ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 182
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
зом, G-критерий Знаков подтверждает статистически значимый результат
положительной динамики роста уровня самостоятельности при выполнении
лабораторного роботизированного эксперимента в экспериментальных
классах. В 9 классах процент школьников, выполняющих работу на втором и третьем уровне самостоятельности, ещё несколько повышается.
Наряду с комплексным и весьма сложным заданием по проведению роботизированного эксперимента учащимся экспериментальной группы было предложено задание по проектированию компонента робототехнического устройства в виде датчика или устройства управляющего воздействия. Выполнение этого задания относится фактически к изобретательской деятельности. Для его выполнения учащимся не только необходимо хорошо знать основы физики, но обладать технической смекалкой, позволяющей им сообразить, каким образом известные им явления и законы физики могут быть использованы для обеспечения функционала роботизированной конструкции. Подобные задания, учащиеся периодически выполняли в рамках элективного курса «Лабораторный физический эксперимент с применением робототехники», а также в ходе индивидуальной проектной работы при подготовке к соревнованиям и конкурсам по образовательной робототехнике. Ниже приведены примеры датчиков и управляющих конструкций, которые могут быть предложены учащимся для самостоятельной разработки: 1) датчик потока воздуха (датчик ветра) на базе датчика освещённости или
датчика расстояния (наиболее удачный вариант такого датчика был использован для контроля работы парогенератора в роботизированной модели АЭС, см п. 2.4); 2) джойстик на базе одного или двух шаговых электродвигателей (управляющее действие зависит от угла поворота оси двигателя, контролируемого встроенным датчиком угла поворота); 3) устройство для сравнения теплопроводности жидкостей на базе датчика температуры;
-
устройство для определения скорости объекта (радар); устройство для запуска и остановки колебаний тела на нити; устройство для регулировки жёсткости пружины (устройство изменения длины рабочей части пружины); -
маятник с устройством для обнаружения резонанса (на базе стандартных датчиков из набора Lego Mindstorms); 6) устройство для регулирования длины нитяного маятника; 7) устройство для раскачивания маятника.
Диагностика качества выполнения подобных заданий представлена в
таблице 23.
Таблица 23. Динамика изменения умения проектировать компоненты робототехнических устройств
| Уровень достижений | Экспериментальные классы (% от общего числа испытуемых) | ||
| 7 | 8 | 9 | |
| Не справились с заданием | 79,6 | 65,3 | 61,2 |
| Частично справились (выдвижение идеи, элементы проекта реализации) | 12,2 | 22,4 | 22,4 |
| Полностью справились (выдвижение идеи, полный проект реализации) | 4Д | 8,2 | 12,2 |
Оценка достоверности изменений в уровне качества выполнения заданий проводилась с помощью G-критерия Знаков. Анализ исходной таблицы данных даёт следующие результаты: типичный сдвиг Gт =11, нетипичный сдвиг GН = 2, количество ненулевых сдвигов n = 13, критическое значение G0,05= 3. При сравнении нетипичного сдвига с критическим значением делаем вывод о том, что Gн < G0,05 , что подтверждает гипотезу о том, что преобладание типичного сдвига не является случайным. Таким образом, G-критерий Знаков подтверждает статистически значимый результат положительной динамики роста достижений учащихся экспериментальных классов в проектировании компонентов робототехнического устройства.
3. Готовность к выбору профильного уровня обучения физике в старшей школе. По результатам формирующего этапа опытно-поисковой работы была дана оценка готовности учащихся 9 классов к выбору профильного уровня изучения физики. Оценивался также и уровень готовности учащихся к выбору профильного уровня изучения технологии.
Важно отметить, что как следствие применения разработанной в настоящем исследовании методики обучения в 2014 г. впервые в школе была сформирована группа профильного изучения физики в составе 11 школьников десятых классов (22,45 % от общего количества). В эту группу вошли 9 школьников экспериментальных классов. Группа технологического профиля была сформирована в составе 19 школьников, из них 10 человек прошли обучение в экспериментальных классах. Таким образом, из контрольной группы выбор в пользу профильного уровня обучения по физике и тех
нологии сделали 11 учащихся, а из экспериментальной группы 19 учащихся. В 2015 году выбор девятиклассников распределился следующим образом: 20 человек выбрали профильный уровень обучения физике (14 из экспериментальной группы и 6 из контрольной), а профильный уровень обучения технологии – 15 человек (5 из экспериментальной группы и 10 из контрольной).
Всего за два года обучения 65 школьников сделали выбор в пользу профильного уровня обучения физике и технологии (38 учащихся из экспериментальной группы и 27 – из контрольной). Сравнивалось распределение учащихся контрольных и экспериментальных групп по уровням готовности к данному выбору. Данные представлены в таблице 24.
Оценка достоверности различий между контрольной и экспериментальной группами определялась на основе расчетов коэффициента χ2 Пирсона
(см. табл. 25).
Таблица 24. Сравнительная оценка готовности учащихся 9 классов к выбору профильного уровня обучения физике и технологии
| Показатель | Распределение испытуемых по уровням готовности | |||||
| Контрольная группа | Экспериментальная группа | |||||
| Низкий | Средний | Высокий | Низкий | Средний | Высокий | |
| Число учащихся, выбравших профильный уровень обучения физике и технологии | 10 | 12 | 5 | 6 | 17 | 15 |
| % от общего числа испытуемых | 37 | 44,5 | 18,5 | 15,8 | 44,7 | 39,5 |
Таблица 25. Расчет значения критерия χ2 Пирсона для оценки значимости различий на начальном этапе формирующего эксперимента
| Эмпирическое распределение 1 | Эмпирическое распределение 2 | ||
| 10 | 6 | ||
| 12 | 17 | ||
| 5 | 15 | ||
| Результат: χ2эмп = 6,682 | |||
| Критические значения для v = 2 | χ20,05 = 5,991 | χ 20,01 = 9,21 | |
| χ2эмп > χ 20,05 | |||
Сопоставление результатов проведенного исследования в контрольной и экспериментальной группах, подвергнутых статистической обработке с помощью критерия χ2, подтвердили положительное влияние разработанной методики применения образовательной робототехники в учебном процессе по физике на формирование готовности учащихся к выбору предметной области профильного обучения в старшей школе.
Из рис. 20 видно, что в ходе формирующего этапа опытно-поисковой работы количество учащихся, соответствующих высокому уровню готовности к выбору профиля обучения в экспериментальной группе, существенно превышает аналогичный показатель для контрольной группы
Рис. 20. Распределение учащихся 9 классов экспериментальной и контрольной групп по уровням готовности к выбору предметной области профильного обучения (физика, технология, % от числа испытуемых в каждой группе)
Важно отметить, что выбор профильного уровня обучения физике сделал 31 учащийся 9 классов: в контрольной группе выбрали физику 8 учащихся, в экспериментальной группе – 23. Распределение учащихся по уровням готовности к выбору физики для ее изучения на профильном уровне оказалось следующим: контрольная группа
: низкий уровень готовности – 37, 5 % учащихся, средний – 50,0 % , высокий – 12,5%; экспериментальная группа: низкий уровень – 17,4%, средний – 43,5%, высокий – 39,1%.
Учащиеся 7-9 классов экспериментальных групп стали неоднократными победителями конкурсов, соревнований и олимпиад по робототехнике городского, регионального уровней. В организации творческой проектной деятельности учащихся по физике и подготовке школьников к конкурсам, соревнованиям и олимпиадам по робототехнике приняли участие студенты физического факультета АРУ. Часть конкурсных проектов была выполнена на базе центра АРУ «Технопарк».
Результаты опытно-поисковой работы убедительно свидетельствуют о результативности предложенной в настоящем исследовании методики применения образовательной робототехники в учебном процессе по физике как составляющей его политехнического содержания.
Теоретические результаты диссертационного исследования доведены до уровня практического применения и внедрены в учебный процесс средней общеобразовательной школы № 56 г.Актобе, применяются в организации центра АРУ «Технопарк», в творческий коллектив которого входят студенты и учащиеся средних школ г.Актобе и Актюбинской области. Разработаны методические материалы для учителей физики и дидактические материалы для учащихся средних общеобразовательных школ. На базе СШ №56 систематически проводились курсы повышения квалификации по образовательной робототехнике. В программу курсов включены вопросы применения робототехники в предметном обучении, организации учебных исследований по физике с использованием робототехнических наборов.
На физическом факультете ПГГПУ осуществлялась подготовка по образовательной робототехнике будущих инженеров, обучающихся по профилю «Информационные технологии в образовании». Разрабатываемые студентами дидактические и методические материалы по использованию образовательной робототехники в учебном процессе по физике размещены на сайте НОЦ «Технопарк» ПГГПУ.
СШ №56 г.Актобе совместно с кафедрой и АРУ является организатором городских конкурсов и олимпиад по робототехнике. В программу соревнований и конкурсов по робототехнике включаются задания физико-технической направленности. Главной целью организации мероприятий является содействие профессиональному самоопреде