ОСНОВИ ПРОЕКТНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ. МЕТОДИ ПРОЕКТУВАННЯ: МЕТОД ФОКАЛЬНИХ ОБ’ЄКТІВ

Тема: ОСНОВИ ПРОЕКТНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ. МЕТОДИ ПРОЕКТУВАННЯ: МЕТОД ФОКАЛЬНИХ ОБ’ЄКТІВ

Мета: формувати в учнів знання про особливості застосування методу фокальних об’єктів під час проектування виробів та вміння використовувати його під час конструювання виробів; формувати знання про моделі-аналоги, вміння описувати виріб, аналізувати конструкції виробів; розвивати логічне мислення; екологічне виховання.

Ключові поняття: метод фокальних об’єктів, моделі-аналоги, аналіз, ідея, опис, конструкція, вимога.

Обладнання: моделі-аналоги

(різні конструкції виробу).

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

ОЧІКУВАНІ НАВЧАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ

1. Уміння характеризувати метод фокальних об’єктів та використовувати його.

2. Уміння аналізувати моделі-аналоги виробів.

3. Уміння визначати найкращі ознаки у зразках виробів-аналогів.

4. Уміння переносити випадково обрані явища та об’єкти на предмет, який удосконалюється.

5. Уміння складати опис та розробляти ескізи виробів із застосуванням методу фокальних об’єктів.

ОРІЄНТОВНИЙ ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

I. Організаційний етап.

II. Мотивація навчальної діяльності

учнів.

III. Актуалізація опорних знань учнів.

IV. Вивчення нового навчального матеріалу.

1. Метод фокальних об’єктів.

2. Моделі-аналоги, їх аналіз.

3. Опис виробу.

VI. Підбиття підсумків, оцінювання результатів роботи.

КОМЕНТАР ДЛЯ ВЧИТЕЛЯ

Одним із завдань уроку для вчителя є формування в учнів переконання, що творчий процес може бути хаотичним і безсистемним або систематизованим та алгоритмізованим. Безсистемний пошук нових ідей використовується через брак знань про інші способи і дає лише випадкові результати, які часто мають низьку якість. Водночас систематизовані методи грунтуються на чіткому плані дій, що сприяє пошуку в різних напрямках та дає можливість отримати несподівані якісні результати. Таким чином, використання різноманітних методів творчого пошуку для генерування нових ідей дає кращі результати за тих самих або менших затрат часу.

Запитання до класу:

– Який метод проектування ви вивчали в 5-му класі?

– Який метод проектування вивчали в 6-му класі?

– Що є особливістю використання біоформ під час конструювання виробів?

Після актуалізації опорних знань учитель робить висновок, що основною властивістю методу біоформ є використання

Особливостей будови, форм та кольорової гами біологічних об’єктів (рослин, тварин та ін.), тобто тут є цілком певний напрямок пошуку. З іншого боку, немає чітких вказівок, як обирати біологічні аналоги, тут робота ведеться здебільшого навмання, з урахуванням досвіду конструктора.

Моделями-аналогами можуть бути не лише біологічні об’єкти, а й будь-які інші – об’єкти неживої природи, виготовлені людиною тощо.

Таким чином учитель підводить учнів до поняття модель – аналог: подібні за призначенням вироби, на основі яких здійснюють розробку власної конструкції виробу, тобто конструювання.

Одним із методів творчого мислення є метод фокальних об’єктів. Учням слід пояснити основний алгоритм використання цього методу:

– пошук довільних об’єктів;

– аналіз довільних об’єктів;

– поєднання властивостей та характеристик з об’єктом конструювання або використання властивостей та характеристик довільних об’єктів в об’єкті конструювання.

Пояснення методу краще проводити в інтерактивній формі, разом з учнями. Учням надається право вибору об’єкта конструювання: свічник, підставка для ручки, гольник тощо. Голосуванням підняттям рук визначається об’єкт проектування.

Наприклад, учні визначилися, що вони будуть конструювати свічник.

Учитель записує на дошці зверху посередині слово “Свічник”. Цей предмет є в центрі уваги, у фокусі (тому назва “фокальний”). Учні дублюють записи вчителя в зошиті.

Наступна дія – вибір довільних об’єктів. Краще обрати 2 довільних об’єкти, це зменшить час конструювання. Учням пояснюють, що довільні об’єкти мають бути матеріальними (слова думка, мова, мрія тощо не підходять), тобто їх можна побачити, доторкнутися до них. Краще обирати ту модель – аналог, яку можна побачити, зазвичай, на столі, парті, у вікні тощо.

Отже, 2 учні обрали такі об’єкти: лінійка та олівець шестигранної форми.

Учитель записує їх під словом “Свічник”, “Лінійка” – зліва зверху, “Олівець” – справа зверху. Наступним кроком є визначення властивостей та характеристик довільних об’єктів.

Учні за бажання висловлюють свої міркування. Наприклад, для аналогу “Лінійка” можуть бути такі: дерев’яна, плоска, з поділками, широка, тонка. Для об’єкта “Олівець”: шестигранний, довгий, зі стрижнем, з конусним загостренням, з двох половинок.

Учитель фіксує висловлювання на дошці. У результаті має вийти схема. Наступним кроком учителя та учнів є поєднання отриманих властивостей та характеристик з фокальним об’єктом, аналіз отриманих результатів.

Свічний
Лінійка Дерев’яна Плоска 3 поділками Широка Тонка	Олівець Шестигранний Дві половинки Довгий Зі стрижнем Конічне загострення

Учитель фіксує перше поєднання: свічник + дерев’яна = дерев’яний свічник. Далі дає можливість висловитися учням (за бажання) з приводу цього поєднання. Вислухавши міркування учнів, учитель доходить висновку: свічник може виготовлятися з різних матеріалів, але в нашому випадку під час вивчення обробки деревини основним конструкційним матеріалом має бути деревина. Не виключене поєднання з іншими матеріалами, що учні вже вміють обробляти (фанера, тонкий листовий метал, дріт). Тому перше поєднання слід використати.

Друге поєднання: свічник + плоска = свічник на пласкій основі або з плоскими деталями. У конструкції можна використати планки.

1. Свічник + з поділками = декорування свічника рисками.

2. Свічник + широка = свічник із широкою основою або із широкими деталями.

3. Свічник + тонка = конструкція свічника з тонкими деталями. Тонкі деталі мають малу міцність, тому їх варто виконати зі сталі.

4. Свічник + шестигранний = основною формою деталей свічника є шестигранна форма.

5. Свічник + дві половинки = свічник з двох половинок. Запропонована конструкція може складатися з двох половинок або симетрично розташованих деталей.

Решту поєднань учитель пропонує учням виконати та проаналізувати вдома.

Після аналізу відбирають одне або декілька поєднань, на нашу думку, найоригінальнішими є друге та п’яте.

Уявімо конструкцію та опишімо її. Свічник складається з основи квадратної (шестигранної форми), на ній кріплять дві планки або дерев’яні лінійки за допомогою квадратного брусочка. У верхній частині свічника кріплять ще один квадратний брусочок, до якого, у свою чергу, будуть кріпитися деталі для утримання свічки. Диск можна виготовити з фанери або тонкої дошки квадратної (шестигранної) форми. На диск кріпиться ще один брусок з отвором для свічки діаметром 20 мм або іншим.

У найпростішому варіанті диск та додатковий брусок можна не використовувати, а просвердлити отвір у тому брусочку, що кріпиться до верхньої частини планок.

Таким чином, ми отримали три варіанти свічника. Перший – з малою кількістю деталей. Другий – з квадратними основою та диском. Третій – із шестигранною основою та диском (мал. 102).

Мал. 102. Варіанти свічника

Визначимо вимоги до виробу та проаналізуємо сконструйовані свічники. Учитель пропонує учням висувати вимоги до свічника. Учні висувають вимоги та відразу ж їх аналізують.

Орієнтовним переліком вимог може бути:

– стійкість та безпечність;

– мала кількість деталей;

– оригінальність дизайну;

– можливість виготовляти в майстерні (технологічність);

– міцність конструкції;

– зручність у користуванні;

– невелика кількість використаних матеріалів (економічність);

– використання екологічних матеріалів або вторсировини (екологічність).

Учням слід пояснити, що для зручності слід скласти табличку та в першому стовпчику зазначити вимоги, у верхньому рядку записати варіанти конструкцій. На перетині вимоги та конструкції ставлять знак “+” (вимога повністю відповідає конструкції) та для підрахунку вважають за 1 бал, “-” (вимога не відповідає конструкції) та для підрахунку вважають за 0 балів, “±” (вимога частково відповідає конструкції) та для підрахунку вважають за 0,5 бала.

У класі можна з учнями проаналізувати один або два варіанти, решту вони аналізують удома.

Нижче подаємо таблицю з орієнтовним аналізом.

Вимоги	Найпростіший Варіант	Ускладнений Варіант	Складний Варіант
Стійкість та безпечність	+	+	+
Мала кількість деталей	+	–	–
Оригінальність дизайну	+	+	+
Технологічність	+	+	+
Міцність конструкції	+	+	+
Зручність у користуванні	–	+	+
Економічність	+	–	–
Екологічність	+	+	+
Усього балів	7	6	6

Учитель робить висновок: відповідно до аналізу, найпростіший свічник має найкращий результат. Однак є також один недолік – у ньому нікуди стікати розтопленому воску (не задовольняє вимоги щодо зручності в користуванні).

Учням пропонується вдома подумати над тим, як можна виправити зазначений недолік.

ІНФОРМАЦІЯ ДО ВИВЧЕННЯ НОВОГО НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ

Розповідь учителя. Суть методу фокальних об’єктів полягає в перенесенні властивостей одного предмета на інший. Мета методу – удосконалення об’єкта за рахунок отримання великої кількості оригінальних модифікацій об’єкта з несподіваними властивостями. Фокальними (лат. focus – осередок) називають об’єкти, що перебувають у фокусі, у центрі уваги.

Метод фокальних об’єктів (далі – МФО) створив у 1923 р. Е. Кунце – професор Берлінського університету, у 1950-х роках його вдосконалив Ч. Вайтинг у США. Цей метод відзначається простотою і значними, практично необмеженими можливостями пошуку нових точок зору щодо вирішуваної проблеми. У методі використовуються асоціативний пошук і евристичні властивості випадковості.

Результатом застосування МФО є список ідей і пропозицій щодо нових модифікацій об’єкта. До відбору найефективніших пропозицій зазвичай залучають експертів.

Послуговуючися цим методом, ставлять такі завдання:

1. Придумати щось нове, видозмінюючи або вдосконалюючи реальний об’єкт.

2. Розглянути предмет у незвичному ракурсі.

3. Проаналізувати об’єкт.

Учитель наголошує учням, що використовуючи метод фокальних об’єктів, слід дотримуватись певного алгоритму роботи:

1. Розглядаючи або змінюючи будь-який об’єкт, мимоволі обирають інший предмет (кілька предметів), який не стосується фокального слова.

2. Для вибору іншого предмета (кількох предметів) використовують предмети з оточення, словники.

3. Визначають 5…10 характеристик або властивостей вибраного предмета.

4. Дібрані ознаки прикладають до слова у фокусі; отримані словосполучення розглядають.

5. Коли потрібне або цікаве словосполучення знайдено, надають фокальному слову відповідних якостей. Для цього потрібно ввести до фокального об’єкта не властиві йому елементи, які зумовлюють його видозміну.

Слід також наголосити на перевагах та недоліках зазначеного методу проектування. Перевагою методу можна вважати максимальну активізацію асоціативних механізмів творчої діяльності. Він забезпечує також перегрупування і зміщення ціннісних структур, у результаті чого виникає нова ціннісна конструкція. Недоліки методу полягають у тому, що цікаві та незвичайні рішення не мають характеру системної діяльності.

Учитель зазначає, що метод фокальних об’єктів більше підходить у тих випадках, коли потрібно модернізувати, удосконалити вже існуючий об’єкт або подати нову ідею, певний напрям у розвитку технічної думки. Цей метод не дає стовідсоткового розв’язку певної конструкторської або винахідницької задачі. Слід зазначити, що важливим є не так результат, тобто те, що учні зможуть удосконалити чи створити, як сам процес пошуку.

Подібні за призначенням вироби, на основі яких здійснюють розробку власної конструкції виробу, тобто конструювання, називатимемо виробами-аналогами, або моделями-аналогами.

Під час конструювання виробів за допомогою методу фокальних об’єктів використовують не моделі-аналоги, а, навпаки, будь-які довільні предмети. Однак у результаті ми отримуємо декілька виробів-аналогів, на основі яких можемо здійснювати конструювання виробу, який відповідатиме максимальній кількості вимог.

До кожного виробу висувається конкретний перелік вимог. Так, наприклад, до свічника висуваються вимоги щодо стійкості та вогнебезпечності.

Орієнтовними вимогами можуть бути:

– ергономічність (зручність у використанні);

– оригінальна та естетична дизайн-форма;

– використання доступних конструкційних матеріалів (дешевих матеріалів, відходів виробництва);

– можливість виготовлення в шкільній майстерні (технологічність);

– використання екологічно чистих конструкційних матеріалів або вторинної сировини;

– невелика (мінімальна) кількість деталей;

– міцність конструкції (міцні з’єднання);

– наявність, доцільність оздоблення.

Аналіз виробів здійснюють з використанням таблиці. Слід зазначити, що аналізуючи ми не маємо змоги доторкнутися до виробів та відчути всі їх особливості. Слід орієнтуватися лише на зображення, зрозуміло, що ті самі конструкції можуть оцінюватися по-різному. Оцінка залежить від власного досвіду, уподобань, настрою конструктора та інших чинників. Якщо вимога є позитивною стосовно моделі-аналогу, то у відповідній графі ставлять “+”, якщо вимога не задовольняється, то ставлять “-“. Можна також використовувати знак “±”, якщо вимога відповідає частково.

Конструкція Вимога	№ 1	№ 2	№ 3
А
Б
В
Усього

У проектній документації сконструйований виріб описується. Опис можна виконувати довільно, але бажано дотримуватися плану:

– Опис конструкції та її особливостей.

– Опис окремих деталей (ті, які заслуговують на увагу: оригінальні, особливі тощо) та технологія їх виготовлення.

– З’єднання деталей.

– Декорування виробу.

– Особливості використання виробу.

Надалі учні виконують у Робочих зошитах практичну роботу Конструювання виробу з використанням методу фокальних об’єктів (с. 53). Доцільним буде організувати виконання практичної роботи в групах.

Необхідно підготувати ілюстративний матеріал із прикладами застосування методу фокальних об’єктів. Учні за аналогами або технічним описом розробляють власний варіант удосконалення певного об’єкта, який планується виготовити на наступних уроках (виконати ескіз у вільній техніці).

Під час виконання завдань учитель контролює роботу учнів з метою виявлення прогалин у їхніх знаннях та вміннях, здійснює поточний інструктаж.