Небанальное использование робототехники в курсе школьных предметов
 (2.73 Mb)
| 11.12.2022, 18:34 |
| Коровкина Маргарита Юрьевна |
| преподаватель робототехники, школа программирования и робототехники "Роббо" г.Шуя |
В настоящее время происходит IV технологическая революция, призванная освободить людей от рутинной умственной работы. При этом очень важным оказываются точный выбор и подготовка кадров для будущего, способность увидеть и оценить то новое, что станет главным. Какой будет новая реальность и каким будет наше место в ней, определяется сегодня системой образования, которая непосредственно работает с будущим.[1].
По мере того как робототехника открывает новые горизонты, исследуется роль роботов в образовании. Существующие исследования в основном сосредоточены на использовании робототехники для преподавания понятий, которые тесно связаны с областью робототехники как таковой. Что приходит на ум, когда вам предлагают применить робототехнику на школьном уроке? Какой именно урок вы себе представите? Информатику? Может быть, физику? На самом деле, робототехника является гибкой в обучении учеников целому ряду других областей. Она предлагает и учителям, и школьникам возможности исследовать, создавать и применять знания для решения проблем реального мира [2]. Например, робототехнику можно использовать на уроке биологии.
И я хотела бы разобрать с вами учебную ситуацию, как это сделать небанально, просто и весело. Использовать мы с вами будем рабочую программу для курса биологии 8 класса, реализуемую по УМК Пономарёвой И.Н. В частности, нас интересует урок 44 «Значение кожи и ее строение». При прохождении теоретических тем в рамках курса биологии, у подростков возможно снижение внимательности и мотивации к работе на занятии. Проведение робототехнического эксперимента позволит внести игровой момент в ход урока, повысив таким образом заинтересованность учащихся. Сам эксперимент вполне соответствует уровню развития учеников и может быть понят и логически осмыслен даже отстающими детьми.
Какие результаты мы планируем получить в ходе реализации данной учебной ситуации? Давайте разделим их на три стандартные категории:
1. Предметные. Ученик проведет наблюдение и эксперимент под руководством учителя. Сможет сделать выводы на основе полученных результатов.
2. Метапредметные. У каждого учащегося появится возможность самостоятельно анализировать условия достижения цели на основе учета выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале.
3. Личностные. Использование робототехники в ходе проведения занятий естественно-научного направления способствует развитию логического и критического мышления, но что самое главное ребенок будет по максимуму вовлечен в процесс, ему самому захочется найти ответы на свои собственные вопросы.
О чем же поговорить с подростком на уроке биологии в тематике робототехники и строения кожных покровов? Конечно, о детекторе лжи. Я предлагаю вам в ходе изучения анатомического строения кожи провести эксперимент, показывающий изменение электродермальной активности (ЭДА) в зависимости от внутренних показателей организма, для чего пригласить рандомно выбранного ученика к готовой установке и предложить ему ответить на вопросы теста, замкнув рабочую цепь агрегата своими пальцами.
Обратите внимание на рекомендации для учащихся, выполнение которых приведет к достижению запланированных результатов и/или ответу на проблемный вопрос:
Ознакомление
Вспомните строение кожи. Какими характеристиками она обладает?
Понимание
Что такое ЭДА? Как может проявляться внешне?
Применение
Где могут использоваться значения ЭДА человека? Выберите активного(ых) участника(ов) (тестируемых) и пассивных участников (наблюдателей) эксперимента. Обратите внимание активного участника на то, что его пальцы, удерживающие датчики детектора, не должны совершать механических воздействий на провода (не должны двигаться). Проведите тестирование в соответствие с этическими принципами.
Анализ
Какие результаты были получены в ходе проведения эксперимента? Что мы увидели в процессе тестирования? Какой физический показатель измерялся датчиком? (сопротивление)
Синтез
Объединитесь в работу парами. Проведите контактный эксперимент. Становятся ли подушечки пальцев более влажными при увеличении сердцебиения. Для этого стоит замерить пульс напарника указательным и средним пальцами в области запястья (вспоминаем правила оказания первой медицинской помощи) и попытаться оценить увлажнённость руки подручными средствами.
Оценка
Оцените полученную вами информацию.
Давайте посмотрим, как может выглядеть работа от имени учащегося (группы учеников).
«Сегодня на занятии мы изучили строение кожи. Вспомнили, что она состоит из трех слоев, имеет в своем составе различные включения (волосяные луковицы, рецепторы, потовые железы и т.д.), выполняет определенные функции (защита организма, терморегуляция и т.д.). В частности, поговорили про ЭДА – электрическую активность кожи, позволяющей выталкивать секрет потовых желез на ее поверхность по следующему принципу. Полость потовой железы имеет заметный отрицательный потенциал в сравнении с окружающей тканью. В зависимости от степени активации симпатической нервной системы, к поверхности кожи поднимается определенное количество пота. Чем выше уровень пота в определённой железе, тем ниже будет сопротивление в следствие изменения электростатических показателей. Это позволяет нам рассматривать железы как определенного рода переменные резисторы. Внешне это может проявляться усилением или уменьшением потоотделения. Зависит от температуры внешней окружающей среды и гомеостаза организма. Например, если человек нервничает, усиливается сердцебиение, сосуды расширяются. Значит организму необходимо их сузить. Это можно сделать поменяв температуру кожных покровов (уменьшить ее) по средствам потоотделения. Изучение замеров ЭДА может использоваться в психотерапевтических практиках. В кино замеры ЭДА используют при допросе, выводя показания на детектор лжи. Мы можем принять участие в эксперименте. Один (или несколько) учеников будут отвечать на вопросы, показывая, меняется ли ЭДА вообще. Другие смогут наблюдать показания датчика в виде графической функции (на экране) или наблюдать за «перемигиванием светодиодов» вблизи тестируемого. В ходе эксперимента мы видим, что показания действительно меняются. И приходим к выводу, что кожа орган хоть и неказистый с виду, но обладает очень сложным строением (что сложнее устроено глаз или кожа – это еще подумать надо). Поскольку мы рассматривали потовые железы как резистор, то приходим к выводу, что графическая функция на экране отражает изменение сопротивления. Объединившись в группы проводим тактильный эксперимент. Приходим к выводу, что оценить изменение ЭДА без помощи чутко настроенной аппаратуры достаточно проблематично, но в некоторых случаях возможно, но не всегда нужно (есть и более простые способы оценки состояния). В заключение, систематизируем полученную информацию и приходим к выводу, что кожа – сложный орган, включающий в себя биологическую, химическую и физическую активности, которые работая все вместе одновременно, обеспечивают систематическую связь организма с окружающим миром, участвует в саморегуляции самого организма и обеспечивают баланс между внешними и внутренними системами».
Достаточно интересно получилось, правда? Что же потребуется педагогу, ля проведения столь интересного эксперимента?
Во-первых, необходимо собрать саму установку «Детектора лжи». Для этого можно воспользоваться аппаратной платформой Arduino Uno, и собрать электронную цепь по следующему образцу 
Во-вторых, саму установку необходимо правильно запрограммировать. Современный учитель – человек жутко занятой, и у среднестатистического представителя данной профессии нет времени изучать сложные языки программирования для того, чтобы провести 15-минутную рабочую ситуацию, даже, если он скооперируется для этого с учителем информатики. А это значит, что программирование должно проводится в максимально простой среде. Например, при помощи графического языка Scratch. Его особенностью является визуальное представление, а это значит, всю программу можно собрать из отдельных кирпичиков-блоков, как пазл, что в сотни раз уменьшит время, затраченное на сборку программы    
Давайте так же проговорим действия учителя для создания условий достижения запланированных результатов. В частности, учитель обязан:
1. Заблаговременно собрать датчик для проведения эксперимента и убедиться в его работоспособности непосредственно перед началом урока.
2. Дать исчерпывающее понятие строения кожи и его характеристик (в частности ЭДА) перед проведением эксперимента.
3. Внимательно наблюдать за ходом проведения учебной ситуации, не допускать неэтичных вопросов и буллинга со стороны наблюдателей.
4. Формулировать наводящие вопросы, если учащиеся затрудняются с анализом проведенного эксперимента.
Надеюсь, рассмотренная учебная ситуация найдет применение в вашей практике и вдохновит вас на разработку новых, ваших собственных наработок элементов робототехники в рамках школьных занятий. А я в заключение хотела бы сказать несколько слов об образовательной робототехнике в целом.
Кружков робототехники в российских школах становится всё больше, однако мало кто из родителей понимает, что именно из себя представляет это направление. Большинство относится к нему скептически или же считают что это оторванный от жизни предмет, на который можно отправить ребенка ради его развлечения и отдыха. С другой стороны, некоторые считают это занятие уделом гениев или ботаников. Ну, или что оно способно сделать гения из их ребенка. На самом же деле, как вы могли убедиться, образовательная робототехника не является ни заумным предметом, ни профессией будущего, ни беззаботным развлечением. А является она базой для серьезного изучения прикладных технических навыков, необходимых для будущего технаря уже сейчас.
Для тех, кто любит всё время что-то создавать своими руками, интересуется компьютерной техникой или просто проявляет интерес к любой технике, образовательная робототехника способна открыть новые горизонты, и, надеюсь, впереди вас тоже ждут интересные открытия.
Литература
1. Сиренко С.Н. Образовательная парадигма цифровой эпохи //Проектирование будущего. Проблемы цифровой реальности, 2018, № 1(1), с. 47 – 51
2. 11. Ching Y.-H., Yang D., Wang S., Baek Y., Swanson S., Chittoori B. Elementary School Student Development of STEM Attitudes and Perceived Learning in a STEM Integrated Robotics Curriculum // TechTrends, 2019
|
|
Категория: Блоги | Добавил: Kapustkina
|
| Просмотров: 263 | Загрузок: 3
| Рейтинг: 0.0/0 |
Понравился материал? Оставьте свой комментарий ;)
Всего комментариев: 0 | |
|
|
|
|
|
|
