STEM-падручнік, ці Як робаты выкладаюць фізіку

У мае школьныя гады галоўнай дзеючай асобай на ўроках фізікі было цела — нейкі цалкам абстрактны прадмет, які малявалі кружочкам ці квадрацікам і які (у маім уяўленні) не меў ніякага дачынення да рэальнага жыцця. Незразумелае цела рухалася з-за пэўных сіл, мела патэнцыяльную ці кінетычную энергію… Але нас, сямікласнікаў, лёс гэтага цела, зразумела, ніколькі не цікавіў. З-за гэтага прадмет падаваўся бессэнсоўным і адарваным ад жыцця.

Разбурыць гэтую сцяну з абстракцый паміж школьнікамі і фізікай вырашылі вучань 10 класа сярэдняй школы № 11 Слуцка Цімафей Стамброўскі і яго настаўнік фізікі Дзмітрый Валер’евіч  Чарноў. Яны “прывялі” на ўрокі робатаў, з дапамогай якіх можна патлумачыць і прадэманстраваць розныя тэмы з праграмы 7 і 9 класаў. Так з’явіўся праект “Інтэрактыўны STEM-падручнік па фізіцы з выкарыстаннем робататэхнікі”.

Дзмітрый Валер’евіч працуе настаўнікам ужо пяць гадоў. Спярша працаваў у сярэдняй школе № 13 Салігорска, пасля — у сярэдняй школе № 11 Слуцка. На яго стале ў лабаранцкай — вялікія скрыні, як ён сам гаво­рыць, са скарбам — наборы для канструявання Lego і Arduino. За шклом шафы — некалькі гатовых мадэлей. Увагу прыцягваюць раскладзеныя на суседняй парце дэталі і трафарэты. Хутка яны ператворацца ў самаробны насценны гадзіннік: вучні майструюць яго тут жа, калі ёсць вольны час пасля заняткаў. Так яны “перапрацоўваюць” сухую тэорыю з урокаў фізікі ў простыя і патрэбныя ў жыцці навыкі.

— Я лічу, што трэба вучыць не толькі свайму прадмету, але і тым навыкам, якія спатрэбяцца даросламу чалавеку, нават самым простым. Зараз дзеці вучацца паяць два правадочкі, а пасля гэта дапаможа ім рамантаваць, напрыклад, свой аўтамабіль, — разважае Дзмітрый Валер’евіч.

З такой пазіцыі ды з асабістых хобі і вырасла цікавасць настаўніка да робататэхнікі. Ён ужо год вядзе гурток для 4 класаў.

— У мінулым годзе ў нас з’явіліся гэтыя наборы, і спярша мы проста спрабавалі, эксперыментавалі з імі, каб падрыхтавацца да заняткаў, — расказвае педагог. — Цімафей быў адным з першых, хто зацікавіўся канструяваннем.

Менавіта падчас заняткаў па робататэхніцы вучню прыйшла думка аб’яднаць робатаў і ўрокі фізікі.

— Спярша мы зрабілі адну мадэль, па­спрабавалі. Аказалася, што яе зборка і праграмаванне займаюць шмат часу, — згадвае Дзмітрый Валер’евіч.

— Настаўніку прыходзілася пастаянна знаходзіцца ля мадэлі — запускаць яе, глядзець паказанні датчыкаў, — удакладняе Цімафей. — Таму я прапанаваў зрабіць мабільны дадатак, каб настаўнік проста збіраў патрэбную мадэль і кіраваў ёй з тэлефона.

Педагог ідэю падтрымаў — і пачалася сумесная работа. Настаўнік дапамагаў Цімафею прыдумляць, якія тэмы можна дапоўніць дэманстрацыямі з робатам, а сам вучань распрацоўваў, збіраў, тэсціраваў мадэлі і складаў інструкцыі да іх, рабіў мабільны дадатак.

— Працаваў амаль штодзень, хаця б га­дзіну пасля заняткаў, — згадвае вучань. — Распрацоўкай мабільных дадаткаў раней не займаўся, таму давялося самому шукаць інфармацыю і вучыцца.

Праз тры месяцы дадатак быў гатовы.


Урок з прымяненнем робататэхнікі можа правесці нават настаўнік, які бачыць набор LEGO Mindstorms EV3 упершыню.

— Проста на перапынку перад урокам фізікі папрасіце некалькіх вучняў са­браць робата па інструкцыі: яны прыкладаюцца да кожнай тэмы, — раіць Дзмітрый Валер’евіч. — Гэта не займае шмат часу і не патрабуе спецыяльных ведаў.

Калі мадэль гатова, застаецца толькі запусціць патрэбныя дзеянні з дапамогай смартфона з Bluetooth. Пасля дэманстрацыі ўсе даныя з датчыкаў з’явяцца на экране.

— Мае вучні ўжо маюць вопыт работы з такімі робатамі, таму перад імі я стаўлю больш складаныя задачы, — працягвае Дзмітрый Валер’евіч. — Напрыклад, у 7 класе ёсць такая цікавая лабараторная работа, падчас якой школьнікі вывучаюць нераўнамерны рух. У пачатку лабараторнай я паказваю на дэманстрацыйным стале ўстаноўку са звычайнага інвентару, тлумачу сутнасць работы, а пасля прапаную замяніць старое абсталяванне робатамі так, каб пускавая ўстаноўка сама запускала шарык, а кнопка і датчык фіксавалі час, за які ён скочваецца. Звычайна за 10—15 мінут дзеці спраўляюцца і мы можам запаўняць лабараторныя сшыткі і рабіць разлікі.

Лабараторная работа з робатам мае адразу некалькі пераваг над звычайнай. Па-першае, вучні атрымліваюць больш дакладныя даныя. Хібнасць зніжаецца, бо з таймерам працуе не сямікласнік, а робат. Па-другое, робат у адрозненне ад звычайнага вучэбнага інвентару прыцягвае ўвагу і павышае канцэнтрацыю. Па-трэцяе, вучні ўцягваюцца ў работу, калі рашаюць нестандартныя задачы.

—  Лабараторныя з году ў год не мяняюцца, таму да кожнага сшытка з лабараторнымі работамі ёсць і кніга з адказамі. Вучні маюць гатовыя рашэнні, і, думаю, не я адзін сутыкаюся з гэтай праблемай, — расказвае фізік. — Таму я прымушаю дзяцей паглядзець на работу па-новаму, далучыцца да рашэння складанай творчай задачы.

Як расказвае настаўнік, нават школьнікі, незнаёмыя з робататэхнікай, далучаюцца да каманднай работы. Калі заданне падаецца занадта складаным, Дзмітрый Валер’евіч дае падказку — паказвае фотаздымак устаноўкі, якую сабралі вучні іншага класа. Калі ўсім становіцца зразумелым прынцып яе работы, настаўнік хавае фотаздымак, а школьнікі спрабуюць паўтарыць убачанае.

— Але звычайна да гэтага не даходзіць, і ў кожнага класа атрымліваецца ўстройства, непадобнае да іншых, — задаволена заўважае педагог.

Каб паказаць, як проста карыстацца прыладай падчас урокаў, Дзмітрый Валер’евіч правёў для нас хуткую дэманстрацыю па тэме “Кінетычная энергія”, якую вывучаюць на ўроках фізікі ў 7 класе.

1. Настаўнік адкрывае дадатак з па­трэбным урокам, знаёміцца з падрабязным апісаннем дэманстрацыі і па інструкцыі (сам ці з дапамогай вучняў) збірае мадэль.

2. Пасля запуску робат пэўны час рухаецца па параметрах, якія выбірае выпадкова. Гэта дазваляе кожны раз атрымліваць новыя даныя, якія апіс­ваюць яго рух.

3. Настаўнік уводзіць у спецыяльнае поле масу робата. Дадатак сам вымярае час і адлегласць руху і разлічвае кінетычную энергію. Усе даныя з’яўляюцца на экране.


Зараз у інтэрактыўным падручніку прадстаўлены дэманстрацыі да пяці тэм у 7 класе і да пяці — у 9 класе. Іх можна выкарыстоўваць не толькі падчас тлумачэння тэмы ці выканання лабараторнай работы. Дзмітрый Валер’евіч збірае робатаў і падчас рашэння задач. Яны запраграмаваны так, што кожны раз падчас дэманстрацыі рухаюцца па-рознаму і параметры іх руху заўсёды новыя. Камбінуючы іх, настаўнік складае і прапануе вучням новыя задачы (так-так, у рашэбніку адказы не знойдзеш!). На аснове гэтых даных вучні могуць таксама складаць графікі, напрыклад, энергіі ці хуткасці.

— Акрамя лабараторных па фізіцы, падобныя STEM-падручнікі маглі б быць карыснымі на ўроках матэматыкі, напрыклад, падчас вывучэння тэм “Даўжыня акружнасці” і “Плошча круга”, — расказвае пра магчымасці праекта Дзмітрый Валер’евіч. — Напэўна, робаты маглі б дакладна маляваць мелам зададзеныя геаметрычныя фігуры на ўроках. Дзецям такое спадабаецца, бо гэта сучасна і незвычайна, а настаўніку — бо наглядна.

Зараз аўтары падручніка збіраюцца дапоўніць яго новымі тэмамі і апублікаваць, каб кожны настаўнік, у школе якога ёсць такі канструктар, мог выкарыстоў­ваць мабільны дадатак на сваіх уроках. Цікаў­насць з боку калег ёсць: у мінулы панядзелак Дзмітрый Валер’евіч правёў семінар для настаўнікаў Слуцка і найбліжэйшых раёнаў па выкарыстанні робататэхнікі на ўроках фізікі і пераканаўся, што з падручнікам гатовы працаваць. Яшчэ больш, аўтары праекта атрымалі станоўчы водгук ад выкладчыкаў Беларускага дзяржаўнага педагагічнага ўніверсітэта імя Максіма Танка.

Педагог падкрэсліў, што развіццё дадатку залежыць перш за ўсё ад планаў яго аўта­ра Цімафея. Хлопец абяцае не кідаць сваю распрацоўку, хаця шчыра прызнаецца, што ў наступным годзе хоча прыдумаць і рэалізаваць яшчэ адзін праект.

Думаецца, што сваё слова Цімафей стрымае, бо інтэрактыўны STEM-падручнік ужо прынёс яму шматлікія перамогі на канферэнцыях і конкурсах. Так, хлопец  стаў пераможцам ІІІ Рэспубліканскага конкурсу праектаў “Інфармацыйныя і мабільныя тэхналогіі для адукацыйнага працэсу” і Х Рэспублікан­скага конкурсу навукова-тэхнічнай творчасці “Тэхнаінтэлект”, фіналістам Рэспубліканскага конкурсу “100 ідэй для Беларусі”. Як пераможца рэспубліканскага сацыяльна-адукацыйнага праекта velcom YOUTH, ён хутка трапіць на канферэнцыю TEDx у Аўстрыі. Нарэшце, Цімафей атрымаў званне “Вучань года Мінскай вобласці — 2018”.


Калі Цімафей пасля нашай сустрэчы пайшоў на наступны ўрок, Дзмітрый Валер’евіч расказаў і пра іншыя праекты, над якімі працуюць яго вучні ў межах робататэхнічнага гуртка ці проста ў вольны час. Многія з іх распрацовак заслугоўваюць увагі, але ўдача любіць цішыню, таму расказваць пра іх загадзя не будзем. Аднак мы ўпэўнены, што пра яскравыя, карысныя і запатрабаваныя праекты вучняў гэтай слуцкай школы мы яшчэ пачуем!

Мар’я ЯНКОВІЧ.
Фота аўтара.