Применение нестандартных методов получения новых знаний в области физики на занятиях робототехники

Автор: Амосова Виктория Григорьевна

Организация: ГБОУ СОШ № 324

Населенный пункт: г. Санкт-Петербург

Последние годы одновременно с информатизацией общества лавинообразно расширяется применение микропроцессоров в качестве ключевых компонентов автономных устройств, взаимодействующих с окружающим миром без участия человека. Стремительно растущие коммуникационные возможности таких устройств, равно как и расширение информационных систем, позволяют говорить об изменении среды обитания человека.

С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника стала занимать существенное место в школьном и университетском образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы. По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов: научно-технический фестиваль «Мобильные роботы» им. профессора Е.А. Девянина с 1999 г., игры роботов «Евробот» – с 1998 г., международные состязания роботов в России – с 2002 г., всемирные состязания роботов в странах Азии – с 2004 г., футбол роботов Robocup с 1993 г. и т.д. Лидирующие позиции в области школьной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms. В некоторых странах (США, Япония, Корея и др.) при изучении робототехники используются и более сложные кибернетические конструкторы.

Игры в роботы, конструирование и изобретательство присущи подавляющему большинству современных детей. Появилась уникальная возможность формирования творческой личности, живущей в современном мире, поскольку образовательные конструкторы ЛЕГО ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств.

В процессе подготовки материала к занятию, педагог должен в первую очередь акцентировать свое внимание на достижении ключевых целей. На уроках робототехники к таким целям можно отнести формирование знаний и устойчивых навыков, которые ученики смогут в дальнейшем применять на уроках физики.

На занятиях робототехники ученики работают с ультразвуковыми, инфракрасными и другими датчиками, применение которых на практике невозможно без общего понимания физических явлений, положенных в основу работы таких устройств. Поэтому в начале работы с датчиками ученики вместе с педагогом разбираются в устройстве, обсуждают физические явления, на основе которых происходит фиксирование необходимых физических величин (расстояние до объекта, яркость отраженного света и так далее).

Для успешного достижения поставленных целей, педагогу необходимо продумывать занятия таким образом, чтобы были выполнены следующие ключевые условия:

1. Достигнута высокая мотивация к получению знаний и навыков

Дать ученикам доступ к знаниям – это очень важно. Но не менее важно стремление учеников эти знания взять. Только ученики с высоким уровнем мотивации способны качественно усваивать материал. Одним из способов достижения высокой мотивации на занятиях робототехники является проведение занятий в игровом формате, а именно в формате соревнования.

В начале занятия педагог предлагает детям объединиться в команды по 2-3 человека, придумать названия для своих команд. После чего педагог объясняет задание и основные правила. А в конце занятия педагог вместе с учениками подводят итоги и определяют победителей.

Дух соперничества и желание превзойти других участников служит отличной мотивацией для подавляющего большинства учеников. При этом более мотивированные ученики оказывают положительное влияние на менее заинтересованных сверстников, так как командная работа подразумевает важность личного вклада каждого участника для достижения общей цели.

2. Предоставлена возможность получения личного опыта, применяемого на практике.

Лучший способ для усвоения новой информации – это ее применение на практике и формирование жизненного опыта. Так же как младенец не усвоит новое знание «падать больно», не получив личный опыт падения на пол, ученик не сможет усвоить новые знания о физических процессах и явлениях, не проработав их на практике.

На занятиях робототехники ученики имеют возможность убедиться на практике в достоверности полученных знаний, а необходимость понимания физики процесса получения данных с датчиков, вынуждает качественно погрузиться в процесс познания нового материала.

В процессе настройки датчиков и блока управления сигналами, ученики приобретают свой личный жизненный опыт.

3. Предоставлена возможность делиться полученным опытом с другими участниками образовательного процесса

Знания, закрепленные на практике в формате личного опыта, будут усвоены учениками на самом высоком уровне. Но часто происходят ситуации, когда одни ученики в силу своих природных особенностей, усваивают материал хуже или лучше других одноклассников. Соревновательный формат занятия позволяет снизить до минимума разницу в качестве усвоения знаний между учениками.

Отстающие ученики имеют возможность наблюдать за результатами более успешных сверстников и самостоятельно корректировать свои собственные знания и навыки, получая еще более глубокий опыт.

В свою очередь более успешные ученики получают возможность поделиться своим опытом с другими участниками, тем самым еще больше углубиться в свои личные познания.

Применение на занятиях робототехники трех этих ключевых условий позволяет формировать у учеников твердую базу познаний физических явлений и полезные навыки усвоения новой информации, с которыми в дальнейшем ученики смогут качественно обучаться на уроках физики.

Практика проведения занятий физики и робототехники дает понимание, что даже проведение лабораторных работ на уроках физики не дает желаемого высокого результата в усвоении знаний учеников, которое можно достигнуть на занятиях робототехники.

Таким образом комбинация занятий робототехники и физики позволяет достигать поставленных целей.

Список литературы:

1. Робототехника для детей и родителей. С.А.Филиппов. СПб: Наука, 2013.
2. Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2018 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT».
3. ttps://sites.google.com/site/virtualnaarobototehnika/.
4. Робототехника – Юниор junior-nsk.ru.

1. file0.docx.. 19,2 КБ

Опубликовано: 13.11.2021