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:
- Сопровождение экспериментом решения учебных задач.
- Конструирование школьниками реальных физических объектов.
- Использование исследовательской деятельности как главного средства получения научного знания.
Использование лего задач позволяют осуществлять:
- Введение физических понятий через задачи.
- Позадачное структурирование темы.
При использовании лего задач следует обращать внимание на следующие аспекты, представленные в таблице.
Таблица
Аспект | Описание |
Численность группы | 10–15 школьников, работающих в группах по 2-3 чел., возможна индивидуальная работа с конструктором. |
Диагностика | Необходимо провести две диагностики: первая направлена на выявление степени мотивации обучения физики, вторая выявление познавательных возможностей учеников. |
Материальное обеспечение | Кабинет физики, компьютеры, конструктор Lego и др. |
Ведущая деятельность | Выделяется три основных вида учебно-познавательной деятельности учащихся на лего уроке:
|
Подход в обучении | Личностно-ориентированный |
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.