализации проекта Федеральной инновационной площадки по формированию инженерного мышления школьников [2] мы уделяем большое внимание развитию навыков пространственного мышления у детей разного возраста. Организационно это: и дополнительное образование силами Отделения дополнительного образования детей, и внеурочная деятельность, и уроки предмета Технология.

Начиная со второго класса, в рамках дополнительного образования ребята могут поработать в специальном приложении Planner 5d. Это условно-бесплатное веб-приложение, предназначенное для проектирования помещений и дизайна интерьера в виде 2D и 3D моделей (https://planner5d.com/ru/ ).

Planner 5d позволяет создавать наглядные планы помещений с трехмерной визуализацией. При работе в этом приложении важно, чтобы ребенок смог соотносить объемные формы и их проекции. Приложение позволяет это делать. Так при создании пространства помещения и насыщении его различными предметами, можно переключаться на режим 2D, где созданное помещение представлено в виде плана. Ребенок учится понимать, что объемные формы можно отразить в виде проекции на плоскости, привыкает работать с масштабом, понимать соотношение размеров и создавать свою планировку в пространстве. Поскольку наполнение виртуального пространства разнообразными объектами из библиотеки - творческий самостоятельный процесс, в котором обучающийся может проявить свой художественный и эстетический вкус, развить воображение, проявить свою фантазию и изобретательность, то данное приложение всегда с большой радостью используется детьми. Для них это – интересная игра, в которой развивается понимание пространственной и плоскостной геометрии. В такой деятельности на конкретных примерах школьнику можно объяснять законы создания архитектурных проектов, дать первичные знания из эргономики и дизайна.

Другим видом деятельности по формированию у учащихся пространственного мышления является выполнение работ 3D ручкой. Начиная с третьего класса, учащиеся на занятиях дополнительного образования с удовольствием выполняют творческие проекты в этой технологии. В отличии от работы в приложении Planner 5d, здесь мы имеем дело непосредственно с инструментом и материалом, создавая реальные, а не виртуальные объекты. Ребята изучают технику безопасности, осваивают приемы использования 3D-ручки и затем приступают к работе. В качестве материала используется нетоксичный PLA пластик.

Техника выполнения работ также предлагает сочетание 2D и 3D объектов: выполнение проекта начинается с создания эскиза иллюстрации, отражающего идею, особенности конструкции, цветовое решения и композицию будущей работы. Затем создаются плоские элементы в пластике. Постепенно от плоских объектов происходит переход к созданию объемных форм. Оторваться от плоскости и начать мыслить в пространстве – самое трудное, но и самое важное. Выполнение объемных и соединительных элементов, позволяющих представить все композицию как мини-скульптуру – это уже высший пилотаж.

При работе 3D ручкой у школьника не только развивается пространственное мышление, но и активизируется мелкая моторика рук, формируются такие навыки как усидчивость, внимательность к деталям, эстетический и художественный вкус, понимание пространства и масштаба. Все это в совокупности развивает способности ребенка, его пространственное мышление, фантазию и воображение. Настойчивость, многочисленные примеры и практика дают положительный результат. Школьники овладевают навыками создания собственных объемных образов и самостоятельного выполнения их из пластика.

Подобные занятия очень нравятся детям и безусловно очень полезны на первом этапе формирования пространственного мышления у школьников. Они служат хорошей пропедевтической базой для будущих серьезных занятий 3D-моделированием, которые (как показывает наш опыт) возможны уже, начиная с четвертого класса, в рамках дополнительного образования. Мы придерживаемся позиции, что заниматься 3D-моделированием даже в младших классах нужно сразу в серьезных САПР (например, Creo Parametric, Autodesk Inventor, Kompas 3D), так как это дисциплинирует и подготавливает мышление учащихся к восприятию более сложных задач инженерного плана.

С этого года мы начали большую работу по включению современных технологий в процесс преподавания предмета Технология, ранее отработав приемы и методы на занятиях внеурочной деятельности детей «Компьютерная графика» и «Объемное рисование».

Planner 5d включен как модуль в программу 5 класса в рамках темы: «Интерьер и планировка помещений разного назначения». В течении 5 уроков все учащиеся класса разрабатывают проект дома/квартиры с помещениями разного функционального назначения. В конце модуля – обязательная защита проектов перед всем классом и обсуждение спланированного интерьера.

Работа с 3D-ручкой включена как модули в рабочие программы предмета Технология 5 и 6 класса. При этом особое внимание уделяется выбору тем проектной деятельности, такому, чтобы можно было организовать межпредметные связи. Приведем в качестве первого примера комплексный проект 5 класса по изучению мелких архитектурных форм нашего города, который был поддержан сразу тремя предметами: МХК, История и культура Санкт-Петербурга и Технология (Проект «Ограды и фонари Санкт-Петербурга в контурах»). Второй пример относится к межпредметной проектной деятельности в 6 классе. В технике малых скульптурных форм были выполнены иллюстрации к литературным произведениям и, таким образом, реализован целый ряд проектов на стыке предметов Технология, Искусство (ИЗО) и Литература (Проект «Иллюстрация к произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила»).

Дальнейшее развитие идеи формирования пространственного мышления школьников будет реализовано через включение в программу по Технологии 6, 7, 8 классов модулей: 3D-моделирование в САПР, прототипирование с использованием 3D-принтеров, лазерные технологии, фрезерная обработка. Такое наполнение предмета современными технологиями позволяет создать условия для многоэтапного развития пространственного мышления учащихся до уровня, который позволит им выполнять интересные высокотехнологичные инженерные и дизайнерские работы.

Библиографический список

1. Капитанова Е. Б., Ярмолинская М. В., Спиридонова А. А., Дуплийчук А. С. Формирование инженерного мышления в гуманитарной школе..//«Образовательная динамика сетевой личности»: Материалы I международной научно-практической конференции Санкт-Петербург: РГПУ им.А.И.Герцена, Институт педагогики, 2018
2. Ярмолинская М. В., Спиридонова А. А. Система работы по развитию инженерного мышления детей // «Взаимодействие субъектов образования в информационном обществе: опыт стран Европы и АТР» [Электронный ресурс]: Материалы международной научно-практической конференции 24 октября 2017 г. // Дальневосточный федеральный университет, Школа педагогики– Электрон.дан. – Владивосток: Дальневосточный федеральный университет, 2018 г. – с. 118-121
3. Василенко А. В. Развитие пространственного мышления учащихся в процессе изучения геометрии: психологический аспект. // Преподаватель XXI век. Психология и образование. -2010, №2. URL. https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-prostranstvennogo-myshleniya-uchaschihsya-v-protsesse-obucheniya-geometrii-psihologicheskiy-aspekt/viewer [Дата обращения 06.05.2020]
4. Федотова Н.В., Суленко И.А. О необходимости формирования пространственного мышления.// Современные наукоемкие технологии. -2008, №8. URL https://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=24125 [Дата обращения 06.05.2020]