Интегрированный образовательный модуль «ТурбоПлот»

Автор: Федорова Татьяна Евгеньевна

Организация: ГБОУ СОШ № 653 Калининского р-на им. Рабиндраната Тагора

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Автор: Морозова Елена Олеговна

Организация: ГБОУ СОШ № 653 Калининского р-на им. Рабиндраната Тагора

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Автор: Архарова Олеся Викторовна

Организация: ГБОУ СОШ № 653 Калининского р-на им. Рабиндраната Тагора

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Пояснительная записка

Актуальность. Акценты стратегии развития нашего государства смещаются в область «инженеризации» массового мышления, которое должно в перспективном будущем обеспечить скачок развития страны, конкурентоспособность на мировом рынке высоких технологий, импортозамещение в наукоемких областях. Мы, учителя, как никто в стране осознаем насколько долгий и трудоемкий процесс «выковывания» нового типа человека, индивида, способного исследовать, грамотно проектировать, искать нетрадиционные пути решения возникающих проблем. Этот процесс требует комплексного и системного подхода и имеет слишком долгосрочный результат.

Реальность, с которой встречается человек, выйдя за стены школы, не имеет разделенной предметности, поэтому метапредметные умения становятся основой любой деятельности. Информатизация всех сфер жизни уводит ребенка от «мира вещей», того, что можно осязать и исследовать практическими методами. Поэтому особо важным становится внесение в школьные образовательные модули практико-направленных, технических кейсов, в основе которых лежать инженерные задачи.

Само понятие «инженерной задачи» близко к природе любой задачи, встающей перед человеком в повседневной жизни. Есть мука – нужно получить хлеб, есть пункт «А», нужно попасть в пункт «В». Решением инженерной задачи в общем смысле является процесс перехода от начальных, входных данных к конечному состоянию, т.е. выходным данным. Сам переход можно представить как «черный ящик», в котором содержатся все необходимые преобразования (физические, математические, технологические). Поэтому решение инженерной задачи требует интеграцию знаний по физике, математике, технологии, физике, химии, а значит, организовать деятельность по решению таких задач целесообразно в рамках интегрированного образовательного модуля.

В настоящее важно найти возможности осуществлять интеграцию в рамках внеурочной деятельности и дополнительного образования, использовать ресурсы кабинетов физики, технологии, информатики.

Кроме того, важно признать, что не все образовательные организации обладают необходимыми материальными и кадровыми ресурсами, чтобы эффективно, на достойной научно-технической основе внедрять робототехнику. Альтернативной могут стать интегрированные образовательные модули, один из которых предложен в данной разработке.

Цель интегрированного образовательного модуля «ТурбоПлот»: Конструирование условий, в которых обучающиеся смогут решить инженерную задачу, проявив способность анализировать входные данные, проектировать решение, выполнять необходимые измерения и расчеты, прогнозировать промежуточные результаты, осуществлять экспериментальную проверку и оценивать полученный результат.

Задачи модуля:

Образовательные:

1. Способствовать применению на конкретном практическом примере знаний по темам «Плавание тел. Условия плавания» (физика, 7 класс), «Сила. II закон Ньютона» (физика, 9 класс), «Равноускоренное движение из состояния покоя» (Физика, 9 класс), «Решение задач с помощью Excel» (информатика, класс) «Алгоритмы» (информатика, класс) «Технологическая карта» (технология, класс)
2. Сформировать освоение таких понятий, как «инженерная задача», «входные и выходные данные», «ограничение при решении инженерной задачи», «критерий для выбора одного решения из возможных» в процессе выполнения задач кейсов.

Развивающие:

3. Развить умения работать с такими моделями, как: формулы по физике, вычислительные таблицы, математические модели физических процессов, графические модели (кластеры, рисунки).
4. Способствовать проявлению креативного мышления, через создание ситуации поиска нестандартного способа решения инженерной задачи.
5. Создать условия для развития социальных навыков обучающихся.

Воспитательные:

6. Способствовать формированию таких качеств, как умения работать в группе, сообща решать поставленные задачи, нести ответственность за общий результат, договариваться, уважать чужое мнение.
7. Донести до учащихся мысль о важности инженерного мышления при решении жизненных задач.

 

Тип мероприятия: образовательный интегрированный модуль (физика, информатика и технология)

Форма занятия: практикум

Методы: кейс-метод, метод математического моделирования, проектирование

Формат модуля: 6 занятий (9 часов). Примечание: если есть возможность, в зависимости от подготовленности и возраста обучающихся можно время каждого занятия увеличить до 90 минут

Возраст обучающихся: 12-15 лет, возможен кросс-возрастной состав.

Из опыта реализации курса: Освоение данного курса не требует особой мотивации и подготовленности обучающихся. Он успешно реализуется на любой аудитории, даже слабо мотивированной. Задания кейсов тщательно разработаны, подготовлен раздаточный материал. Ребята довольно быстро вовлекаются в познавательную деятельность, участвуют в испытаниях, предлагают свои, иногда неожиданные решения задач. Как правило, всем не терпится провести испытания плота, поэтому в последнем кейсе изготовление турбоплота совмещено с испытанием. Именно ожидание итога коллективной работы мотивирует при работе над кейсами №1-5. Общий результат как ничто объединяет группу, ненавязчивая конкуренция подстегивает всех к тому, чтобы все сделать быстро и качественно. Сами турбоплоты получаются непохожими друг на друга, часто напоминают инсталляции. В довольно интенсивной, эмоциональной совместной деятельности ярко проявляются лидеры, сразу видны те, у кого задатки инженерного мышления, «рукастые», и это не обязательно отличники учебы, а чаще именно неуспевающие по остальным предметам.

Тематический план образовательного модуля «ТурбоПлот»

№ занятия	Название кейса	Количество часов
1	Кейс №1 «Инженерная задача»	1
2	Кейс №2 «ПростоПлот»	2
3	Кейс №3 «Матмодель №1»	2
4	Кейс №4 «ТурбоПлот»	1
5	Кейс №5 «Матмодель №2»	1
6	Кейс №6 «Испытание»	2
Итого		9

 

Основной инструментарий достижения поставленной цели:

1. Использование мотиваторов к обучению, таких, как «мотивирующие картинки», фрагменты подбадривающих песен, эмоциональная поддержка педагога.
2. Применение единого подхода к дидактическому наполнению кейса, к организации самостоятельной деятельности, к рефлексии деятельности, что позволяет уже со второго задания вызвать «привыкание» к учебным условиям.
3. Моделирование инженерных задач всех кейсов с помощью удобных форм и средств (кластеров, макетов и т.д.)
4. Обеспечение интерактивности обучения на всех этапах посредством возможности влиять на процесс решения задачи, иногда даже менять предложенный алгоритм, предлагая более быстрый путь решения.
5. Создание комфортных условий для групповой работы исключением требований к имеющимся знаниям, отметок за выполненное задание, временными ограничениями.

Методы фиксации достигнутых промежуточных и итоговых результатов:

1. При презентация итоговых работ каждого кейса происходит коррекция промежуточных образовательных результатов.
2. Заполнение «Путевых заметок» каждой рабочей группой после каждого кейса позволяет обучающимся осознать и сформулировать те изменения (личностные, образовательные, коммуникативные), которые произошли в ходе деятельности.
3. Обсуждение возникающих в ходе выполнения кейсов препятствий позволяет корректировать работу команды.
4. Балльное оценивание кейсов по единому подходу как в настольной игре фиксирует промежуточный результат, мотивирует к росту.
5. Анализ турбоплота как итогового проектного продукта позволяет оценить работу всей команды на протяжении всего образовательного модуля.

Новшества:

Образовательные новшества: интеграция содержания образования в рамках модуля носит инновационный характер, так как предполагает привлечение средств физики, математики, информатики, технологии для решения общей инженерной задачи, используя единые подходы и методы, что будет способствовать формированию метазнаний и умений.

Организационные новшества: организация интегрированного курса предполагает реализацию ДООП сразу тремя предметниками (учитель физики, информатики и технологии) на ресурсной базе своих кабинетов. Поэтому возможен запуск сразу нескольких учебных групп и маршрутизация их обучения.

Информационные новшества: основным методом обучения в «Инженерном классе является метод кейсов (профили кейсов условно разделены на кейсы по физике, химии, математике, информатике и технологии). В результате такого подхода общая инженерная задача решается метапредметно.

 

Социальные новшества: Реализация проекта «Инженерный класс» направлена не только на формирование «инженерного мышления», но и на развитие социальных навыков (soft skills) обучающихся в процессе работы команд.

 

Кейс №1 Инженерная задача

Цель: Формирование понятий «инженер», «инженерное дело», «инженерная задача», мотивация к дальнейшей деятельности.

Организационные условия: занятие проводится в кабинете информатики.

Оборудование и материалы: компьютеры с доступом в Интернет.

 

Ситуация:

Вопросы и задания:

1. Существует одно решение этой задачи или несколько? Поясните.
2. Допустим, нет источника электроэнергии, как это повлияет на средства, необходимые для решения задачи? Как называются средства, которые обязательно должны быть использованы при решении задачи?
3. Если существует несколько способов решения задачи, то предложите принцип, по которому необходимо выбрать одно из решений? Как называется признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных?
4. Как решил эту инженерную задачу литературный герой?

«Теперь надо было подумать о том, как я буду печь свои хлебы, когда приготовлю муку. Прежде всего, у меня совсем не было закваски; так как и заменить ее было нечем, то я перестал ломать голову над этим. Но устройство печи сильно затрудняло меня. Тем не менее, я, наконец, нашел выход. Я вылепил из глины несколько больших круглых посудин, очень широких, но мелких, а именно: около двух футов в диаметре и не более девяти дюймов в глубину, блюда эти я хорошенько обжег на огне и спрятал в кладовую. Когда пришла пора печь хлеб, я развел большой огонь на очаге, который выложил четыреугольными хорошо обожженными плитами, также моего собственного приготовления. Впрочем, четыреугольными их, пожалуй, лучше не называть. Дождавшись, чтобы дрова перегорели, я разгреб уголья по всему очагу и дал им полежать несколько времени, пока очаг не раскалился. Тогда я отгреб весь жар к сторонке, поместив на очаге свои хлебы, накрыл их глиняным блюдом, опрокинув его кверху дном, и завалил горячими угольями. Мои хлебы испеклись, как в самой лучшей печке. Я научился печь лепешки из рису и пуддинги и стал хорошим пекарем; только пирогов я не делал, да и то потому, что, кроме козлятины да птичьего мяса, их было нечем начинять». (Дефо Даниэль. Жизнь и удивительные приключения Робинзона Крузо)

 

По каким признакам то, что сделал Робинзон Крузо можно назвать инеженерной задачей?

 

5. Составьте модель инженерной задачи в форме кластера:

 

Педагог	Обучающийся
Формирует кейс, состоящий из рисунка-ситуации и списка вопросов. Объясняет правила работы с кейсом.	Распределяются на группы по 4 человека, придумывают название команды. Знакомятся с кейсом, предварительно обсуждают вопросы.
Демонстрирует «мотиватор-картинку» (приложение №1), помогает настроиться на работу   Организовывает работу в группах по поиску информации	Осуществляют поиск дополнительной информации по теме «Инженерная задача» в сети Интернет с помощью смартфонов или компьютеров.
Руководит работой в группах	Выполняют задания 1-4 устно, задание 5 письменно
Организовывает итоговое обсуждение	Представляют свой вариант решения задания (презентация кластера). Выслушивают мнения других команд
Оценка работы осуществляется методом рейтинга по количеству баллов: - за полноту представленной работы – 5 баллов - за скорость выполнения – 1 балл - за слаженность работы – 1 балл - балл от другой команды – 1 балл На меловой доске записываются результаты первого кейса   Рефлексия деятельности фиксируется на листе А3 «Путевые заметки», который оформлен в виде маршрута от «цели» до «результата» и вывешивается в начале каждого занятия.	Каждая команда решает, какой одной команде она подарит 1 балл. Обсуждают итоги, что получилось, что не совсем и что нужно учесть в дальнейшей работе.           Заполняют свой лист «Путевые заметки». Приложение №2

 

Полный текст статьи см. в приложении.

1. file0.docx.. 3,5 МБ

Опубликовано: 15.11.2022