Авторские программы по технологии для 5–8 классов предлагают практические работы по обработке конструкционных материалов, проектированию и созданию материальных объектов из дерева, металла, пластмасс и других материалов.
Теоретическое освоение необходимого учебного материала и выполнение конкретных объектов возможно планировать по установленному алгоритму. Начинать изучение этого раздела следует с определения основных понятий: конструкционные материалы, их классификация, основные свойства, практическое применение, проектирование и технологии изготовления изделий. В каждом классе теоретические знания расширяются, а практические навыки обогащаются за счет освоения новых усложняющихся технологических приемов обработки материалов.
Представления о конструкционных материалах у учащихся должны быть связаны с историей развития науки и техники, организацией общественного производства. В доходчивой форме уже в пятом классе учитель доводит до сведения учащихся общее представление о том, что в современном производстве понимается под конструкционными материалами.
В настоящее время термин «конструкционные материалы» используют, когда речь идет о материалах, «из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др.»
Разделы и темы программы по технологии [3]: «Технологии и потребности. Потребности человека. Потребности сообществ»; «Материальная технология: понятие «технология». История развития технологии»; «Информационная технология: источники развития технологий»; «Материальная технология: технологические революции» позволяют учителю подчеркнуть, что достаточно длительный период в своем развитии человечество для изготовления орудий труда, оружия, изделий для бытовых нужд (посуда, одежда, украшения и т. п.) использовало ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожженную глину, стекло, бронзу, железо. И только с появлением паровых машин в результате промышленного переворота XVIII века и быстрым развитием крупного производства с использованием новых источников энергии в ХIX и XX веках возросли и усложнились требования к материалам их деталям.
В 6–8 классах теоретические представления школьников по разделу материаловедения расширяются знаниями, получаемыми в процессе изучения других учебных дисциплин (физика, химия, биология и др.). В ХХ веке основой конструкционных материалов стали металлические сплавы на основе железа (чугун и сталь), меди (бронза и латунь), свинца и олова.
Можно подчеркнуть новое применение и древесины, в частности, при конструировании самолетов, когда главным требованием, предъявляемым к конструкционным материалам, стала высокая удельная прочность, широкое распространение получили древесные пластики (фанера). Совершенствование техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно усложнявшиеся требования к конструкционным материалам (температурная стойкость, износостойкость, электрическая проводимость и др.). Например, судостроению необходимы стали и сплавы с хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, а химическому машиностроению – с высокой и длительной стойкостью в агрессивных средах.
Учителю важно иметь достаточно яркий, выразительный иллюстративный материал по существующим классификациям и основным свойствам конструкционных материалов. Изучая свойства конструкционных материалов, которые подразделяются на механические, технологические, эксплуатационные, учитель планирует проведение лабораторно-практических работ для исследования механических свойств, к которым относятся: прочность, упругость, пластичность, твердость, ударная вязкость, поскольку эти свойства определяют прочность и долговечность конструкции. Уже в пятом классе школьники осваивают понятия «прочность» и «деформация».
Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим конструкционным материалам, стимулирует создание новых материалов. Работая с древесиной, учащийся пятого класса рассматривает образцы различных пород древесины, знакомится с видами лесоматериалов и элементами доски, изображает в тетради схемы строения фанеры.
В доступной форме учитель знакомит школьников и с такими поделочными материалами, как глина, воски и пластилин, гипс, проволока, бумага, лаки, краски, эмали и др., рассказывает об их назначении, свойствах, достоинствах и недостатках. Знакомит с приемами работы с ними, с используемыми при этом инструментами и приспособлениями.
В свою очередь, проектирование и изготовление изделий реализуется в два самостоятельных этапа: проектирование и изготовление под руководством учителя, в ходе которого учащиеся овладевают пооперационной обработкой материала и изготавливают заданный объект, ориентируясь на эталонный образец изделия. Основное содержание работы заключается в практическом овладении в процессе выполнения определенных упражнений отдельными технологическими операциями по обработке данного конструкционного материала для изготовления материального объекта.
Так, учащийся пятого класса учится подбирать верстак по своему росту, выполняет упражнения по закреплению заготовки на верстаке, расположению инструментов на рабочем месте, выполняет эскиз детали, составляет план в виде технологической карты по изготовлению разделочной доски, осуществляет разметку заготовки для изготовления ящичка под мелкие принадлежности, выпиливание заготовки, осваивает приемы работы с инструментами: шерхебелем, рубанком, фуганком. Кроме этого, выполняет операции по сверлению древесины, по соединению столярных изделий на гвоздях и шурупах, овладевает операциями выжигание, выпиливание лобзиком. Учащийся знакомится с устройством оборудования для выполнения операций по обработке древесины, включая также и не названные выше дрель и циркулярную пилу.
Тот же порядок остается и в процессе изготовления изделий из металла, а именно: после освоения раздела по материаловедению, то есть после ознакомления с внешним видом образцов черных и цветных металлов в теории и на практической работе, учащиеся учатся определять соответствие высоты верстака своему росту. Затем приступают к выполнению эскиза изделия из тонколистового металла. Далее прак-
тические работы по выполнению приемов по правке заготовки и разметке коробки для мелких деталей. Практическое знакомство с устройством сверлильного станка, овладение приемами безопасной работы на сверлильном станке, выполнение отверстий на сверлильном станке. Овладение приемами соединения деталей с помощью заклепок. Окончательная отделки готового изделия.
Этот же алгоритм выполнения изделий из пластмассы и проволоки, с учетом специфики операций по обработке этих материалов. В результате выполнения предложенного алгоритма учитель разрабатывает технологическую карту урока, в которой отражается планирование педагогического взаимодействия учителя и обучающихся.
Программа предусматривает изучение типовых деталей машин, а затем выполнение изделия (материального объекта) по собственному эскизу в процессе реализации индивидуального или коллективного проекта. Методика организации процесса выполнения творческого проекта рассматривается в специальном параграфе учебного пособия.
В связи с развитием технологического образования обучающихся в системе обязательного общего образования расширяется круг теоретических и практических вопросов, включаемых различными авторами в программы по технологии 5–9 классов.
Так, авторский коллектив ученых и практиков в программе под общей редакцией Е. Я. Когана предлагает, начиная с пятого класса, к изучению тему «Простые механизмы и конструкции в технологиях (с использованием конструкторов как образовательной среды)». В шестом классе – тему «Технологические системы», в рамках которой школьники знакомятся с основами робототехники. Для освоения этих важных, с точки зрения современной науки и производства, вопросов используются различные наборы конструктора, иными словами, образовательный конструктор становится учебным инструментом.
Для учащихся пятых классов работа с деталями конструктора является продолжением деятельности, с которой они уже встречались в начальной школе, в этом смысле программа по технологии под редакцией Е. Я. Когана обеспечивает преемственность в освоении предметной области «Технология» по ступеням обучения.
В теоретическом разделе авторы предлагают знакомить пятиклассников с простыми механизмами, деталями, их названиями и назначением. Школьники изучают основные правила работы с образовательным конструктором. Учитель проводит занятия, на которых знакомит детей со способами соединения деталей, соединением деталей конструктора в разных плоскостях. Ученики знакомятся с подвижными и неподвижными соединениями, понятием технологического узла, а также с порядком действий по сборке конструкции (механизма), порядком действий по моделированию конструкции / механизма, узнают, что такое модель.
Содержание практической деятельности включает в себя исследование способов соединения деталей, сборку моделей образовательного конструктора по инструкции. Изучение описаний и схем сложных механизмов на предмет обнаружения рычага, исследование моделей рычагов. Эти и подобного рода исследования предполагают проведение лабораторно-практических работ с установлением различных зависимостей, поэтому необходима разработка рабочих листов, в которые учащиеся могут заносить необходимые измеряемые данные, а затем делать расчеты и записывать соответствующие выводы, что позволит им разработать варианты модернизации механизмов на основе рычага.
Учитель планирует разработку «оригинальных конструкций в заданной ситуации: нахождение вариантов, отбор решений, проектирование и конструирование, испытания, анализ, способы модернизации, альтернативные решения (минипроект)» [3, с. 64]. В шестом классе при овладении основами робототехники учитель вводит элементы программирования, а в завершении знакомства с этим разделом, планирует организацию образовательного путешествия «Роботы в реальном производстве».
Программа по технологии под редакцией В. М. Казакевича [4], отражающая основные процессы модернизации технологического образования, ориентирует школьников в теоретическом разделе на усвоение основных категорий и понятий в содержании технологического образования, таких, как: производство, техника, технологический процесс, технология, технологическая дисциплина, технологическая документация.
Практические результаты предполагают, что учитель сможет интегрировать возможности технологии, естествознания, математики, педагогики, педагогической психологии в деле развития проектного мышления учеников, способных проектировать и выполнять в материале простые и сложные материальные объекты с определенными потребительскими свойствами.
Учитель технологии, по мысли авторов программы, должен владеть методами и средствами творческой исследовательской и проектной деятельности (технологии науки). Для поэтапной реализации такой сложной задачи, безусловно, необходимо использовать навык работы с различными наборами конструктора.