Проект по физике "Настольная игра по физике"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Сиверская школа № 3

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

«НАСТОЛЬНАЯ ИГРА ПО ФИЗИКЕ»

Автор проекта:

Рыбак Дмитрий Юрьевич,

Ученик 10 класса.

Руководитель проекта:

Смирнова Надежда Михайловна,

Учитель физики.

Работа допущена к защите «____» ______________________________202_г.

Подпись руководителя проекта ________ (____________________________)

Сиверская

2023-2024 уч. год

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5

1.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИГРОПАДЕГОГИКИ 5

1.2. КАК СЛЕДУЕТ ИЗУЧАТЬ ФИЗИКУ? 6

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8

2.1. Обоснование выбора темы игры. Анкетирование. 8

2.2. Создание справочника по электродинамике 10

2.3. Создание заданий к игре. 13

2.4. Создание правил к игре. 14

2.5. Печать и сборка игры. 16

2.6. Тестирование игры и его результаты 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

Список использованных источников 23

Игропедагогика – игровая методика с участием детей или взрослых, в которую заложен образовательный элемент. Актуальность этой темы в последнее время вызвана цифровизацией обучения: на уроках используются интерактивные доски, показываются красочные ролики с различными экспериментами, которые невозможно провести в школе на уроке.

И, кажется, что раз есть возможность отойти от привычного метода обучения и попробовать формат интерактива, то надо ей пользоваться, однако нет. Проблема заключается в том, что далеко не все преподаватели хотят пробовать что-то новое: кто-то не умеет обращаться с техникой, а следовательно, не может пользоваться интерактивной доской, а кто-то просто считает, что игровая методика обучения работает лишь в начальных классах.

Чтобы решить эти две проблемы, я поставил для себя цель и ряд задач, которые необходимо выполнить для достижения желанного результата.

Цель: создать развивающую игру по физике, которую можно было бы использовать на уроке, чтобы сделать процесс обучения более приятным и интересным.

Задачи:

1. Подобрать раздел по физике, на изучение которого была бы направлена игра.

2. Создать краткое пособие по выбранному разделу, в котором необходимая информация подавалась бы в упрощённой форме, а также в котором давались бы некоторые советы по тому, как в дальнейшем следует изучать физику.

3. Собрать либо же разработать самому несколько видов необычных задач по выбранному разделу, рассортировать их по сложности.

4. Оформить карточки с заданиями, написать правила к игре.

В качестве объекта исследования я выбрал физику именно потому, что многие считают её довольно сложным для понимания предметом.

Предметом исследования выступает раздел «электричество», ведь оно повсеместно окружает нас в повседневной жизни, а знания многих людей об этом самом электричестве довольно ограниченны.

Методы исследования:

1. Наблюдение

2. Анкетирование

3. Сравнение

4. Анализ

Теоретическая значимость проекта заключается в доказательстве эффективности использования игропедагогики на уроках.

Практическая же значимость проявляется в возможности использовать созданную настольную игру на уроках физики, чтобы не только сделать процесс обучения более продуктивным, но и создать приятную атмосферу, сплотить класс.

1. Эффективность игропадегогики

Предварительно я должен был убедиться в том, что игропедагогика эффективна при использовании на уроках, при этом даже на таких сложных, как физика. Наткнувшись на исследование Денвере Лизы Форбс из Колорадского университета, опубликованное в издании «Journal of Teaching and Learning», я решил изучить его.

По словам исследовательницы, игровые методики способствуют улучшению результатов обучения студентов. Чтобы доказать это, она наблюдала за студентами в возрасте от 23 до 43 лет, которые были зачислены на три её курса в весеннем семестре 2020 года.

В рамках эксперимента она давала своим студентам на каждом занятии игровые задания, в том числе это были ролевые игры и соревнования. Чтобы подтвердить эффективность метода, исследовательница провела опрос среди учащихся. Студенты отметили, что им проще запоминать новую информацию и получать навыки в форме игры. Кроме того, они указали, что это способствует созданию более тёплой атмосферы на занятиях и повышает мотивацию к учёбе.

«Становясь старше, мы начинаем считать, что игра — пустая трата времени и что она предназначена только для детей. Это приводит к тому, что её как метод исключают из высшего образования. Однако надо понимать, что интерактивный подход к обучению помогает глубже усвоить материал и лучше его запомнить», — объяснила Денвере Лиза Форбс.

На основе её исследований я убедился в том, что этот метод является эффективным, а значит, его использование на уроках является продуктивным решением.

1. Как следует изучать физику?

Также одной из поставленных задач являлось создание краткого пособия, в котором не только информация подавалась бы в упрощённой форме, но и в котором давались советы по тому, как следует изучать физику. Для этого я обратился к лекции советского физика, инженера и инноватора ­­­– Петра Леонидовича Капицы:

«Как следует изучать физику?»
«Что такое физика, вы все представляете: вы её изучали уже в средней школе и примерно предмет этот вам известен. Дать строгое определение — довольно трудно, так как теперь к физике относится всё: радиотехника, оптика — это развитие одной из глав физики, так же и астрономия, акустика, и т. д. Всё, что касается изучения неодушевлённой природы, в основном исходит из физики. Взять такой предмет как химия, так химия тоже возникла из физики. Что же такое общая физика? Каждый раздел физики обычно развивается на определённых основных законах, эти основные положения, которые являются фундаментом для изучения каждого отдела физики, и составляют общую физику. Поэтому чрезвычайно важно хорошо и полно освоить эти основные положения физики. От того, как вы освоите эти основы физики, будет зависеть ваша дальнейшая работа. Умение пользоваться этими основными законами необходимо как при изучении физики, так и при работе в её конкретных областях, по которым вам придётся специализироваться.

Например, человек впервые увидел электрическую искру и ему захотелось изучить электричество. Он видит: происходит разряд электричества, а он ничего по электричеству ещё не знает. Как он подойдёт к вопросу? Конечно, ему нужно связать это явление с другими явлениями. Он начинает обращать внимание, что электричество возникает при трении, начинает обращать внимание, что можно заряжать тела электричеством, возникает идея ёмкости, потом появляется измерительный аппарат — электроскоп.

Выбирая метод восприятия науки, подбирая подходящий учебник, у молодёжи часто бывает склонность увлекаться математикой, математическими вычислениями. В молодости люди всегда склонны увлекаться теоретическими работами, математикой, и думают — если они плохо владеют математическим аппаратом, то из них не выйдет больших, хороших учёных. Часто думают, что не знающий математики — физикой заняться не может; однако математика есть весьма подсобный предмет для физики, она очень помогает, но это, во всяком случае, не есть что-то абсолютно необходимое. Основное для учёного-физика — это понять явления природы

Мы имеем два замечательнейших примера в истории физики: первый — Фарадей, который был одним из крупнейших физиков и который совсем не знал математики — это можно простить такому великому физику, как Фарадей, и я это говорю не для того, чтобы вы не занимались математикой, а чтобы не преувеличивали значения математики! Второй пример — Резерфорд, который тоже совершенно не был математиком. Сколько раз вот на таких же лекциях по общей физике он пытался выводить законы соударения двух шаров, путался, ему это не удавалось, и, в конце концов, он говорил: «Ну, вы это в книге найдёте!». Но он понимал и ясно мыслил в физических вопросах. Это понимание — каким бы методом ни достигалось — оно будет для вас основным. С другой стороны, были крупнейшие физики–теоретики как Гаусс, который совершенно не интересовался экспериментами. Ньютон — исключение, он был и хорошим экспериментатором, и хорошим математиком. А возьмите Максвелла — блестящего теоретика — он был очень плохим экспериментатором, у него не только на лекциях эксперименты не удавались, но и в лабораториях его приборы были построены удивительно нескладно, нелепо. В основном, развитие науки, прогресс её определялись теми методиками и постановкой опытов, которые знакомили нас с природой. Тот же случай с электрической искрой: вы видите искру, но пока вы не сообразите, что мерить и как мерить, вы не сдвинетесь с места. Крупные учёные, которые создали себе имя в физике, отличались тем, что они умели понять, что в явлении важно, что нужно мерить и как нужно мерить. Другой тип учёных умел обобщать, применять математический аппарат и получать законы, которые уже и примерялись к природе. Это тоже большая задача, так что такие крупнейшие математики, как Ньютон, Гаусс, сыграли свою крупную роль. Но это не значит, что человек, который не обладает способностью к математике, не может быть физиком.»

Если обобщить всю полученную информацию, можно сформулировать основные мысли, которые хотел донести Пётр Леонидович Капица:

1. Человек, который не обладает способностью к математике, всё равно может быть физиком.

2. Главное в изучении физики – понимание того, что происходит и почему.

А значит, чтобы сделать простое и понятное пособие, мне надо описать то, что происходит во время физических явлений и как это взаимосвязанно между собой.

1. Обоснование выбора темы игры. Анкетирование.

Поставленные задачи я решил выполнять по порядку, поэтому первое, что мне потребовалось сделать – выбрать раздел физики, вокруг которого бы потом строилась моя работа. Этих разделов довольно много и все они крайне обширны: оптика, кинематика, молекулярно-кинетическая теория, однако остановиться я решил на электричестве и этому есть довольно много причин. Основная из них заключается в том, что с электричеством, даже если мы не хотим, очень тесно связана наша повседневная жизнь: освещение в комнате, микроволновка, включённая в розетку, телевизор и даже обычный свитер, который может стать источником статического электричества.

Чтобы убедиться в правильности выбора, я также решил провести анкетирование, результаты которого местами были радостными, а местами – печальными. Вот, к примеру, один из вопросов, ответы на который – прямое подтверждение тому, что многие даже не знают, что такое электрический ток.

Диаграмма 1 – ответы на вопрос

И это несмотря на то, что само понятие «электрический ток» - не такое уж и сложное – обычное движение электронов. Статистика по следующему вопросу тоже не самая приятная:

Диаграмма 2 – ответы на вопрос

И, кажется, что в этом даже есть смысл: нет необходимости разбираться в том, что просто работает, однако это не совсем так. Пример тому – удлинители, которые есть в каждом доме. Многие ли осматривают их, проверяя их максимально возможную мощность, которая указана с обратной стороны? Нет. И очень зря, ведь работа удлинителя при слишком высоком потреблении приводит к ухудшению изоляции и возможному пожару. А всё потому, что для многих мощность – это какая-то буква из задачи, что тоже подтверждается статистикой:

Диаграмма 3 – ответы на вопрос

Для почти 40% опрошенных, основные понятия в электричестве ничего не значат, а суть этой проблемы кроется в следующем вопросе:

Диаграмма 4 – ответы на вопрос

Вместо того, чтобы физику, как науку, понять и полюбить, ученики забивают голову многочисленными формулами, порой даже не замечая, что одна без проблем выводится из уже изученной.

Несмотря на не самую приятную статистику, как я уже и говорил, есть и приятные вещи. К примеру, многие люди понимают, что математика – лишь крайне удобный, но всё ещё инструмент для физики. Безусловно, она очень помогает, однако её незнание не запрещает заниматься физикой, о чём выше уже писал Пётр Леонидович Капица:

Диаграмма 5 – ответы на вопрос

1. Создание справочника по электродинамике

Придя к выводу, что с выбором раздела я не ошибся, я принялся разрабатывать небольшой справочник, который:

1. Будет небольшим, ведь читать очень много текста мало кто захочет.

2. Будет предоставлять основную информацию в понятной форме.

3. Даст возможность понимать процессы, на основе которых строится раздел «электричество».

По моему мнению, начать стоило с основы: как устроен атом и из-за чего в нём происходит электризация. Уже после этого стоит ввести понятие проводника и диэлектрика, а за ними и первую физическую величину – заряд, описанный как определённое количество электронов для простоты понимания. Затем, отталкиваясь от понятия заряда, я стал давать определение другим величинам, дополнив их в конце таблицей с формулами, которая объединяла бы их в одно целое.

Также я посчитал необходимым добавить информацию про электрические цепи и их составляющие, такие как источники тока, резисторы, лампы и т.п. Чаще всего эта информация требуется на уроках физики, будь то задача с рисунком или же практическая работа, в которой необходимо самому построить электрическую цепь.

Спустя некоторое время мне пришлось немного отредактировать справочник, добавив в него такие понятия, как электрическое поле и потенциал, ведь без них становится очень трудно осознавать, чем же является напряжение.

Я считаю, что с этой задачей я справился, ведь смог уместить достаточный объём информации на одном небольшом листе: основные формулы и некоторые понятия, вроде проводника, электризации и т.п. Помимо этого, форму предоставляния информации я постарался сделать как можно более простой в понимании.

Картинка 1 – первая часть справочника

Картинка 2 – вторая часть справочника

1. Создание заданий к игре.

Следующее, за что я принялся – создание задач. И это, пожалуй, самая сложная часть проекта, ведь надо, чтобы все числа были вполне реальными и совпадали при подсчетах. За основу задачи я брал любой процесс, происходящий в электричестве, будь то нагревание в процессе прохождения через проводник тока или закон Ома. Порой приходилось обращаться к интернету с целью найти некоторые данные: среднюю мощность электрической плиты, удельное сопротивление того или иного материала. Также я решил разнообразить обычные задачи с вычислениями теми, в которых считать не надо, чтобы вновь подчеркнуть то, что физику можно изучать и без знаний математики. Подобные задания основывались на бытовых процессах, встречающихся в повседневной жизни. К примеру, короткое замыкание или шаговое напряжение, которые не проходятся в рамках школьной программы, но с которыми стоит ознакомиться элементарно в целях собственной безопасности.

Так как для задач с электрическими цепями требовались рисунки, мне пришлось искать способ, как их создавать. К счастью, я нашёл специальный онлайн сервис (https://online.visual-paradigm.com/app/diagrams/#diagram:proj=0&type=BasicElectricalDiagram&width=11&height=8.5&unit=inch), который позволил мне это сделать.

Картинка 3 – внешний вид сайта

Картинка 4 – пример созданной на сайте электросхемы

Создав некоторое количество задач, а также лист с ответами, чтобы можно было опираться на него при проверке, я принялся за написание правил к игре.

1. Создание правил к игре.

Несмотря на то, что у меня уже был опыт написания правил к настольной игре, в этот раз я решил при их создании воспользоваться советами того, кто в этом разбирается. В этом мне помогла найденная в интернете статья Германа Тихомирова, одного из основателей Гильдии разработчиков настольных игр, ставшей одним из самых важных объединений авторов и геймдизайнеров России.

Руководствуясь ей, я разделил все правила на разделы, такие как: «Технические данные», «Краткое описание темы и жанра игры», «Краткое описание игрового процесса», «Компоненты», «Подготовка к игре», «Ход игры» и «Окончание игры», что существенно упростит ориентировку в правилах.

Следуя советам Германа Тихомирова, я выделял важную информацию, на которую следует обратить внимание, и максимально детально описывал все подробности игрового процесса: в какой последовательности ходят игроки, в каком случае игрок получает баллы и на основе чего определяется победитель.

Картинка 5 – первая часть правил игры

Картинка 6 – вторая часть правил игры

1. Печать и сборка игры.

Все необходимые компоненты игры созданы, поэтому я преступил к печати и сборке игры. В ближайшей копицентре я распечатал:

• 3 листа с ответами на обычной бумаге формата А4

• 7 листов с заданиями на картоне формата А4

• 1 двухсторонний лист с правилами к игре на глянцевой бумаге формата А4

• 1 двухсторонний лист для справочника на глянцевой бумаге формата А4

Учитывая то, что справочник и правила к игре печатались цветными, а для карточек, с целью повысить прочность, использовался картон, печать обошлась в 580 рублей. Помимо этого, для удобства хранения я докупил пластмассовую коробку за ~150 рублей, поэтому общая стоимость игры составила 730 рублей.

3 листа с ответами я скрепил между собой степлером, а карточки с заданиями вырезал, рассортировав.

Фотография 1 – лист с ответами

Фотографии 2 и 3 – карточки с устными заданиями (слева) и расчётными задачами (справа)

Фотографии 4 и 5 – правила игры (слева) и справочник по электричеству (справа)

Фотография 6 – игра в собранном виде

После этого можно с уверенностью сказать, что я завершил создание настольной игры, а значит осталось только то, ради чего она и создавалась – тестирование.

1. Тестирование игры и его результаты

Учитель физики и по совместительству руководитель моего проекта – Смирнова Надежда Михайловна – предоставила мне возможность протестировать мою игру в восьмом классе, чтобы проверить её эффективность не только в теории, но и на практике, а также сделать некоторые выводы.

Правила, как и предполагалось, довольно простые для восприятия, ведь на протяжении всей игры никто не задал ни одного вопроса по поводу того, как она устроена. Помимо этого, на их объяснение в начале урока ушло не более двух минут.

Основной проблемой стало, пожалуй, то, что некоторые расчётные задачи довольно сложные и затратные по времени, поэтому, как я считаю, давать саму игру стоит девятым классам на повторение темы «электродинамика» либо восьмым классам в том случае, если там есть ученики, серьёзно занимающиеся физикой. Однако это проблема лишь расчётных задач, ведь с устными трудностей не возникло.

Также стоит отметить то, что времени урока не хватает для того, чтобы каждый успел ответить хотя бы один раз. В таком случае либо стоить проводить игру тогда, когда стоит 2 урока подряд, либо приостанавливать и начинать на следующем уроке с того же места, на котором остановились (либо на перемене, если дети инициативные и сами изъявляют желание продолжить, ведь заставлять их никто не в праве).

Фотография 7 – ход игры

Часто можно было услышать, как ученики пытались помочь друг другу или самостоятельно решить задачу (хотя, как было обговорено, балл они за это не получат). Говорит это о том, что игра:

1. Способна заинтересовать, из-за чего ученики пытаюсь на добровольной основе решить чужую задачу.

2. Имеет не только обучающую функцию, но и сдружающую, что может позволить укрепить взаимоотношения в классе.

Фотография 8 – ход игры

Помимо этого, два ученика согласились дать краткую оценку моей игре:

«Мне очень понравилась игра. Весёлый ведущий вместе с активными участниками сделали решение даже самых сложных задач лёгкими и непринуждёнными. Это очень приятно, когда в, казалось, обычный учебный день такие игры. Спасибо за игру!»

«Урок очень крутой и интересный. Крутая атмосфера и командная работа. Спасибо!»

Мне было очень приятно осознавать то, что с урока ученики ушли в хорошем настроении, а также приобрели новые, полезные знания, ведь в этом и состоит цель моей игры – обучение в игровой форме.

Фотография 9 – первый отзыв

Фотография 10 – второй отзыв

Подводя итог, могу сказать, что я достиг всех поставленных целей. Я создал настольную игру, большинство заданий которой уникальны, способную сделать урок физики более увлекательным и обладающую рядом плюсов, из которых:

1. Простые правила.

2. Возможность без особых затрат распечатать игру и использовать её.

3. Возможность дополнять её своими задачами, из-за чего она всегда может быть актуальна.

4. Из-за всё той же простоты правил ничто не мешает их как-то менять на усмотрение игроков, ведь это не нарушит основную механику игры, однако позволит сделать её менее однообразной.

В дополнение к этому, я сумел создать справочник по электродинамике, включающий основную информацию по разделу в простой для понимания форме, решив одну из основных проблем нелюбви к физике — непонимание того, что и откуда берётся и почему.

По моему мнению, оба созданных продукта дополняют друг друга. Если человек имеет проблемы с физикой, однако хочет играть вместе с друзьями, весело проводя время, ему достаточно ознакомиться со справочником, на основе которого решается минимум половина из всех заданий.

Скачать игру вместе со справочником можно с диска (https://drive.google.com/drive/folders/14udASeoY_JYxmmmY64kMT75JdQWzJ_vB?usp=drive_link).

1. https://skillbox.ru/media/education/issledovanie-dokazalo-effektivnost-igropedagogiki-v-vysshem-obrazovanii/ (эффективность игропедагогики)

2. https://old.mipt.ru/education/chair/physics/S_I/method/Kapitsa_PhZ.pdf («Как следует изучать физику?», П.Л. Капица)

3. http://www.electricdom.ru/base.htm (основные понятия в электрике)

4. http://library-test.umschool.net/library/fizika/elektricheskie-shemy-soedinenie-provodnikov/ (электрические схемы, соединения проводников)

5. https://vk.com/@bgdesigners-kak-napisat-pravila-nastolnoi-igry (советы по написанию правил к настольной игре)

6. https://phys-ege.sdamgia.ru/ (примеры формулировки заданий)