Организаторы

2014 -> Конференция в Екатеринбурге -> Регистрация докладчика

Секция: Методика и результаты обучения в области образовательной и практической робототехники в средней и старшей школе

Применение конструкторов «fischertechnik» для реализации программы технологического образования в основной школе

Лужнова Галина Васильевна

учитель физики и технологии, руководитель ЦОР, почетный работник ОО РФ. Центр образовательной робототехники МАОУ СОШ № 14. Челябинская Область/Челябинск
Luzhnova@list.ru

Тезисы:

Программа по учебному предмету «Технология» определяет, что в результате изучения этого предмета обучающиеся, независимо от изучаемого направления, получат возможность ознакомиться с назначением и устройством применяемых ручных инструментов и приспособлений, машин и оборудования; видами и назначениями бытовой техники, применяемой для повышения производительности домашнего труда.
Реализуя программу по технологии, мы внедряем в нее элементы робототехники при помощи конструкторов Лего и fischertechnik. Последний, на мой взгляд, наиболее интерес в этом аспекте по ряду причин.
Немного о самом конструкторе. fischertechnik (русск. фишертехник, по-немецки пишется с маленькой буквы) — развивающий конструктор для детей, подростков и студентов, изобретенный профессором Артуром Фишером в 1964 году.
Конструкторы fischertechnik используются во всем мире для демонстрации принципов работы механизмов и машин в средних, специальных и высших учебных заведениях, а также в моделировании производственных процессов и для презентационных целей. Наборы для конструирования fischertechnik выпускает фирма fischertechnik GmbH, которая находится в Германии.

Доклад:

Скачать презентацию

Применение
конструкторов «fischertechnik»

для
реализации программы технологического образования в основной школе

Лужнова
Г.В., учитель физики и технологии

МАОУ
СОШ № 14

Цитаты из ФГОС средней школы:

«Предметные
результаты изучения предметной области «Технология» должны отражать:

• формирование умений
устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам

для решения
прикладных учебных задач;

• развитие умений применять
технологии представления, преобразования и использования

информации, оценивать возможности
и области применения средств и инструментов ИКТ в современном производстве
или сфере обслуживания.

Изучение
предметной области «Технология» должно обеспечить:

• развитие инновационной
творческой деятельности обучающихся в процессе решения

прикладных учебных задач;

• активное использование знаний,
полученных при изучении других учебных предметов, и

сформированных универсальных учебных действий.

Предметные
результаты изучения предметной области «Естественнонаучные предметы» должны
отражать:

• понимание физических основ и
принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и
связи, бытовых приборов, промышленных технологических процессов, влияния их на
окружающую среду; осознание возможных причин техногенных и экологических
катастроф.

Условия
реализации основной образовательной программы основного общего образования
должны обеспечивать для участников образовательного процесса возможность: использования в образовательном
процессе современных образовательных технологий деятельностного типа.

Материально-техническое
оснащение образовательного процесса должно обеспечивать возможность:
проектирования и конструирования, в том числе моделей с цифровым управлением и
обратной связью, с использованием конструкторов; управления объектами;
программирования».

         Я начала с цитат из ФГОС, потому что
этот документ определяет в настоящем и будущем чему и как учить детей, а
главное – какими средствами.

         Программа
по учебному предмету «Технология» определяет, что в результате изучения этого
предмета обучающиеся, независимо от изучаемого направления, получат возможность
ознакомиться с назначением и устройством применяемых ручных инструментов и
приспособлений, машин и оборудования; видами и назначениями бытовой техники,
применяемой для повышения производительности домашнего труда.

         Реализуя
программу по технологии, мы внедряем в нее элементы робототехники при помощи
конструкторов Лего и fischertechnik. Последний,
на мой взгляд, наиболее интерес в этом аспекте по ряду причин.

         Немного о самом конструкторе. fischertechnik (русск. фишертехник, по-немецки пишется с маленькой буквы) — развивающий конструктор для детей, подростков и студентов, изобретенный
профессором Артуром Фишером в 1964 году.

Конструкторы fischertechnik используются во всем мире для демонстрации принципов
работы механизмов и машин в средних, специальных и высших учебных заведениях, а
также в моделировании производственных процессов и для презентационных целей.
Наборы для конструирования fischertechnik выпускает фирма fischertechnik GmbH, которая
находится в Германии.

         Основным
элементом конструктора является блок с пазами и выступом типа «ласточкин
хвост». Такая форма дает возможность соединять элементы практически в любых
комбинациях. Также компания выпускает контроллеры, двигатели, различные датчики
и блоки питания, что позволяет приводить механические конструкции в движение,
создавать роботов и программировать их с помощью компьютера. Для разработки
управляющих программ для контроллера ROBO TX используется среда визуального
программирования ROBO Pro. Программы
загружаются в контроллер через интерфейсы USB или Bluetooth.

Раздел программы по технологии «Электротехника» включает
темы:

1.
Электромонтажные и
сборочные технологии

2.
Электротехнические
устройства с элементами автоматики

3.
Бытовые электроприборы

Для проведения практических работ в рамках раздела
«Электротехника» мы используем конструктор «PROFI E-Tec», который знакомит учащихся с
электротехникой. Начиная с простых электрических схем, ученики вспоминают и
закрепляют знания, полученные на уроках физики. Далее рассматриваются системы с
электромеханическим управлением на основе так называемых кулачковых
контроллеров.

Затем
ребята знакомятся с электроникой, узнают, как управлять шлагбаумом на въезде на
общественную парковку или гаражными воротами при помощи электронного модуля “E-Tec”. Это маленький электронный блок
управления со встроенным микропроцессором. К нему можно присоединять разные
датчики (кнопки, светочувствительные датчики, магнитные датчики). В модуле уже
хранятся несколько программ, которые можно выбрать и запустить.

Темы
занятий с конструктором «PROFI
E-Tec»:

·
Простая электрическая схема

·
Проводники и диэлектрики

·
Последовательное и параллельное
соединения

·
Схема И-ИЛИ

·
Принцип работы электромотора

·
Управление маячком

·
Управление светофором

·
Система охранной сигнализации

·
Сушилка для рук

·
Пресс

·
Гаражные ворота

·
Шлагбаум на автостоянке

·
Торговый автомат.

Каждое
занятие состоит из двух уроков: на первом происходит изучение теории,
повторение знаний из области физики или знакомство с неизученными вопросами, на
втором уроке ребята создают модель и выполняют задания по исследованию ее
свойств.

По
окончании работы с конструктором «PROFI E-Tec» мы переходим к конструктору «ROBO LT Начальная Лаборатория». Теперь
ребята учатся программировать контроллер ROBO LT. Навыки программирования на других
языках у них уже есть, поэтому осваивать программирование в Начальной
Лаборатории не сложно. На уроке ребята собирают модель по технологическим
картам сборки и пишут программу для этой модели сначала с подсказками, а затем
самостоятельно. Модели, которые они собирают:

·
Карусель

·
Светофор

·
Маяк

·
Холодильник

·
Стиральная машина

·
Раздвижная дверь

·
Освещение на лестнице

·
Стеклоочиститель.

Результатом
работы с этим конструктором является осознание учащимися принципа управления
бытовыми приборами. В открытом
холодильнике горит лампочка. А что происходит за закрытой дверцей? Собрав
«прозрачную» модель холодильника и самостоятельно установив режим включения и
выключения лампочки, программируя контроллер, ребята понимают, что на самом
деле происходит внутри и как эти процессы можно регулировать.

Современная
стиральная машина имеет несколько режимов работы. Ученики получают задание
запрограммировать работу машины в режиме щадящей стирки, в режиме отжима, в
режиме стирки со сменой скорости и
направления вращения.

Собрав
модель светофора для пешеходов, учащиеся рассчитывают режим переключения с
красного света на зеленый и длительность горения зеленого света для улиц разной
ширины. По результатам расчетов создают программу и проверяют ее действие на
модели перекрестка.

Мы
подходим к дверям супермаркета и (О, чудо!) двери открываются перед нами. Кто
это? Сим-сим? Модель раздвижных дверей со световым датчиком тоже можно собрать и запрограммировать
с помощью конструктора «ROBO
LT
Начальная Лаборатория».

         Учащиеся
7 класса начинают изучать физику, поэтому на технологии мы используем
конструкторы «Машины Леонардо да Винчи» и «Технические революции». Эти
конструкторы продолжают развитие школьников по тому пути, который они начали с
конструкторами фирмы Лего. Теперь их деятельность дополняется еще и знакомством
с историческим аспектом, связанным с каждым изобретением. Тем более интересно
построить модель изобретения, ставшего легендой.

Модели
из конструктора «Машины Леонардо да Винчи»:

·
Механические крылья

·
Кузнечные клещи

·
Храповой механизм

·
Грейфер

·
Катапульта

·
Боевая колесница

·
Штурмовая лестница

·
Механический барабан

·
Машина для насечки напильников

·
Разводной мост

С
помощью набора «Технические революции» учащиеся узнают о различных технических
изобретениях и могут самостоятельно построить и испытать некоторые из них:

·
Безопасный лифт

·
Электрический двигатель

·
Электрический генератор

·
Вертолет

·
Стеклоочиститель

·
Центробежный регулятор

·
Телеграф Морзе

·
Карданный вал

·
Вечный двигатель

·
Волосной гигрометр.

В
комплект с конструктором входят технологические карты сборки модели и рабочие
тетради, но текст в тетрадях на немецком, английском, французском и других
языках кроме русского. Перевод рабочих тетрадей есть на сайте «ПакПак.ру», но не все об этом знают.

Снова
вернусь к разговору о внедрении ФГОС в
связи с применением моделей, созданных на уроках технологии, для проектов на
уроках физики. Работа в группах, сотрудничество, учитель, сопровождающий
процесс познания, проектная деятельность – все это основные направления работы
по новому стандарту.

         Раздел «Технологии исследовательской и опытнической
деятельности» сопровождается моделями из конструкторов «Пневматика», «Эко-технологии»,
«Машины и моторы», «Механика и статика», «Динамика». Ребята собирают конструкции
и с их помощью осуществить технологический и исследовательский этапы проекта.

         Первые конструкторы fischertechnik появились в продаже 50 лет назад и их
популярность продолжает расти с каждым годом. Модели fischertechnik неоднократно
удостаивались престижных международных наград. Продукция компании за рубежом
активно используется в школах, институтах и университетах для наглядной
демонстрации принципов работы различных механизмов. Кроме этого в проектных
отделах некоторых крупных компаний компоненты fischertechnik используют для
решения задач технического моделирования. Найдется немало инженеров, чей
интерес к робототехнике и электронике когда-то начинался с конструктора fischertechnik.