Научно-образовательная школа мгу «ланат. Летняя школа для учителей физики "предметная компетентность учителя физики в современной школе" «Предметная компетентность учителя физики в современной школе»
Сегодня в России и странах СНГ существует довольно много каникулярных образовательных школ для детей, имеющих, большей частью, олимпиадное направление. В этой статье я бы хотел рассказать вам о в некоторой степени уникальном для России проекте - научно-образовательной школе МГУ «ЛАНАТ» .
Наша школа проводится уже несколько лет большой командой из студентов, выпускников и преподавателей топовых Российских ВУЗов: Московского Государственного Университета, МГТУ им. Баумана, МФТИ. Наша основная задача - окунуть школьников со всей России в научно-исследовательский процесс, и помочь им выработать навыки проектной работы, публичных выступлений и самостоятельности, которые несомненно важны для любого современного специалиста (в чем, я думаю, многие хабровчане меня поддержат). Летняя школа является частью большой круглогодичной работы с детьми - каникулярные весенние и осенние школы, дистанционная работа с научным руководителем. Под катом я расскажу вам подробнее о том, чем занимаются наши ребята, и как мы организовываем наш учебный процесс.
Образовательная программа
Образовательная программа школы включает в себя несколько направлений:- Физико-математический поток (математика, физика, программирование)
- Инжереный поток (электроника, схемотехника и все, что касается механической и «железной» составляющей устройств)
- Химико-биологический поток (химия и биология)
- Младший поток (занимательная математика и физика, английский язык)
На спецкурсах же (спецкурс, кстати, при желании можно выбрать из другого потока), ребята непосредственно занимались своим научным исследованием вместе с руководителем. Расскажу подробнее о организации, пожалуй, самых профильных для Хабра спецкурсах - программировании, электронике, инжениринге и физике. Примеры же выполненных ребятами работ можно будет увидеть чуть ниже.
Программирование
На программировании мы стараемся руководствоваться принципом «лучший способ начать программировать - это программировать». По этому практически с самого начала спецкурса ученик получает задачу (можно выбрать идею из готового спика или предложить свою), над которой он работает до конца школы (а некоторые и далеко после). Задачи подбираются самые разные - от совсем простых для начинающих с нуля (вроде реализации игры в морской бой или крестики-нолики), до сложных проектов, связанных с обработкой данных и разработкой сложных веб-систем. Общего языка, на котором работают ребята, нет - мы стараемся выбирать вместе с ними языки и технологии, которые наиболее соответствуют их задаче. Далее ученик обсуждает идею с научным руководителем и получает от него некий «стартовый набор» - список литературы, статьи, или другие проекты, с которыми необходимо ознакомиться, и начинает самостоятельную работу над проектом. Руководитель же «направляет» школьника и консультирует его по возникающим вопросам. Большое внимание мы стараемся уделать вопросам алгоритмизации, code style и выбору верных архитектурных решений в коде.
Электроника
На электронике мы занимаемся тем, что учим паять с нуля и считать простые схемы, а также, с этого года: управлять разного рода электродвигателями и моторчиками. Делается это для того, что бы:
- Научить человека, который никогда не держал паяльник в руках паять;
- Научить человека, который уже паял, паять лучше и качественнее;
- Обучить элементам расчета схем. Это делается из-за того, что многие умеющие собирать вполне неплохие платы, совершенно не умеют придумывать и использовать по-новому старые схемы;
- В подробном режиме объясняется тема управления моторами и электродвигателями.
Инжениринг
На спецкурсе по инженирингу мы стараемся обучить детей основам разработки печатных плат, конструирования, программирования микроконтроллеров. В процессе обучения мы стараемся отойти от готовых решений и конструкторов, таких как Arduino, Lego Mindstorms и другие. Разработку своего устройства дети ведут с нуля. Они проходят весь путь создания своего устройства или робота, от создания механической основы до изготовления печатной платы и программирования микроконтроллера (в нашем курсе мы используем преимущественно микроконтроллеры ATmega32). Вначале предлагается список проектов, после чего школьники могут выбрать задачу по душе, или же предложить свою идею. Работа над проектами начинается после небольшого курса по основам программирования микроконтроллеров AVR. Дело в том, что знаний в этой области школьники практически не имеют, а для начала работы необходим некоторый начальный уровень. Работа над каждым проектом ведётся индивидуально. Научный руководитель консультирует ученика, подсказывает как и где можно найти информацию, руководит процессом создания устройства.
Предлагаются проекты разных уровней сложности, от самых простых (работа с моторами и управление ими) до серьёзных исследований и разработок (обработка и потоки данных, общение со сложными периферийными устройствами и так далее).
Физика
На этом спецкурсе учащиеся с первых дней занятий самостоятельно выполняют проекты по физике. Тема проекта может быть выбрана учеником из предложенного списка или найдена самостоятельно. Чаще всего на данном спецкурсе ребята занимаются решением задач Всероссийского турнира юных физиков. Среди предлагаемых тем присутствуют довольно простые задачи, например, исследование движения сильного магнита внутри неферромагнитной металлической трубы, и принципов работы двигателей для авиамоделей, сделанных из скрученного резинового жгута. Решение этих задач давно известно, участникам летней школы предлагается самостоятельно исследовать данное явление, провести эксперименты, обработать их результаты и представить результат своей работы в виде стенда на закрытии школы.
Для исследования также предлагаются довольно нетривиальные и малоизученные явления, например, изменеие формы замерзующих при низкой температуре капель на конусообразную, и задачи, решение которых не единственно, например, создание устройства, преобразующее теплоту горящей свечи в электрическую энергию.
Несмотря на то, что дети тесно взаимодействуют с руководителем, большую часть работы они выполняют сами. Большое внимание уделяется планированию исследования и представлению результатов работы (подготовка стендов, стендовая защита, устный доклад).
Проекты и исследования, выполненные нашими учениками
Многие ребята, работающие с нами, достигают серьезных успехов - победы и призовые в конференциях и конкурсах научных работ школьников, представление проектов на нашем стенде в рамках Всероссийского фестиваля науки. Некоторым ребятам удалось получить возможность принять участие в самом крупном в мире смотре научных работ школьников Intel ISEF, проводящемся каждый год в США. Вот некоторые из этих работ:
Система управления курсором с помощью голоса для людей с ограниченными возможностями
Федтов Артем, Евгений Попов, г. Волгорад
Работа ребят началась с простой идеи - сделать несложную игрушку, в котрой необходимо собирать очки, управляя самолетом, при этом управление самолетом осуществлялось с помощью голоса - чем громче говоришь в микрофон, тем выше летит самолет. Эта идея в процессе работы претерпела существенные изменения - был разработан интерфейс голосового управления движением, максимально стабильного и простого для пользователей. На различные звуки при настройке устанавливаются различные действия, которые затем активируются с помощью произнесения этого звука. Ребята создали несколько моделей, реализующий этот интерфейс - систему управления курсором мыши, и модель инвалидной коляски, управляемой звуками голоса.
Настольный лазерный 3D сканер
Веловатый Даниил, Хивинцев Максим, г. Новосибирск
Данный проект представляет собой комплекс из работающего прототипа настольного 3D сканера и ПО для взаимодействия с ним. Конструкция сканера состоит из лазерного дальномера и вращающейся платформы, на которой помещается объект для сканирования. Разработка ребят выгодно отличается от прочих моделей такого класса благодаря высокой точности и скорости работы. Их система способна строить модели объектов небольшого размера за 2-10 минут (в зависимости от требуемой точности, максимально возможная сейчас - 0.3мм) и сохранять их в формат obj, пригодный для редактирования в сторонних редакторах.
Система добровольных распределенных вычислений в браузере
Моисеевский Алексей, г. Петрозаводск
Идея данной работы состоит в следующем - использовать принцип популярных систем добровольных вычислений вроде BOINC или Folding@home, но в качестве расчетного клиентского модуля использовать не специальный софт, а встраеваюмую на веб-сайты JavaScript библиотеку. Алексею удалось реализовать такую систему, использующую все современные веб-технологии вроде WebWorkers и Asm.js, и не требовательную к ресурсам клиентских компьютеров.
Экспресс-диагностика состояния микробных сообществ почвы при загрязнении нефтепродуктами
Вострокнутова Валерия, г. Чайковский
Всем известно, что большие выбросы нефти и продуктов ее переработки негативно влияют на состояние окружающей среды: почва, вода, атмосфера. В этой работе Валерия исследует почву разных образцов, имитируя загрязнения нефтью и соляркой. Результатом проекта является разработка методов, позволяющих определить уровень загрязненности почв, а так же выявление органических субстратов, с помощью которых можно решить вопрос об источнике загрязнения. Так, Валерия выяснила, что во всех почвах с содержанием нефтепродуктов активно усваивалась глюкоза.
Исследование сингулярности замерзших капель
Смирнов Алексей, г. Москва
При замерзании жидкостей можно наблюдать много, на первый взгляд странных, эффектов. Один из них рассматривается в данной работе - эффект формирования ледяных пиков, или сингулярностей, на каплях разных жидкостей при их замерзании. Исследовались небольшие капли (чтобы их поверхность можно было считать сферической), а также капли большого размера. Капли замораживались на алюминиевой пластине при температурах -15, -24, -78 и -196 градусов Цельсия. Далее, полученные результаты сравнивались с теоретически рассчитанной геометрической моделью конечной формы замерзшей капли, созданной в MATLAB, посредством такого сравнения было выяснено, что теоретическая модель точно предсказывает форму малых замерзших капель, но расходится с результатами для капель, радиусом превышающих 1 мм. Нельзя не отметить, что результаты данного исследования удивляют: оказалось, что описываемое свойство имеют лишь жидкости, расширяющиеся при замерзании.
Отрицательное сопротивление и его механический аналог
Новиков Олег, г. Иваново
Основные характеристики электрических элементов, такие как сопротивление, ёмкость и индуктивность, в основном, положительны. У автора проекта появилась идея создать элементы с отрицательными эффективными коэффициентами. Их создание позволит осуществить множество различных физических целей иным способом. Идея состоит в создании элемента, внутри которого будет расположен определённый потенциал, зависящий от внешнего сигнала. Если соединить через резистор этот потенциал со входами элемента, будет обеспечен вытекающий и втекающий в элемент ток, соответствующий элементу с указанными свойствами. Элементы имеют очень большой диапазон частот, таким образом, подходят для работы в низкочастотном и высокочастотном диапазоне. Так как элементы созданы с использованием операционного усилителя, были также расписаны ограничения их работы.
Подробнее
В этом году нам предстоят две летние школы, и одна весенняя. Подробнее о них можно узнать на29.08.2018 947
27-28 августа 2018 года исторический и философский факультеты МГУ провели в Московском университете ежегодную междисциплинарную летнюю школу для учителей истории и обществознания" Современность в историческом и обществоведческом образовании: проблемы и особенности преподавания ", в которой приняли участие более 250 слушателей со всех концов России.
Она была посвящена рассмотрению актуальных вопросов преподавания истории и обществознания на ступени среднего образования. Особое внимание в программе школы уделялось дискуссионным и сложным для восприятия темам: современная религиозная ситуация, современный политический дискурс, история России ХХ-XXI веков, а также подготовке к олимпиадам. На занятиях по истории был проведен разбор наиболее острых и актуальных сюжетов, связанных с ключевыми этапами развития нашей страны за последние сто лет - Революции 1917 года, Гражданской войны, Перестройки, формированию внутриполитического курса и особенностям внешней политики.
О задачах школы и формах взаимодействия МГУ с учительским сообществом участникам рассказали: проректор - начальник Управления учебно-методической деятельности и дополнительного образования МГУ к.и.н., доцент К.В.Миньр-Белоручев Е.В.Брызгалина , декан философского факультета МГУ, чл.-корр. РАН, профессор В.В.Миронов , заместитель декана по научной работе исторического факультета МГУ, к.и.н., доцент Д.А.Андреев .
В первый день перед учителями выступили сотрудники исторического факультета МГУ. Лекция д.и.н., доцента кафедры истории России XIX века – начала XX века Ф.А.Гайды была посвящена теме: "Столетие революции 1917 года в России. Взгляд из XXI века". Затем к.и.н., доцент кафедры новой и новейшей истории А.В.Лазарева , рассказала о современном взгляде на изучение Реформации и религиозных войн в Европе и том, как эти сюжеты можно изучать в школе. К.и.н. доцент кафедры новой и новейшей истории, научный руководитель образовательной программы "Современная история и современный политический процесс" Ю.Н.Рогулев предложил внимаю коллег свои размышления на тему "Америка Трампа и современный мировой порядок". Историческая программа завершилась лекцией к.и.н., доцента кафедры истории Церкви Г.М.Запальского "Собор Русской церкви 1917-1918 гг. как Собор новомучеников".
Второй день работы школы был посвящен обществоведческой проблематике. Цикл лекций философского факультета МГУ открыла к.ф.н., зав. кафедрой философии образования, доцент Е.В.Брызгалина , выступившая на тему: "Ориентируемся в трендах науки XXI века: обществоведческие смыслы". Учителя услышали лекции к.филос.н., доцента кафедры истории и теории мировой культуры И.Л.Крупника "Современные религиозные практики" и к.п.н., доцента кафедры философии политики и права К.Ю.Аласании "Современный политический дискурс".
В этот же день в рамках школы состоялся круглый стол "Олимпиады обществоведческого и исторического профиля: специфика содержания и подготовки" в работе которого приняли участие члены методических комиссий и жюри олимпиад по профилю "История" и "Обществознание":
- к.и.н. доцент кафедры истории России XIX века – начала XX века исторического факультета МГУ Л.В.Жигальцова ,
- к.и.н. старший научный сотрудник кафедры истории России XIX века – начала XX века исторического факультета МГУ Д.А.Цыганков ,
- к.и.н. доцент кафедры источниковедения исторического факультета МГУ О.С.Петрова ,
- к.и.н. доцент кафедры истории России XX-XXI вв. исторического факультета МГУ А.Ю.Шадрин ,
- к.ф.н., заместитель декана философского факультета по учебной работе, доцент кафедры философии естественных факультетов С.А.Бушев ,
- к.ф.н., доцент кафедры онтологии и теории познания философского факультета МГУ С.М.Гавриленко ,
- д.п.н., заместитель заведующего кафедрой философии политики и права философского факультета МГУ, руководитель образовательной программы "Политология" О.Ю.Бойцова ,
- к.п.н., доцент кафедры философии политики и права философского факультета МГУ К.Ю.Аласания,
- к.ф.н., доцент кафедры философии и методологии науки философского факультета МГУ А.М.Желнова .
Мероприятия завершились торжественным вручением учителям сертификатов, удостоверяющих успешное окончание летней школы. Слушателей поздравили: проректор - начальник Управления учебно-методической деятельности и дополнительного образования МГУ к.и.н., доцент К.В.Миньр-Белоручев , руководитель Летней школы, зав.кафедрой философии образования философского факультета МГУ, к.ф.н., доцент Е.В.Брызгалина , декан исторического факультета МГУ д.иск, профессор И.И.Тучков .
Учителя тепло простились с философским и историческим факультетами, выразив надежду на дальнейшие встречи и долгосрочное плодотворное сотрудничество в рамках программы "МГУ - школе ".
По традиции летнюю школу открыла доцент ф-та ВМК, к.ф.м.-н. кафедры суперкомпьютеров и квантовой информатики, Попова Нина Николаевна . Тема ее лекции – «Параллельные вычисления». В выступлении автор подчеркнул значение повышения производительности вычислительных средств, в частности, для решения задач, выполнение которых на традиционных компьютерах было бы невозможно. Особое внимание обращено на то, что параллельные вычисления рассматриваются как совокупность методов, алгоритмов, программ и вычислительных мощностей. Лектор познакомил слушателей с основными тенденциями развития современных процессоров. Был разобран пример параллельной программы.
Выступление Линева Николая Борисовича , сотрудника ф-та ВМК, касалось принципов решения логических задач. В лекции рассматривался один из методов решения задачи №18 (поразрядная конъюнкция) Единого Государственного Экзамена по информатике. Метод основывается на анализе логического выражения.
Лекция Якушина Алексея Валериевича , сотрудника ф-та, ВМК, зав. кафедрой Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого, была посвящена информационным системам для автоматизированной проверки работ по программированию в обучении. Лектор рассмотрел положительные и отрицательные характеристики этих систем как инструмента по контролю знаний и формы представления заданий по программированию; коснулся психологических аспектов, связанных с использованием данных систем в качестве текущих и итоговых форм контроля знаний и навыков, в частности, стимуляции мотивации к решению задач и исправлению ошибок решений. Якушин А.В. дал оценку эффективности использования систем автоматизированного тестирования по программированию как средства оценки качества формирования новых образовательных результатов.
Горланова Елена Владимировна , учитель информатики из г. Ярославль, рассказала об "ИКТ-технологиях во внеурочной деятельности как инструменте формирования алгоритмического мышления обучающихся начальной школы". Проблема формирования алгоритмического мышления младших школьников при переходе в среднее звено очень актуальна. Были подробно разобраны возможности ИКТ для формирования основ алгоритмического мышления и основных понятий из школьного курса информатики. Также представлена программа внеурочной деятельности по информатике для начальной школы с применением различных ИКТ-средств.
В докладе Виктории Бунчук (Фонд "Разумный интернет") были представлены проекты, направленные на развитие у школьников алгоритмического мышления и умения анализировать, а также на повышение уровня их цифровой грамотности, качества использования IT-технологий, понимания необходимости соблюдения конфиденциальности при использовании различных IT-сервисов. Среди таковых: образовательная игра "Изучи интернет – управляй им!", в рамках которой весь октябрь будет идти Всероссийский онлайн-чемпионат среди школьников (www.игра-интернет.рф); домен.ДЕТИ, объединяющий сайты о детях и для детей, которые полностью безопасны благодаря работе системы мониторинга зоны; а также Всероссийский конкурс интернет-проектов для детей и молодежи "Позитивный контент", главная цель которого наполнить рунет качественным цифровым контентом, поддержать команды его создателей, а также повысить уровень цифровой грамотности интернет-пользователей России (www.positivecontent.ru).
Кобцева Лидия Ивановна , учитель информатики, г. Москва, эксперт Junior, тренер робототехнических команд – лауреатов и победителей многочисленных конкурсов, познакомила слушателей с правилами проведения робототехнических олимпиад. Слушатели узнали о принципах решения некоторых олимпиадных задач: робот в лабиринте, задача про четыре деревни. Были продемонстрированы видеофрагменты работы роботов, собранных и запрограммированных школьниками.
Тему робототехники продолжило выступление Тарапаты Виктора Викторовича , ведущего методиста по образовательной робототехнике издательства "ПИЛОТ. Лаборатория знаний". Лектор поделился опытом использования робототехнических комплексов в урочной и внеурочной деятельности по информатике, привел доказательства утверждения, что робот – инструмент развития познавательного интереса ребёнка. Тарапата В.В. предлагает использовать роботов в интегративных проектах, на практике формируя научные знания. Лектором была представлена концепция выстраивания эффективного курса образовательной робототехники. Из выступления Тарапаты В.В. слушатели также узнали об основных робототехнических учебных наборах и их использовании на различных этапах учебного процесса.
С большим интересом было встречено выступление сотрудника факультета ВМК Курячего Георгия Владимировича об использовании языка программирования Python для начального обучения программированию. Накануне дня выступления был проведен опрос учителей информатики, после которого у лектора появился список вопросов о том, что именно они хотели бы узнать о языке Python. Необычное построение выступления – лектор отвечал на вопросы слушателей – позволило ему охватить огромное поле проблем.
Одним из самых актуальных вступлений была лекция Грациановой Татьяны Юрьевны , доцента факультета ВМК. «Рекурсия» – слово, которое год от года становится все более «страшным» в рамках ЕГЭ по информатике. Начав свой рассказ с разбора простейших задач, Татьяна Юрьевна перешла к сложным задачам, при решении которых используется этот прием программирования. Она нашла слова, чтобы объяснить очень сложные вещи простым языком. Будем надеяться, что ее выступление поможет учителям объяснять в дальнейшем, как «читать» программы с рекурсией и даже составлять их.
Работу летней школы завершило выступление Волошина Дмитрия Александровича , директора корпоративной сетевой академии ГК «Ростех». «Тренды в ИТ-образовании» – так он озаглавил свое выступление. Слушатели вместе с лектором обсуждали популярные и не очень известные современные подходы к образовательному процессу, возможность их применения в школьной образовательной среде.
Фотографии предоставлены студенткой ВМК Скобцовой Ю.А.
 |
 |
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
16.00 – 20.00. Регистрация участников школы (ауд 1-31, физический факультет)
25 июня, среда
8.30 – 10.30.
Регистрация участников школы (ауд. 1-31, физический факультет)
10.30 – 11.00.
Открытие Летней школы. Приветственное слово декана физического факультета МГУ профессора Н.Н. Сысоева (ауд. ЦФА, физический факультет)
11.00 – 12.00.
Умные полимеры.
Академик РАН А.Р. Хохлов (ауд. ЦФА, физический факультет)
12.00 – 12.20.
Кофе-брейк. (ауд. 1-31, физический факультет)
12.20 – 13.20.
Физика в СУНЦ МГУ – 50 лет.
Старший преподаватель Т.П. Корнеева (ауд. ЦФА, физический факультет)
13.20 – 14.20.
Сложные вопросы в курсе физики средней школы.
Доцент А.В. Грачев (ауд. ЦФА, физический факультет)
14.20 – 15.20.
Обеденный перерыв
15.20 – 16.20.
Акустические волны в природе и технике.
Академик РАН О.В. Руденко (ауд. ЦФА, физический факультет)
16.20 – 17.20.
Развитие опыта смыслового чтения в работе с УМК «Физика 7» коллектива авторов А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.В. Селиверстов.
М.С. Атаманская (ауд. ЦФА, физический факультет)
17.30 – 18.30.
Экскурсия в музей физического факультета МГУ (запись при регистрации)
26 июня, четверг
9.00 – 14.00.
Экскурсионная программа (Курчатовский институт, Институт Общей Физики РАН, Московский Планетарий, лаборатории физического факультета МГУ и его научных центров) – по выбору (запись на экскурсии при регистрации)
14.00 – 15.00.
Обеденный перерыв
15.00 – 15.45.
Формирование универсальных учебных действий средствами УМК коллектива авторов А.В.Грачев, В.А.Погожев, П.Ю.Боков, А.М.Салецкий.
Г.В. Елькин (ауд. ЦФА, физический факультет)
15.45 – 16.30.
От окружающего мира до физики: ошибки в школьных учебниках.
Профессор А.Г. Хунджуа (ауд. ЦФА, физический факультет)
16.30 – 16.50.
Кофе-брейк (ауд 1-31, физический факультет)
16.50 – 17.35.
Исследовательские работы - как способ обучения одарённых школьников.
Доцент С.Б. Рыжиков (ауд. ЦФА, физический факультет)
17.35 – 18.30.
Оптика в старшей школе.
Старший преподаватель А.В. Селиверстов (ауд. ЦФА, физический факультет)
27 июня, пятница
10.00 – 11.00.
История поисков жизни во Вселенной.
Академик РАН А.М. Черепащук (ауд. ЦФА, физический факультет)
11.00 – 12.00.
Трудные вопросы электростатики.
Доцент А.В. Погожев (ауд. ЦФА, физический факультет)
12.00 – 12.30.
Фотона память у памятника М.В. Ломоносову
12.30 – 13.30.
Обеденный перерыв
13.30 – 14.30.
Графический подход к решению физических задач.
Доцент П.Ю. Боков (ауд. ЦФА, физический факультет)
14.30 – 15.00.
Торжественное закрытие Летней школы (ауд. ЦФА, физический факультет)
15.00 – 15.30.
Выдача Сертификатов участникам школы (ауд. 1-31, физический факультет)
