сценарий занятия 1x

Курсы «Лего-конструирование»
Сценарий занятия 1.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Вступление. 10 минут
Развитие инженерного мышления. 10 минут
Цели и задачи программы «Лего-конструирование». 30 минут
Блок «Шестеренки». 40 минут
Перерыв. 20 минут
Практическая работа. 40 минут
Обсуждение. 10 минут
1. Вступление.
Здравствуйте. Мы рады вас приветствовать на курсах «ЛЕГО-конструирования». Я
хотела бы уточнить, не смотря на то, что мы с вами будем работать с конструкторами
ЛЕГО, принципы работы механизмов, которые мы рассмотрим, могут быть
приложены и к другим прототипам конструктора, например, ГИГА и так далее.
Курсы будут проходить по вторникам и четвергам с 15.00 до 18.00, 6 занятий.
3 занятия мы посвятим разбору механизмов, 1 занятие – преподаватель гуманитарной
педагогической академии Самойлов Евгений Андреевич расскажет нам о развитии
инженерного мышления, 1 занятие мы посвятим технологии ТРИЗ, 1 занятие – это
защита зачетной работы (необходимость, связанная с получением сертификата).
Зачетной работой будет являться сценарий (конспект) занятия по конструированию с
использованием ЛЕГО.
Первых два занятия мы будем работать с конструктором 9689, так как это простые
механизмы, принципиальные модели, на которых построено все конструирование.
Затем мы будем работать с конструктором 9686
2. Развитие инженерного мышления
Источником полноценного развития ребенка в начальных классах школы
выступают две деятельности. Во-первых, любой ребенок развивается по мере
усвоения опыта человечества и приобщения к культуре. В основе этого процесса
лежит учебная деятельность, которая направлена на овладение ребенком знаниями и
умениями, необходимыми для жизни в обществе.
Во-вторых, ребенок самостоятельно реализует свои возможности, благодаря
творческой деятельности, которая способствует реализации его собственных идей,
направленных на создание нового.
Осуществляя указанные виды деятельности, дети сталкиваются с
разнообразными задачами. В творческой деятельности решаются поисковые задачи,
развивающие у ребенка способности анализировать, рассуждать, планировать, искать
и находить новые решения, что является основными составляющими познавательных
УУД.
Техническое мышление – это совокупность интеллектуальных процессов,
обеспечивающих решение технических задач
Инженерное мышление – это системное творческое мышление, включающее в
себя способность анализировать техническую проблему многоаспектно, видеть
систему, надсистему, подсистемы, связи между ними, рассматривать их прошлое,
настоящее и будущее.
Особенностями инженерного мышления являются:
1. Выявление и преодоление технических противоречий и скрытых в них
физических противоречий.
2. Генерирование парадоксальных идей.
3. Ориентация на идеальное решение, когда главная функция объекта выполняется
сама собой, без затрат энергии и средств.
4. Ориентация решения на наиболее перспективные направления с точки зрения
законов развития технических систем.
5. Осознанное управление наличными психологическими ресурсами (память,
воображение, элементарные умственные действия).
3. Цели и задачи программы «Юный конструктор»
Жизнь современных детей протекает в быстро меняющемся мире, который
предъявляет серьёзные требования к ним. Курс «Юный конструктор» относится к
общеинтеллектуальному направлению развития личности, где дети комплексно
используют свои знания.
В основу данной программы положены принципы формирования у обучаемых
познавательного интереса к физической науке, понимания целостного образа
окружающего мира, который преломляется через результат деятельности учащихся.
Программа «Юный конструктор» опирается на естественный интерес к разработке
и постройке различных механизмов. Разнообразие современных конструкторов
позволяет заниматься с учащимися разного возраста и по разным направлениям:
 конструирование;
 программирование;
 моделирование физических процессов и явлений.
Курс «Юный конструктор» является комплексным по своей сути, он предполагает
взаимосвязи практически со всеми предметами основной школы.
Занятия по конструированию главным образом направлены на развитие
конструкторских, а также изобразительных, словесных способностей. Все эти
направления тесно связаны, и один вид творчества не исключает развитие другого, а
вносит разнообразие в творческую деятельность.
Каждый ребёнок, участвующий в работе по выполнению предложенного задания,
высказывает своё отношение к выполненной работе, рассказывает о ходе выполнения
задания, о назначении выполненного проекта.
Тематический подход объединяет в одно целое задания из разных областей.
Работая над тематической моделью, ученики не только пользуются знаниями,
полученными на уроках математики, естествознания, изобразительного искусства, но
и углубляют их:
 математика - понятие пространства, изображение объемных фигур,
выполнение расчетов и построение моделей, построение форм с учётом
основ геометрии, работа с геометрическими фигурами;
 естествознание – изучение построек; рассмотрение и анализ природных
форм и конструкций; изучение природы как источника сырья с учётом
экологических проблем, деятельности человека как создателя материальнокультурной среды обитания;
 русский язык – развитие устной речи в процессе анализа заданий и
обсуждения результатов практической деятельности (описание конструкции
изделия, материалов; повествование о ходе действий и построении плана
деятельности; построение логически связных высказываний в рассуждениях,
обоснованиях, формулировании выводов);
 изобразительное искусство – использование художественных средств,
моделирование с учётом художественных правил.
Направленность программы. Настоящий курс предлагает использование
образовательных конструкторов LEGO и аппаратно-программного
обеспечения как инструмента для обучения школьников конструированию,
моделированию
и компьютерному управлению на занятиях «Юный
конструктор».
Новизна программы. Работа с образовательными конструкторами LEGO
позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи
и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели
затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории
механики до психологии, - что является вполне естественным.
Актуальность программы. Очень важным представляется тренировка
работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.
Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными
возможностями конструктора позволяют учащимся в конце урока увидеть
сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же
самими задачу.
Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие
мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское
мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.
Педагогическая
целесообразность
программы
объясняется
формированием высокого интеллекта через мастерство. Целый ряд специальных
заданий на наблюдение, сравнение, домысливание, фантазирование служат для
достижения этого. Программа направлена на то, чтобы через труд приобщить
учащихся к творчеству.
Важно отметить, что компьютер используется как средство управления
моделью; его использование направлено на составление
управляющих
алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об
особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов,
моделировании работы систем.
Основные дидактические принципы программы:
 доступность и наглядность;
 последовательность и систематичность обучения и воспитания;
 учёт возрастных и индивидуальных особенностей детей.
Обучаясь по программе, учащиеся проходят путь от простого к сложному,
с учётом возврата к пройденному материалу на новом, более сложном творческом
уровне.
Образовательный процесс имеет ряд преимуществ:
 занятия в свободное время;
 обучение организовано на добровольных началах всех сторон (дети,
родители, педагоги);
 детям предоставляется возможность удовлетворения своих интересов
и сочетания различных направлений и форм занятия.
Цель программы: саморазвитие и развитие личности каждого ребёнка в
процессе введения школьников в сложную среду конструирования с использованием
информационных технологий.
В соответствии с целью были поставлены задачи, которые определяют
направление нашей деятельности.
Задачи курса:
1. Формирование
мотивации
успеха
и
достижений,
творческой
самореализации на основе организации предметно-преобразующей деятельности.
2. Формирование внутреннего плана деятельности на основе поэтапной
отработки предметно-преобразовательных действий.
3. Формирование умения искать и преобразовывать необходимую
информацию на основе различных информационных технологий (графических: текст,
рисунок, схема; информационно – коммуникативных).
4. Развитие
регулятивной
структуры
деятельности,
включающей
целеполагание, планирование (умение составлять план действий и применять его для
решения практических задач), прогнозирование (предвосхищение будущего
результата при различных условиях выполнения действия), контроль, коррекцию и
оценку.
5. Развитие умения излагать мысли в чёткой логической последовательности,
отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить
ответы на вопросы путём логических рассуждений.
6. Развитие коммуникативной компетентности школьников на основе
организации совместной продуктивной деятельности (умения работать над проектом в
команде, эффективно распределять обязанности, развитие навыков межличностного
общения и коллективного творчества).
7. Развитие индивидуальных способностей ребёнка.
8. Развитие речи учащихся.
9. Повышение интереса к учебным предметам посредством современных
конструкторов.
Место предмета в плане внеурочной деятельности
Занятия проводятся 1 раз в неделю.
Обеспечение программы
Для эффективности реализации программы занятий «Юный конструктор»
используется следующее дидактическое обеспечение:
1.Лего – конструкторы.
2.Программное обеспечение «Роболаб».
3.Персональный компьютер.
Формы занятий внеурочной деятельности
 теоретические занятия;
 практические занятия;
 выставки;
 соревнования;
 интеллектуальные игры;
 защита проектов.
В программе у нас разработано содержание, определены результаты и
формы подведения итогов (защита проектов).
Рассмотрим для примера тему «Механика».
Одна из полезных компетенций, на формирование которой направлена
программа, - это умение обращаться с простыми механизмами. Это означает, что
ученик усматривает существование взаимосвязи элементов простого технического
устройства.
Технические способности можно выявить, решая физико-технические задания
Беннета. Рассмотрим некоторые из них.
Если левая шестерня поворачивается в указанном стрелкой направлении,
то в каком направлении будет поворачиваться правая шестерня?
В направлении стрелки А;
В направлении стрелки В;
Не знаю.
 Установите закономерность вращения шестеренок.
 Подумайте, где можно использовать данный механизм. Подтвердите свои
предположения рисунком (РТВ).
Если верхнее колесо вращается в направлении, указанном стрелкой, то в
каком направлении вращается нижнее колесо?
В направлении А;
В обоих направлениях;
В направлении В.
Как поступить, чтобы оба колеса вращались в одну сторону.
Нужны ли обе цепи, изображенные на рисунке, для поддержки груза, или
достаточно только одной? Какой?
Достаточно цепи А;
Достаточно цепи В;
Нужны обе цепи.
Усложним задание.
Какая цепь нужна для поддержки груза?
Цепь А;
Цепь В;
Цепь С;
Где и как можно использовать этот простой механизм? Подтвердите свое предположение
рисунком.
Какая из лошадок должна бежать на повороте быстрее для того, чтобы ее
не обогнала другая?
Лошадка А;
Обе должны бежать с одинаковой скоростью;
Лошадка В.
Когда мы можем использовать данные знания с пользой? (На уроках физкультуры, во время
подвижных игр). Что надо предпринять, чтобы бегуны были в равных условиях? (Меняться
дорожками, дать фору для бегущего справа и т.д.)
Как надо поступить, чтобы трактор поворачивался в указанном стрелкой
направлении?
Увеличить скорость движения гусеницы В.
Какое колесо кресла-коляски вращается быстрее при движении коляски?
Колесо А вращается быстрее;
Оба колеса вращаются с одинаковой скоростью;
Колесо В вращается быстрее.
Усовершенствуйте кресло-коляску, чтобы управление стало ручным. Подтвердите свое
предложение рисунком.
Для проведения практических занятий используем комплект «Простые
механизмы», который знакомит учащихся с работой таких простых механизмов, как:
 зубчатое колесо (шестерёнка);
 колёса и оси;
 рычаги;
 шкивы.
При изучении темы «Рычаги» на 1-ом занятии даём общие сведения о том,
что такое рычаг и называем те предметы окружающего мира, принцип работы которых
соответствует принципу работы рычага.
Учащиеся получают домашнее задание: найти информацию по
использованию принципиальных моделей и представить её на следующем занятии.
Последующие 6 занятий – это практическая работа по сборке рычагов 1, 2 и
3-го рода, которые предполагают мини – исследование. Например: изучение
взаимосвязи между длиной рычага и приложенной силой.
Далее 3 занятия – это творческие практические работы сначала по сборке, а
потом по решению открытой задачи – как усовершенствовать модель.
Учащиеся учатся находить информацию, работать в группе, решать задачи
практического содержания, моделировать и исследовать процессы, переходить от
обучения к учению.
Все эти занятия предполагают наличие
инструкции по сборке принципиальных моделей.
большого
видеоряда, пошаговые
Проведение занятий по темам в таком режиме, по нашему мнению, будет
способствовать достижению поставленных целей.
Вашему вниманию предлагается посмотреть фрагмент занятия «Юный
конструктор» в рамках внеурочной деятельности по теме «Катапульта».
В начале урока учащимся были даны инструкции по сборке катапульты.
Механизм собирался по заданному алгоритму. Были проведены испытания. Учащиеся
получили задание: усовершенствовать модель для увеличения дальности полёта. В
итоге ребята сделали правильный вывод.
По такому алгоритму проводятся все наши занятия: после сборки каждой
модели проходит исследование.
Рассмотрим учебный блок «Шестеренки»
Шестерня (зубчатое колесо)
Зубчатое колесо или шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в
механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию – передает
вращательное движения между валами, при помощи зацепление с зубьями соседней
шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической
поверхностью, на которой на равном расстоянии расположены зубья. В зубчатой
передаче шестерней называют малое зубчатое колесо с небольшим количеством
зубьев, а большое – зубчатым колесом. В случае применения пары шестерен с
одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую –
зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют
шестернями (шестеренками).
Обычно используют шестерни парами с различным количеством зубьев, этот
механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и
вращающий момент. Передаточное число - это отношение чисел оборотов валов в
минуту, определяется отношением диаметров шестерен или отношением чисел из
зубьев. Кстати, число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их
число больше, тем плавнее ход передачи. Ведущей шестерней называется та,
вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой
снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то
вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального
увеличения скорости вращения, и наоборот.
Изобретатель шестерни не известен, в истории шестерни упоминаются
Ктезибием он использовал древнее зубчатое колесо в своих водяных часах во II веке
до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении о применение шестерен
Архимедом в III веке до н.э. Есть данные о использовании шестерен Римлянами в
начале новой эры. В работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов
присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.
Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в
машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а
так же: в буровых установках, железно дорожных вагонах, в подъемных кранах, в
автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных
гидромашинах – насосах, часах и в прочих механизмах.
Например, в часах.
В мельнице
как устройство для помола
как движущий механизм
В ветрогенераторе
В автомобиле
В точильном станке
Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого
колеса увеличивается за счёт пропорциональногоуменьшения скорости вращения, и
наоборот.
Прямозубые колёса
Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья
расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён
параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться
строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же
время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.
Косозубые колёса
Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых.
Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть
спирали.
Достоинства:
Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с
меньшим шумом.

Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей,
таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже
больше.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:
При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная
вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала
упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери
мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи
большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие
ограничения по шумности.
Шевронные колёса
"Изобретение" Андре Ситроена(На самом деле Ситроен купил патент у
польского механика самоучки http://www.aif.ru/auto/about/1098209) . Зубья таких колёс
изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых
колёс со встречным расположением зубьев). Передачи, основанные на таких зубчатых
колёсах, обычно называют «шевронными».
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих
половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в
установке валов на упорные подшипники. При этом передача является
самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с
шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как
правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).
Для всех шестерен механический выигрыш связан с количеством зубцов. Зубья
цилидрического прямозубого колеса (А) нарезаны параллельно вращению
оси, в то время как у винтовой шестерни (В) ониизогнуты в виде винта и часто скошен
ы с двух сторон, чтобы избежать осевой нагрузки, которая случается в результате
износа. Зубцы скошенных шестеренок (С) длиннее, чем у цилиндрического
прямозубою колеса, и тем самым создают больший контакт, чем позволяет передача
большей осевой нагрузки и, как следствие, цилиндрические прямозубые колеса и
скошенные
шестерни
применяют вместе (D). При червячной
передаче (Е)
взаимодействуют скошенные шестерни и винт.
Практическая работа.
Сборка принципиальных моделей.
Сборка тележки «Мороженное»
Сборка «Карусели»
Улучшение характеристик.
Обсуждение.