Методическая копилка: соревнования «Гонки на дальность»

Как рассказать школьникам об эффективности применения зубчатых передач в конструкции механизмов? Провести мастер-класс! Предлагаем вашему вниманию методическую разработку, которую прислал Синяков Данил Сергеевич, педагог дополнительного образования МАУ ДО «Центр творчества» Детский технопарк «Кванториум», г. Вологда.

Аннотация

Конструирование различных механизмов всегда вызывает живой интерес у детей младшего школьного возраста. Однако они могут испытывать сложности с пониманием того, как работают зубчатые передачи и как они взаимодействуют друг с другом. Возникает проблема, как показать обучающимся эффективность применения зубчатых передач в конструкции механизмов.

Цель методической разработки мастер-класс «Соревнования «Гонки на дальность» — раскрытие опыта проведения мастер-классов по конструированию механизмов из конструктора LEGO Mindstorms EV3 для детей младшего школьного возраста в дополнительном образовании.

Для проведения мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность» сформулированы основные методические рекомендации.

Введение

Конструирование различных механизмов всегда вызывает живой интерес у детей младшего школьного возраста. Однако они могут испытывать сложности с пониманием того, как работают зубчатые передачи и как они взаимодействуют друг с другом. Возникает проблема, как показать обучающимся эффективность применения зубчатых передач в конструкции механизмов.

Цель методической разработки мастер-класс «Соревнования «Гонки на дальность» - раскрытие опыта проведения мастер-классов по конструированию механизмов из конструктора LEGO Mindstorms EV3 для детей младшего школьного возраста в дополнительном образовании.

Задачи:

• Определить подходы и методы проведения мастер-классов по конструированию механизмов;
• Обобщить понятия из физики и механики, используемые в мастер-классе;
• Сформулировать цели и задачи проведения мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность»;
• Дать методические рекомендации по проведению мастер-класс «Соревнования «Гонки на дальность».

Основная часть

2.1. Подходы и методы к проведению мастер-классов технической направленности

При проведении мастер-классов технической направленности основным подходом является деятельностный, который реализуется на основе включения ребенка в комплекс необходимых взрослому человеку видов трудовой деятельности.

В рамках мастер-классов технической направленности стоит применять педагогические методы, направленные на включение детей в коллективную деятельность, обеспечение активности каждого участника.

2.2. Соревнования как форма организации мастер-класса

Соревнование может быть эффективной формой организации мастер-класса по конструированию на базе LEGO Mindstorms EV3 по нескольким причинам:

1. Мотивация участников. Соревнования мотивируют детей к более серьезному изучению материала и разработке навыков в робототехнике.
2. Развитие соревновательного духа. Соревнования способствуют развитию участников соревновательного духа, которым обычно недостает в обычных мастер-классах. Это мотивирует обучающихся к развитию упорства, умения работать в команде и преодолевать трудности.
3. Применение знаний на практике. Соревнования предоставляют участникам возможность применить полученные в процессе мастер-класса знания на практике. Это помогает им увидеть, как их усилия переходят в реальные результаты, что может быть вдохновляющим и поощрять дальнейшее изучение робототехники.
4. Опыт участия в реальном мероприятии, благодаря чему повышается уровень ответственности, развивается навык работы под давлением и рассчитывается прохождение через разные этапы.

Таким образом, соревнование – это эффективный способ организации мастер-класса по конструированию на базе LEGO Mindstorms EV3, поскольку оно стимулирует мотивацию, развивает соревновательный дух, позволяет применить знания на практике и предоставляет участникам опыт участия в реальном мероприятии.

2.3. Понятия из механики

Резиномотор — это устройство, использующее энергию, накапливаемую в резиновой ленте или резиновом шнуре, для создания механического движения. Резиномоторы широко применяются в различных конструкторах, игрушках и моделях, а также в учебных целях для демонстрации принципов работы механизмов и передач.

В ходе мастер-класса детям необходимо сконструировать машинку на резиномоторе с многоступенчатой повышающей зубчатой передачей.

Основной принцип работы резиномотора заключается в том, что резиновая лента или шнур натягивается и затем, когда ее растяжение уменьшается, освобождает накопленную в ней энергию, вызывая вращение устройства или движение механизма, с которым она связана. Это явление базируется на силе упругости — силе, возникающей в теле в результате деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение. Сила упругости направлена в обратную сторону от направления деформации.

Зубчатая передача — это механическое устройство, состоящее из двух или большего количества зубчатых колес, которые взаимодействуют друг с другом для передачи крутящего момента и изменения скорости вращения механизма.

Повышающая зубчатая передача — это тип зубчатой передачи, который увеличивает скорость вращения и уменьшает крутящий момент между входным и выходным валами. Это достигается путем использования зубчатых колес различных диаметров, где входное колесо (меньшего диаметра) связано с выходным колесом (большего диаметра).

Понижающая зубчатая передача — это тип зубчатой передачи, который уменьшает скорость вращения и увеличивает крутящий момент между входным и выходным валами. Это достигается путем использования зубчатых колес различных диаметров, где входное колесо (большего диаметра) связано с выходным колесом (меньшего диаметра).

Многоступенчатая зубчатая передача - это система, состоящая из нескольких последовательно соединенных зубчатых колес, которые передают вращающееся движение от одного вала к другому через несколько ступеней. Каждая ступень в многоступенчатой зубчатой передаче содержит два или больше колеса разного диаметра, которые взаимодействуют друг с другом.

Многоступенчатые зубчатые передачи позволяют эффективно увеличивать или уменьшать скорость вращения и крутящий момент механизма путем комбинирования различных количеств зубьев на каждом колесе.

Передаточное отношение (или передаточное число) — это отношение, которое показывает, во сколько раз изменяется скорость вращения.

2.4. Цель и задачи мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность»

Целью мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность» является знакомство детей с многоступенчатой зубчатой передачей посредством конструирования механизмов на резиномоторе.

Задачи:

Обучающие задачи:

• Познакомить с понятиями зубчатая передача, многоступенчатая зубчатая передача, резиномотор;
• Собрать модель машинки на резиномоторе c многоступенчатой зубчатой передачей;
• Принять участие в соревнованиях.

Воспитательные задачи:

• Вовлечь в активную практическую деятельность.

Развивающие задачи:

• Способствовать развитию пространственного, логического мышления, умения классифицировать, выявлять связи, формулировать выводы.

2.5. План проведения мастер-класса

Организационный момент

Цели и задачи мастер-класса

1. Энергия для машинки – свойства резинки
2. Многоступенчатая повышающая передача
3. Сбор модели по инструкции
4. Тестирование модели
5. Соревнования «Гонки на дальность»
6. Подведение итогов соревнований
7. Разборка, сортировка
8. Подведение итогов.
9. Обратная связь.

Конспект мастер-класса расположен в Приложении 1.

2.6. Методические рекомендации по мастер-классу «Соревнования «Гонки на дальность»

На подготовительном этапе необходимо проверить комплектность набора LEGO Mindstorms EV3, заготовить турнирную таблицу, нанести разметку «Старт» на полу кабинета.

На этапе организационного момента очень важно определить рабочее место ребенка и конструктор, с которым он будет работать, донести до детей основные правила поведения в кабинете и правила техники безопасности. В случае участия большого количества детей следует разбить их на команды по два человека.

На этапе сборки модели оказывать помощь, но не делать за детей.

На этапе соревнований определить очередность участия команд. Строго фиксировать результаты каждой команды. Следить за дисциплиной.

При подведении итогов подчеркнуть важность того, что каждый из участников справился с поставленной задачей.

Итогами мастер-класса следует считать знакомство детей с понятиями зубчатая передача, многоступенчатая зубчатая передача, резиномотор, использование изученных механизмов в конструкции модели, вовлечение участников в активную практическую деятельность и участие в соревновании.

Заключение

Для проведения мастер-класса по конструированию на базе LEGO Mindstorms EV3 основным подходом является деятельностный. Соревнование — это эффективный способ организации мастер-класса, обеспечивающий включение детей в коллективную деятельность, обеспечение активности каждого участника деятельности.

Использование резиномотора, многоступенчатой повышающей зубчатой передачи в конструкции модели является отличной возможностью продемонстрировать для детей понятия из области физики и механики в жизни.

Целью мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность» является знакомство детей с многоступенчатой зубчатой передачей посредством конструирования механизмов на резиномоторе.

Для проведения мастер-класса «Соревнования «Гонки на дальность» сформулированы основные методические рекомендации.

Приложение 1

Конспект мастер-класса
«Машинка на резиномоторе c многоступенчатой зубчатой передачей или соревнование «Гонки на дальность»

Цель мастер-класса: знакомство детей с многоступенчатой зубчатой передачей посредством конструирования механизмов на резиномоторе.

Задачи мастер-класса:

• Познакомить с понятиями зубчатая передача, многоступенчатая зубчатая передача, резиномотор.
• Собрать модель машинки на резиномоторе c многоступенчатой зубчатой передачей.
• Принять участие в соревнованиях.
• Вовлечь в активную практическую деятельность.
• Способствовать развитию пространственного, логического мышления, умения классифицировать, выявлять связи, формулировать выводы.

Ожидаемые результаты:

• Будут знакомы с понятиями зубчатая передача, многоступенчатая зубчатая передача, резиномотор.
• Соберут модель машинки на резиномоторе c многоступенчатой зубчатой передачей.
• Примут участие в соревнованиях.
• Увидят взаимосвязь физических законов и конструкций механизмов.

Оборудование и материалы: набор конструктора lego Mindstorms EV3, канцелярские резинки, измерительная рулетка.

План:

1. Орг. момент
2. Цели и задачи мастер-класса
3. Энергия для машинки – свойства резинки
4. Многоступенчатая повышающая передача
5. Сбор модели по инструкции
6. Тестирование модели
7. Соревнования «Гонки на дальность»
8. Подведение итогов соревнований
9. Разборка, сортировка
10. Подведение итогов.
11. Обратная связь.

Конспект урока.

Приложение 2

Турнирная таблица