Развитие физического мышления учащихся при изучении элементов робототехники: учебное исследование инфракрасного датчика расстояния

Тип статьи: научная

Страницы: 28-36

Авторы:

Вараксина Екатерина Ивановна – кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики и дидактики физики Глазовского государственного педагогического института им. В.Г. Короленко, Удмуртская Республика;

Касаткин Кирилл Александрович – старший преподаватель кафедры информатики, теории и методики обучения информатике Глазовского государственного педагогического института им. В.Г. Короленко, Удмуртская Республика;

Майер Валерий Вильгельмович – доктор педагогических наук, профессор; заведующий кафедрой физики и дидактики физики Глазовского государственного педагогического института им. В.Г. Короленко, Удмуртская Республика

Аннотация:

Сформулирована проблема развития физического мышления учащихся средствами робототехники. Показано, что при обучении физике в современной школе существует противоречие: с одной стороны, утверждается об использовании физических законов в наукоемких технических достижениях, а с другой – недостаточно демонстрируются доступные для учащихся наглядные примеры этого утверждения. Представлено содержание проектного исследования одного их элементов робототехники – инфракрасного датчика расстояния. В этом учебном исследовании группе учащихся предлагается найти и изучить информацию о датчиках расстояния и их использовании в робототехнике, разобраться в устройстве инфракрасного датчика, разработать экспериментальные установки с применением подручных материалов и оборудования школьного кабинета физики, выполнить модельные эксперименты, раскрывающие физическую сущность принципа действия датчика, и исследовать его характеристики.

Ключевые слова:

физическое мышление, учебники физики, робототехника, учебное исследование, проектная деятельность

ОПИСАНИЕ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ:

Robotics Elements: Educational Research of IR Proximity Sensor

Article type: the scientific

Pages: 28-36

Authors:

Varaksina Ekaterina Ivanovna – Cand. Sci. (Pedagogics), Assistant Professor of Physics and Didactics of Physics Department, Glazov State Pedagogical Institute named after V.G. Korolenko, the Udmurt Republic

Kasatkin Kirill Aleksandrovitsj – Senior Lecturer of Informatics, Theory and Teaching Methods of Informatics Department, Glazov State Pedagogical Institute named after V.G. Korolenko, the Udmurt Republic

Mayer Valery Vilhelmovich – Doctor of Pedagogy, Professor; Chairman of Physics and Didactics of Physics Department, Glazov State Pedagogical Institute named after V.G. Korolenko, the Udmurt Republic

Annotation.

The article defines a problem of development of the physical thinking of students by robot tools. It shows that there is a contradiction in teaching the physics in a modern school: on the one hand, the use of principles of physics in the knowledge-intensive technical achievements is stated, and on the other hand, spectacular examples of this statement available for the students are demonstrated insufficiently. The content of a project research of one of the elements, the infrared proximity sensor of robotics is presented. A group of students are invited in this learning research to find and study the information on the proximity sensors and their application in the robotics, to get into the design of IR sensor, to develop experimental facilities using locally available materials and equipment of the school physics laboratory, to conduct simulation experiments disclosing the physics of the sensor operation principle, and study its characteristics.

Keywords:

physical thinking, physics textbooks, robotics, learning research, the project activities.

Литература:

1. Майер В.В. Учебный эксперимент как основа развития физического мышления учащихся // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы шестнадцатой Всероссийской научно-практической конференции. – Глазов: ГГПИ, 2011. – С. 15-16.

2. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 11 кл. общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин/ под ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014. – 399 с.

3. Разумовский В.Г. О стратегии развития школьного естественнонаучного образования // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 25. – М.: ИСМО РАО, 2015. – С. 3-5.

4. GP2Y0A21YK Optoelectronic Device. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.sharpsma.com/webfm_send/1208, свободный. Загл. с экрана.

5. Самарин А. Позиционно-чувствительные фотодатчики // Электронные компоненты. – 2003. – № 7. – С.103-108. – Электрон. дан. – М.: 2003. – Режим доступа: http://www.photodiode.ru/psd-text.pdf, свободный. Загл. с экрана.

6. Абакшина О. А. Разработка и исследование методов и средств измерения на основе позиционно-чувствительных фотоприемников: дисс. ... канд. тех. наук. – СПб., 2014. – 123 с.

7. Инфракрасный датчик расстояния. http://home.roboticlab.eu/ru/examples/sensor/ir_distance (дата обращения 16.07.2015)

8. Триангуляционный датчик. http://www.sensorika.com/content/view/89/159/ (дата обращения 16.07.2015)

9. Позиционно-чувствительные детекторы. http://zadocs.ru/fizika/8556/index.html?page=4 (дата обращения 16.07.2015).