Вы просматриваете: Главная > Игрушки > Школьное изобретательство: от замысла к реальности

Школьное изобретательство: от замысла к реальности

О творческих находках юных техников, об успешном ответе ими уникальных конструкторских задач отечественный издание говорил много раз. Примеров поисковой, исследовательской рационализаторской деятельности школьников сейчас возможно привести много. Но чтобы перемещение юных новаторов стало еще более массовым и действенным, им необходимо грамотно и умело руководить.

Об этом довольно часто пишут к нам в редакцию начальники кружков, клубов, станций юных техников, энтузиасты-общественники — яркие организаторы технического творчества детей и подростков.

Методическая литература на данную тему очень мала, а та, которая имеется, обычно не отвечает требованиям сегодняшнего дня.

Пробуя в какой-то мере восполнить данный пробел, издание предлагает читателям материалы, дающие некое представление о структуре и логике процесса технического творчества школьников, подготовленные кандидатом педагогических наук Ю. С. Столяровым. Редакция сохраняет надежду, что содержащиеся в них рекомендации и советы окажут помощь руководителям и организаторам технического творчества детей и подростков более рационально, «по науке» строить поисково-конструкторскую работу собственных питомцев.

По земле пробежала тоненькая змейка — трещина, от нее в обе стороны лучиками рассыпались извилины мельче. Чувствовалось, что где-то в том месте, в глубине желтовато-коричневой земли, идет работа, кто-то либо что-то настойчиво движется на протяжении канала, практически до краев наполненного слежавшейся смесью торфа с суглинком. Такие каналы — собственного рода испытательные полигоны для новых автомобилей, каковые создают в Украинском НИИ мелиорации и гидротехники.

Сейчас на обочинах этого сооружения рядом с инженерами и учёными расположилось десятка полтора ребят, учеников школы-интерната, что при Киевскомуниверситете Шевченко. В этом случае взрослые и дети как бы поменялись местами; парни выступали в роли конструкторов и испытателей, сотрудники университета — в качестве зрителей (а вместе с тем и экзаменаторов). Испытывалось же принципиально новое устройство — механический «червь».

В сравнении со своим живым прототипом двухметровый металлический «червь» в резиновом облачении смотрелся гигантом. И однако это была только экспериментальная модель, которой предстояло Дать ответы на многие вопросы, появлявшиеся как у юных конструкторов, так и у экспертов университета. Образно говоря, данный «червь» был в некоем роде в положении «слуги двух господ» (вспомните шустрого Фигаро из комедии Бомарше).

Дело в том, что, с одной стороны, он должен был доказать действительность механического воспроизведения правил перемещения дождевого червя и возможность перемещения аналогичного устройства в толще почвы, с другой — выполнить роль умелой модели для будущей червеподобной автомобили еще громадных размеров, которую юные техники стремились создать для гидромелиораторов. И потому, что их поисковоконструкторскому творчеству были свойственны все черты изобретательской деятельности, мы решили детально остановиться на этом примере и на нем проследить логику и продемонстрировать структуру творческой работы школьников по созданию нового технического объекта.

Иными словами, прочертить тот путь, обозначить те ступени, по которым направляться направлять юных техников, дабы организовать их творческий труд максимально рационально, здраво учитывая и возможности и желания ребят.

Техническое творчество — действия и единый процесс познания. На таком его толковании сейчас сходятся и психологи, и философы, и педагоги.

Познавательная деятельность школьников тут выглядит как цепочка, складывающаяся из изучений, опытов, решения технических задач, создания моделей, настоящих автомобилей, приспособлений, устройств. Полученные наряду с этим знания становятся для ребят нужной теоретической и практической базой их предстоящего участия в техническом творчестве, выборе профессии, в определении жизненного пути.

Увидим, что кроме того на начальном этапе приобщения к процессу творчества, при репродуктивном конструировании (по схемам и готовым чертежам) и постройке модели-копии устройства по подобию и образу уже существующих, школьники покупают для себя много новых научных и технических знаний. В самом ходе изготовления таких моделей они в определенной мере уже сталкиваются с разработкой обработки разных материалов, с проявлением их физических и химических особенностей, с поведением устройств в тех либо иных условиях (к примеру, модели-копии судов, самолетов и т. п.).

На более же зрелых, творческих уровнях технической самодеятельности новые для ребят физические, химические и процессы и другие явления обнаруживаются в еще большей степени. Техническое творчество, так, через создание технического объекта содействует получению школьниками углубленных знаний об окружающем мире.

Оно помогает наряду с этим и доказательством истинности (либо ложности) выдвинутых юными экспериментаторами тех либо иных теоретических догадок, потому, что как раз на протяжении технического творчества они подтверждаются либо опровергаются практикой.

Как мы знаем, что в поиске ответа технических задач претворяются в судьбу главные ступени творческого мышления.

Это в первую очередь отражение в сознании человека окружающей его технической среды, поступление к нему конкретной информации о ее состоянии, концентрация имеющихся опыта и знаний, анализ и отбор фактов, их обобщение и сопоставление, мысленное построение новых образов, установление их различия и сходства с существующими настоящими объектами техники, а также в известной степени идеализация (схемные ответы в общем), абстрагирование (отвлечение от настоящих условий), конкретизация, предвидение, воображение.

Еще сейчас не изжит взор на техническую самодеятельность детей и подростков как на некоторый придаток к учебной программе школы, внеклассное продолжение уроков.

А подчас она представляется к тому же и нижним звеном необходимого обучения физике, химии, математике, черчению, трудовым навыкам. Технические идеи, выдвигаемые наряду с этим школьниками, взрослые желают видеть обязательно как следствие, следствие знаний, взятых на уроке, а не как что-то новое (пускай кроме того новое субъективно), опирающееся на фантазию творца и на знания, полученные не только в ходе необходимого обучения, но и вне его.

Часто игнорируется то событие, что пути и технические идеи их ответы появляются в сознании школьников и под влиянием вторых источников информации, а также самостоятельно добытых сведений, что вероятна обстановка, в то время, когда научные знания смогут быть, но в творчестве они не воплощаются, идеи конструкций у школьников не появляются. А дело тут в том, что процесс технического творчества идет не напрямую — от научной идеи к техническому устройству, а от технической идеи к ее конструктивному ответу, и уже от него — к конкретной модели, машине, прибору.

Применительно к детям новизна для того чтобы предмета возможно и объективной в полном смысле этого слова (создается в первый раз, на уровне изобретения), и субъективной (создается что-то подобное уже существующему, но еще малоизвестное данным школьникам).

Возможно встретить и таковой подход к проблеме, в то время, когда итог технического творчества школьников взрослые желают обязательно видеть внедренным в производство и в обязательном порядке приносящим экономический эффект.

В аналогичной ситуации от ребят конкретно требуют доказать преимущества придуманного ими устройства перед серийно выпускающимися промышленными изделиями. Не изжит еще утилитарный подход к детскому техническому творчеству, что выражается в превознесении критерия «яркой пользы». Подобное увлечение необходимым достижением экономического результата часто проявляется при организации изобретательского и рационализаторского («воировского») труда подростков.

Не учитывая возраста, знаний и опыта, школьников иногда выдвигается требование (оно же критерий полезности либо бесполезности творчества юных техников): во что бы то ни начало внедрять результаты поисково-конструкторского труда в производство. Наряду с этим упускается основная задача детской технической самодеятельности — обучение творчеству. «Я еще на колдун, Я Лишь обучаюсь!» — эти прекрасно узнаваемые ребятам слова мелкого пажа из фильма «Золушка» следовало бы не забывать всем взрослым при организации работы с юными техниками.

Так как овладев навыками творчества сейчас, школьники, в то время, когда вырастут, точно сумеют применить их с нужным эффектом в собственных трудовых делах!

Потому, что процесс создания ребятами любого нового для них технического устройства включает в себя множество довольно независимых, но органически связанных между собой этапов, мы вправе вести обращение о логической структуре их технического творчества.

В чем сущность этих этапов и каковы их самые характерные черты?

Имеется в науке такое понятие — «субъект творчества». Им обозначают того, кто конкретно формирует технику. В этом случае субъект творчества — школьник в единственном либо множественном числе. В зависимости от возраста им возможно ребенок, ребёнок, парень со возможностями и всеми качествами, свойственными любому из этих возрастов, при большей либо меньшей практической и теоретической подготовленности их для творчества.

Субъект творчества по-различному может выражаться численно: отдельный школьник, творческая несколько, звено, кружок, детское КБ, юношеская первичная организация ВОИР, научное общество обучающихся и др. Время от времени над ответом относительно непростой технической задачи и воплощением задуманного настоящий объект трудятся пара звеньев, групп, кружков.

Тут мы сталкиваемся с таковой отличительной чертой технического творчества детей и подростков, как многообразие форм организации их творческой деятельности.

Наровне с этим этапы процесса творчества смогут различаться характером технических противоречий, анализ которых послужил отправным моментом творчества школьников, уровнем и особенностями технических задач, над ответом которых они трудятся, выполнимостью этих задач, степенью новизны, оригинальности самих их решений и задач.

И наконец, важную роль в достижении цели творчества играются средства, методы ответа технических задач.

1. НА ПОДСТУПАХ К ТЕМЕ

Первый этап творческой деятельности школьников по созданию нового технического устройства пребывает в том, что парни деятельно, критически стараются осмыслить существующее, уже созданное ранее в избранном направлении конструирования и поиска.

На этом этапе в их сознании формируется проблемная обстановка, которая аналитически осмысливается юными техниками: появляется творческий поиск.

Формирование проблемной обстановке стимулируется у ребят осознанием ими определенной потребности в оснащении школьного кабинета, мастерской, предприятия новым техническим устройством либо во внедрении технологического процесса, пониманием необходимости нового недостатков и технического средства ветхого.

На этом же этапе перед школьниками раскрываются и конкретные технические несоответствия — собственного рода «разногласиям между упрочнениями по достижению намеченного результата и препятствиями, конструкторскими либо технологическими, стоящими на этом пути. В сознании ребят обозначаются неспециализированные контуры технических задач, а формулировках которых определяются приблизительная конечная цель поиска, данные, вероятные условия ответа, средства реализации и необходимые ограничения задачи.

Так, «продуктом» первого этапа поисково-конструкторского творчества школьников есть постановка конкретной технической задачи. Сейчас она имеет уже определенную структуру, осмыслена и логически сформулирована, может служить основой предстоящих творческих поисков.

Рождение технической задачи происходит под влиянием факторов окружающей действительности, уровня развития науки, техники, производства, но темперамент ее постановки зависит от творческих возможностей самих ребят, их умений и знаний. В случае если при формулировке задачи не учитываются в достаточной мере настоящие факторы и прежде всего соответствие выдвинутой технической идеи законам природы, то и сама такая мысль как первая стадия ответа задачи окажется нежизнеспособной, нереальной.

Для успешного овладения проблемной обстановкой ребятам принципиально важно быть наблюдательными и самокритичными, проявлять интерес к новому, свойство к анализу, волю к действию, чувство действительности. Принципиально важно кроме этого прекрасно сознавать неполноту имеющейся информации по избранной теме творчества, стремиться восполнить данный пробел, дабы из снова приобретенных знаний выбрать самые нужные, необходимые для уточнения и определения задачи.

Необходимо помнить, что кроме того сам процесс формулирования школьниками технической задачи также источник поиска нового. Методом же к отысканию нужных средств и условий ответа задачи будет помогать проводимый наряду с этим юными конструкторами анализ соотношения требований задачи, условий достижения и целей поиска желаемого результата с раскрытием противоречий между ними.

Само собой разумеется, и нахождение, обнаружение ребятами технических противоречий, и постановка ими технических задач будут происходить различно: самостоятельно либо посредством старших, в ходе изучения разнообразной информации, в диспутах и спорах, при совместном дискуссии выдвинутых идей, при проведении экспериментов и опытов. Интенсивности творческого поиска, непременно, будет содействовать и ознакомление школьников с техническими проблемами либо идеями, уже поставленными судьбой, но еще не разрешенными фактически, и с логикой развития того либо иного настоящего устройства, аналогами из области техники.

Целый движение творческого поиска ответа технической задачи, его результаты сильно зависят от того, сколь грамотно и рационально эта задача формулируется, как сам творец овладевает ее структурой. На этапе, что мы на данный момент разглядываем, на протяжении критического изучения школьниками проблемной обстановке, уже кем-то когда-то отысканных и зафиксированных ответов в сознании ребят происходит конкретизация задачи, вырабатывается направление предстоящего поиска ее решения.

Формулировка либо выбор технической задачи зависят в первую очередь от практического опыта обучающихся и их Эмпирических (добытых из этого опыта) знаний. Имеющиеся же у них теоретические знания помогают тут и предпосылкой формулирования задачи, и условием успешного творческого поиска школьников на всех этапах создания ими какого-либо нового технического устройства. Задача, если она поставлена и оформлена верно, уже образовывает некую часть будущего ответа.

Дабы проиллюстрировать отечественные рассуждения о структуре и логике технического творчества, мы и обратимся к опыту работы кружка «Юный механик» физико-математической школы-интернате при Киевском национальном университете, о котором уже упоминалось в начале статьи. Этим кружком в течении многих лет командует энтузиаст-общественник, сотрудник стандартизации и Украинского центра метрологии кандидат технических наук Анатолий Яковлевич Любарский.

Как это часто бывает, кружок не сходу отыскал стержневую тему творчества. Юные механики начинали с двигателей, пробовали выстроить модель свободнопоршневого ДВС с гидропередачей, после этого пробовали создать бесшатунный двигатель внутреннего сгорания. В один момент одна из групп школьников начала заниматься механизмами передвижения.

Попытки моделирования уникальных двигателей успеха не принесли, но второе направление творческого поиска — создание движущихся устройств по «патентам» живой природы — неспешно заинтересовало всех кружковцев, стало стержневой темой творчества этого коллектива.

Нужно подметить, что к профессии начальника кружка эта тема прямого отношения не имела, сфера его служебных обязанностей — разработка измерительных устройств.

Так что в этом случае юных их руководителя и техников объединяли неспециализированный интерес, увлеченность в рвении создать механизмы, функционально подобные движителям живых существ.

А. Я. Любарский советовал кружковцам особую литературу по биологии, биомеханике, механике, парни сами искали и обнаружили сведения по интересующей их теме в научно-журналах и популярных книгах.

Настольной книгой в кружке стала, к примеру, брошюра доктора наук Г. П. Катыса «манипуляторы и Информационные роботы», раскрывающая сущность перемещения последовательности бесколесных механизмов.

Началом творчества в новом направлении послужили постройка и разработка нескольких несложных моделей — шестиногого механического жука на кулачковых механизмах, многоножки на пневматике и уникального движителя — самоходной «нервничающей» поверхности.

Сейчас кружковцами был совершён важный информационный поиск, снабжавший им нужный минимум теоретических знаний, выяснено неспециализированное направление творчества, накоплен изрядный практический опыт по разработке бесколесных самодвижущихся устройств.

в один раз у одного из юных техников показалась идея: а запрещено ли по подобию и образу живых существ человеку пробраться в геокосмос, в глубины Почвы?

Так как в природе существуют «механизмы», благодаря которым живые существа удачно продвигаются в толще земной поверхности, обитают в ней. Из-за чего бы не позаимствовать у этих существ технические ответы?

Актуальность темы изучения была очевидной: недра Почвы еще мало изучены, намного меньше, чем, к примеру, океанов и глубины морей. Значит, геокосмос — перспективная сфера приложения сил.

Фантазия подростков рисует одну картину заманчивее второй. Посредством задуманных технических средств они видят себя уже не только покорителями толщи земной коры, но проникающими во все геосферы, впредь до центра планеты.

Дабы фантазия совсем не завела кружковцев в область нереального, начальнику принципиально важно своевременно скорректировать ее, направить по целесообразному пути, наложить в некоем роде ограничения.

Легко доказав школьникам, что проникновение в твердь земную на громадную глубину потребует огромных особых материалов и затрат энергии для реализации технического устройства, если оно кроме того и будет изобретено, А. Я. Любарский внес предложение своим воспитанникам поразмыслить над тем, где реально сейчас может понадобиться в народном хозяйстве страны подземное транспортное средство.

О том, что думали и как осознавали задачу сами юные авторы проекта, убедительно говорят их рассуждения, изложенные в реферате по исследуемой теме.

«Для осушения заболоченных местностей в современных мелиоративных работах приходится применять не совсем эргономичную дренажную технику, — пишут школьники. — Наряду с этим используются особые металлические ножи.

Три трактора тянут узкий металлический нож, что прорезает грунт на глубину около полутора метров. В почве данный нож тянет за собой болванку в форме артиллерийского боеприпаса, укрепленную на его финише, которая расширяет и обдавливает канал на глубине».

Недочёт для того чтобы метода юные техники видят в том, что приходится затрачивать через чур громадную работу для вскрывания земли, рытья траншеи, которая, в сущности, не нужна, только тоннель, что пробивает болванка под почвой. «Следовательно, дабы избежать лишних затрат энергии, — приходят К выводу кружковцы, — требуется применять такое устройство, которое делало бы лишь подземную работу, другими словами устройство, которое роет тоннель».

Так была в этом случае сформулирована техническая задача.

Она достаточно конкретна, актуальна, продиктована публичной потребностью. Прийти к ней юным техникам удалось лишь через углубление в проблему, благодаря кропотливому изучению литературы по теме, дискуссий добытой информации, споров и дискуссий.

2.

РОЖДЕНИЕ ИДЕИ

Второй этап на пути создания школьниками какого-либо устройства по собственному плану наступает с зарождением в сознании ребят его технической идеи, на первых порах еще нечеткой, представляющейся в общем. Новизна проектируемо» конструкции в этом случае снова выглядит, с позиций взрослых, в большинстве случаев, субъективной, она «объективна» обычно только для самих юных техников, не смотря на то, что, как мы заметим дальше, и тут вероятны исключения.

На этом этапе школьники определяют принцип действия будущего технического устройства. Он или подбирается, трансформируется из уже известных, или устанавливается заново. Сама по себе техническая мысль — это еще не ответ задачи а также не совершенный, мнимый образ будущего устройства.

Но это уже качественный скачок в ходе реализации задачи, сформулированной на начальной стадии, потому, что мысль составит ее техническую сущность, что-то наподобие догадки в науке.

Разглядываемый период творчества характеризуется применением широкого арсенала способов поиска технического ответа.

Способ актуализации знаний (отбор знаний, самые важных сейчас) и реконструкции идей и метод переноса, обобщения и абстракции, составляющие логическую базу поиска — тут не единственные, поскольку они не исключают интуиции ребят и проявления фантазии при рождении технической идеи. Без них были бы совсем неосуществимы, к примеру, выводы по аналогии, имеющие в творчестве школьников чуть ли не важное значение.

Все это говорит в пользу познавательной роли технического творчества, которая на этапе технической идеи проявляется только деятельно.

Четко сформулированные, грамотно изложенные и зафиксированные (устно, письменно либо графически) технические идеи, равно как и логически выраженные технические задачи, — это уже продукт творчества обучающихся, что будет употребляться в будущем как отправной момент следующего этапа их поисково-конструкторской деятельности.

Наряду с этим результатомсмогут пользоваться не только сами авторы идеи, но и другие школьники, желающие приобщиться к ответу поставленной задачи, отыскать пути успехи намеченной цели. При предстоящей же разработке сформировавшиеся технические идеи трансформируются в сознании ребят во все более конкретные образы, которым позже предстоит реализоваться на практике, превратиться в «кровь и плоть» технического устройства.

Итак, мы видим, что конструкторская мысль существует и до настоящего воплощения. Материализация же ее, обусловленная конкретными параметрами, имеется не что иное, как само техническое устройство, которое было задумано создать. Но иногда бывает и так, что творчество школьников не доходит до победного конца, потом технической идеи не продвигается.

Это случается, в большинстве случаев, в тех случаях, в то время, когда на протяжении разработки темы внезапно обнаруживается отсутствие у подростков нужных материально-технических возможностей для реализации идеи либо же к ней по каким-либо обстоятельствам пропал интерес.

Результатом упрочнений школьников на начальной стадии творчества, как мы отметили ранее, явилась техническая задача — требуется создать устройство, прокладывающее подземный тоннель без вскрытия поверхности (на примере кружка А. Я. Любарского).

Добавим — пока только для осушения болот, другими словами для работы в мягком грунте. Последнее имеется ограничение, уточняющее задачу. И достаточно значительное, потому, что оно облегчает задачу и, следовательно, содействует ее реализации.

Поиск технической идеи начинался с выбора живого прототипа, обитающего в почве и перемещающегося в ее толще.

Проанализировав многообразие видов подземных живых существ по принципу их передвижения, участники поиска остановились на земляном черве.

Техническая мысль заключалась в этом случае в том, дабы заимствовать у живого прототипа принцип перемещения и частично его внешнюю форму.

Справедливости для нужно заявить, что при изучении науч-но-популярной и особой литературы кружковцы не нашли сведений о разработке аналогичной идеи.

Ознакомление с патентной информацией, которое совершил их начальник, ничего нового не добавило. Вместе с тем на протяжении изучения темы участники поиска нашли последовательность решений и любопытных идей, направленных на прокладку подземных тоннелей. Хорошим источником информации по данной проблеме, например, послужил «Бюллетень изобретений».

Но в базу всех размещённых в нем сообщений был положен принцип ударного внедрения в грунт либо бурение, пригодные только для плотных грунтов. Были отысканы в решения и бюллетень для не сильный и водонасыщенных грунтов, но все они предусматривали использование выдвигающихся упоров и лап. Устройств же в виде механического червя, без выступающих движущихся элементов, юные техники не встретили.

В итоге они заключили, что реализация их идеи разрешит создать механизм более простой и более эластичный если сравнивать с существующими, талантливый прокладывать тоннели любой криволинейной формы.

Так сформировалась у участников поиска техническая мысль — завершился второй этап творчества.

3. Совершенная МОДЕЛЬ

На третьем этапе творчества идет разработка мнимой (совершенной) модели будущего технического устройства.

Она появляется в сознании ребят как следствие мысленного экспериментирования, техническая мысль в их представлении оформляется в схему. Так определяются функциональная и структурная схемы автомобили, прибора, приспособления, появляющиеся в сознании как идеи-образы.

Нужно подметить, что мысленное построение совершенной модели (схемы) и рождение технической идеи имеют значительные отличия.

Во-первых, при мысленном моделировании уже прекрасно прослеживается активная конструкторская деятельность ребят, которая опирается на сформулированные ранее задачи и цели их творческого поиска, воздействующие, со своей стороны, на ход схематизации технической идеи. Во-вторых, совершенная модель — это собственного рода предпосылка к сооружению в возможности самого настоящего технического объекта либо его модели.

Следовательно, на третьем этапе творчества очень желательны самые чёткие функциональные и структурные проработки будущего устройства в целом и отдельных его элементов. Образование в сознании школьников совершенной модели будущего устройства — это уже начало его построения, мнимая действительность, иными словами, парни уже обосновывают, в мыслях формируют образ задуманного изделия.

Этот этап творчества ответствен еще и тем, что он имеет доказательное значение: на нем теоретически определяется возможность настоящего осуществления выдвинутой технической идеи. И в случае если, образно говоря, эту идею разглядывать как сущность будущего устройства, то совершенная модель — это представление о нем. Потому, что идея-образ носит предварительный темперамент, то в ней намечаются только главные черты будущего технического устройства.

Участники творческого поиска хотят попасть в таковой модели вероятно полнее представить проектируемый принцип и механизм его действия. Но они не всегда могут предвидеть все трудности, неизбежно поднимающиеся при воплощении совершенной модели в материальную. На протяжении «мысленного опыта» совершенная модель либо утверждается и берется за базу предстоящей разработки технического устройства, либо «отбрасывается», заменяется новой.

Построение совершенной модели выглядит как попытка творца предвосхитить будущую конкретную конструкцию, следовательно, такую модель можно считать эвристической, другими словами поисковой. Это правомерно и в том случае, в то время, когда подобная модель строится с учетом существующих настоящих схем чего-либо сходного (предстоящее развитие, усовершенствование автомобили, станка, прибора и др.), и тогда, в то время, когда создается вправду уникальное техническое устройство, не имеющее прямых предшественников (как это, к примеру, имело место в кружке, руководимом А. Я. Любарским).

На стадии построения совершенной модели школьники неизбежно абстрагируются (отвлекаются) от конкретных качественных изюминок будущего технического устройства, потому, что имеющаяся в их распоряжении информация о средствах и возможных путях его воплощения «в металл» довольно-таки ограничена. По данной же причине мнимая модель постоянно будет упрощенной в сравнении с конструкцией настоящего устройства.

Отметим наряду с этим одну характерную и очень ответственную изюминку мысленной модели: при подлинно творческом поиске она не есть аналогом существующего объекта, потому, что его еще пет по большому счету, а только отражает план о некоем будущем устройстве (в отличие от репродуктивной конструкторской работы школьников, в то время, когда совершенная модель бывает не чем иным, как отражением в их сознании чего-либо настоящего, вещественного). В этом случае большое значение для успешной творческой деятельности ребят покупают так именуемое комбинационное («заключения») и построительное воображение по аналогии.

Последние развиваются от структур и уяснения свойств уже привычных школьникам технических конструкций к гипотетическим (предполагаемым) чертям будущего технического устройства.

Итак, в ходе поисково-конструкторского творчества совершенные модели делают роль мысленных образов, «конструкций», каковые рождаются в сознании человека и над которыми он совершает мнимые преобразования и операции, «мысленные» опыты.

Эти идеи-образы фиксируются посредством определенных графических средств: схем, эскизов, чертежей, картинок, становясь наглядными. В таком виде они обсуждаются, дорабатываются, совершенствуются.

Что представляла собой совершенная модель устройства для прокладывания тоннелей в грунте?

Работа по проектированию механического «червя» привела ребят к мысли, что устройство должно иметь шаговое перемещение: эффективность его действия будет мало зависеть от длины соединительных коммуникаций. Принцип перемещения по аналогии заимствуется у живого прототипа, обоснование вывода о преимуществах — также у него. Воображение ребят рисует наряду с этим долгую остроносую конструкцию, которая поступательно, «шагами» продвигается в грунте.

Это уже совершенная модель, появившаяся в сознании авторов проекта.

Конструкция устройства обязана обеспечить стабильность направления перемещения. Из этого делается вывод, что большой части корпуса предстоит играть роль направляющей (в виде цилиндра) с коническим головным отсеком и, следовательно, быть твёрдой.

За цилиндром находится эластичная часть корпуса, за ней — соединительные коммуникации (шланги либо провода, в зависимости от вида применяемой энергии).

Так на базе технической идеи появился первый мысленный образ устройства, «выстроена» его первая, весьма приближенная совершенная модель. Но жизненна ли она, при каких условиях мнимое устройство сможет делать собственные функции?

Предварительные ответы на эти вопросы возможно постараться взять логическим построением на той же стадии поиска.

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ

Четвертый этап создания технического устройства — конструирование. Тут юные техники уже стремятся привести в соответствие «содержание» и «форму» устройства. В это же время. что они воображали себе, «строя» совершенную модель (схема структуры, деталей и функциональных зависимостей узлов), и конструктивной схемой настоящего объекта (рабочих проектов либо макетов) в большинстве случаев не редкость мало соответствия.

И это конечно: в ходе конструирования устройства парни выявляют погрешности и не сильный стороны собственных мысленных построений (догадок), пригодность их апробируется средствами технического опыта и логики конструкционных соотношений. Наступает пора увязки всех этих моментов: уточняются намеченные ранее схемы, выявляются дополнительные конструкционные возможности.

У школьников появляются новые мысли и рождаются дополнительные варианты усовершенствований, структуры будущего изделия. Фундаментальным принципом творческого поиска помогает достижение целесообразности, ясности, технологичности и простоты создаваемого устройства, оправданности внешних размеров и форм, оптимального их соответствия назначению механизма.

Исполнение юными техниками этого принципа органически связано с применением ими вторых серьёзных приемов конструирования, таких, как взаимозаменяемость, агрегатирование, преемственность, каковые являются собственного рода синтезом конструкторской мысли предшественников. Все это наглядно показывает ребятам, что процесс поиска конкретного ответа технической задачи неосуществим без применения достижений вторых людей.

Выполняя упомянутые правила, школьники на своем опыте убеждаются в действенности фундаментального закона технического творчества — дифференцированного подхода к ответу неспециализированной неприятности, что, со своей стороны, складывается из синтеза последовательности частных ответов. Разрабатываются заново только элементы, конкретно определяющие новизну проектируемого изделия.

В ходе создания нового технического устройства крайне полезно не редкость предложить ребятам проанализировать в этом замысле проектируемую ими конструкцию, самостоятельно распознать, что заимствовано из уже готового, придуманного вторыми, и что есть продуктом их собственного поиска. Но эффект новизны в техническом творчестве достигается часто и методом применения другой структуры, иного функционального применения элементов уже известных конструкций (способ инверсии).

Эти элементы смогут быть преднамеренно забраны из существующих технических устройств.

В техническом творчестве подростков способ комбинирования известных уже элементов находит самое широкое использование, что в полной мере конечно для конструкторов начинающих, с маленьким еще багажом научных и технических знаний и скромным практическим опытом. А это событие, со своей стороны, соответствует таковой своеобразной линии технического творчества, как его комбинационный темперамент.

Отсюда вытекает и важный принцип творчества в технике — приступать к разработке новых элементов конструкции, только убедившись в неосуществимости обойтись без них.

Школьное изобретательство: от замысла к реальности

В зависимости от сложности разрабатываемого уровня подготовленности и технического устройства его авторов перемещение конструкторской мысли от общих представлений к конкретному ответу может охватывать либо все три главные стадии конструирования — эскизный, технический, рабочий проекты, либо ограничиваться первыми двумя. Наряду с этим нужно подметить, что в технических кружках обычно удовлетворяются только эскизами проектируемого изделия, подгоняя, как принято сказать, «по месту» подробности устройства.

Но существует и много таких детских внешкольных учреждений, где для обслуживания ведущих кружков созданы собственные, в миниатюре, конструкторские бюро с соответствующим оснащением. Увидено, что за кульманами таких самодеятельных КБ охотнее трудятся девочки, и подобные «проектные» подразделения создаются, в большинстве случаев, в больших клубах юных техников при промышленных фирмах, умелых фабриках и отраслевых КБ.

Потому, что «продукция» этапа конструирования может выражаться в эскизном либо техническом проектах, в рабочих чертежах, п виде модели либо макета, то переход от мысленного построения к конкретным разработкам представляет собой определенный качественный скачок в ходе творчества, требующий от воображения и ребят изобретательности. Данный процесс на данном этапе протекает с учетом как неспециализированных, главных требований, предъявляемых к любому изобретению, так и своеобразных, зависящих от условий работы будущего технического объекта — автомобили, прибора, приспособления и т. п. В поле зрения его авторов должны, очевидно, пребывать кроме этого и результаты, последствия действия изобретения на внешнюю среду.

И потому, что существование нового технического устройства на этапе конструирования его школьниками выражается в основном в графической форме, в виде предварительных макетов либо моделей, а не в настоящих действующих устройствах, от авторов разработки требуется и проявление интуиции, и предвидения. Большое значение на разглядываемом этапе получает учет юными конструкторами и таких факторов, как темперамент вероятных трансформаций технических условий, в которых предстоит трудиться создаваемому ими устройству, возможности его предстоящего развития.

Конструирование в ходе технического творчества есть для школьников этапом, с которого начинается путь преодоления, разрешения ими технических противоречий между ее материализацией и идеей, между практикой и теорией. Это путь 0т изобретения в форме совершенной модели к чертежам конкретного устройства, а от них — к макету, действующей модели, настоящему экспериментальному примеру. Часто данный путь завершается большим трансформацией схемы технического устройства.

В базе конструирования лежат технические расчеты; в зависимости от возраста, уровня физико-математической и технической подготовки школьников степень сложности таких расчетов может колебаться в больших пределах. На этом этапе может проводиться кроме этого экспериментальная проверка отдельных частей и деталей устройства. Опробование же разрабатываемого технического объекта в целом вероятно лишь с созданием опытного образца либо его действующей модели.

Только серьёзны при конструировании точность и последовательность делаемых школьниками расчетов — условие, во многом предопределяющее целый предстоящий движение процесса творчества. Увидим, что на этом же этапе выявляются «нерасчетные» характеристики элементов конструкции, зависящие от функционального назначения тех либо иных подробностей, их неспециализированной компоновки в техническом объекте, кинематических, технологических и других мыслей (не говоря уже о «нерасчетности» в тех случаях, в то время, когда дети не обладают для этого счце в достаточной степени математическим аппаратом).

В техническом творчестве школьников при определении нерасчетных черт по большей части ограничиваются применением здравого смысла и возможностей интуиции. Это возможно в тех случаях, в то время, когда конструируемое изделие (модель, прибор и др.) не несет сколь-либо больших силовых нагрузок.

Решаемые детьми новые для них технические задачи выявляют недостаточность имеющихся в распоряжении школьников данных, в силу чего не редкость неизбежен способ подбора детален, последовательного приближения к самоё приемлемому конструктивному ответу, введению ограничений, допущений и упрощений. По данной причине ответа одной и той же задачи средствами и разными путями смогут привести к разным итогам.

Характерно, что использование иных средств и расчётов технического обоснования при конструировании наглядно демонстрирует школьникам сообщение теории (математика, физика и др.) с практикой, их взаимопроникновение.

5. ЭКСПЕРИМЕНТ и МОДЕЛИРОВАНИЕ

Как уже упоминалось раньше, в кружке, руководимом А. Я. Любарским, юные авторы проекта в качестве живого прототипа для подражания избрали дождевого червя, принцип его передвижения.

Механического «червя» решили конструировать из отдельных секций, подвижных в осевом направлении и имеющих эластичные оболочки (рис. 1). Школьники основывались на том, что под действием сжатого воздуха либо гидравлики оболочки должны расширяться и тем самым фиксироваться в стенках прокладываемого тоннеля, а головная секция, опираясь на них, с упрочнением внедряться в грунт.

После этого, закрепившись таким методом, она подтянет к себе остальные секции.

Мысль, воплощенная ребятами в эскизный проект, а позже и смоделированная ими в пневматическом варианте, подтвердила целесообразность следования по избранному пути творческого поиска.

Моделирование тут носило функциональный темперамент: авторы разработки желали убедиться, что изобретаемый ими механизм способен перемещаться по принципу перемещения червя, и проверить, как будет работоспособна оболочка таковой конструкции. Динамические и статические характеристики устройства на этом этапе изучению не подлежали.

Увидим, что потому, что юные конструкторы не планировали испытывать первую модель в рабочих условиях (для прокладки дренажных каналов), то и не имело смысла использовать гидравлику: для этого было нужно бы добывать дорогостоящее и сложное оборудование, изготовлять с высокой степенью точности отдельные подробности. Авторов проекта удовлетворила на этом этапе и пневматика: маленькой компрессор подавал сжатый воздушное пространство в оболочки секций, заставляя их имитировать работу определенных групп мышц живого червя.

А дабы циклы действия пневматики чередовались в секциях в нужном порядке, парни применили самодельный прибор с несложной логической схемой, собранной на четырех реле.

Испытали устройство на «модульность» — возможность составлять механического «червя» из разного числа секций. В зависимости от их числа в машине в соответствии с рабочей догадке авторов проекта обязана изменяться величина упрочнений на головке, прокладывающей тоннель в грунте.

Для приведения в воздействие головной секции в модели применили маленькой электродвигатель с винтовой парой. Он снабжал поступательное перемещение всего устройства… по столу. Взяв нужные эти посредством модельного опыта, парни приступают к созданию рабочей модели, талантливой попадать в грунт, прокладывать в нем настоящий тоннель маленького диаметра.

Действующая модель механический «червь» складывается из головной части I, толкающего гидропривода II, вспомогательной секции III, переходной части IV, блока главных секций V, соединительных шлангов VI:

1 — ударный конус, 2 — гидроцилиндр, 3 — гайка крепления поршня, 4 — поршень, 5 — шток, 6 — задняя крышка гидроцилиндра, 7 — проволочный бандаж, 8 — эластичная оболочка, 9 — направляющая, 10 — разрезное кольцо, 11 — штанга, 12 — возвратная пружина, 13 — эластичный чехол, 14 — трубопровод рабочей жидкости, 15 — корпус «червя», 16 — воздуховод, 17 — резиновая пробка, 18 — гайка.

Тут уже нужно было устройство с гидравлическим приводом, что, согласно точки зрения авторов проекта, должно было и обеспечить громадные упрочнения, и повысить надежность совокупности. Сперва они делали эскизный проект всего механизма — рабочие чертежи отдельных деталей и узлов.

Механический «червь» (рис.

2) оказался складывающимся из шести главных узлов: головной части, толкающего гидропривода запасном секции, переходной части блока главных секций и соединительных шлангов. Головную часть решили оформить в виде конуса, основание которого являлось бы в один момент крышкой гидроцилиндра. Толкающий привод «червя» представляет собой однополостный гидроцилиндр с пружинным возвратом.

Внутренний диаметр цилиндра — 60 мм: данный размер, как продемонстрировали предварительные расчеты, при давлении 35 кгс см2 обеспечит продавливающее упрочнение порядка 1 тонны в секунду.

Запасной секция «червя» включает в себя крышку цилиндра, направляющую и эластичную оболочку, передняя часть которой прикреплена к направляющей посредством проволочного бандажа.

Противоположна часть оболочки парни решили прикрепить к направляющей с помошью разрезного кольца, имеющего на наружной поверхности зубцы, за каковые закреплены продольные армирующие нити оболочки.

В переходной части «червя» юные конструкторы разместили узлы соединений штока с корпусом трубопровода рабочей жидкости и воздушного трубопровода с корпусом.

Снаружи переходную часть закрыли эластичным чехлом со спиральной проволочной армировкой, разрешающей чехлу удлиняться при перемещении штока вместе с корпусом на протяжении направляющей.

Блок главных секций «червя» складывается из корпуса, на котором установлено семь эластичных оболочек, прикрепленных к нему подобно оболочке запасном секции.

Через корпус проходят трубопроводы По одному из них рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр, а второй помогает для подачи воздуха в эластичную оболочку запасном секции. Место выхода трубок из корпуса уплотнено резиновой пробкой, затягивающейся гайкой. Для подачи воздуха вовнутрь корпуса и потом в оболочки главных секций предусмотрена особая трубка.

Распределительный блок литания (на схеме не продемонстрирован) подключается посредством соединительных шлангов. Он имеет программный механизм и электроуправляемые клапаны, снабжающий открывание клапанов в нужной последовательности. Источником сжатого воздуха в этом случае послужил мобильной компрессор производительностью 6 кгс/см2, а для подачи рабочей жидкости (веретенного масла) в гидроцилиндр был использован мультипликатор, преобразующий давление 6 кгс/см2 в давление 35 кгc/см2.

По условиям, в которых предстояло трудиться новому устройству, от его создателей требовалось обеспечить полную достаточную длину и герметичность конструкции ее направляющей части (для стабилизации направления перемещения «червя», потому, что дистанционно управляемого маневрирования не предусматривалось). Перемещаться устройство должно было шаговым поступательным перемещением.

Испытывали юные техники собственную модель, как мы уже упоминали, в почвенном канале НИИ мелиорации и гидротехники. Механического «червя» вручную закапывали в заблаговременно подготовленный грунт в горизонтальном положении на полуметровую глубину с последующей подтрамбовкой разрыхленного слоя. После этого, включив распределительный блок и компрессор, приводили устройство в перемещение.

С одной установки оно проходило путь около пяти метров — такова протяженность почвенной засыпки канала. По времени, затраченному на преодоление данной дистанции, парни измеряли среднюю скорость перемещения модели, а при каждом проходе «червем» канала определяли влажность грунта и среднюю плотность (согласно данным замеров в трех местах по пути перемещения модели).

Упрочнения, действующие при ее перемещении (подтягивания и большое упорное, создаваемое эластичными оболочками), замерялись а финише каждого прохода посредством динамометра. Сила продавливания грунта определялась по давлению рабочей жидкости в напорном цилиндре мультивибратора. Добавим, что длительность рабочего цикла механического «червя» составляла 20—60 м; в грунте он прокладывал тоннель с уплотненными обжатыми стенками.

Что продемонстрировали опробования механического «червя» его создателям? Сами они отвечают на данный вопрос очень кратко: «Рабочий цикл осуществлялся в соответствии с описанием, которое было составлено перед опробованиями».

Опыт по изучению перемещения механизма в грунте его а торы повторили 10 раз, а полученные эти свели в таблицу, наглядно отражающую его картину.

Всего за время опробований устройство прошло в грунте около 50 метров

Рандомные статьи:

Рэп батл: ожидание VS реальность | ПИ28


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Метки: , ,

Обсуждение закрыто.