Применение конструктора Lego Mindstorms на уроках физики при изучении раздела «Механика»

Переход системы образования на новые федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОСы) определил более широкое использование инновационных педагогических и информационных технологий, следование идеям опережающего развития и системно-деятельностного подхода. Обучающихся необходимо знакомить с технологиями, востребованными в настоящее время, применяя их при реализации общеобразовательных программ естественнонаучной направленности.

Робототехника – прикладная наука и одноименное направление отрасли, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

На сегодняшний день наблюдается интенсивное внедрение новых технологий, в том числе и робототехники, в различные сферы человеческой деятельности. В частности, модернизация происходит и в среде образования: начиная школой, заканчивая высшим учебным заведением. Особую популярность приобрели Lego наборы [4], которые выступают на занятиях по робототехнике в качестве основного средства обучения, направленного на развитие конструкторских, исследовательских умений.

Возникает вопрос: «Можно ли использовать Lego наборы в школе на уроках физики?». Данный вопрос является актуальным, не только для учителей, методистов, ученых, но и для родителей и обучающихся, потому что открываются новые возможности использования Lego наборов в процессе обучения физике для формирования исследовательских и конструкторских умений. Поэтому целесообразно провести исследование, которое затрагивает вышеприведенный вопрос.

В первую очередь, мы определились с образовательной средой, в которой должен осуществляться учебный процесс с использованием Lego конструктора. Для упрощения терминологии ввели два новых понятия: лего задача и лего урок. Лего-задача – это учебная задача с использованием эксперимента на этапе получения начальных значений каких-либо физических величин или на этапе проверки получившегося значения, которое необходимо было найти. Лего-уроком будем называть занятие с использованием лего-задач. Как итог этой части исследования нами была составлена схема, иллюстрирующая логические связи между целью образования, уроком, методикой, содержанием и формой обучения (рис.).

Рис. Структура образовательной системы с использованием Lego Mindstorms (8547)

Исследовательская конструкторская методика – это собирательный образ группы методов в первую очередь исследовательских, практических, эмпирических. Данная методика содержит экспериментальный метод исследования, в ходе которого должны выполняться следующие требования:

1. Сопровождение экспериментом решения учебных задач.
2. Конструирование школьниками реальных физических объектов.
3. Использование исследовательской деятельности как главного средства получения научного знания.

Использование лего задач позволяют осуществлять:

1. Введение физических понятий через задачи.
2. Позадачное структурирование темы.

При использовании лего задач следует обращать внимание на следующие аспекты, представленные в таблице.

Таблица

Для повышения уровня качества образования необходимо использовать межпредметные связи между такими дисциплинами, как информатика, робототехника и физика. Школьный набор Lego Mindstorms (8547) обеспечивает данную связь на уроках физики. При этом выделяется целый ряд преимуществ.