«Применение датчиков Vernier для исследовательских проектов школьников» (опыт проведения исследовательской работы во внеурочной деятельности с применением робототехники)
«Применение датчиков Vernier
для исследовательских проектов школьников»
(опыт проведения исследовательской работы во внеурочной деятельности с применением робототехники)
Какое место робототехника должна занять в современной школе? И актуальна ли эта тема как 4-5 лет назад? Может это всего лишь модное направление в образовании? И как обеспечить эффективное использование образовательной робототехники на уроках?
Готовясь к первому занятию по робототехнике в новой школе, я «заглянула» в Интернет, чтобы доказать детям необходимость в нашей деятельности, и по материалам различных сайтов подчеркнула не только важность нашей деятельности, но и острейшую необходимость. Особенно ребят заинтересовал факт освоения Россией Арктики при помощи роботов.
«По словам Рогозина, все подводные промыслы необходимо будет оснастить самыми современными системами и оборудованием мониторинга. В реализуемый в России арктический проект закладывается возможность передачи информации в реальном режиме времени. Все важные телеметрические данные, включая давление и температуру в скважинах, информацию о сейсмической активности, экологической обстановке центры управления будут получать в режиме онлайн. Поступление такой информации позволит оперативно предупреждать возможные аварии на объектах, а в случае необходимости просто локализовать источник загрязнения. Передача больших объемов информации будет осуществляться по оптоволоконным линиям связи. Реализовать данную систему мониторинга можно уже за счет имеющихся в наличии технологий.
При этом Дмитрий Рогозин понимает, что в вопросе разработки морских роботов РФ находится только в самом начале долгого пути. По его словам, значительные разработки в этой области в настоящее время ведет Институт проблем морских технологий, который входит в состав Дальневосточного отделения РАН. Здесь уже создали роботизированные аппараты, которые полностью в автономном режиме могут вести наблюдение за подводной обстановкой и обрабатывать огромные массивы информации. По словам Рогозина, в рамках реализации арктического проекта автономные аппараты планируется наделить способностями группового взаимодействия и распознавания. Перед нами стоит задача создания перспективных гидроакустических, гидрофизических и неакустические методик и средств обнаружения, разработка новых эффективных средств подводной навигации и связи, отметил вице-премьер».
Материалы сайта Военное обозрение Россия будет осваивать Арктику с помощью роботов »...topwar.ru›41588-rossiya-budet…arktiku…robotov.html
Этапы деятельности:
1. Определить темы исследований: Мы с ребятами сразу определили, что будем проводить гидрофизические исследования, тем более в нашем распоряжении есть температурный датчики из нержавеющей стали Vernier, программное обеспечение для сбора данных. Мы можем не только проводить исследования, но и изменять параметры природной воды!!!
2. Идея исследовательской работы: Использование датчиков Vernier в исследовательских работах как средство достижения планируемых результатов образовательной программы в условиях реализации ФГОС.
3. Порядок работы:• обсудить вопросы применения датчиков Vernier при решении задач исследования.
4. Область применения: Датчики Vernier могут применяться на уроках по экологии, окружающего мира и в исследовательских работах учащихся во внеурочной деятельности.
5. Методологическая основа в ФГОС является системно-деятельностный подход, который обеспечивает активную учебно-познавательную деятельность учащихся; переход от репродуктивных форм учебной деятельности к самостоятельным, поисково-исследовательским видам работы. Создание цифровой лаборатории.
6. Технология: Представление проведённых экспериментов с помощью датчиков. Представление результатов исследования. Тема нашей исследовательской работы: «Аквариум – искусственная экосистема». Проблемный вопрос: искусственная экосистема аквариума может погибнуть без участия человека. Исследование проходит с целью: научиться поддерживать экосистему аквариума.
7. Новизна исследования – создание цифровой лаборатории с использованием датчиков Vernier и робота NXT по исследованию качества среды в аквариуме и организации мониторинга за ее состоянием.
8. Эксперимент 1. А) Измерение кислотности (pH) воды в аквариуме. Методика проведения эксперимента: датчик pH к роботизированному устройству MINDSTORMS NXT, далее подключили датчик к адаптеру Vernier NXT, адаптер подсоединили к порту 1 блока NXT кабелем LEGO NXT, запустили программу NXT 2,0,подготовили программу для сбора данных содержания кислорода. Б) Измерение кислотности воды в аквариуме.
Выводы:1) вода в нашем аквариуме имеет нейтральный уровень кислотности, она вполне приемлема для жизни рыб. 2) водопроводная вода имеет щелочную среду, что свидетельствует о том, что сразу в аквариум водопроводную воду нельзя наливать, её необходимо отстаивать 2-3 дня. Этот эксперимент подтвердил ещё и то, почему трудно смыть мыло с рук нашей водопроводной водой. Но, как оказалось pH очень изменчива. И изменения эти, связаны с временной жёсткостью и с количеством растворённого в воде кислорода. Поэтому наша исследовательская работа не завершена, мы будем и дальше проводить эксперименты.
9. Эксперимент 2. Измерение температуры воды в аквариуме. Температура - одна из самых важных характеристик исследуемых объектов. Физические процессы, химические реакции, жизнедеятельность живых организмов, природные явления – все сопровождается температурными изменениями.
Вывод: Температура воды в нашем аквариуме соответствует норме. Но температурный режим может меняться, поэтому, чтобы обеспечить постоянство температурного режима, необходимо оборудовать аквариум обогревателем и терморегулятором.
10. Будущие проекты.
- Определить с помощью датчика Vernier содержание газообразного кислорода (О2), выделяемого разными аквариумными растениями пистией и элодеей (мы уже начали подготовку данного эксперимента)
- Измерить концентрацию растворенного кислорода (O2) в воде аквариума, так как растворенный в воде кислород - один из важных факторов, определяющих качество водной среды, напрямую связанный с жизнедеятельностью организмов, населяющих водоемы, в том числе и аквариум.
- Если у нас появится датчик измерения жёсткости воды, то мы выполним замеры в нашем аквариуме, так как жёсткость воды имеет большое значение для физиологического состояния рыб. Одним видам рыб необходима мягкая вода, другим – средней жёсткости или даже жёсткая. По результатам нашей исследовательской работы мы выпустим буклет для начинающих аквариумистов, так как по результатам анкетирования стало известно, что пятиклассникам интересно узнать, как правильно содержать аквариум и его обитателей.
Презентационные материалы включают в себя следующие разделы:
1. Деятельностно-практический (материалы к экспериментам, мастер-классов, презентаций, проектов и др.)
2. Аналитический (анализы, схемы, экраны настроений учащихся и др.)
3. Методические материалы (инструкции, рекомендации, дополнительная литература и др.)
Исследовательский проект, является заключительным этапом практической деятельности учащихся. Для реализации данного проекта, учащимся подаются несколько идей (тем) исследования, и они выполняют данное исследование, опираясь на основные этапы:
1. Обозначение темы исследовательского проекта.
2. Цель и задачи проекта.
3. Конструирование робота для исследования с использованием датчиков.
4. Разработка программы для сбора и сохранения данных в течение суток.
5. Анализ собранных данных.
6. Презентация проекта.
Проект «Аквариум – искусственная экосистема», где учащиеся сконструировали данную модель для мониторинга и сбора данных и программировали ее, применив базовые знания и новые. На данном этапе были изучены дополнительные блоки в программе, такие как сбор данных датчиков.
.