Игра-разминка «Что будет дальше?»Обучающиеся работают в командах. Педагог показывает на слайде короткую профессиональную задачу или экспериментальную ситуацию, в которой описан исходный сценарий или проблема, но нет готового решения. Каждая команда получает свой сценарий. Задача команд — обсудить, что будет дальше, какие действия нужно предпринять и какие знания для этого использовать. Команды обсуждают это в течение одной-двух минут. Если останется время, можно разобрать дополнительный сценарий.
Педагог фиксирует ответы и объясняет, какие знания, навыки и технологии применяются в каждой ситуации. После ответов команд педагог показывает на слайде ключевую информацию.
Баллы:
- За каждый правильный, развёрнутый ответ — 1 балл.
- За перечисление ключевых специалистов — дополнительный балл.
- За разбор дополнительного сценария — 1 балл, за специалистов к нему — ещё 1 балл.
Слово педагога: Итак, друзья, я буду зачитывать вам короткие сценарии профессиональной задачи или экспериментальной ситуации. Вам нужно обсудить её и предложить, что будет дальше, какие действия нужно предпринять и какие знания применить. Слайды с заданиями и ситуациями — перед вами.
Сначала вы обсуждаете сценарии в течение двух минут, а затем представитель от команды презентует ответ классу.
За каждый верный и полный ответ вы получаете балл. А если перечислите и специалистов, которые нужны для решения той или иной задачи, — ещё один дополнительный балл. Начинаем!
Педагог по очереди демонстрирует слайды 2–5 или диктует задание каждой команде, или может воспользоваться раздаточными материалами.
Сценарий для команды № 1. Биомедицинский датчик
Учёный создаёт прототип биомедицинского датчика, который измеряет, например, сердцебиение или уровень кислорода в крови. Прототип собран, схема работает на столе в лаборатории.
Вопросы: Что будет дальше? Какие эксперименты нужно провести, чтобы датчик работал правильно и был безопасен для людей? Знания каких научных дисциплин /школьных предметов для этого понадобятся?
Сценарий для команды № 2. Робот на заводе и дефект
На заводе промышленный робот собирает детали. На одной из позиций конвейера начали регулярно появляться бракованные детали: отверстия не совпадают, деталь заклинивает.
Вопросы: Что будет дальше? Какие действия нужно предпринять? Какие научные дисциплины / школьные предметы помогут исправить проблему?
Сценарий для команды № 3. 3D-модель нового материала для авиации
Команда исследователей создала на компьютере 3D‑модель нового композитного материала для авиакосмической техники. Они предполагают, что материал будет лёгким и прочным.
Вопросы: Что будет дальше? Какие расчёты и тесты нужно выполнить, прежде чем этот материал можно будет использовать в самолётах или ракетах? Какие научные дисциплины / школьные предметы для этого понадобятся?
Команды выполняют задание. Затем, если осталось время, педагог демонстрирует слайды 6 и 7 или зачитывает дополнительные сценарии, обучающиеся выбирают один из них и разбирают его в классе.
Дополнительный сценарий № 1. Солнечная панель для спутника
Группа учёных и инженеров тестирует новую солнечную панель для космического спутника. На Земле панель уже собрана и подключена к измерительным приборам.
Вопросы: Что будет дальше? Как можно проверить эффективность и надёжность панели до запуска в космос? Какие научные дисциплины / школьные предметы для этого понадобятся?
Дополнительный сценарий № 2. Алгоритм ИИ для анализа данных
Программист внедряет алгоритм искусственного интеллекта для анализа данных, полученных из разных лабораторных экспериментов. Алгоритм обучен на прошлых данных и начал выдавать первые результаты.
Вопросы: Что будет дальше? Какие результаты может дать ИИ, а где обязательно нужен человек? Какие научные дисциплины / школьные предметы для этого понадобятся?
Подсказки для педагога:
Сценарий для команды № 1. Биомедицинский датчик
Какие эксперименты нужно провести, чтобы датчик работал правильно и был безопасен для людей?
- Нужно проверить точность измерений датчика: провести серию измерений на нескольких людях, посчитать ошибки и отклонения.
- Также нужно проверить безопасность и устойчивость работы: важно убедиться, что датчик не нагревается, не бьёт током, может работать долго и движение человека не мешает его работе.
Какие научные дисциплины / школьные предметы понадобятся?
- Физика: электрические цепи, датчики, электрический ток, взаимодействие с кожей.
- Биология: работа сердца, кровообращение, физиология человека.
- Математика: обработка данных, погрешности, графики.
- Информатика: программы для считывания и обработки сигналов, интерфейс.
- Технология/труд: конструкция корпуса, удобство использования, выбор материалов.
Ключевые специалисты:
- Биомедицинский инженер;
- Врач (кардиолог, терапевт или другой профильный специалист);
- Программист / разработчик встроенного ПО;
- Инженер по испытаниям и сертификации (медицинская техника);
- Дизайнер / инженер-конструктор корпуса (эргономика, удобство ношения).
Краткий вывод: Даже разработка небольшого датчика требует знаний физики, биологии, математики, информатики и технологий. Специалисты внимательно проверяют устройство, прогнозируют, какие проблемы могут возникнуть при его использовании, планируют эксперименты. Главный инструмент здесь — мозг человека, а приборы лишь помогают ему проверить гипотезы.
Сценарий для команды № 2. Робот на заводе и дефект
Какие действия нужно предпринять?
- Поиск причины дефекта: нужно остановить линию, проверить, не сместился ли робот, измерить детали, проверить качество сырья.
- Проверка программы робота: посмотреть траекторию движения; проверить параметры работы конвейера.
- Анализ брака: посчитать, сколько изделий с браком; понять, на какой операции брак появляется чаще всего.
- Устранение дефекта: провести корректировку работы робота, настроить детали конвейера или улучшить параметры сборки для предотвращения брака.
Какие научные дисциплины / школьные предметы понадобятся?
- Физика: механика, точность позиционирования.
- Математика: статистика дефектов, процент брака, анализ данных.
- Информатика: программирование робота, алгоритмы движения.
- Технология: устройство производственной линии, материалы.
- Черчение/геометрия: размеры, допуски, углы, точность.
Ключевые специалисты:
- Инженер по робототехнике;
- Программист промышленных роботов / инженер по автоматизации;
- Технолог производства;
- Инженер-механик / конструктор;
- Специалист по контролю качества;
- Инженер по обслуживанию и ремонту оборудования.
Краткий вывод: Здесь важна слаженная работа инженера, программиста и технолога. Они используют математику, физику, информатику, чтобы понять, что не так с деталью. В этой задаче особенно важно умение анализировать, сравнивать, строить гипотезы.
Сценарий для команды № 3. 3D-модель нового материала для авиации
Какие расчёты и тесты нужно выполнить, прежде чем этот материал можно будет использовать в самолётах или ракетах?
- Моделирование нагрузок: провести компьютерную симуляцию: проверить, как материал выдерживает растяжение, сжатие; смоделировать вибрации, резкие перепады нагрузок. Проверить, как материал ведёт себя при высоких и низких температурах; смоделировать вакуум, радиацию (для космоса).
- Аэродинамика и форма: оценить, как поверхность с этим материалом влияет на сопротивление воздуха; учесть возможный нагрев при больших скоростях.
- Переход от модели к реальному образцу: изготовить небольшие тестовые образцы; провести испытания в лаборатории c помощью специального оборудования.
Какие научные дисциплины / школьные предметы понадобятся?
- Физика: механика, прочность материалов, температурное расширение.
- Математика: уравнения, моделирование, функции, графики, расчёт нагрузок.
- Информатика: 3D‑моделирование, инженерные программы, симуляции.
- Химия: состав материала, структура композита, свойства веществ.
- Геометрия: формы, объём, площадь, углы.
Ключевые специалисты:
- Материаловед / инженер по новым материалам;
- Аэрокосмический инженер;
- Инженер‑расчётчик (по прочности, нагрузкам);
- Инженер по компьютерному моделированию;
- Химик (композиты, полимеры, сплавы);
- Инженер-испытатель (лабораторные и стендовые тесты).
Краткий вывод: Перед реальным применением любой материал испытывают сначала с помощью компьютера, а затем в лаборатории. Для этого нужны знания физики, математики, химии, информатики. При этом, опять же, ключевую роль выполняет не компьютер, а люди, которые умеют задавать правильные условия и анализировать полученные результаты.
Дополнительные сценарии:
Дополнительный сценарий № 1. Солнечная панель для спутника
Как можно проверить эффективность и надёжность панели до запуска в космос? Какие научные дисциплины для этого понадобятся?
- Измерить мощность и КПД: направить на панель источник света или солнечный симулятор; измерить напряжение, ток, мощность; посчитать КПД (отношение полученной энергии к энергии, поступившей на панель).
- Тесты на температуру и вакуум: поместить панель в вакуумную камеру; прогнать через циклы нагрева/охлаждения.
- Тесты на радиацию и вибрации: имитация космического излучения (по возможности); испытания на вибростенде, чтобы панель выдержала запуск ракеты.
Какие научные дисциплины / школьные предметы понадобятся?
- Физика: свет, электричество, энергия, КПД, теплопередача.
- Математика: расчёт мощности, графики зависимости мощности от заданных условий.
- Астрономия/физика: особенности космического пространства, орбиты, освещённость.
- Информатика: сбор и анализ данных, управление стендами.
- Технология: конструкция панели, крепления, защита.
Ключевые специалисты:
- Инженер по солнечной энергетике;
- Аэрокосмический инженер (спутниковые системные инженеры);
- Инженер по испытаниям (вакуум, вибрации, температуры);
- Электротехник / инженер по силовой электронике;
- Системный инженер (взаимодействие панели с остальными системами спутника).
Краткий вывод: Перед полётом в космос любое изделие многократно проверяют. Здесь тесно переплетены физика, математика, информатика и технология. Техника помогает выполнять различные проверки и тесты, но специалисты организуют, продумывают их, управляют ими и анализируют результаты.
Дополнительный сценарий № 2. Алгоритм ИИ для анализа лабораторных данных
Какие результаты может дать ИИ, а где обязательно нужен человек?
- Что может сделать ИИ: обнаружить закономерности в больших массивах данных; находить ошибки измерений, строить прогнозы, предложить гипотезы.
- Где нужен человек: проверить, логичны ли выводы ИИ, и выявить его ошибки; решить, какие из гипотез ИИ стоит проверять экспериментально; определить, этично ли применять предложения ИИ (особенно в медицине).
- Что дальше делать с системой: улучшить модель ИИ, добавить новые данные.
Какие научные дисциплины/школьные предметы понадобятся?
- Математика: статистика, вероятности, функции, анализ данных.
- Информатика: алгоритмы, машинное обучение, базы данных, визуализация.
- Физика/химия/биология (в зависимости от области экспериментов): понимание сути процессов, проверка адекватности выводов.
- Русский/иностранный язык: описание результатов, отчёты, статьи, коммуникация с коллегами.
Ключевые специалисты:
- Специалист по машинному обучению (data scientist);
- Программист / разработчик ПО (backend, аналитические системы);
- Учёный-исследователь в конкретной области (физик, химик, биолог, врач и т. д.);
- Аналитик данных / статистик.
Краткий вывод: ИИ — это сильный инструмент, но не «волшебная палочка». Он помогает ускорить анализ, но не заменяет человека, который понимает законы природы, умеет сомневаться и проверять. Здесь соединяются информатика, математика и естественные науки.
После ответов команд для закрепления знаний педагог может продемонстрировать слайды 8–10, а также слайд 11 или 12 (в зависимости от того, разбирался ли дополнительный сценарий, и если да, то какой).
Слово педагога: Отличная работа, друзья! Мы увидели, что даже самые сложные профессиональные задачи решаются с помощью умелого применения знаний из разных научных дисциплин, умения прогнозировать и работать в команде. А ещё поняли, что нужно правильно планировать работу, разделять её на последовательные этапы. Конечно, технологии, роботы, ИИ, приборы очень важны, но всё это — только инструменты в руках человека. И только он решает, как именно их использовать, делает выводы и берёт на себя ответственность за все решения. Ну а прямо сейчас предлагаю посмотреть ролик, чтобы узнать о том, кто и как создаёт открытия и новые технологии!