Компьютерные игры, как средство активизации познавательной деятельности обучающихся

Техническая  механика - это сложная  дисциплина, так как  это междисциплинарный  курс, который требует  комплексные  знания по различным дисциплинам (физика, материаловеденье и т. д.), что   всегда  вызывает  у  студентов  затруднения. Данная дисциплина требует умение анализировать и делать выводы, а так же правильно читать схемы  и производить расчеты,  что, по сути, обуславливает дополнительную сложность  курса. А сложность  влечёт  стремление  уйти  от этого. Научить  же   необходимо  всех, кто пришёл  получить  специальность. Возникает  извечный  вопрос:  Как?  

Ответ  подсказали  сами  студенты.   Работая  первый  год,  используя  плакаты,  заметил,  что во время  объяснения  материала   студенты, преимущественно юноши,  приводят примеры  из  видеоигр, и тогда  в  дискуссию  вступало  большинство группы. Такой  образный подход  к изучению  материала   им ближе, понятнее.  Анализируя  данную ситуацию,  я стал искать  объяснение в теориях  педагогических  технологий. Это помогло  мне определиться  с  выбором  технологии  компьютерных  демонстраций.

 Компьютерные технологии, на сегодняшний день стали уже неотъемлемой частью жизни многих студентов. Они, зачастую, воспринимают их с гораздо большим интересом, чем обычный учебник. Особым вниманием пользуются  скриншоты  - фотографии  фрагментов  видеоигр. Разумеется, что компьютерные технологии не могут полностью заменить, ни натуральный эксперимент, ни лабораторные работы, ни самого преподавателя, но использование их,  в разумных пределах   и  в  хорошем   сочетании,  дают более высокий результат  усвоения  учебного   материала студентами.

В данной статье мы с вами рассмотрим несколько тем, в которых применяется данная технология. Однако применение данной технологии не огранивается этими темами это только часть того что удалось сделать на данный момент.

Рассмотрим для начала тему «Момент силы относительно точки». Данный скриншот взят из игры «Симулятор строителя 2015». Рассмотрим подъемный кран, который поднимает бетонную плиту. Если за точку, относительно которой мы будем вести отчет, возьмем кабину крана, то момент, создаваемый данной бетонной плитой, будет равен произведению силы тяжести данной плиты на расстояние от кабины до точки, где находится направляющий ролик.

Используя  данный  скриншот, обращаюсь  к  группе  с  заданием:  Вспомните  игру и на  основе, предложенного  скриншота  объясните – в каких  ситуациях   произойдёт уменьшение  момента, создаваемого  бетонной   плитой,  а  в каких  увеличиваться?

Студенты,  быстро ориентируясь,  отвечают: при перемещении бетонной плиты от кабины в самое крайнее положение, момент, создаваемый бетонной плитой, будетувеличиваться.Соответственно если плиту будет перемещать ближе к башне крана, то и момент, создаваемый бетонной плитой, будет уменьшаться.

Пример  из  опыта  изучения    темы  «Устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие  тела».

Многие студенты, играя в различные компьютерные игры, даже и не замечают, что в большинстве игр можно найти, также как и в реальности,  все  три вида равновесия тел. На картинке представлено определение устойчивого равновесия. Примером данного равновесия может служить скриншот из одной популярной игры на телефон – RedBall, где цель – провести красный шарик от финиша до старта, миную различные препятствия. Сила тяжести (она показана черным цветом) будет приложена в точке крепления двух лезвий топора. Реакция опоры (она показана красным цветом) всегда будет направлен вдоль ручки топора. Чем больше отклонение топора от первоначального состояния равновесия, тем больше будет сила, которая стремится вернуть данный топор в исходное состояние (показана желтым цветом).Используя  опыт  игры  и  скриншот,  студенты  сами  поясняют  устойчивость  равновесия  и, фактически,   самостоятельно  формулируют  его  определение.

Или другим примеров может быть еще один скриншот популярной игры на телефон – TowersBloxx.

Сила тяжести данного блока (как и у топора, направлена вниз, но приложена к центру тяжести данного блока), а реакция гибкой связи будет направлена вдоль троса. И здесь  студенты, опираясь  на  скриншот,  поясняют,  что  суммарная сила, которая получается при сложении реакции связи и центра тяжести,будет стремиться, как и в примере с шариком, вернуть данный блок в состояние равновесия.

На следующейкартинке представлено определение неустойчивого равновесия (пример взят из игры GravityDefied, для прохождения которой необходимо находить устойчивое положение мотоцикла на поверхности трассы). Сила тяжести всегда направлена вниз (она показана, синим цветом), и чем выше будет подниматься мотоциклист, тем больше будет равнодействующая сила (показана зеленым цветом), которая будет стремиться вывести из состояния равновесия данный мотоцикл. Что же касается реакции опоры, то она всегда будет направлена, перпендикулярна касательной, проведенной к данной поверхности.

Другой пример взят из ранее упомянутой игры RedBall. Реакция опоры направлена перпендикулярно касательной приведенной к данному углу, а сила тяжести будет приложена к центру тяжести данного шара. Как и в предыдущем случае, суммарная сила будет отдалять данный шарик от состояния равновесия, и препятствовать его возращению  в первоначальное состояние.

И последний вид  равновесия  - это безразличное равновесие (определение которого представлено на рисунке).

На слайде из известной игры (пример взят из игры DarksidersII), где главный герой перемещает шар по поверхности. Сила тяжести данного шаранаправлена вниз (она показана, синим цветом) и она уравновешенна реакции опорыданной поверхности (она показана желтым цветом). При перемещении данного шара по  поверхности уравновешенность данной системы сил не изменится, что и является безразличным равновесием.

Другой пример из игры WorldofTanks. При движении танка по поверхности, также наблюдается безразличное равновесие.

Начиная  изучение   темы «Сила тяжести», обращаю    внимание ребят  на скриншот из игры «Yaz 4x4. Полный привод». Вместе  выясняем:  как и у любого тела у данного внедорожника тоже есть центр тяжести, который находится высоко относительно поверхности дороги. Это позволяет ему легко преодолевать бездорожье и подниматься на склоны. Однако, если на данном внедорожнике ехать на большой скорости по трассе, то есть большая вероятность того, что при резком повороте данная машина перевернется. Так как при повороте возникает центробежная сила, которая приложена к центру тяжести данного внедорожника (который расположен высоко), то значение момента этой силы будет больше, чем у легковых автомобилей, за счет его расположения. Поэтому большинство машин делают таким образом, чтобы центр тяжести находился ближе к поверхности (тут можно провести большое количество примеров: начиная от игр в жанре «гонки»до различных симуляторов).

Теперь рассмотрим другой пример. На данном скриншоте (взятом из игры «Симулятор строителя 2015») представлена различная строительная техника.

Использование  данных  скриншотов,  позволяет  доходчиво  объяснить  несколько  важных  моментов. Рассмотрим для начала подъемный кран. У данного крана центр тяжести расположен за кабиной машиниста. Тем самым при подъеме груза данный кран не опрокинется, так как момент, создаваемый его противовесом больше момента создаваемого грузом, который поднимают. Помимо этого у автокрана выдвигаются опоры, и тем самым увеличивается площадь соприкосновения данного крана с поверхностью, что увеличивает устойчивость данной машины.

Теперь перейдем к экскаватору. У экскаватора также как и у крана, центр тяжести  смещен за кабину и площадь соприкосновения с поверхностью тоже большая.

Однако ковш с землей образуют вращающий момент, который будет стремиться перевернуть данную технику и опрокинуть ее, поэтому экскаваторщику необходимо соблюдать  скорость  вращения ковша с землей, как  и машинисту крана, учитывать погоду и вес груза.

 Изучая данный скриншот, попутно рассмотрели часть еще одной темы: «Момент устойчивости и момент неустойчивости».

В эпоху средневековья во время осады замка часто использовались катапульты. Механизм данного оружия прост: с помощью специального механизма рабочую балку изгибают и приводят в боевое положение. Далее в чашу укладывают снаряд и при снятии стопорного устройства, данная балка выпрямлялась, и выкидывала снаряд на необходимую дистанцию. Любой материал обладает  той или иной упругостью, т.е. после снятия нагрузки он стремится вернуть свое первоначальное состояние. При изгибе балки, веревка натяжного устройства создает изгибающий момент, древесина начинает сопротивляться данному моменту, что и вызывает накопление энергии для дальнейшего броска снаряда. Чем больше будет длина балки, тем сильнее будет данный момент и тем самым дальше полетит снаряд. Данный момент будет положителен, так как балка, изгибаясь, будет принимать вид половины чаши, которая стоит на столе.

И, поскольку,  у  подрастающего  поколения   формируется  и  преобладает  клиповое  мышление,  то  при  использовании  скриншотов,  как  опорной  схемы,  происходит  прочное  запоминание  усвоенного  материала,  что  заметно  сказывается  на  качественной   успеваемости  по  дисциплине.

Использование презентаций, скриншотов,   дают большую степень усвоения материала   обучающимися, т.к. интерактивность является очень важной составляющей мультимедиа. Люди запоминают 80% того, что они видят, слышат, и делают одновременно, вследствие одновременного воздействия на несколько анализаторов.

Компьютер уже давно стал обычным явлением в нашей жизни. А для ребенка в любом  возрасте  он становится не только развлечением, но и инструментом познания окружающего мира.

Сегодня  существует проблема ограничения времени, проведенного за компьютером. Но этот процесс  прощерегулировать,  чем  запретить. Я, внедряя ИКТ в образовательный процесс, в первую очередь,  интегрирую такие образовательные области как «Познание», «Коммуникация», «Безопасность» и самое главное «Здоровье».В начале работы со 2 курсами я предлагаю ребятам памятку с правилами безопасности работы на компьютере и по  использованию  видеоигр.

 Использованная литература:

1. Гурьев С.В. Использование компьютера как инструмента образовательного процесса. http://www.rusedu.info/

2. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе информационно-коммуникационных средств. М.: НИИ школьных технологий, 2005. 208 с. (Серия «Энциклопедия образовательных технологий»).