«Открытый урок»
Голубцов Сергей Александрович
09.02.2006

Программа модуля "Машины и механизмы". Основы техники, механики и конструирования

1. Структура модуля

Разделы

 Всего часов
Основные принципы работы машин и механизмов. Основной закон. Выигрыш в силе или скорости
Простейшие механизмы. Рычаг. Блок. Наклонная плоскость. Клин. Винт
Конструирование на примере простых механизмов
Комбинированные механизмы
Инженерная механика

Итого часов

4
14
14
12
22

66

2. Цели изучения модуля "Машины и механизмы". Основы техники, механики и конструирования в 5-6 классах

Основными целями модуля являются:

  • приобретение учащимися навыков конструирования, проектирования;
  • развитие логического мышления и пространственного воображения;
  • расширение кругозора в познании окружающего мира, знакомство с простейшие механизмы и их место в жизни;
  • знакомство со способами взаимодействия при работе над совместным проектом в группах.

3. Перечень знаний и умений, формируемых у учащихся

В результате освоения программы данного модуля учащиеся должны знать:

  • роль машин и техники жизни людей;
  • общие положения и основные принципы механики;
  • виды движения: поступательное, вращательное, колебательное;
  • способы преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно;
  • развитие умения творчески подходить к решению задачи;
  • развитие умения работать по предложенным инструкциям;
  • названия деталей машин, приемы соединения деталей;
  • способы сборки узлов из деталей, назначение узлов и применение их в технике;
  • основные приемы сборки моделей из деталей и узлов конструктора LEGO DACTA;
  • развитие умения работать по воображаемым инструкциям;
  • развитие умения довести решение задачи до работающей модели;
  • развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы, путем логических рассуждений.

В результате освоения данной программы учащиеся должны уметь:

  • собирать действующие модели по технологическим картам;
  • собирать действующие модели по технологическим картам;
  • доводить решение задачи до работающей модели;
  • объединять разнообразные компоненты в единую функциональную систему;
  • перепроектировать технологические системы и их элементы для решения новых задач.

4. Тематический план

Подразделы и темы

Количество учебных часов
1. Основы техники и конструирования

34
Введение в предмет "Лего-конструирование"

Краткое резюме того, что будут изучать учащиеся на протяжении всего курса обучения лего-конструированию.

1
Общее ознакомление с конструкторами: "1030 Простые машины и механизмы", "9645 Машины, механизмы и конструкции с электроприводом", "9665 Инженерная механика", "9633 Пневматика", " 9680 Мир энергии E-Lab.", "9723 Город и транспортные средства Перво Робот".

Рабочие материалы, составляющие комплект учебных средств, предложения по использованию наборов LEGO DACTA на уроке.

Учащиеся должны знать:

- общую методологию и типы учебной деятельности;
- названия всех деталей и специальных элементов конструктора;
- виды соединений и их характеристики;
- способы соединения деталей.

Учащиеся должны уметь:

- соединять детали различными способами;
- характеризовать различные соединения.

1
Конструкция. Основные свойства конструкции при ее построении

Понятие конструкции, ее элементов. Основные свойства конструкции: жесткость, устойчивость, прочность, функциональность и законченность. Силы, действующие на сжатие и растяжение элементов конструкции.

Учащиеся должны знать:
- определение конструкции, ее элементов;
- основные свойства конструкции;
- примеры жестких конструкций и где они используются.

Учащиеся должны уметь:
- собирать жесткие и устойчивые конструкции.

2
Ознакомление с принципами описания конструкции

Понятие конструирования (постановка задачи). Способы описания конструкции (рисунок, эскиз и чертеж) их достоинства и недостатки. Условные обозначения деталей конструктора.

Учащиеся должны знать:
- способы постановки задачи; а способы описания конструкции;
- отличия их друг от друга;
- условные обозначения деталей.

Учащиеся должны уметь:
- описывать конструкцию всеми способами;
- выбирать наиболее рациональный способ описания.

2
Свободный урок по теме "Конструкции"

Самостоятельная творческая работа учащихся по заданной теме.

Учащиеся должны знать:
- приемы повышения жесткости и устойчивости конструкции.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно анализировать различные элементы конструкции и выбирать оптимальное решение.

2
Простые механизмы и их применение. Рычаги

Понятие о простых механизмах и их разновидностях. Примеры применения простых механизмов в быту и технике. Понятие о рычагах. Основные определения. Два вида рычагов.

Учащиеся должны уметь:
- конструировать рычажные механизмы.

1
Построение конструкций по теме "Рычаги"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- примеры использования рычагов в различных механизмах.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно анализировать различные элементы конструкции и выбирать оптимальное решение;
- конструировать рычажные механизмы.

1
Рычаги: правило равновесия рычага

Основные определения. Правило равновесия рычага. Решение задач с применением правила равновесия рычага.

Учащиеся должны знать:
- правило равновесия рычага.

Учащиеся должны уметь:
- применять правила рычага на практике.

1
Построение сложных моделей по теме "Рычаги"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- примеры использования рычагов в различных механизмах.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно анализировать различные элементы конструкции и выбирать оптимальное решение;
- конструировать рычажные механизмы.

1
Блоки

Определение блоков, их виды. Применение блоков в технике. Применение правила рычага к блокам.

Учащиеся должны знать:
- определение блоков;
- области применения блоков.

Учащиеся должны уметь:
- определять выигрыш (в силе, перемещении) при применении блоков;
- анализировать конструкции с применением блоков.

1
Построение сложных моделей по теме "Блоки"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- приемы передачи движения с помощью блоков.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать передаточный механизм на основе блоков.

1
Творческая работа на тему "Простые механизмы"

Учащимся предлагается самостоятельно разработать конструкцию или механизм с применением полученных знаний, умений и навыков.

Учащиеся должны знать:
- способы постановки задач;
- основные способы решения конструкторских задач.

Учащиеся должны уметь:
- находить сильные и слабые стороны машин, механизмов и конструкций;
- отстаивать свой способ решения задачи;
- грамотно выражать свои мысли.

2
Свободный урок (работа без технологических карт)

Самостоятельная творческая работа учащихся.

2
Ременные передачи

Виды ременных передач; сопутствующая терминология. Применение и построение ременных передач в технике.

Учащиеся должны знать:
- виды ременных передач;
- области применения ременных передач.

Учащиеся должны уметь:
- анализировать конструкцию с применением ременных передач.

1
Построение конструкций по теме "Ременные передачи"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- способы применения ременных передач.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать передаточные механизмы с применением ременных передач.

1
Зубчатые передачи

Назначение зубчатых колес, их виды. Зубчатые передачи, их виды. Применение зубчатых передач в технике.

Учащиеся должны знать:
- определения;
- виды зубчатых передач.

Учащиеся должны уметь:
- анализировать механизмы с использованием зубчатых передач.

1
Построение конструкций по теме "Зубчатые передачи"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- способы применения зубчатых передач.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать передаточные механизмы на основе зубчатых передач.

1
Зубчатые передачи (продолжение)

Назначение зубчатых колес, их виды. Зубчатые передачи под углом 90°, их виды. Реечная передача. Применение зубчатых передач в технике.

Учащиеся должны знать:
- определения;
- виды зубчатых передач под углом 90°;
- особенности реечной передачи.

Учащиеся должны уметь:
- анализировать механизмы с использованием зубчатых передач.

1
Построение сложных моделей по теме "Зубчатые передачи"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- способы применения зубчатых передач.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать передаточные механизмы на основе зубчатых передач.

1
Свободный урок по темам "Ременные и зубчатые передачи"

Самостоятельная творческая работа учащихся по заданной теме.

Учащиеся должны знать:
- приемы передачи движения с помощью ременных и зубчатых передач.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать передаточный механизм на основе ременных и зубчатых передач.

2
2. Энергия

Понятие энергии и ее формах. Примеры. Экономия энергии.

Учащиеся должны знать:
- определения энергии и ее формы;
- виды форм энергии;
- причину экономии энергии.

Учащиеся должны уметь:
- различать одну форму энергии от другой.

1
Построение конструкций на тему "Энергия"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- виды форм энергии.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать механизмы способные передавать энергию.

1
Преобразование и накопление энергии

Способы накопления энергии и ее передачи в механике.

Учащиеся должны знать:
- примеры преобразования энергии из одной формы в другую;
- виды аккумуляторов энергии.

Учащиеся должны уметь:
- оценивать количество запасенной энергии.

1
Построение сложных моделей по теме "Энергия"

Построение моделей с использованием технологических карт.

Учащиеся должны знать:
- способы передачи энергии.

Учащиеся должны уметь:
- самостоятельно конструировать механизмы способные накоплять энергию.

1
Творческая работа

Учащимся предлагается самостоятельно разработать конструкцию или механизм с применением полученных знаний, умений и навыков.

Учащиеся должны знать:
- способы постановки задач;
- основные способы решения конструкторских задач.

Учащиеся должны уметь:
- находить сильные и слабые стороны машин, механизмов и конструкций;
- отстаивать свой способ решения задачи;
- грамотно выражать свои мысли.

4

Часов в разделе:

34

II. "ПРОЕКТЫ"

Раздел носит экспериментально-исследовательский характер. В нем сосредоточены идеи сочетания различных видов конструкторов между собой. Занятия проводятся по циклам:

  • Механизмы, система электропривода.
  • Пневматика, применение сжатого воздуха для изменения характеристик конструкций и для систем управления.
  • Энциклопедия техники. На базе "LEGO" разрабатываются модели транспортных средств, машин, вездеходов, станков, технологических линий, самолетов, и др.

Разделы и темы циклов

 Количество учебных часов
1. Механизмы, система электропривода

16
Ознакомление с набором "Инженерная механика"

Названия и назначения всех деталей конструктора.

Учащиеся должны знать:
- названия всех деталей конструктора.

1
Типовые соединения

Виды соединений деталей. Изучение типовых соединений деталей.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- виды соединений и их характеристики;
- способы соединения деталей.

Учащиеся должны уметь:
- соединять детали различными способами;
- характеризовать различные соединения.

1
Источники электрического тока. Электродвигатели. Работа с пультом управления

Понятия электричества, напряжения и его полярности, электрической цепи. Ознакомление с пультом управления. Правила работы с пультом.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- понятия электрической цепи и ее свойства;
- характеристики пульта управления.

Учащиеся должны уметь:
- правильно работать с пультом управления и электрическими цепями.

2
Модель "Вращающаяся сцена"

Сборка модели. Зубчатые передачи: передаточное число, его расчет. Изучение червячной передачи, ее свойств.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- особенности червячной передачи.

Учащиеся должны уметь:
- рассчитывать передаточное число;
- строить модели с применением червячной передачи.

2
Модель "Лифт"

Сборка модели. Изучение блоков, ременной передачи и их свойств.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- особенности ременной передачи;
- виды блоков, их особенности.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением блоков и ременных передач.

2
Свободный урок по дополнительной технологической карте

Самостоятельная творческая работа учащихся на заданную тему.

2
Модель "Машина для разметки дорог"

Сборка модели. Изучение способов передачи движения под углом 90 градусов (зубчатые передачи). Анализ принципа управления машиной.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- особенности передачи движения под углом 90 градусов.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением зубчатых передач.

2
Модель "Динозавр"

Сборка модели. Применение нескольких видов передач движения в одной модели.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- особенности всех применяемых передач.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением пройденного материала.

2
Свободный урок по технологической карте

Самостоятельная творческая работа учащихся на заданную тему.

2

Часов в разделе

16

"Проекты"

(пневматика)

Разделы и темы

Количество учебных часов
2. Пневматика

16
Понятие пневматики

Понятие пневматики. Пневматические машины и их принцип работы. Основные пневматические схемы.

Учащиеся должны знать:
- понятие пневматики;
- принцип работы пневматических машин.

1
Малый пневматический набор. Типовые соединения

Ознакомление с набором. Названия и назначения всех деталей конструктора. Способы соединений деталей. Изучение типовых соединений деталей.

Учащиеся должны знать:
- названия всех деталей конструктора;
- способы соединения деталей.

Учащиеся должны уметь:
- соединять детали различными способами;
- характеризовать различные соединения.

1
Основные элементы пневматических машин

Элементы пневматических машин, их свойства. Схемы их соединений.

Учащиеся должны знать:
- свойства элементов пневматических машин;
- схемы соединений.

Учащиеся должны уметь:
- собирать пневматические цепи.

1
Модель "Пресс"

Сборка модели. Назначение "Пресса", его особенности.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- преимущества пневматических машин над электрическими.

Учащиеся должны уметь:
- строить пневматические машины;
- выявлять технические недостатки конструкции и их устранять.

1
Законы физики, которым подчиняются газы и жидкости

Понятие о давлении. Закон Паскаля. Гидравлический пресс, его назначение.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать:
- законы пневматики.

Учащиеся должны уметь:
- применять законы пневматики на практике.

1
Модель "Подъемник"

Сборка модели. Назначение "Подъемника". Преимущества применения пневматики.

Учащиеся должны знать:
- преимущества пневматических машин.

Учащиеся должны уметь:
- строить пневматические машины.

1
Свободный урок на заданную тему

Самостоятельная творческая работа учащихся на заданную тему.

2
Большой пневматический набор. Типовые соединения

Название новых деталей. Изучение типовых соединений деталей (схемы переключателей). Сборка компрессора, принцип его работы.

Учащиеся должны знать:
- способы соединения деталей;
- принцип работы компрессора.

Учащиеся должны уметь:
- соединять детали различными способами;
- характеризовать различные соединения.

2
Модель "Дверь"

Сборка модели. Совместное использование рычажных механизмов и пневматики.

Учащиеся должны знать:
- принцип действия рычага.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением пройденного материала.

2
Модель "Промышленный манипулятор"

Сборка модели. Совместное использование рычажных механизмов и пневматики.

Учащиеся должны знать:
- принцип рычага.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением пройденного материала.

2
Модель "Захват" - самостоятельная работа

Сборка модели. Совместное использование рычажных механизмов и пневматики.

Учащиеся должны знать:
- принцип рычага.

Учащиеся должны уметь:
- строить модели с применением пройденного материала.

2

Часов в разделе

16

Всего часов

66

5. Учебная и методическая литература:

  1. Рабочие листы для учащихся (ОРТ Россия)
  2. Методические рекомендации для учителя по курсу "Информационные технологии" (ОРТ Россия)
  3. "Robolab Starter System" - Teacher Notes and Worksheets for LEGO DACTA set 9780 (LEGO DACTA Robotics System)
  4. "Robolab Cities and Transportation Set" - Teacher Notes and Copymasters for LEGO DACTA set 9723 (LEGO DACTA Robotics System)

6. Используемое оборудование:

Наборы: 1030 Простые машины и механизмы, 9645 Машины, механизмы и конструкции с электрориводом, 9665 Инженерная механика, 9633 Пневматика, 9680 Мир энергии E-Lab, 9723 Город и транспортные средства Перво Робот.

Литература:

1. http://www.9151394.ru/projects/lego/rob_030626/piter_0.htm ,
2. http://www.school.edu.ru/int
3. http://school56.spb.ru/lego/lego_index.html