Моделювання з використанням наборів конструкторів. Ознайомлення учнів з елементами техніки

Усі набори конструкторів, що випускаються в нашій країні та за рубежем, розрізняються за матеріалом, з якого виготовлені деталі (металеві, дерев’яні, пластмасові чи комбіновані), а також за призначенням: будівельні, технічні, електротехнічні, сюжетно-тематичні й універсальні.

Набори будівельних конструкторів найчастіше складаються з дерев’яних деталей, що мають форму цеглинок, брусків, тригранних призм, панелей, блоків та ін. У пластмасових наборах можуть міститися готові вікна, двері, шпилі тощо. Способи з’єднання деталей – за допомогою шипів і гнізд або у вигляді мулярської кладки.

Пластмасові технічні конструктори мають більші за розмірами деталі, ніж металеві, через що дітям із ними зручніше працювати. Але при їх з’єднанні молодші школярі можуть відчувати значні труднощі, бо розміри деталей бувають не завжди точними, в нарізанні різьби на гвинтах і гайках допускається брак.

Сюжетно-тематичні конструктори призначені для складання якогось одного технічного об’єкта визначеної тематики (моделі автомобіля, літака, потяга). Вони більше придатні для позакласної роботи.

При формуванні у дітей первісних уявлень про електрику використовуються електротехнічні конструктори, які дають змогу скласти найпростіші електричні кола, ознайомити учнів з різними його елементами, електроарматурою, деякими правилами електромонтажних робіт.

Найбільш розповсюджені та вживані на уроках трудового навчання у початкових класах технічні конструктори «Механік», деталі якого виготовлені з металів і мають різноманітну форму (рис. 7).

Усі деталі можна об’єднати у п’ять груп. До першої належать смужки й пластини з плоским профілем. Смужки мають один ряд отворів, а пластини кілька. Діаметри отворів і відстані між ними строго однакові, що полегшує з’єднання деталей і дає змогу створити різні варіанти технічних об’єктів, досить велику кількість моделей та макетів. До другої групи входять усі деталі кутового профілю, які відрізняються між собою лише кількістю отворів. До третьої групи належать деталі швелерного (чи коритного) профілю. Це скоби, які виготовлені зі смужок за допомогою відгинання під прямим кутом кінців, і плато – деталь прямокутної чи квадратної форми з кількома рядами отворів і відігнутими під прямим кутом краями.

Четверта група (круглий профіль) за кількістю деталей є багатшою і різноманітнішою. Сюди належать:

- колеса, різні та величиною, іноді можуть бути з гумовими шинами та фланцем для кріплення їх на осі;

- диск – плоска деталь з отвором у центрі та кількома рядами отворів навколо нього;

- шестерня – кругла деталь із зубцями по краю та фланцем для кріплення;

- блок – невелике за діаметром колесо із заглибленням по периметру;

- втулка – кругла деталь, що має вигляд короткого стержня, з отвором у центрі;

- вісь – кругла довга деталь (стержень) без різьби;

- коловорот – кругла довга деталь, зігнута під прямим кутом із відігнутою короткою ручкою.

До п’ятої групи входять деталі, що використовуються для з’єднання інших. Це гвинт, гайка, шпилька шайба. Гвинт – кругла деталь із різьбою, на одному кінці якої є овальна голівка з прорізом для викрутки. Гайка- деталь шестигранної форми з отвором посередині та різьбою внутрі. Шайба – кругла тонка деталь, з одним отвором у центрі, а шпилька подібна до осі, лише з різьбою.

Навіть у найбільш універсальних наборах важко передбачити усі деталі, що можуть знадобитися при моделюванні та конструюванні. Тому часто для власних конструкцій молодші школярі виготовляють окремі деталі з тонкої жерсті, фанери чи картону. Таке поєднання монтажних операцій з обробкою деяких матеріалів, реалізація конструкторських завдань з технологічними сприяє вдосконаленню загальнотрудової підготовки учнів.

Крім стандартних деталей, у кожному наборі ще міститься друкована інструкція, яка дає перелік і зовнішній вигляд усіх деталей, у ній наводяться малюнки рекомендованих для виготовлення моделей різних технічних об’єктів. Діти вчаться читати графічні зображення, що є важливим кроком до роботи за кресленням, порівнювати технічні форми з геометричними фігурами, у думці розчленовувати об’єкти й співставляти окремі частини.

Деталі технічних конструкторів найчастіше з’єднуються за допомогою гвинтів і гайок. З’єднання можуть бути рухомі й нерухомі. Найпростіше нерухоме з’єднання можна здійснити за допомогою одного гвинта, сильно затягнувши гайку. Але воно є не надійним. Якщо одну із деталей повернути проти годинникової стрілки, то гайка почне розкручуватися і кріплення ослабне. Щоб нерухоме з’єднання було надійним, використовують два гвинти й дві гайки (рис. 8, б). Тоді навіть при слабо затягнутих гвинтах деталі не будуть повертатися.

Якщо при з’єднанні двох деталей гайку сильно не затягувати, то вони зможуть вільно рухатися, і таке з’єднання буде називатися рухомим. Але воно є не надійним, тому що при постійному рухові деталей гайка буде розкручуватися. Щоб цього не сталося, першу гайку закріплюють іншою, яка називається контргайкою. У цьому випадку обидві гайки знаходяться разом, а деталі розміщуються між ними і головкою гвинта (рис. 8, в). Деталі чи гвинт вільно обертаються, а туго притягнуті одна до одної гайки не розкручуються. У іншому випадку одна з деталей туго затискується між двома гайками на кінці гвинта, а друга розміщується між головкою гвинта і першою гайкою. Міцне закручування гайок здійснюється за допомогою двох ключів (рис. 8, г).

У процесі практичної роботи з виготовлення різних виробів із деталей технічного конструктора учнів початкових класів треба ознайомити з відповідними правилами і прийомами виконання монтажних робіт і привчити свідомо їх дотримуватися.

Правила монтажу деталей.

1. Основним видом з’єднання деталей технічного конструктора є з’єднання за допомогою гвинтів і гайок.

2. Для закручування гайок служить гайковий ключ, а гвинтів викрутка.

3. Закручування гайок і гвинтів завжди виконується за годинниковою стрілкою, а відкручування – проти.

4. Усі деталі спочатку з’єднуються не міцно, а переконавшись у правильності конструкції, сильніше затягують гайки.

5. У моделях найчастіше гайки повинні знаходитися внутрі, а головки гвинтів – ззовні.

6. Працюють в основному викруткою, притримуючи гайку пальцями лівої руки.

7. При роботі викруткою треба слідкувати, щоб її напрямок розміщувався на одній прямій із напрямком гвинта.

8. Не треба міцно натискати на ручку викрутки. Натиск збільшують лише у кінці закручування та на початку відкручування гвинта.

9. Під час з’єднання деталей треба бути обережним і зосередженим, щоб викрутка не зісковзнула з головки гвинта й не поранила руку.

10. При демонтажі виробу всі деталі акуратно складають у коробку на свої місця.

Робота з наборами різних конструкторів має велике значення для загального розвитку молодших школярів. У процесі складання макетів і моделей діти вчаться уявляти майбутній виріб, співставляти його частини з геометричними фігурами, аналізувати зразок, читати графічні зображення, поміщені в інструкції, відбирати деталі, правильно користуватися монтажними інструментами. Поскільки учні не відволікаються на виконання технологічних операцій з обробки матеріалів, а практично весь час тратять на процес конструювання, то в них досить інтенсивно розвиваються творчість, самостійність, ініціативність, конструкторські здібності. Крім цього діти оволодівають знаннями про виробництво, техніку, знайомляться з машинами,їх будовою, призначенням. У процесі роботи їм часто доводиться розв’язувати конструкторські задачі: виготовити об’єкт за зразком чи малюнком із певними змінами (збільшити розмір, змінити деякі частини, поміняти деталі), змонтувати модель за описом чи певними умовами, а також за власним задумом.

При проведенні уроків технічного моделювання й конструювання частина вчителів відчуває значні труднощі. Вони не завжди можуть чітко уявити мету кожного уроку, визначити той обсяг знань про техніку, яким повинні оволодіти учні, поставити перед дітьми конкретну конструкторську задачу, передбачити ускладнення, що можуть виникати на практиці.

Часто молодші школярі приносять на уроки трудового навчання різні за призначенням та матеріалом конструктори. За наявності кількох їх різновидностей вчителеві складно визначити для всього класу єдине завдання, поставити перед дітьми конструкторську задачу. Щоб не виникало такого ускладнення, потрібно заздалегідь зібрати усі набори, познайомитися з ними, визначити який тип переважає, які у них способи з’єднання деталей. Найкраще, коли вчитель на початку навчального року потурбується, щоб усі батьки придбали для своїх дітей однакові конструктори, якщо цього не може зробити школа. Буває, що учні приносять неукомплектовані набори, у яких не вистачає деяких деталей. Через це вони можуть не виконати поставленого вчителем завдання. Щоб такого не траплялося, треба заздалегідь перевіряти комплектність згідно з інструкційним альбомом.

Іноді на уроках діти не проявляють особливого інтересу до роботи з конструкторами, тому що вони з ними працювали вдома і в більш сприятливих умовах: без обмеження часу, маючи зручніше робоче місце, при допомозі старших, складали моделі за своїм бажанням та власним задумом. Вчителеві слід пам’ятати, що в домашніх умовах діти не працюють, а граються. На уроках їм повної свободи дій давати не можна, а потрібно завжди ставити певну конструкторську задачу. Добре в подібних випадках організувати змагання на швидкість чи досконалість конструкції виробу. Якщо в учнів різні набори, то ними можна помінятися. Це тимчасово підвищить інтерес до роботи.

Дітям не хочеться в кінці уроку демонтувати свої моделі, на складання яких було затрачено певну кількість часу, зусиль, енергії. Вони не хочуть руйнувати продукт своєї праці, фантазії, творчості, ініціативи. Власний виріб для кожної дитини має велику цінність, для неї він найкращий, вона ним гордиться. Через це треба знаходити час для змагань на кращу модель, для ігор, організації виставок тощо. Молодші школярі повинні розуміти, що для створення нових і більш цікавих об’єктів демонтаж попередніх є необхідним.

Але разом із тим учителі повинні пам’ятати, що складені учнями моделі як продукти праці, ніякої цінності не мають. Суть не у виробах, а в тих знаннях та уміннях, якими оволоділи діти в процесі трудової діяльності. Важливість таких уроків треба насамперед оцінювати за тим, чи вчилися учні розв’язувати технічні задачі, чи розвивалися в них конструкторські здібності, що нового вони дізналися про машини, виробництво, працю людей.

Щоб молодші школярі оволоділи певною системою знань про техніку, набули навичок складання моделей, навчилися розв’язувати найпростіші конструкторські задачі, варто у кожному класі провести хоча б по три – чотири уроки з використанням наборів різних конструкторів (І клас – будівельний, ІІ – ІV класи – технічний і ІV клас – електротехнічний).

На першому уроці необхідно познайомити дітей із деталями та способами їх з’єднання, з інструментами та правилами роботи ними. Учні повинні добре вивчити склад конструктора, усвідомити, що кожна деталь має своє призначення, самостійно відбирати необхідні деталі при складенні моделей, а при потребі – вміти замінити їх іншими. На цьому ж уроці вони пробують з’єднувати деталі, вчаться працювати монтажними інструментами, можуть виготовляти найпростіші вироби. Слід продемонструвати дітям більшу міцність деталей кутового профілю порівняно з плоскими пластинами, розповісти, що саме кутова форма використовується в техніці: основи у вагонах, рами в автомобілях, опори електропередач тощо.

Вивчення технічного матеріалу в початкових класах, гадаємо, повинно бути систематизованим. Способи з’єднання деталей у будівельних конструкторах («Учись будувати», «Фантазія», «Юний архітектор») є найпростішими, тому саме з ними найлегше працювати першокласникам. Отже, в першому класі має переважати матеріал про будівельні споруди, їх конструктивні особливості, процес будівництва та колективний характер праці робітників.

У процесі будівельного макетування не слід обмежувати знання учнів лише про будинки: житлові, громадські та адміністративні. Варто розширювати їхні уявлення про будівельні об’єкти, ознайомити з поняттями «будівля» і «споруда». Будівлі є промислові (заводи, фабрики, комбінати, електростанції, елеватори, склади), сільськогосподарські (ферми, конюшні, теплиці) та вже названі цивільні будинки. Споруди служать для виконання в першу чергу різних технічних функцій. Їх можна поділити на дорожньо-транспортні (мости, тунелі, підземні переходи, естакади, дороги), гідротехнічні (канали, плотини, шлюзи), каналізаційні, архітектурно-монументальні й військові.

Класифікувати всі будівлі ще можна за матеріалом, з якого вони зведені (цегляні, кам’яні, бетонні, дерев’яні), за висотою (одно-дво, - та багатоповерхові) й формою (прямокутні, квадратні, круглі).

Будівництво передбачає виконання земляних, бетонних, кам’яних, штукатурних, столярних, покрівельних та інших видів робіт, а також монтування ліфтів, систем водо- й газопостачання, опалення, вентиляції, підготовку, завезення й розвантаження різних матеріалів.

Звичайно, одній людині не все це під силу, через те на будівництві переважає колективний характер праці. Тут трудяться люди найрізноманітніших спеціальностей: бульдозеристи, екскаваторники, водії, бетонники, мулярі, монтажники, штукатури, малярі, плиточники-лицювальники, столярі та ін. Для полегшення їхньої роботи широко використовуються машини й механізми, технічні пристрої (детальніше з ними діти будуть знайомитися у четвертому класі).

Конструювання макетів із деталей будівельного конструктора є простою і цілком доступною справою навіть для першокласників. Але вони не можуть назвати всі основні частини будинку (фундамент, підлога, стіни, вікна, двері, стеля, дах), часто в практичній роботі допускають грубі помилки. Так, дослідження В.Г.Ткаченка1 засвідчують, що половина дітей у побутових об’єктах пропустили фундамент або підлогу, частина учнів «поставила» двері й вікна на «землю», деякі використовували деталі не за призначенням. Тому вчитель повинен уміти передбачити й застерігати дітей від помилок, формувати у них правильні уявлення про будівельні об’єкти, процес будівництва.

У другому й третьому класах учні знайомляться з автомобілями, водним, повітряним та залізничним транспортом, складають моделі цих машин із деталей технічного конструктора. Усі вони призначені для перевезення, тобто транспортування людей та різних вантажів.

Автомобілі бувають легкові, вантажні, спортивні та спеціального призначення. До легкових належать автомобілі, що перевозять від двох до восьми чоловік. Це українські «Таврії» і «Волинянки», російські «Жигулі» й «Волги», німецькі «Мерседеси» й «Ауді», французькі «Рено» і «Сітроени», американські «Форди» і «Лінкольни», японські «Мазди» і «Тойоти» та багато-багато інших. Часто на шляхах можна бачити мікроавтобуси, які вміщують до 11 пасажирів. Це в першу чергу добре всім відомі РАФи й УАЗи (Ризький і Ульяновський автозаводи) та багато інших зарубіжних моделей. В Україні випускаються автобуси середнього класу марки ЛАЗ (Львівський автозавод). Його різні модифікації використовуються на дорогах не лише нашої країни. «Турист», що має комфортабельний салон із м’якими кріслами, курсує на міжнародних маршрутах, у місті автобус ЛАЗ може перевозити до 95 пасажирів.

Вантажні автомобілі (з бортовим кузовом і самоскиди) призначені для перевезення різних вантажів, від чого і пішла їхня назва. Найчастіше ми можемо бачити КамАЗи, МАЗи, БілАЗи, ГАЗи, ЗІЛи та інші автомобілі. Вони так називаються через місцезнаходження заводу, на якому їх випускають. Так Мінський автомобільний завод випускає МАЗи, Камський – КАМази, Горьківський – ГАЗи, завод ім.Лихачова – ЗІЛи. В Україні, у Кременчуці, виробляють КрАЗи. Найбільшим вантажним автомобілем є БілАЗ (Білорусь), який за один раз може перевезти стільки вантажу, скільки вміщують три залізничні вагони (180 тонн).

До спеціальних автомобілів належать ті, що перевозять хліб, молоко, борошно, бензин, прибирають і поливають вулиці, гасять пожежі. Дітям відомі різноманітні марки автомобілів та їхнє призначення, через те не варто поспішати вчителеві називати їх на уроці. Треба дати змогу учням показати свої знання, проявити активність, спостережливість.

До водного транспорту належать різні плаваючі засоби, які можна поділити на дві великі групи: цивільні судна та військові кораблі. Молодші школярі цікавляться технікою. Вони із задоволенням за малюнками вивчають типи й марки машин, слухають розповіді про технічні об’єкти. Можливо, їх не варто знайомити з класифікацією плаваючих засобів, але велику різновидність останніх треба дітям показати.

Цивільні судна бувають транспортні, промислові, технічні, наукові та спортивні. Серед транспортних виділяють вантажні (для перевезення сипучих вантажів і наливні), пасажирські (рейсові, туристичні, для прогулянок) і спеціальні (контейнеровози, ліхтеровози, лісовози та ін.). Промислові судна – це сейнери, траулери, рибозаводи, а технічні – це льодоколи, буксири, доки, пожежні, очисні. Наукові судна оснащені сучасною апаратурою для проведення різних досліджень, спостереження за природними явищами, штучними супутниками Землі. До спортивних суден належать катери, яхти, байдарки, катамарани та інші.

Кораблі військово-морського флоту призначені для захисту морських рубежів кожної країни. Серед них є авіаносці (плаваючі аеродроми), крейсери (броньовані кораблі з артилерійськими пушками чи ракетами), есмінці (ескадронні міноносці), підводні човни та інші.

Учні повинні знати, що водний транспорт є економнішим у порівнянні з автомобільним чи залізничним, бо не потребує будівництва доріг. При конструюванні плаваючих моделей важливо в доступній формі ознайомити учнів із законом Архімеда, демонструючи їм досліди із зануренням у воду предметів різної форми.

Програма з трудового навчання передбачає ознайомлення третьокласників із деякими літаючими апаратами, будовою літака, значенням авіації для народного господарства Крім цього, дітям потрібно дати поняття про повітроплавання, використання у техніці обтічної форми. При конструюванні літаючих моделей в учнів удосконалюються загальнотрудові уміння, розвиваються творчість, фантазія, уява, розширюються знання про повітряний транспорт.

За призначенням усі літаки можна поділити на цивільні (пасажирські, вантажні, поштові) та військові (винищувачі, бомбардувальники, десантні, ракетоносці), а за типом двигунів – на турбогвинтові та реактивні. Машини цивільної авіації перевозять пасажирів, хворих і лікарів, пошту, різні вантажі, допомагають людям гасити лісові пожежі, знищувати шкідників, розсіювати на поля добрива. У нашій країні найчастіше зустрічаються такі типи літаків: АН, ТУ, ЯК, ІЛ, розроблені конструкторськими бюро Антонова, Тупалєва, Яковлєва й Іллюшина (відповідно машини й дістали таку назву). В Україні працює конструкторське бюро О. Антонова, яке розробило найбільші у світі вантажні машини «Антей», «Руслан», «Мрія», здатні піднімати вантаж у 200 тонн, а також літаки нового типу АН-70 і АН-140.

Сьогодні важко обійтися без такого літального апарату, як вертоліт. Він не такий швидкий, як літак, і не може так далеко пролетіти. Але його перевага в тому, що він вертикально піднімається й опускається,для нього не потрібно будувати спеціальних аеродромів, йому, щоб приземлитися, достатньо невеликого клаптика рівної землі. А якщо трапиться, що й клаптика немає, то вертоліт може просто зависнути у повітрі та скинути вантаж туди, куди потрібно. Ця машина легко перевозить із місця на місце габаритні вантажі,що дає змогу економити час на їх демонтаж і складання.

Молодші школярі можуть брати активну участь у розповідях і бесідах про різні машини, заздалегідь готуючи усний матеріал, підбираючи вирізки з газет та журналів, знаходячи фото, малюнки, календарі з відповідними зображеннями об’єктів.

Учні початкових класів знайомі з залізничним транспортом, багато з них самі були його пасажирами, бачили потяги в кінофільмах, читали про них у книжках. По металевих рейках, які кладуться на дерев’яні чи залізобетонні шпали, перевозиться більшість народногосподарських вантажів.

Залізничний транспорт, як і інші види, ділиться на пасажирський і вантажний. Людей перевозять у зручних вагонах, побудованих із металу й оздоблених всередині деревиною, пластмасою, штучною шкірою. Вагони мають добру вентиляцію, електричне освітлення, радіо, службове купе, місця для сидіння легко переобладнуються в спальні. Вантажі перевозяться у напіввагонах (без даху), рефрижераторах (холодильниках), цистернах (великих металевих циліндрах для рідких матеріалів), на платформах (вагони з низькими бортами). Усі вони автоматично зчеплюються між собою і приводяться в рух за допомогою локомотивів. До останніх належать паровози, тепловози, електровози. Часто зустрічаються дизель-потяги й електрички. Локомотиви відрізняються між собою тим, що є для них джерелом енергії, за допомогою чого вони приводяться в рух: твердого чи рідкого палива, електричного струму.

При виборі об’єктів для конструювання на уроках трудового навчання вчителеві слід пам’ятати, що не всяку машину легко скласти з деталей технічного конструктора, тому в практичній роботі треба використовувати такі матеріали, з яких конструкція виробу буде найдосконалішою.

У ІV-му класі розширюється уявлення дітей про будівництво, демонструється виконання важких робіт за допомогою машин. Будівельні машини полегшують працю людей багатьох професій на всіх етапах будівництва. Їх можна розділити на такі групи:

1. Машини для підготовки майданчика: трактори для вивезення зрізаних дерев, викорчовування пеньків, зрізування кущів.

2. Машини для виконання земляних робіт: скрепери, бульдозери, грейдери, екскаватори, канавокопачі.

3. Машини для ущільнення грунту, трамбування щебеню й вирівнювання асфальту – катки.

4. Підйомні крани для піднімання й переміщення на невеликі відстані вантажів.

5. Машини для перевезення будівельних матеріалів (спеціальні автомобілі, тягачі, трактори) й виконання навантажувально-розвантажувальних робіт.

Ознайомлюючи молодших школярів із різними машинами, треба насамперед показати,що на їх виготовлення затрачена праця великої кількості людей. Діти спочатку зосереджують увагу лише на тому, що їх безпосередньо зацікавлює: колір, форма, рух. Другокласники здатні виявляти в машинах лише видимі ознаки, бачити лише зовнішню їх структуру. Вони не можуть ще розібратися в окремих деталях та їх взаємозв’язку, і тому треба дати лише загальну характеристику машин, показати їх різноманітність і широке використання для полегшення праці людей. Завдання вчителя – розвивати у дітей інтерес до техніки на основі знань про неї.

У третьокласників інтерес до машин підвищується. Вони люблять майструвати, конструювати, їх вабить новизна технічного об’єкта. Аналізуючи моделі, варто концентрувати увагу дітей на окремих деталях, їх формі, матеріалі, з якого вони виготовлені. Учням доступні слова про те, що одні деталі є робочими частинами, інші беруть участь у передачі руху, а ще інші служать для з’єднання окремих частин.

Аналізуючи модель, учитель зобов’язаний порівнювати її зі справжньою машиною, показувати спільне й типове для всіх об’єктів, виявляти конструктивні особливості цієї машини, призначення окремих її частин. Регулярні бесіди,екскурсії, демонстрації діафільмів та кінофільмів, гурткова робота сприяють розширенню у дітей знань про техніку, викликають у них бажання збагачувати свої знання, брати активну участь у конструкторській роботі.

У четвертому класі учні стають спостережливішими, вони цікавляться не лише зовнішньою будовою машин, а й її внутрішньою структурою. Їм доступні знання про механізми передачі обертального руху, які найкраще демонструвати на прикладі сільськогосподарських машин. Крім цього, діти отримують первісні уявлення про електрику, її використання в народному господарстві та в побуті, працюють з електроконструкторами.