Курсовая работа на тему «Беспилотные автомобили как объект исследования в проектной деятельности школьников»

Введение.

1 Теоретические основы организации проектной деятельности школьников.

1.1. Метод проектов как технология организации проектной деятельности школьников

1.2. Организация проектной деятельности школьников на уроках физики.

1.3. Физические основы применения беспилотных летательных аппаратов.

2 Экспериментальная работа по организации проектной деятельности изучения беспилотных автомобилей на уроках физики для школьников.

2.1.Цели и методика организации экспериментальной работы изучения.

2.2. Методика организации проектной деятельности школьников на уроках физики

2.3. Анализ и интерпретация результатов исследования.

Заключение.

Список литературы.

Введение

 

Все новое – хорошо забытое старое. Очередное подтверждение тому – интерес к проектной деятельности и востребованность этой физики в современной школе.

В программе полного общего образования по физике, разработанной на основе Стандарта полного среднего образования, сказано, что «Изучение физики в образовательных учреждениях среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

— освоение знаний о методах научного познания природы; современной физической картине мира: свойствах вещества и поля, пространственно-временных закономерностях, динамических и статистических законах природы, элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, строении и эволюции Вселенной; знакомство с основами фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, термодинамики, классической электродинамики, специальной теории относительности, квантовой теории;

— овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости;

— применение знаний по физике для объяснения явлений природы, свойств вещества, принципов работы технических устройств, решения физических задач, самостоятельного приобретения и оценки достоверности новой информации физического содержания, использования современных информационных технологий для поиска, переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации по физике;

— развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения экспериментальных исследований, подготовки докладов, рефератов и других творческих работ;

— воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента, обоснованности высказываемой позиции, готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, уважения к творцам науки и техники, обеспечивающим ведущую роль физики в создании современного мира техники;

— использование приобретенных знаний и умений для решения практических, жизненных задач, рационального природопользования и защиты окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и общества».

Цель работы — разработка и экспериментальная проверка методики организации проектной деятельности школьников на уроках физики с помощью изучения беспилотных автомобилей.

Объект исследования — образовательный процесс средней общеобразовательной школы.

Предмет исследования — организация проектной деятельности школьников на уроках физики.

Гипотеза нашего исследования состоит в следующем: организация проектной деятельности школьников на уроках физики позволит повысить заинтересованность школьников к изучению данного учебного предмета и результативность его изучения.

В соответствии с целью и гипотезой исследования мы поставили следующие задачи исследования:

1. выполнить анализ научной литературы с целью исследования теоретические основы организации проектной деятельности школьников;
2. разработать методику организации проектной деятельности школьников на уроках физики;
3. разработать критерии, показатели и уровни заинтересованности школьников к изучению физики и результативность ее изучения;
4. экспериментально проверить разработанную методику организации проектной деятельности школьников на уроках физики.

В работе использованы следующие методы исследования: анализ литературы; моделирование; наблюдение; анкетирование; тестирование; изучение работ учащихся; метод экспертных оценок; педагогический эксперимент.

Практическая значимость исследования определяется разработкой методики организации проектной деятельности школьников на уроках физики.

Структура работы включает введение, два раздела, заключение, список использованной литературы, приложения.

1. Теоретические основы организации проектной деятельности школьников

1.1. Метод проектов как технология организации проектной деятельности школьников

В настоящее время метод проектов вновь приобрел довольно широкую популярность. Это обусловливается, прежде всего, наличием кризисных явлений во всех областях общественной жизни, включая сферу образования, нашей неспособностью целенаправленно и оперативно решать острые социальные вопросы. Разрушение прежней системы образования, централизованной, ориентированной на выполнение исключительно государственного социального заказа, привело в условиях разгосударствления общественной жизни к состоянию растерянности многих и многих педагогов, образовательных учреждений, органов управления образованием. Ведь теперь, освобождаясь от необоснованных иллюзий или же потребительского отношения, надо многое учиться делать самим: понимать смысл и предназначение своей работы, самостоятельно ставить профессиональные цели и задачи, продумывать способы их осуществления и многое другое, что входит в содержание проекта. А ведь этому специально не учили. Вот и возникает насущная потребность обучения проектированию практически на всех уровнях образования: федеральном, региональном, муниципальном, школьном. Не случайно в Базисный учебный план внесена новая строчка о проектной деятельности, а один из параметров нового качества образования —способность проектировать.

Анализ мирового опыта позволяет констатировать широкое распространение метода проектов в системах образования разных стран. Причина в том, что в условиях информационного общества, в котором стремительно устаревают знания о мире, необходимо не столько передавать ученикам сумму тех или иных знаний, сколько научить их приобретать эти знания самостоятельно, уметь пользоваться приобретенными знаниями для решения новых познавательных и практических задач.

Каждые 5~6 лет возникают и становятся востребованными новые области профессиональной деятельности, отходят на задний план и постепенно отмирают устаревшие. Это требует от людей высокой мобильности. Не случайно известный лозунг «Образование на всю жизнь» перестал быть актуальным. В настоящее время его можно заменить лозунгом «Образование через всю жизнь». Каждый выпускник школы должен быть готов к тому, что ему всю жизнь придется учиться: изучать новые материалы, новую технику, новые физики работы, повышать свою квалификацию, получать дополнительное образование.

В основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического и творческого мышления. Метод проектов — это из области дидактики, частных методик, если он используется в рамках определенного предмета. Метод — это дидактическая категория. Это совокупность приемов, операций овладения определенной областью практического или теоретического знания, той или иной деятельности. Это путь познания, способ организации процесса познания. Поэтому если мы говорим о методе проектов, то имеем в виду именно способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом.

В основу метода проектов положена идея, составляющая суть понятия «проект», его прагматическая направленность на результат, который можно получить при решении той или иной практически или теоретически значимой проблемы. Этот результат можно увидеть, осмыслить применить в реальной практической деятельности. Чтобы добиться такого результата, необходимо научить детей или взрослых самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этой цели знания из разных областей, умения прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения, умения устанавливать причинно-следственные связи.

Метод проектов всегда ориентирован на самостоятельную деятельность учащихся — индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. Этот метод органично сочетается с групповыми методами.

Метод проектов всегда предполагает решение какой-то проблемы. Решение проблемы предусматривает, с одной стороны, использование совокупности, разнообразных методов, средств о6учения, а с другой, предполагает необходимость интегрирования знаний, умений применять знания из различных областей науки, техники, физики, творческих областей. Результаты выполненных проектов должны быть, что называется, «осязаемыми», то есть, если это теоретическая проблема, то конкретное се решение, если практическая — конкретный результат, готовый к использованию (на уроке, в школе, в реальной жизни).

Если говорить о методе проектов как о педагогической физики, то эта технология предполагает совокупность исследовательских, поисковых, проблемных методов, творческих по самой своей сути.

Метод проектов позволяет наименее ресурсозатратным способом создать условия деятельности, максимально приближенные к реальным, для формирования компетентностей учащихся. При работе над проектом появляется исключительная возможность формирования у школьников компетентности разрешения проблем (поскольку обязательным условием реализации метода проектов в школе является решение учащимся собственных проблем средствами проекта). Появляется возможность освоения способов деятельности, составляющих коммуникативную и информационную компетентности.

По своей сути проектирование — самостоятельный вид деятельности, отличающийся от познавательной деятельности. Этот вил деятельности существует в культуре как принципиальный способ планирования и осуществления изменения реальности.

Проектная деятельность включает следующие этапы:

— разработка проектного замысла (анализ ситуации, анализ проблемы, целеполагание, планирование);

— реализация проектного замысла (выполнение запланированных действий);

— оценка результатов проекта (нового измененного состояния реальности).

Преимущества метода проектов

Метод проектов — это набор техник и приемов, позволяющих создавать образовательные ситуации, в которых учащийся ставит и решает собственные проблемы, и технология сопровождения самостоятельной деятельности учащегося. Проект — это специально организованный учителем и самостоятельно выполняемый детьми комплекс действий по решению субъективно значимой проблемы ученика, завершающийся созданием продукта и его представлением в рамках устной или письменной презентации.

Метод проектов имеет ряд преимуществ: 

— он дает возможность организовать учебную деятельность, соблюдая разумный баланс между теорией и практикой;

— успешно интегрируется в образовательный процесс;

— легко вписывается в учебный процесс. Эта технология позволяет достигать поставленных любой программой, стандартом образования целей по любому учебному предмету, сохраняя при этом достижения отечественной дидактики, педагогической психологии, частных методик;

— этот метод гуманистический, обеспечивает не только успешное усвоение учебного материала, но и интеллектуальное и нравственное развитие детей, их самостоятельность, доброжелательность по отношению к учителю и друг к другу;

— проекты сплачивают детей, развивают коммуникабельность, желание помочь другим, умение работать в команде и ответственность за совместную работу;

— позволяет сместить акцент с процесса пассивного накопления учеником суммы знаний на овладение им различными способами деятельности в условиях доступности информационных ресурсов.

Проектное обучение стимулирует истинное учение самих учащихся, потому что оно:

— личностно ориентировано;

— использует множество дидактических подходов;

— самомотивируемо, что означает возрастание интереса и вовлеченности в работу по мере ее выполнения;

— позволяет учиться на собственном опыте и опыте других в конкретном деле;

— приносит удовлетворение учащимся, использующим продукт своего труда.

Возросший интерес к методу проектов объясняется тем, что он позволяет реализовать основные направления модернизации общего образования:

— интеграцию учебного содержания;

— развитие пользовательских навыков в информационных

технологиях;

— формирование информационных, коммуникативных и социальных компетенций;

— формирование у учащихся особого отношения к себе как к субъекту знаний, практических умений и способностей.

Умения, нарабатываемые школьником в процессе проектирования, в отличие от «накопительно-знаниевого» обучения формируют осмысленное исполнение жизненно важных умственных и практических действий. Иначе говоря, формируются составляющие познавательной, информационной, социальной, коммуникативной и других компетенций. К таковым, например, относятся:

• умение выявлять потребности в усовершенствовании предметного мира, в улучшении потребительских качеств вещей;
• умение понимать поставленную задачу, суть учебного задания, характер взаимодействия со сверстниками и преподавателем, требования к представлению выполненной работы или ее частей;
• умение планировать конечный результат работы и представлять его в вербальной форме;
• умение планировать действия, то есть распоряжаться бюджетом времени, сил, средств;
• составлять последовательность действий с ориентировочными оценками затрат времени на этапы;
• умение выполнять обобщенный алгоритм проектирования;
• умение вносить коррективы в ранее принятые решения;
• умение конструктивно обсуждать результаты и проблемы каждого этапа проектирования;
• формулировать конструктивные вопросы и запросы о помощи (советы, дополнительная информация, оснащение и т, п.);
• умение выражать замыслы, конструктивные решения с помощью технических рисунков, схем, эскизов чертежей, макетов;
• умение поиска и нахождения необходимой информации самостоятельно;
• умение составлять схемы необходимых расчетов (конструктивных, технологических, экономических), представлять их в вербальной форме;
• умение оценивать результаты по достижению планируемого результата, по объему и качеству выполненного, по трудозатратам, по новизне;
• умение оценивать проекты, выполненные другими;
• умение понимать критерии оценивания проектов;
• умение защищать свой проект во время процедуры публичной защиты проектов;
• умение конструировать представления о профессиональной проектной деятельности, об индивидуальности проектировщика, проявляющейся в результате.

 

1.2. Организация проектной деятельности школьников на уроках физики

 

В настоящее время существует проблема в изучения физики в школах. Это связано, прежде всего, с тем, что не хватает демонстрационного и лабораторного оборудования по физике, которое устарело или вышло из строя; применяются старые методики преподавания, а главное: недостаточное количество часов для изучения предмета в старших классах.

Цель использования данной методики – научить детей использовать средства компьютерных коммуникаций и программного обеспечения в изучении физики, повысить мотивацию в изучении одного из сложнейших предметов и показать учителям преимущества использования компьютерной техники на уроке.

«Умеет учить тот, кто учит интересно» — эти слова выдающегося физика А.Эйнштейна должен помнить каждый учитель.
С целью «внушить охоту и воспитать вкус» к изучению физики замечательный популяризатор науки Я.И.Перельман рекомендовал следующие приемы:

1. Положения науки иллюстрируются событиями современности.
2. Привлекаются примеры из техники.
3. Используется художественная литература, легенды, сказания.
4. Используются парадоксы.
5. Разбираются бытующие предрассудки.
6. Делаются неожиданные сопоставления.
7. Рассматриваются примеры, взятые из повседневной жизни.
8. Анализируются математические фокусы, подвижные настольные

игры, иллюзии зрения и т.д.

Делаются экскурсы в область истории науки и техники.

Все эти приемы не потеряли актуальности и в наши дни; во многом они теперь расширены и дополнены. Эффективно их использовать помогает мне работа методом проектов на уроке физики и астрономии.

Проекты органично вписываются в учебный процесс. При использовании метода проектов на уроках физики создается такая проблемная ситуация, в результате которой учащиеся самостоятельно формулируют исследовательские проблемы. Учащиеся делятся своими идеями, мыслями, предлагают разработки, взаимодействуют друг с другом в группах и с учителем, а также с родителями. В процессе работы ребята сталкиваются с необычными проблемами, преодолевают их, узнают много нового, используют свои знания. Об этом очень важно рассказать во время презентации: о своих идеях, их обсуждении, какие идеи были отвергнуты, какие приняты и почему, каким был ход работы, какие трудности преодолевались и как – это так называемая «рефлексия деятельности», поэтому презентация имеет важное учебно-воспитательное значение, обусловленное самим методом.

Исследовательские проекты.Они требуют хорошо продуманной структуры, обозначенных целей, актуальности, предмета исследования, социальной значимости, продуманных методов, в том числе и экспериментальных. Такие проекты имеют структуру, приближенную к научным исследованиям. В качестве примера можно привести рефераты, которые активно используются в учебном процессе: «Наблюдение Вселенной», «Ядерная энергетика и экология». Сначала рефераты пишутся для внутриклассного употребления, затем учащиеся, которых заинтересовывает исследование, выходят на более широкую аудиторию. Часто работа, начатая в школе, становится настолько полезной, что продолжается ребятами после поступления в вуз в виде курсовых работ.

2 Творческие проекты не имеют детально проработанной структуры, она только намечается и далее развивается в процессе работы. В каждом конкретном случае договариваемся о планируемых результатах и форме их представления (газета, альбом, видеофильм, статья, презентация и т.д.). В 11 классе очень актуальны проекты по астрономии:

• «Солнце и его влияние на жизнь людей».
• «Есть ли жизнь на Марсе».
• «Происхождение Вселенной. Теория большого взрыва».
• «Происхождение солнечной системы».

3. Игровые проекты– их структура только намечается и остается открытой до конца проекта. Участники принимают на себя роли, обусловленные характером и содержанием проекта. Степень творчества очень высокая, но доминирующим видом деятельности является ролевая, игровая. Примером могут служить уроки, проведенные в виде пресс-конференции по некоторым учебным темам, например:  «Развитие средств связи», «Способы получения электроэнергии», «Исследование космоса», где есть «представители» средств массовой информации и «руководители» предприятий, ведомств, министерств; «суд» над ядерной физикой, КВН, зачет по вертикали.
4. Информационные проекты.Этот тип направлен на сбор информации о каком-то явлении, на ознакомление с информацией, обобщение фактов, предназначенных для широкой аудитории – класса. Примером могут служить актуальные темы, не вошедшие в программу физики средней школы, например: «Жидкие кристаллы», «Магнитная жидкость». Проекты, посвященные изучению истории науки, техники, биографии ученых позволяют раскрыть учащимся духовные богатства настоящей личности, нравственную чистоту лучших представителей интеллигенции, имеют большое воспитательное и познавательное значение. «Моральные качества выдающейся личности, — говорил величайший физик А.Эйнштейн, — имеют, возможно, большее значение для данного поколения и всего хода истории, чем чисто интеллектуальные достижения».
5. Практико-ориентированныепроекты отличает четко обозначенный с самого начала результат деятельности его участников, который ориентирован на социальные интересы самих участников. Такой проект требует хорошо продуманной структуры деятельности всех участников. Здесь важны и работа, и обсуждение, и корректировка совместных усилий, организация презентации полученных результатов и способов внедрения в практику. Конструкторская деятельность проявляется в изготовлении учащимися физических приборов. Например, в 7 классе после изучения темы «Сообщающиеся сосуды» ребята конструируют всевозможные виды фонтанов с элементами автоматики, по завершению изучения механического движения изобретают приборы для определения скорости ветра, катапульту, самодвижущуюся тележку, маятник Фуко, после знакомства с силами изобретают приборы для их измерения. В 8 классе ребята изобретают термометры, паровые турбины и  различные электрические приборы: вентиляторы, фонарики, электромеханические генераторы, телеграфы, электроскоп. В 9 классе — это проектирование и создание действующей модели ракеты с реактивной тягой. При изучении оптики ребята конструируют камеру Обскура, перископ. В 10 классе после прохождения темы «Влажность воздуха» — индикаторы влажности, психрометры и гигрометры.

Большая активная умственная деятельность, в которую приходится погружаться, вынуждает вникать во многие тонкости вопроса, работать с дополнительной литературой, расширять свои знания, учиться мыслить творчески. Задания, которые обычно носят практический характер, имеют важное прикладное значение и, что весьма важно, интересны и значимы для самих открывателей и конструкторов и при проектировании, и при изготовлении, и при испытании. И если четко, разумно организовать такую активную умственную деятельность учащихся, то она может дать им многое: расширит кругозор, разовьет способности, поможет сформировать практические умения, свяжет теорию и практику, соединит, казалось бы, разрозненные учебные предметы, пробудит интерес к творчеству, позволит вкусить радость от успешно законченного дела. Мне же, как педагогу, эта деятельность ребят помогает улучшать процесс преподавания: идти от «близких» моим учащимся приборов (сделал Никита, придумал Илья…) к теории и анализу явлений, от техники, которая интересует ребят, к пониманию физических основ ее устройства и действия.

На практике приходится иметь дело и со смешанными типами проектов.

По окончании работы над проектом проводится презентация: ребята демонстрируют свои творческие наработки в классе, рассказывают о принципе действия прибора, его назначении, использовании, делятся идеями о дальнейшей работе. Разработка и конструирование приборов происходит во внеурочное время, но является органичным продолжением использования на уроках метода проектов.

В 8 классе в конце учебного года изучается тема «Световые явления», где рассматриваются законы отражения, преломления света, ход лучей в линзах. Из учебника 8 класса последних лет издания убрали строение и оптическую систему глаза, дефекты зрения: близорукость и дальнозоркость, хотя проблема сохранения зрения как никогда актуальна в связи с возросшей нагрузкой на зрительный аппарат (большой поток информации через телевидение, компьютер, справочники и т.д.). Поэтому на уроке, посвященном построению изображения в линзах, акцентирую необходимость этого знания для конструирования различных оптических приборов, объяснения получения изображения в глазе и предотвращения близорукости и дальнозоркости. Предлагаю подумать, какие проекты по этим вопросам можно претворить в жизнь. На следующем уроке слышу от ребят целый ряд предложений: сконструировать телескоп, собрать микроскоп, провести презентацию по теме «Глаз» и т.д. Конечно, не всем учащимся по плечу конструировать серьезные приборы: кто-то останавливается на перископе, кто-то обыкновенную линзу вставляет в самодельную оправу и очень гордится своим достижением, кто-то делает подборку материала по этой теме и выпускает газету, кто-то довольствуется рекламой и пр. Но особенно ребятам понравилась в этом учебном году презентация на компьютере по данной теме, которую провели в виде конференции. Для этого учащиеся распределились следующим образом: часть ребят подготовили презентацию по вопросам:

1. Строение глаза.
2. Оптическая система глаза. Оптическая сила глаза.
3. Дефекты зрения: а) близорукость; б) дальнозоркость. Способы их устранения.
4. Астигматизм.
5. Дальтонизм.
6. Действенные меры по сохранению зрения.

Другая часть ребят выступали как оппоненты, третья часть – как рецензенты.

В конференции приняли участие ребята 9-х классов, посещавшие элективный курс по программе «В мире удивительной оптики» и представили свои работы: «Фотоаппарат», «Кинопроектор», «Микроскоп», «Виды телескопов», «Как бы я усовершенствовал человеческий глаз», «Построение изображений в плоском и сферическом зеркалах», в виде компьютерных презентаций, докладов и иллюстрированных сообщений.

Презентация работ участников конференции проводилась с использованием медиатехники (компьютера, проектора, экрана). По интереснейшим тестам ребята проверяли себя на астигматизм, дальтонизм. В завершение один ученик (не очень сильный, но очень любознательный и любящий делиться своими знаниями) научил ребят делать гимнастику для глаз, добавив, что благодаря этим упражнениям его бабушка отказалась от очков. Этот пример оказался наиболее действенным и сейчас на уроках делаем перерывы на гимнастику для глаз.

По окончанию каждого выступления оппоненты, да и все желающие задавали вопросы, добавляли интересную информацию. Рецензенты же ближе к концу урока дали оценку всем выступающим с анализом сильных и слабых сторон, не щадя никого. Поэтому были выставлены не только «5», но и «4», хотя, по моему мнению, работа была проведена очень большая и качественная и могла быть оценена только на «5», но спорить с принципиальной, обоснованной и объективной оценкой было невозможно. Рецензенты предложили тем ребятам, которые не проявили особой активности в проведении урока и не внесли никакого вклада (а такие есть в каждом классе), подготовить небольшие сообщения в виде заметок в газету.

Отличие урока с использованием метода проектов от традиционного в том и заключается, что меняется роль учителя. Теперь уже у него не доминирующая роль, а помогающая, направляющая. Учащийся сам отбирает нужную ему информацию, определяет ее необходимость, исходя из замысла проекта. Если в традиционном обучении ученик получает готовые, систематизированные знания, подлежащие усвоению, то при использовании метода проектов систематизация, приведение знаний в порядок – дело и забота самого учащегося. Он не усваивает готовые представления и понятия, но сам, из множества впечатлений, знаний и понятий строит свой проект, свое представление о мире.

При использовании метода проектов учителю необходимо пересмотреть организационную структуру уроков, т.к. она отличается от структуры обычных уроков в лучшую сторону большей зоной неопределенности. Обычно учащимся представляют материал, как нечто давно сформировавшееся, незыблемое, с его уже открытыми законами. Но мы существуем в среде с множеством неопределенностей из-за влияния большого количества случайных событий и их различных сочетаний, будь это научный эксперимент или реальная жизненная ситуация. Необходимы гибкость мышления, умение анализировать и учитывать множество факторов и находить оптимальное решение в данной ситуации. Это увеличивает творческий потенциал, гуманитарную составляющую физики, т.к. основное отличие гуманитарных систем – наличие вероятностных моделей, оперирование неопределенностями, существование в их среде. Не потому ли в последнее время и в олимпиадных заданиях все чаще встречаются задачи, подразумевающие допуск нескольких вариантов в условии и в решении.

 

1.3. Физические основы применения беспилотных летательных аппаратов

Для технического оснащения МЧС России беспилотными летательными аппаратами, российскими предприятиями разработано несколько вариантов, рассмотрим некоторые из них:

БПЛА ZALA 421-16E – это беспилотный самолет большой дальности (рис. 1.) с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой с инерциальной коррекцией (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, встроенным трехосевым магнитометром, модулем удержания и активного сопровождения цели («Модуль AC»), цифровым встроенным фотоаппаратом, цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, радиомодемом с приемником спутниковой навигационной системы (СНС) «Диагональ ВОЗДУХ» с возможностью работы без сигнала СНС (радиодальномер) системой самодиагностики, датчиком влажности, датчиком температуры, датчиком тока, датчиком температуры двигательной установки, отцепом парашюта, воздушным амортизатором для защиты целевой нагрузки при посадке и поисковым передатчиком.

Данный комплекс предназначен для ведения воздушного наблюдения в любое время суток на удалении до 50 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени.

Беспилотный самолет успешно решает задачи по обеспечению безопасности и контролю стратегически важных объектов, позволяет определять координаты цели и оперативно принимать решения по корректировке действий наземных служб.

Благодаря встроенному «Модулю АС» БПЛА в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами. При отсутствии сигнала СНС – БПЛА автономно продолжит выполнение задания.

 

Рисунок 1– БПЛА ZALA 421-16E

БПЛА ZALA 421-08M (рис. 2.) выполнен по схеме «летающее крыло» – это беспилотный самолет тактической дальности с автопилотом, имеет подобный набор функций и модулей, что и ZALA 421-16E.

Данный комплекс предназначен для оперативной разведки местности на удалении до 15 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени.

БПЛА ZALA 421-08M выгодно отличается сверхнадежностью, удобством эксплуатации, низкой акустической, визуальной заметностью и лучшими в своем классе целевыми нагрузками. Данный летательный аппарат не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки благодаря тому, что взлет совершается за счет эластичной катапульты, осуществляет воздушную разведку при различных метеоусловиях в любое время суток.

Транспортировка комплекса с БЛА ZALA 421-08M к месту эксплуатации может быть осуществлена одним человеком. Легкость аппарата позволяет (при соответствующей подготовке) производить запуск «с рук», без использования катапульты, что делает его незаменимым при решении задач.

Встроенный «Модуль АС» позволяет беспилотному самолету в автоматическом режиме вести наблюдение за статичными и подвижными объектами, как на суше, так и на воде.

 

Рисунок 2– БПЛА ZALA 421-08M

БПЛА ZALA 421-22 – это беспилотный вертолет с восемью несущими винтами, средней дальности действия, со встроенной системой автопилота (рис.

3).

Конструкция      аппарата    складная,    выполнена из      композитных материалов, что обеспечивает удобство доставки комплекса к месту эксплуатации любым транспортным средством.

Данный аппарат не требует специально подготовленной взлетнопосадочной площадки из-за вертикально-автоматического запуска и посадки, что делает его незаменимым при проведении воздушной разведки в труднодоступных районах.

ZALA 421-22 успешно применяется для выполнения операций в любое время суток: для поиска и обнаружения объектов, обеспечения безопасности периметров в радиусе до 5 км. Благодаря встроенному «Модулю АС» аппарат в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами.

Рисунок 3– БПЛА ZALA 421-22

Все характеристики перечисленных выше БПЛА представлены в таблице 1.

Таблица №1 – Характеристики БПЛА

 

Для реализации задач радиационной и химической разведки может применятся мобильный радиационно-химический комплекс на базе системы SkyKINK.

Комплекс может быть развернут в максимально сжатые сроки – от 5 до 30 минут. К нему может быть подключено до 30 различных датчиков, например, GammaTRACER. Данный датчик с радиоканалом мощностью 10 мВт обеспечивает передачу информативного сигнала в радиусе 100 км. Кроме того, к данному комплексу может быть подключено другое оборудование радиационного и химического наблюдения. При этом расстановку датчиков на зараженной или прилегающей к ней местности могут выполнять БЛА вертолетного типа.

Отдельно стоит остановиться на информационно-аналитическом обеспечении комплекса БЛА. Данный комплекс реализует как функции управления БЛА, так и функции получения, обработки, передачи и защиты информации от несанкционированного доступа. Важно заметить, что применение в данном случае стандартных сетевых технологий позволяет, удаленно, с любой точки мира используя интернет-физики управлять БЛА, получать и обрабатывать информацию с БЛА и размещенных с его помощью информационных датчиков. Данный подход безусловно очень перспективен, поскольку позволяет использовать весь спектр специализированного программного обеспечения в управляющих и аналитических целях в режиме реального времени.

Для увеличения дальности полета разведывательного БЛА может быть установлен дополнительный ретранслятор как стационарный (например, на мачтах сотовой связи), так и соответствующее радиотехническое оборудование на одном или нескольких БЛА. Увеличение дальности полета разведывательного БЛА позволит расширить зоны исследования места ЧС, как показано на рис. 4.

 

Рисунок 4– Схема управления БЛА с использованием ретрансляторов.

 

2. Экспериментальная работа по организации проектной деятельности изучения беспилотных автомобилей на уроках физики для школьников

2.1.Цели и методика организации экспериментальной работы изучения

В ходе исследования мы высказали предположения о том, что организация проектной деятельности школьников на уроках физики позволит повысить заинтересованность школьников к изучению данного учебного предмета и результативность его изучения.

С целью проверки выдвинутой гипотезы был проведен эксперимент на базе средней школы.

Под педагогическим экспериментом в современной педагогике понимают метод исследования, который используется с целью выяснения эффективности применения отдельных методов и средств обучения и воспитания.

В педагогическом эксперименте принимали участие два десятых класса по 15 учеников каждый, 10 «А» класс — экспериментальный, 10 «Б» класс — контрольный.

Цель эксперимента: выявить и обосновать влияние педагогически организованной проектной деятельности школьников на занятиях по физике на заинтересованность школьников к изучению данного учебного предмета и и интересу к изучению беспилотных автомобилей.

Для оценивания заинтересованности школьников к физике и беспилотным автомобилям мы выделили критерии, показатели и уровни оценивания заинтересованности и результативности изучения физики.

Критерии — это мерило, дающее возможность оценивать то, о чём идёт речь или оценивать смыслы вообще в любой системе. Показатели позволяют количественно представить критерии развития личности школьника. По данным ученых педагогов, чтобы критерий оценивания какого-либо качества был зафиксирован, он должен быть представлен не менее чем тремя показателями.

Критерии оценивания результативности изучения физики представляют собой единство когнитивных, деятельностных и личностных составляющих, выраженных в наличии у учащегося следующих характеристик.

По когнитивному критерию:

• знание композиционных основ и закономерностей проектирования беспилотных автомобилей;
• знание конструктивно-технологических основ обработки беспилотных автомобилей, включая знания материаловедения и оборудования соответствующей отрасли;
• знание норм безопасности труда, организации рабочего места при сооружении беспилотных автомобилей.

По деятельностному критерию:

• умение выбрать композиционное решение проектируемого беспилотного автомобиля, выполнить его эскиз и описание внешнего вида;
• умение обосновать выбор материалов и технологического оборудования;
• умение организовать рабочее место с учетом требований безопасности труда.

По личностному критерию — сформированность значимых личностных качеств, таких как:

• творческие способности;
• техническое мышление;
• способность к саморазвитию.

Анализ показателей приводит нас к выводу о необходимости выделения высокого, среднего и низкого уровней сформированности результативности изучения физики (таблица 2).

Таблица 2 — Оценка уровня сформированности показателей результативности изучения физики.

Для оценивания уровня результативности изучения физики по критериям когнитивный, деятельностный и личностный были разработаны соответствующие методики.

Эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) — метод исследования некоторого явления в управляемых условиях.

Эксперимент проводился в 2 этапа — констатирующий и формирующий.

Целью констатирующего эксперимента является выявление первоначального уровня результативности изучения физики школьниками (в обоих классах).

Для выявления уровня результативности изучения физики мы использовали метод тестирования (для оценки показателей когнитивного критерия), метод анализа работ учащихся и выполнения творческих заданий (для оценки показателей деятельностного критерия).

В результате мы получили следующие данные (таблицы 3-5) и (рисунок 5-7).

Таблица 3 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» на нулевом срезе

Рисунок 5. Уровень изучения результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» на нулевом срезе.

Анализ результатов показывает, уровень результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» в основном средний как и в контрольном, так и в экспериментальном классах.

По показателю: «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» мы получили следующие данные (таблица 4), (рисунок 6).

Таблица 4 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» на нулевом срезе

Рисунок 6. Уровень результативности изучения физики по показателю «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» на нулевом срезе.

Анализ результатов по показателю: «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» показывает, что большинство учащихся имеют средний уровень. По показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» мы получили следующие данные (таблица 5), (рисунок7).

Таблица 5 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» на нулевом срезе

Рисунок 7. Уровень результативности изучения физики по показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» на нулевом срезе.

Результаты по показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» показывают средний уровень знаний.

При оценивании показателей деятельностного критерия получены следующие результаты.

По показателю «умение выбрать композиционное решение беспилотного автомобиля» мы получили следующие данные (таблица 6), (рисунок 8).

Таблица 6 Результат анализа показателя «умение выбрать композиционное решение беспилотного автомобиля» на нулевом срезе

Рисунок 8. Результат анализа показателя «умение выбрать композиционное решение беспилотного автомобиля» на нулевом срезе.

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод в контрольной и экспериментальной группах среди учащихся преобладает средний уровень.

В результате анализа показателей «умение обосновать выбор материалов и технологического оборудования» мы получили следующие данные (таблица 7), (рисунок 9).

Таблица 7 Уровень «умение обосновать выбор материалов и технологического оборудования» на нулевом срезе

Рисунок 9. Уровень «умение разработать конструкцию и технологию изделия, обосновать выбор материалов и технологического оборудования» на нулевом срезе.

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод: в контрольной и экспериментальной группах большинство учащихся имеют средний уровень.

Для оценки показателей по личностному критерию мы выделили 3 показателя:

• творческие способности;
• техническое мышление;
• способность к саморазвитию

Результаты экспертной оценки по показателю «творческие способности» показывают следующее (таблица 8), (рисунок 10).

Таблица 8 Результаты оценки по показателю: «творческие способности» на нулевом срезе

Рисунок 10. Результаты экспертной оценки по показателю: «творческие способности» на нулевом срезе.

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод: в контрольном и экспериментальном классах среди учащихся преобладает средний уровень.

Результаты по показателю «техническое мышление» представлены ниже (таблица 9), (рисунок 11).

Таблица 9 Уровень сформированности технического мышления у школьников на нулевом срезе

Рисунок 11. Уровень сформированности технического мышления у школьников на нулевом срезе.

Эти результаты свидетельствуют о среднем уровне сформированности технического мышления у школьников на нулевом срезе.

Для выявления уровня сформированности результативности изучения физики по показателю «способность к саморазвитию» был применен метод экспертных оценок.

Результаты представлены ниже (таблица 10), (рисунок 12).

Таблица 10 Уровень результативности изучения физики по показателю «способность к саморазвитию» на нулевом срезе

Рисунок 12. Уровень результативности изучения физики по показателю «способность к саморазвитию» на нулевом срезе.

Результаты экспертных оценок показывают, что способность к саморазвитию в обоих классах находится в основном на среднем уровне.

Заинтересованность школьников к изучению физики на нулевом срезе оценивалась с использованием самооценки, метода экспертных оценок и метода анализа работ учащихся. В результате выявлено, что заинтересованность школьников к изучению физики и в контрольной и в экспериментальной группах находится на среднем уровне, что видно из таблица 11 и рисунок 13.

Таблица 11 Уровень заинтересованности школьников к изучению физики на нулевом срезе

Рисунок 13. Уровень заинтересованности школьников к изучению физики на нулевом срезе.

Таким образом, по полученным в ходе констатирующего эксперимента данным можно следующий вывод: как в контрольной, так и в экспериментальной классах результативность изучения физики, оцениваемая по предложенным нами критериям, таким как когнитивный, деятельностный и личностный — сформированы на примерно одинаковом, в основном среднем уровне. Это позволяет оценивать контрольную и экспериментальную группу как равнозначные по уровню результативности изучения физики на начальном этапе эксперимента. У учащихся имеется достаточно высокий потенциал роста к более высоким показателям. Это позволило нам провести формирующий этап эксперимента, на котором в экспериментальном классе была реализована разработанная нами методика организации проектной деятельности школьников на уроках физики.

 

2.2. Методика организации проектной деятельности школьников на уроках физики

 

Разработанная нами методика организации проектной деятельности школьников на уроках физики состоит в следующем.

Во-первых, согласно календарно-тематическому плану школьникам выдается задание на проектирование. Оно предполагает выбор беспилотного автомобиля для изготовления и составления конструкторской и технологической документации, которая будет представлена школьником к защите в виде пояснительной записки. Выбор осуществляется из перечня видов беспилотного автомобиля, предложенных учителем.

Далее ученик под руководством учителя в течение времени, отведенного на выполнение проекта (обычно один месяц) работает над оформлением пояснительной записки и изготовлением мини-модели беспилотного автомобиля.

Последовательность этапов выполнения работы соответствует структуре пояснительной записки. Она представлена следующим алгоритмом:

• Разработка композиционного решения беспилотного автомобиля, его эскиза и описания внешнего вида.
• Выбор конструктивного решения беспилотного автомобиля. Разработка его конструкции.
• Защита проекта.

Для оценки выполненного проекта разработаны критерии его оценивания, которые могут варьироваться в зависимости от объекта труда и возрастных особенностей учащихся.

Оценка работы учащегося осуществляется по трем параметрам:

• Оценка беспилотного автомобиля
• Оценка пояснительной записки.
• Оценка защиты проекта.

Критерии оценки беспилотного автомобиля:

• гармоничность композиционного решения;
• конструктивность;
• технологичность;
• экономичность;
• качество изготовления.

Критерии оценки пояснительной записки:

• логическая структура;
• обоснованность выводов и предложений;
• качество представленного графического материала;
• грамотность и аккуратность.

Критерии оценки защиты проекта (презентации результатов):

• четкость и лаконичность представленного материала;
• доступность изложения и обоснованность выводов;
• контакт с аудиторией;
• аргументированность ответов на заданные вопросы;
• риторика.

После реализации в экспериментальной группе разработанной методики организации проектной деятельности учащихся на формирующем этапе эксперимента был проведен контрольный срез.

 

2.3. Анализ и интерпретация результатов исследования 

На констатирующем этапе мы провели нулевой срез по исследованию результативности изучения физики и заинтересованности школьников к изучению физики с помощью ряда методик. На формирующем этапе в ходе реализации методики организации проектной деятельности школьников на занятиях по физики мы провели итоговый срез, результаты которого представлены ниже.

Получены следующие результаты (таблица 12), (рисунок 14).

Таблица 12 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» на итоговом срезе.

Рисунок 14. Уровень результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» на итоговом срезе.

Таким образом, результаты исследования уровня результативности изучения физики по показателю «знание композиционных основ беспилотного автомобиля» в ходе формирующего эксперимента показывают более высокий уровень в экспериментальной группе, где по всем выделенным показателям большинство учащихся находятся на высоком уровне, в то время как в контрольной группе преобладает средний уровень.

Таблица 13 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» на итоговом срезе.

Рисунок 15. Уровень результативности изучения физики по показателю «знание конструктивно-технологических основ беспилотного автомобиля» на итоговом срезе.

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод: в контрольной группе показывают средний уровень знаний, а в экспериментальной группе высокий уровень.

Таблица 14 Уровень результативности изучения физики по показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» на итоговом срезе.

Результаты по показателю: «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» в контрольной группе показывают средний уровень, а в экспериментальной группе высокий уровень.

Рисунок 16. Уровень результативности изучения физики по показателю «знание норм безопасности труда, организации рабочего места» на итоговом срезе.

Таблица 15 Результат анализа показателя «умение выбрать композиционное решение беспилотного автомобиля» на итоговом срезе

Рисунок 17. Результат анализа показателя «умение выбрать композиционное решение беспилотного автомобиля» на итоговом срезе

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод: в контрольной группе показывают средний уровень знаний, а в экспериментальной группе высокий уровень.

Таблица 16 Уровень «умение обосновать выбор материалов и технологического оборудования» на итоговом срезе

Рисунок18. Уровень «умение обосновать выбор материалов и технологического оборудования» на итоговом срезе

В результате представленных данных можно сделать следующий вывод: в контрольной группе показывают средний уровень знаний, а в экспериментальной группе высокий уровень.

Таблица 17 Результаты экспертной оценки по показателям: «творческие способности» на итоговом срезе.

Рисунок 18. Результаты экспертной оценки по показателю «творческие способности» на итоговом срезе.

Результаты экспертной оценки по показателю: «творческие способности» в контрольной группе показывают в основном низкий и средний уровень, а в экспериментальной группе — высокий и средний уровни.

Таблица 18 Уровень результативности изучения физики по показателю «технического мышления» на итоговом срезе.

Рисунок19. Уровень результативности изучения физики по показателю «технического мышления» на итоговом срезе.

Результаты, по показателю «технического мышления» в контрольном классе показывают средний уровень, а в экспериментальном классе — высокий уровень.

Таблица 19 Уровень результативности изучения физики по показателю «способность к саморазвитию» на итоговом срезе.

 

Рисунок 20. Уровень результативности изучения физики по показателю «способность к саморазвитию» на итоговом срезе.

Анализ результатов по показателю «способность к саморазвитию» показывает, что большинство учащихся контрольного класса имеют средний уровень, а учащиеся экспериментального класса — высокий уровень.

Таблица 19 Уровень результативности изучения физики по показателю «к изучению физики » на итоговом срезе.

Рисунок 21. Уровень результативности изучения физики по показателю «к изучению физики » на итоговом срезе.

Результаты по показателю «к изучению физики» показывают хорошие результаты, в контрольном средний уровень, в экспериментальном высокий уровень.

Заинтересованность школьников к изучению физики на итоговом срезе оценивалась с использованием самооценки, метода экспертных оценок и метода анализа работ учащихся. В результате выявлено, что заинтресованность школьников к изучению физики и в контрольной группах находится на среднем уровне, а в экспериментальной — на высоком, что видно из табл. 20 и рисунок 21.

Таблица 20 Уровень заинтересованности школьников к изучению физики на итоговом срезе

Рисунок 22. Уровень заинтересованности школьников к изучению физики на итоговом срезе.

По итогам эксперимента на констатирующем этапе в экспериментальной группе произошли существенные изменения в сторону увеличения заинтересованности школьников к изучению физики и результативности ее изучения. В контрольном классе, значительных изменений не наблюдается в сравнении с результатами первого этапа эксперимента. Это позволяет сделать вывод о том, что приращение исследуемых качеств на уроках у испытуемых экспериментального класса произошло в результате целенаправленных действий.

Таким образом, выдвинутая в начале исследования гипотеза подтвердилась.

Заключение 

Ребята с большим интересом относятся к урокам с элементами проектирования. В дальнейшем они сами проявляют инициативу и предлагают по тем или иным темам разработать проекты и изготовить соответствующие конструкции и физические приборы. Они учатся находить возможности творчески применять свои знания на практике. В свою очередь практика делает более прочными знания:

Конечно, учитель должен быть вооружен различными образовательными технологиями, адекватными обновленному содержанию образования.

Метод проектов относится к физики развивающего обучения, т.к. направлен на развитие творческих качеств личности.

Метод проектов позволяет воспитывать самостоятельную и ответственную личность, развивает творческие начала и умственные способности – необходимые качества развитого интеллекта. Если выпускник приобретает эти качества, он оказывается более приспособленным к жизни, умеющим адаптироваться к изменяющимся условиям, ориентироваться в разнообразных ситуациях, работать совместно в различных коллективах. Научить ученика думать – это значит сделать для него значительно больше, чем только снабдить определенным объемом знаний.

Необходимость использования проектного обучения в образовательном процессе современной школы очевидна. В исследовании мы высказали предположение о том, что организация проектной деятельности школьников на уроках физики позволит повысить заинтересованность школьников к изучению данного учебного предмета и результативность его изучения.

Использование разнообразных методов исследования: анализа литературы; моделирования; наблюдения; анкетирования; тестирования; изучения работ учащихся; метода экспертных оценок; педагогического эксперимента — позволило получить достоверные результаты.

Результаты эксперимента, проведенного средней школы свидетельствуют о том, что уровень заинтересованности школьников к изучению физики и результативности ее изучения значительно повысился на формирующем этапе эксперимента в экспериментальной группе, в то время как в контрольной группе произошло незначительное изменение исследуемых качеств.

Данное обстоятельство свидетельствует о подтверждении выдвинутой в начале исследования гипотезы.

Список литературы

 

1. Волков И.П. Цель одна – дорог много. Проектирование процессов обучения. – М., Просвещение, 2015.
2. Колеченко А.К. Энциклопедия педагогических технологий: Пособие для преподавателей. – СПб.: КАРО, 2016.
3. Гузеев В.В. Образовательная технология: от приема до философии. – М., Сентябрь, — 2016
4. Гузеев В.В. Развитие образовательной физики. — М.,2018.
5. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов. – 2-е издание. – М.: Машиностроение, 2015.
6. Общие виды и характеристики беспилотных летательных аппаратов: справ, пособие /А.Г. Гребеников, А.К. Мялица, В.В. Парфенюк и др. – X.: Нац. аэрокосм, ун-т «Харьк.авиац. ин-т», 2018. 377 с.
7. Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательном учреждении. Аркти. – М., 2013.
8. Пилюгина С.А. Метод проектной деятельности в Интернете и его развивающие возможности. «Школьные физики», №2, 2012.
9. Сайт «Беспилотные летательные         аппараты». http://bp-la.ru/kompleks-stroj-p-s-dpla-pchela-lt
10. Яблочкова Р.И. К вопросу о проектировании на уроках астрономии. Сб. статей «Теория и практика проектирования в образовательном процессе». Нижний Тагил,- 2017.
11. Яблочкова Р.И. Развитие творческих способностей учащихся на уроках физики. Международная научно-практическая конференция «Классическая дидактика и современное образование», посвященная 90-летию И.Я.Лернера. Тезисы. — М., 2017.
12. Щербакова С.Г. и др. Организация проектной деятельности в школе. – Волгоград: Учитель, 2015.