Статья Лужнова Г.В.

Г.В. Лужнова,

учитель физики и технологии

МОУ СОШ № 14 г. Челябинска

Использование Лего-конструкторов в учебном процессе

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 ЛЕГО, 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». [5]

В приложении к письму Министерства образования и науки Челябинской области «О преподавании учебного предмета «Физика» содержатся рекомендации по внедрению Лего-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 2009/2010 учебном году является использование образовательных Лего-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». [4]

И в методических рекомендациях «О преподавании учебного предмета «Технология» предлагается использовать конструкторы Лего: «В развитии  интеллектуальных способностей учащихся мощной поддержкой является использование Лего-технологий в образовательной деятельности. Все школьные наборы Лего 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 «Лего», обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

Лего-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 Лего 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 Лего 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».  [3]

На протяжении трех лет я активно внедряю технологии Лего-конструирования в учебный процесс. Мальчики с пятого по девятый класс освоили работу с конструкторами «Перворобот: индустрия развлечений». Они научились не только мастерски создавать модели по инструкции, но и совершенствовать их, изобретать свои собственные конструкции, создавать для них программы. Роботы подчиняются их желанию, делают то, что заложено в программах юных изобретателей.

В прошлом учебном году наша школа впервые приняла участие в соревнованиях Лего-роботов, проводимых в районе и в городе. Мы представили самую многочисленную команду: по две модели в младшей и средней группе и творческую модель. На районных и городских соревнованиях разработчик творческой модели Мокин С. занял второе место, Помогайбис С. занял первое место в младшей группе на районных соревнованиях. Остальные ребята были близки к победе, они получили неоценимый опыт и готовы продолжать творить дальше.

Занятия Лего-конструированием позволяют не только создавать программируемые модели для конкурсов и соревнований, но успешно продвигают изучение физики. Наша школа была награждена конструкторами Лего, 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». [6]

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! [2]

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. Учащиеся подготовили описание проектов, создали публикации с изображением проектов, их прототипов и программ, с помощью которых эти модели работали.

Модель электроподъемника, разработанная Мокиным А. (8 кл.) была представлена в творческом конкурсе на соревнованиях в районе и городе и была удостоена 2 места. Кроме того Александр представлял свой проект на конференции НОУ Металлургического района, где занял I место. На городской конференции "Интеллектуалы 21 века" этот проект был награжден дипломом третьей степени.

В конце прошлого года на праздновании Дня школы мы с ребятами подготовили выставку проектов, созданных из деталей конструкторов Лего. Интерес к моделям был необычайный. Теперь от желающих заниматься этим увлекательным делом нет отбоя.

В своей деятельности по использованию Лего-конструирования в преподавании физики я постоянно делюсь опытом с коллегами. В течение двух лет на базе нашей школы проходят практикумы курсов повышения квалификации учителей физики. Я принимала участие в областных конференциях, региональной выставке в РКЦ. Для того чтобы расширить общение, я создала свой блог в Интернете, который назвала «ЛЕГО+физика», где  выложила материалы по проектной деятельности учащихся и применению Лего-технологий для уроков физики. На блоге проводится интерактивный опрос: «На каких уроках можно использовать конструкторы Лего?». Результаты голосования на сегодняшний день показывают следующее:

В комментариях к материалам, выложенным на блоге, много положительных отзывов. Например, такой отклик был получен на публикацию об исследовательской деятельности на базе конструкторов Лего: «А вот это правильная мысль! Но почему-то это первая работа (с Лего), которые я встречал. Видел только на выставках громадные работы из 40000 - 50000 блоков Лего. Молодцы! Хорошее дело!»  [1]

17 октября 2009 г. на Алом поле состоялось грандиозное для нашей области мероприятие - Товарищеские соревнования Лего-роботов. Тем, кто заинтересован в этой стороне Лего-движения, было на что посмотреть. Соревнования действительно показали высокий класс тех участников, которые представляли свои регионы. Прохождение трасс всех уровней занимало менее минуты из двух минут, отводимых на каждую попытку. многообразие конструктивных решений поставленных задач потрясало.

В актовом зале Дворца состоялся Круглый стол и мастер-классы признанных авторитетов Лего-движения России. Васильев М.В. (Москва) представил новые разработки Лего-конструкторов. Преподаватель физико-математического лицея Санкт-Петербурга провел мастер-класс, и мы увидели, что решать задачи для роботов школьникам помогают студенты механико-математического факультета СПбГУ под руководством профессора Фридмана. А у нас зачастую бытует мнение, что Лего – занятие только для детей!

Прошедшие школу Лего становятся студентами, а затем - конструкторами роботов и уже не игрушечных. Стоит окунуться в этот увлекательный мир, чтобы обнаружить своё призвание в робототехнике. 

Источники:  

1.                http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.com

2.                Возобновляемые источники энергии. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, -122 с., илл.

3.                Приложение 20 к письму Министерства образования и науки Челябинской области от 03.08.2009 № 103/3431 «О преподавании учебного предмета «Технология» в общеобразовательных учреждениях Челябинской области в 2009 – 2010 учебном году».

4.                Приложение 20 к письму Министерства образования и науки Челябинской области от 03.08.2009 № 103/3431 «О преподавании учебного предмета «Физика» в общеобразовательных учреждениях Челябинской области в 2009 – 2010 учебном году».

5.                Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, -133 с., илл.

6.                Энергия, работа, мощность. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 63 с., илл.