Использование LEGO -конструкторов в учебном процессе
статья по физике на тему

Использование LEGO -конструкторов в учебном процессе

 Введение

      Как сделать так, чтобы урок физики был интересным, чтобы такая, сложная, на первый взгляд, наука стала для школьников понятной? Целью своей деятельности я считаю преподавать физику так, чтобы ребята шли на урок без страха и скуки, с желанием узнать новое. Трудно заинтересовать детей абстрактными понятиями, заставить выучить материал, если ребята не понимают цели его изучения. Поэтому в своей профессиональной деятельности я стремлюсь использовать самые разнообразные приемы и методы, а главное – постоянно обучаюсь новым, современным технологиям, ведь наши школьники живут в современном мире, с компьютером и Интернетом, с электроникой и автоматикой. Они хотят видеть это на уроках, изучать, использовать, понимать.

      Введение государственных стандартов общего образования предполагает разработку педагогических технологий их достижения.

      Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода.

      Процессы обучения и воспитания не сами по себе развивают человека, а лишь тогда, когда они имеют деятельностные формы и способствуют формированию тех или иных типов деятельности.

      Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Для того чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие. 

      Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде LEGO, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты LEGO , тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

      В процессе активной работы детей по конструированию, исследованию, постановке вопросов и совместному творчеству не только существенно улучшаются «традиционные» результаты, но и открывается много дополнительных интересных возможностей. Работая группами, «дети, независимо от их подготовки, могут строить модели и при этом обучаться, получая удовольствие».

      В приложении к письму Министерства образования и науки Челябинской области «О преподавании учебного предмета «Физика» в 2012-2013 г.г содержатся рекомендации по внедрению LEGO -технологий: «…Современная организация учебной деятельности требует того, чтобы теоретические обобщения учащиеся делали на основе результатов собственной деятельности. Для учебного предмета «физика» - это учебный эксперимент. Принципиально изменились роль, место и функции самостоятельного эксперимента при обучении физике: учащиеся должны овладевать не только конкретными практическими умениями, но и основами естественнонаучного метода познания, а это может быть реализовано только через систему самостоятельных экспериментальных исследований LEGO -конструкторы существенно мобилизируют такие исследования. Особенностью преподавания учебного предмета «Физика» в 2012/2013 учебном году является использование образовательных LEGO -конструкторов, которые позволяют в полной мере реализовать принцип личностно-ориентированного обучения, провести демонстрационные эксперименты и лабораторные работы, охватывающие практически все темы курса физики и выполняющие не столько иллюстративную функцию к изучаемому материалу, а требующие применения исследовательских методов, что способствует повышению интереса к изучаемому предмету».

      И в методических рекомендациях «О преподавании учебного предмета «Технология» предлагается использовать конструкторы LEGO: «В развитии  интеллектуальных способностей учащихся мощной поддержкой является использование LEGO -технологий в образовательной деятельности. Все школьные наборы LEGO предназначены для групповой работы. Таким образом, учащиеся одновременно приобретают и навыки сотрудничества, и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. Конструируя и добиваясь того, чтобы созданные модели работали, испытывая полученные конструкции, учащиеся, получают возможность учиться на собственном опыте. Задания разной трудности учащиеся  осваивают поэтапно. Принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для «LEGO», обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

     LEGO -конструкторы задуманы таким образом, что учителя могут постоянно черпать в них новые идеи, позволяющие привлечь и удержать внимание учащихся. Дополнительные элементы, содержащиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изобретения. Все комплекты LEGO полностью соответствуют индивидуальным возможностям каждого учащегося и способствуют успешному обучению.

      Кроме того, наборы позволяют постигать взаимосвязь между различными областями знаний. Интересные и несложные в сборке модели LEGO дают ясное представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости. Из разных деталей конструктора учащиеся строят уменьшенные аналоги различных механических устройств.

      Можно выделить основные разделы и темы, в которых возможно использовать конструктор по направлению  «Технология. Технический труд»:

      Машины и механизмы. Графическое представление и моделирование:

-                   Механизмы технологических машин;

-                   Сборка моделей технологических машин из деталей конструктора по эскизам и чертежам;

-                   Сборка моделей механических устройств автоматики по эскизам и чертежам.

      Электротехнические работы:

-                  Устройства с элементами автоматики;

-                  Электропривод;

-                  Простые электронные устройства». 

      На протяжении двух лет я активно внедряю технологии LEGO -конструирования в учебный процесс. Ребята научились не только мастерски создавать модели по инструкции, но и совершенствовать их, изобретать свои собственные конструкции.

          Занятия LEGO -конструированием  успешно продвигают изучение физики. Наша школа была награждена конструкторами LEGO , используемыми именно для этих целей. Названия конструкторов говорят сами за себя – «Технология и физика», «Энергия, работа, мощность», «Возобновляемые источники энергии». Используя эти конструкторы, я ставлю перед учениками простые, понятные и привлекательные для них цели, при достижении которых они, сами того не замечая, обучаются физике.

      Типы учебной деятельности:

-                   Практические занятия: на простых моделях учащиеся знакомятся с элементами конструирования;

-                   Исследования: выдвигаются идеи и проводятся исследования и проверка их на моделях;

-                   Проекты: на основании полученных знаний решаются задачи по конструированию и сборке моделей более сложных устройств и приборов.

      В процессе активной работы детей по конструированию не только существенно улучшаются «традиционные» результаты, но и открывается много дополнительных интересных возможностей. На занятиях можно достичь немало впечатляющих научных результатов, индивидуальных и групповых успехов в решении поставленных задач. Такие результаты трудно получить на традиционных уроках.

      Ничто так не привлекает внимания и не стимулирует работу ума, как удивительное. Мотор работает от электрической батареи. Как сделать так, чтобы он сам стал вырабатывать электричество? И ребята тут же создают генератор, от которого загорается лампочка, а я объясняю им физические принципы устройства и работы этого прибора, изобретенного Фарадеем в XIX веке. «В ходе этого занятия учащиеся увидят, что электроэнергия генерируется при вращении оси мотора; узнают, что при использовании мотора в таком режиме он называется генератором или динамо-машиной; нарисуют диаграммы преобразования энергии».

      Машинка движется, если посветить на нее фонариком или поставить на освещенный солнцем подоконник, потому что у нее на крыше – солнечная батарея. Дети начинают исследовать, как она поедет, если освещение поменять, источник света удалить, «каковы преимущества автомобиля на солнечной батарее». Готовые исследователи!

      Изучение раздела физики 7 класса «Работа. Мощность. Простые механизмы» просто невозможно не завершить заданием по моделированию конструкций с применением блоков и рычагов. И ребята создали серию проектов под общим названием «Подъемные устройства». В ней были представлены самые разнообразные модели – автокран, башенный подъемный кран на рельсах, подъемный кран, использующий энергию воды, шахтный подъемник.

             Образовательная концепция

Обучение через действие – этот принцип лежит в основе продуктов LEGO. В наборе «Возобновляемые источники энергии»  49 заданий. Каждое из них реализует циклическую модель, основанную на четырёх образовательных составляющих: Взаимосвязь, Конструирование,  Рефлексия, Развитие.

                                               Принципы обучения

Планирование занятий

 Прежде чем планировать занятия по изучению энергии с помощью набора «Возобновляемые источники энергии», рассмотрите приведённые в книге для учителя 49 заданий. Можно составить своё собственное представление о том, как лучше воспользоваться этими материалами – с учётом подготовленности учеников и уже имеющихся в их активе сведений об энергии. Выбирая темы и задания, необходимо  иметь в виду возраст и уровень развития учеников.

Сборник заданий создан так, чтобы подкрепить практику учеников соответствующим пособием для учителя и рабочими бланками, а также советами по организации обсуждений и проведению занятий. Все задания направлены на изучение энергии, развитие навыков выполнения, анализа и представления  научных исследований.

Организация занятий

Ограниченная временем урока работа в классе организуется таким образом, что одни и те же модели участвуют в нескольких экспериментах. Эти модели сохраняются в собранном виде до конца экспериментов, и учащимся не нужно тратить время на сборку и разработку в начале и конце урока. Следует помнить, что все модели, которые требуются для изучения одной темы, могут собираться  одновременно.

Чтобы не растерять детали  в процессе работы, необходимо соблюдать следующие простые правила:

• подписывать коробки для хранения собранных деталей;
• выделить для случайно обнаруженных деталей специальную коробку с надписью «Потеряны и найдены»;
• осматривать рабочее место и пол в конце урока;
• собирать  модели на подносах, например таких, которые используются в школьной столовой;
• закрепить за каждой группой определённый набор деталей с ответственностью за его сохранность.

Фронтальная работа

• Изучение основных способов преобразования энергии.
• Демонстрация работы моделей.
• Обсуждение результатов наблюдений.

Работа в составе групп

• Выполнение заданий из рабочих бланков.
• Совместная сборка моделей и проведение измерений.
• Обсуждение и представление результатов выполненной работы

Индивидуальная работа

• Анализ собственных результатов и объединение их с результатами других учащихся.
• Демонстрация своих результатов учителю.

Оценка работы

Учительская оценка

Существуют разные методы оценки успехов ученика:

• Наблюдение за учеником во время работы;
• Чтение ученических тетрадей и журналов;
• Просмотр рабочих листов;
• Беседа с учеником;
• Ведение листа учёта достижений ученика;
• Оценка его отчётов об исследованиях и о методах выполнения заданий на решение проблем;
• Оценка ученических презентаций.

Можно потребовать от учащихся, чтобы они собирали портфолио  своих листов и заметок. Это очень полезно для оценки прогресса их знаний и навыков.

Самооценка

Самооценка очень полезна для развития навыков самостоятельной учёбы. Самый простой путь оценить собственные успехи – это вести журнал. Частое писание не только развивает навыки письменного общения, но и способствует повышению качества дискуссий. Учащимся будет легче подготовиться к дискуссиям и решениям проблемных задач, если они смогут пользоваться предварительно сделанными записями. Письмо развивает мышление, а развитие мышления – как раз то, что нам нужно.

Вот несколько вопросов, на которые   учащиеся могут отвечать в процессе самопроверки.

• Что я узнал?
• Хорошо ли я это понял?
• Было ли мне это интересно? Что именно мне понравилось больше всего и что меньше всего?
• Как я могу применить полученные знания в повседневной жизни?
• Насколько хорошо прошла работа в моей группе?