Введение 6
Глава 1. Психолого-педагогические аспекты решения инженерных задач . 9
1.1. Применение метода декомпозиции для анализа сложных систем 9
1.2. Классификация инженерных задач 17
1.3. Роль знаний умений и навыков в решение инженерных задач 22
Вывод к первой главе 28
Глава 2 Декомпозиция инженерной задачи на примере конструирования многоосного манипулятора 29
2.1 Роботы манипуляторы в быту и технике 30
2.2 Разработка методических рекомендаций для конструирования многоосного манипулятора 37
Вывод ко второй главе 49
Заключение 50
Список использованных источников и литературы 51
Любую задачу или процесс можно рассмотреть как одно целое состоящий из множества взаимосвязанных частей. Декомпозиция предоставляет возможность замены решения одной сложной задачи решением серии простых задач путем разделения одного целого на составляющие части. Повсеместно нас окружают сложные задачи способ решения, которых упрощается, если разделить одну большую и сложную задачу на несколько небольших простых и взаимосвязанных составляющих, то есть провести декомпозицию поставленной задачи. Процесс разделение целого на части может повторяться до тех пор, пока получившиеся в результате процесса декомпозиции подсистемы не окажутся элементарными. Количество уровней декомпозиции зависит от масштабов и сложности поставленной задачи. Формирование навыка декомпозиции является важной задачей, поскольку методы декомпозиции используется во всех аспектах учебной деятельности школьников. Поэтому необходимо уделять внимание формированию навыков декомпозиции у учащихся во время обучения в школе, а именно на уроках технологии. Возьмем актуальную на сегодняшний день и перспективную область технологии - робототехнику.
Робототехника - это область науки создания роботов и робототехнических систем с автоматизацией. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. В современном обществе происходит внедрение роботов в повседневную жизнь человека. Очень многие процессы в жизни, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Внедрения робототехники в учебный процесс и внеурочную деятельность актуально и значимо уже с начальной школы. Данная область технологии позволяет развивать логическое и инженерное мышление, моторику, а также творческие способности. В данной области технологии предоставляются возможности выявления технических наклонностей учащихся и развитие их в этом направлении. Робототехника способствует практическому применению полученных ранее знаний не только по своему предмету, но и знания, полученные на уроках математики, физики, информатики и т.д. Отсюда следует, что в робототехнике активно развиваются межпередметные связи.
В школах для обучения робототехники используются конструкторы Lego Mindstorms. Это конструкторский набор для создания различных программируемых роботов. Данный конструктор способствует развитию мелкой моторики, творческого подхода и инженерного мышления у учащихся. В ходе работы с Lego Mindstorms учащиеся овладевают навыками конструирования, программирования, коммуникации, а так же умением справляться с индивидуальными заданиями. Задания разной трудности учащиеся осваивают поэтапно. Разделяю сложную задачу на составляющие части. Конструктор Lego Mindstorms подходит для развития навыков декомпозиции инженерных задач у учащихся на уроках робототехники. Lego Mindstorms позволяет в игровой форме формировать данные навыки.
Важным направление в робототехнике является построение различных манипуляторов. Проведем метод декомпозиции на основе построение манипулятора. Манипулятором представляют собой специальное устройство имеющее вид механической руку или многоосного механизма с захватывающим устройством, который выполняется перемещение самых различных объектов и предметов в пространстве. Данного типа роботы распространены в различных областях, например в промышленности, медицинских технологиях, науке и других сферах деятельности человека. Необходимо понимать прицеп работы манипулятора и умение декомпозировать инженерные задачи, которые возникают в ходе построения манипулятора из Lego Mindstorms. Задачи, с которыми сталкиваются учащиеся в процессе сборки робота-манипулятора, сложны и многоплановы.
Для их решения необходимо провести декомпозицию и разделить сложные задачи на ряд простых подзадач. Построение робота-манипулятора подходит для развивающих целей выработки навыков декомпозиции.....
В ходе исследования была достигнута поставленная цель работы. Было разработать методические рекомендации для использования инженерной задачи в процессе развития навыков декомпозиции у школьников.
Поставленные для достижения цели исследования задачи были выполнены. Проведен анализ литературы о методах декомпозиции и способах формирования навыков декомпозиции у школьников. Били, сформулированы учебные инженерные задачи и их решение. Была проведена декомпозиция поставленных задач. Сформулированы методические рекомендации.
Инженерные задачи, с которыми столкнуться учащийся при построении многоосного манипуляторы требуют навыка декомпозиции. Навык в ходе работы рассматривался как уровень совершенства действия. Навык появляется, как осознанное автоматизированное действие в последствие функционирует как доведенный до автоматизации способ его выполнения. В игровой форме учащиеся в процессе конструирования манипулятора совершают сначала осознанные действия, которые при дальнейшем повторении доводятся до автоматизации. То есть происходит приобретение учащимися навыков декомпозиции инженерных задач.
