Образовательный кейс "Техника войны"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДЕТСКИЙ ТЕХНОПАРК «кВАНТОРИУМ»

Кейс «Техника войны»

10 ч.

Автор:

Тендит Татьяна Николаевна,

педагог дополнительного образования

МБОУ ДО Кванториум

Комсомольск-на-Амуре,

2020

Данный кейс служит основой для раздела Творческое проектирование образовательной программы «Мир робототехники».

1. Проблемная ситуация

Итоги и последствия Великой Отечественной войны грандиозны по своим масштабам и историческому значению. Не «военное счастье», не случайности привели Красную армию к блистательной победе. Советская экономика в течение всей войны успешно справлялась с обеспечением фронта необходимым вооружением и боеприпасами.

Советская  промышленность в 1942 — 1944 гг. ежемесячно производила свыше 2 тыс. танков; орудий полевой артиллерии в Советском Союзе производилось более чем в 2 раза,  а минометов в 5 раз больше, чем в Германии. Секрет этого «экономического чуда» кроется в том, что, выполняя напряженные планы военного хозяйства, рабочие, крестьяне, интеллигенция проявили массовый трудовой героизм. Советская военная промышленность превзошла немецко-фашистскую не только по количеству, но и по качеству основных образцов вооружения и техники. Советские ученые и конструкторы коренным образом улучшили многие технологические процессы, неустанно создавали и совершенствовали военную технику и вооружение. Так, например, средний танк Т-34, подвергшийся нескольким модификациям, по праву считается лучшим танком Великой Отечественной войны. 

Какая же боевая техника помогла нашему народу одержать победу над фашисткой Германией?

Педагогическая ситуация

9 Мая! Великий праздник для нашего народа. День радости и вместе с тем день печали. В этот праздник мы поздравляем ветеранов и чтим память погибших. Многие десятилетия эта традиция передается из поколения к поколению. И вот сейчас поздравляют ветеранов уже их правнуки.

1. Привязка к предметным областям знаний

Предметная область история:

• понимание важности праздника – Дня Победы в жизни российского человека;

• расширение представления обучающихся о военной технике ВОВ;

• понимание тактико-технические характеристик основных
  образцов боевой техники.

Предметная область физика:

• понимание того, как работают механические передачи;

• понимание понятий сила трения, ;

• получение навыка проведения эксперимента с применением реального оборудования.

Предметная область технология:

• формулировка задачи и проблемы;

• построение модели, ее тестирование и оценка;

• описание и объяснение работы элементов конструкции и влияния нагрузки;

• испытание и оценка моделей перед внесением изменений.

Предметная область математика:

• прогнозирование результатов различных испытаний.

Предметная область информатика:

• понимание алгоритма, по которому можно организовать движение робота.

• формулировка понятий линейный, разветвленный и циклический алгоритм.

1. Цель кейса: конструирование и программирование моделей военной техники.

1. Задачи кейса

Образовательные:

• понимание принципов работы различных типов механических передач;

• проведение исследования в степени надежности конструкции.

• развитие знания робототехнических систем (информационных, электромеханических, электронных элементов и средств вычислительной техники).

Развивающие:

• развитие аналитического и логического мышления;

• развитие познавательных способностей: внимания, мышления (в том числе логического), памяти, воображения.

Воспитательные:

• формирование коммуникативных навыков;

• умение работать в коллективе;

• воспитание инициативности и самостоятельности.

Продуктовые:

• формирование навыков конструирования Legoроботов;

• формирование навыков использования возобновляемых источников энергии в Legoконструкции.

Рекламные:

• развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

1. Планируемые результаты кейса

Обучающиеся должны

Знать:

• основные свойства различных видов конструкций (жесткость, прочность, устойчивость);

• основы программирования, способы применения алгоритмических структур.

Уметь:

• проводить сборку робототехнических средств, с применением Lego конструкторов;

• проводить отладку конструкции робота;

• находить оптимальный способ построения конструкции, модели с применением наиболее подходящего механизма или передачи;

• реализовать в программе алгоритм работы робота.

1. Этапы реализации

Суть кейса заключается в том, чтобы показать обучающимся какую-либо проблему и предложить им исследовать и решить её на основе имеющихся методов и технических средств.

Схема проведения:

1. Ведение.

Педагог проговаривает технику безопасности. Озвучивает цели и задачи.

1. Подготовительный этап.

2.1. Педагог демонстрирует задачу, попутно констатируя (проговаривая) её суть.

Педагог демонстрирует актуальность задачи создания моделей военной техники.

2.2. Педагог предлагает обучающимся выделить основную проблему и элементы конструкции.

Например:

• эргономичность модели;

• простоту использования;

• безопасность использования;

• прочность и жесткость конструкции;

2.3. Педагог предлагает сформулировать собственные вопросы (идеи), относящиеся к исследованию проблемы, и выбрать и творчески проанализировать темы с использованием метода «мозгового штурма» (Приложение 3).

2.4. Педагог помогает ученикам выбрать и выдвинуть основную гипотезу для исследования, составить план исследования, выбрать методы и инструменты исследования, провести эксперимент и проанализировать результаты.

Дети выбирают подход к определению конструкции робота, возможность использования сенсорных элементов. С использованием образовательных конструкторов Lego Mindstorms EV3 обучающиеся собирают экспериментальную конструкцию, подключают электронные компоненты и анализируют полученные результаты, подтверждающие или опровергающие выбранные ими гипотезы.

3. Реализационный этап. В основе конструкции робота может быть положено любое конструкторское решение, с использованием разнообразных узловых элементов: ходовая часть, манипулятор, конвейер. При программировании робота используется стандартное программное обеспечение, с возможностью использования всех изученных ранее алгоритмических структур.

3.1. Обучающие производят сборкуконструкции и программируют робота.

4. Наблюдательный этап.

4.1. Обучающиеся выполняют демонстрационные опыты.

• хорошо ли робот справляется с возложенными на него функциями;

• удобно ли пользоваться роботом;

• безопасен ли робот;

• существуют ли какие-либо ограничения по эксплуатации;

• возможно ли произвести доработку конструкции.

5. Экспертный этап.

5.1. Рефлексия. Презентация детьми получившихся решений и формирование педагогом и обучающимися рекомендаций по их совершенствованию.

1. Оборудование и материалы

• КонструкторLegoMindstormsEV3.

• Программное обеспечение LegoMindstormsEV3.

1. Дополнение

• Техника безопасности (Приложение 1).

• Примеры моделей военной техники (Приложение 2).

• Организация «мозгового штурма» на занятие (Приложение 3).

1. Список использованных источников

• Книга для учителя «Технология и физика» LegoEducation.

• Конюхов Л.В. Основы робототехники. Серия: Высшее образование, 2008

• Рыкова Е.А. Lego – лаборатория. Учебно-методическое пособие.-СПб, 2011

• Тузикова, И. В. Изучение робототехники - путь к инженерным специальностям / И. В. Тузикова// Школа и производство. - 2013. - № 5.

• Предко М.В. 123 эксперимента по робототехнике. Серия: Электроника для начинающего гения. М. - НТ Пресс, 2007

Приложение 1

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

1. Для работы организуется специальное рабочее место со свободным местом для сборки моделей. Это может быть, например, стол, парта. На нем необходимо предусмотреть место для контейнера с деталями и «сборочной площадки». То есть, перед каждым ребенком должно быть свободное пространство размерами, примерно, 60 см х 40 см (пол парты).

2. Воспитанники рассаживаются за свои рабочие места по двое за стол, (парту).

3. На каждый стол (парту) ставится один промаркированный контейнер с конструктором, то есть один набор на двоих человек. За каждой парой детей, сидящих за определенным столом, закрепляется промаркированный контейнер.

4. После вводной беседы, только по указанию воспитателя, дети приступают к конструированию.

5. Конструктор необходимо открывать правильно, придерживая крышку.

6. Детали необходимо держать только в специальном контейнере.

7. При работе в группах, нужно распределить обязанности: координатор, сборщики и др., чтобы каждый отвечал за свой этап работы.

8. При работе с конструктором важно следить за деталями, так как они очень мелкие. Работай с деталями только по назначению. Нельзя глотать, класть детали конструктора в рот и уши, раскидывать на рабочем столе. Если деталь упала на пол, необходимо сразу ее поднять и положить в контейнер или присоединить к конструкции согласно инструкции.

9. Четко выполнять словесную инструкцию преподавателя по робототехнике. Строить конструкцию согласно прилагаемой схеме.

10. Когда преподаватель обращается к тебе, приостанови работу. Не отвлекайся во время работы.

11. Не пользуйся инструментами и предметами, правила обращения, с которыми не изучены.

12. При работе держи инструмент так, как указанно в инструкции или показал преподаватель.

13. Содержи в чистоте и порядке рабочее место.

14. Раскладывай оборудование в указанном порядке.

15. Не разговаривай во время работы.

16. Выполняй работу внимательно, не отвлекайся посторонними делами

17. После окончания сборки, обыгрывания конструкции, она остается на промаркированном подносе (соответствующем маркировке контейнера) на некоторое время (вечер, день, затем разбирается.

18. Разбирать конструкцию должны дети, строящие ее.

19. Детали укладываются в контейнер, соответствующий маркировке подноса, на котором стояла конструкция. Контейнер сдается преподавателю.

20. По всем вопросам обращаться к преподавателю по робототехнике.

Приложение 2

Приложение 3

Организация «мозгового штурма» на занятие

Перед проведением «мозгового штурма» важно подобрать ряд вопросов для разминки, и разработать критерии оценки и выбора «лучшего» предложения.

Например:

• Как будет работать ваш робот?

• Какие функции выполнять?

• Какие части конструкции вызовут сложности в конструировании?

• Какие детали вам нужны для сборки модели?

• Как добиться, чтобы модель была удобной в работе?

• Как сделать модель безопасной в эксплуатации?

• Как обеспечить надежность работы модели?

«Мозговой штурм» можно организовать двумя вариантами:

1. Обучающихся разделяются на две группы. Одни ребята выдвигают идеи и предположения — создают банк идей. Вторые занимаются анализом. Соответственно, группы работают по очереди.

2. Все ребята участвуют в процессе одновременно, выступая сначала в роли генераторов идей, потом — в роли критиков.

Этапы проведения мозговой атаки на занятие

• Создание банка идей. На этом этапе происходит наработка возможных решений. Чем их больше, тем лучше. Важно, чтобы обучающиеся не боялись высказывать свои мысли, даже если они кажутся невероятными, фантастичными. Критика и комментирование не допускаются. Все предложения фиксируются педагогом на доске. Дети должны знать, что каждый из них может и должен внести свой вклад в создание банка идей.

• Анализ идей. Происходит коллективное обсуждение, анализ и критика всех предложений. Желательно в каждой идее найти что-то положительное, значимое, и рассмотреть возможность ее применения в иных условиях. Возможно, для этого нужно будет ее немного подкорректировать, усовершенствовать.

• Обработка результатов. Из всех предложенных и рассмотренных идей выбираются самые интересные и практичные, которые будут положены в основу конструкций военной техники.