27. Программирование модели робота. Оценка качества модели робота
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Программирование модели робота. Оценка качества модели робота
Цель урока: Сформировать у обучающихся навыки программирования и тестирования модели робота, а также научить методам оценки качества созданной модели.
Планируемые результаты:
- Личностные: развитие настойчивости и целеустремлённости при решении задач программирования; формирование ответственности за качество конечного продукта; воспитание культуры технического творчества.
- Предметные: овладение навыками разработки алгоритма работы робота; формирование умений написания и отладки программы для робота; освоение методов тестирования и оценки качества робототехнической модели.
- Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать алгоритм действий робота; формирование навыков отладки и корректировки программы на основе анализа результатов.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в проектной команде; формирование навыков представления и обсуждения результатов программирования.
- Познавательные УУД: развитие алгоритмического мышления; формирование умения оценивать результаты работы по заданным критериям; применение знаний по физике и математике при тестировании модели.
Задачи урока:
- Научить разрабатывать алгоритм работы робота в соответствии с техническим заданием
- Сформировать навыки программирования основных функций робота
- Научить методам тестирования физических параметров робота (скорость, мощность)
- Развить умение оценивать точность выполнения задач и вычислять погрешности
- Обеспечить получение функционирующей модели робота с базовым программным управлением
Тип урока: практическая работа с элементами исследования
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Собранные на предыдущем уроке модели роботов
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Технические задания на роботов
- Измерительные приборы (секундомеры, линейки, весы)
- Тестовые полигоны для проверки функциональности роботов
- Рабочие листы для записи результатов тестирования
- Инструкции по программированию базовых функций робота
- Калькуляторы для расчёта погрешностей
- Таблицы для оценки качества модели по различным параметрам
Образовательные технологии: проектное обучение, проблемное обучение, информационно-коммуникационные технологии, технология исследовательской деятельности.
Межпредметные связи:
- Физика: тестирование физических параметров модели (скорость, мощность, энергопотребление)
- Математика: оценка точности выполнения задач, вычисление погрешностей, статистическая обработка данных
Основные понятия: алгоритм, программа, цикл, условный оператор, ввод-вывод данных, отладка, тестирование, погрешность измерения, точность выполнения, надежность конструкции, эффективность работы, оптимизация программы.
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты |
|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность групп к уроку, наличие собранных моделей роботов и материалов для программирования. | Готовятся к уроку, проверяют наличие всего необходимого оборудования, занимают рабочие места в группах. | Психологическая готовность к занятию |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Задает вопросы о предыдущем этапе проекта: “На каком этапе находится ваш проект?”, “Какие функции должен выполнять робот по техническому заданию?”, “Какие элементы конструкции потребуют программирования?” | Отвечают на вопросы, описывают текущее состояние проекта и функционал робота, который требуется запрограммировать. | Актуализация знаний о проекте и задачах программирования |
| 3. Постановка цели и задач урока (3 мин) | Формулирует цель и задачи урока: разработать алгоритм, написать программу для робота и провести тестирование качества модели. | Осмысливают цель урока, задают уточняющие вопросы по поставленным задачам. | Понимание целей и задач урока |
| 4. Разработка алгоритма работы робота (10 мин) | Объясняет основные принципы разработки алгоритма, предлагает использовать блок-схемы для визуализации алгоритма. Консультирует группы по разработке алгоритма для их конкретных моделей. | Работают в группах, разрабатывают алгоритм работы своего робота, составляют блок-схемы, определяют последовательность действий робота. | Формирование навыков разработки алгоритмов |
| 5. Основы программирования робота (7 мин) | Объясняет основные конструкции программирования, необходимые для реализации алгоритма: операторы управления двигателями, считывание данных с датчиков, условные операторы, циклы. | Слушают объяснение, делают заметки о ключевых программных конструкциях, задают вопросы. | Понимание основ программирования робота |
| 6. Практическая работа: написание базовой программы (15 мин) | Организует практическую работу по написанию базовой программы управления роботом. Консультирует группы, помогает решать возникающие проблемы с синтаксисом и логикой программы. | Работают в группах, пишут программный код для управления роботом согласно разработанному алгоритму, загружают программу в контроллер робота. | Формирование навыков программирования робота |
| 7. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации движений робота. | Выполняют физические упражнения, снимая напряжение. | Снятие физического напряжения |
| 8. Межпредметная связь с физикой: подготовка к тестированию физических параметров (8 мин) | Объясняет методики измерения физических параметров робота: скорости движения, мощности двигателей, энергопотребления. Демонстрирует приемы проведения измерений. | Знакомятся с методиками измерений, готовят необходимые измерительные приборы, составляют план тестирования своего робота. | Понимание методов измерения физических параметров |
| 9. Практическая работа: тестирование и отладка программы (15 мин) | Организует процесс тестирования программы и её отладки. Консультирует группы, помогает выявить ошибки и недочеты в программе, предлагает пути решения проблем. | Проводят тестирование программы, выявляют ошибки и недочеты, вносят коррективы в программу, повторно тестируют робота после внесения изменений. | Развитие навыков отладки программ |
| 10. Межпредметная связь с математикой: оценка точности выполнения задач (10 мин) | Объясняет методики оценки точности выполнения задач роботом: измерение отклонений от заданной траектории, расчет погрешности при выполнении задач позиционирования. Показывает формулы для расчета абсолютной и относительной погрешности. | Проводят измерения, собирают экспериментальные данные о точности выполнения задач роботом, рассчитывают погрешности, заполняют таблицы результатов. | Применение математических методов для оценки качества |
| 11. Практическая работа: измерение физических параметров модели (12 мин) | Организует проведение измерений физических параметров модели робота: скорости движения на разных поверхностях, мощности при различных нагрузках. Контролирует правильность проведения измерений. | Проводят измерения физических параметров своего робота, записывают результаты в рабочие листы, анализируют факторы, влияющие на производительность. | Формирование навыков проведения измерений и сбора данных |
| 12. Оптимизация программы на основе результатов тестирования (10 мин) | Объясняет принципы оптимизации программы для улучшения работы робота, предлагает изменить параметры программы на основе проведенных измерений. | Вносят изменения в программу с учетом результатов тестирования, оптимизируют работу моторов, корректируют параметры управления. | Развитие навыков оптимизации программ |
| 13. Разработка критериев оценки качества модели робота (5 мин) | Организует обсуждение критериев оценки качества модели робота, предлагает систему критериев: функциональность, надежность, точность, энергоэффективность, эргономичность. | Участвуют в обсуждении критериев оценки качества, дополняют предложенный список критериев, определяют важность каждого критерия для своего проекта. | Формирование представлений о критериях качества технических систем |
| 14. Практическая работа: комплексная оценка качества модели (8 мин) | Предлагает группам провести комплексную оценку качества созданной модели робота по разработанным критериям, заполнить оценочные листы. | Оценивают качество своей модели по выбранным критериям, выявляют сильные и слабые стороны, заполняют оценочные листы. | Развитие навыков анализа и оценки технических решений |
| 15. Представление результатов программирования и тестирования (10 мин) | Организует представление результатов работы групп, предлагает каждой группе продемонстрировать работу запрограммированного робота и рассказать о результатах тестирования. | Представляют работу своего робота, демонстрируют выполнение запрограммированных функций, рассказывают о результатах тестирования и оценки качества. | Развитие коммуникативных навыков, умения представлять результаты |
| 16. Анализ проблем и перспектив доработки (5 мин) | Предлагает группам проанализировать выявленные проблемы и определить направления дальнейшей доработки модели и программы. | Анализируют проблемы, выявленные при тестировании, предлагают способы улучшения модели и программы, определяют задачи для следующего этапа. | Формирование навыков анализа и планирования доработки |
| 17. Рефлексия (3 мин) | Предлагает учащимся оценить результаты своей работы по критериям: качество программы, точность выполнения задач роботом, эффективность работы в команде. | Оценивают результаты своей работы по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности, определяют, что получилось хорошо, а что требует доработки. | Развитие навыков самооценки и рефлексии |
| 18. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Подготовить идеи по усовершенствованию программы; 2) Разработать дополнительные функции для робота; 3) Подготовиться к финальному этапу проекта - презентации модели. | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы, распределяют индивидуальные задачи внутри группы. | Понимание домашнего задания |
| 19. Подведение итогов урока (2 мин) | Обобщает результаты работы групп, отмечает успехи и трудности, напоминает о важности тестирования и оценки качества при разработке технических устройств. | Слушают обобщение учителя, задают возникшие вопросы, убирают рабочие места. | Осознание результатов урока |
- Оценка разработанных алгоритмов работы робота (логичность, полнота, соответствие техническому заданию)
- Анализ качества написанных программ (функциональность, оптимальность, отсутствие ошибок)
- Оценка результатов тестирования физических параметров модели (правильность измерений, интерпретация результатов)
- Анализ расчетов погрешностей и точности выполнения задач
- Наблюдение за процессом отладки программы (выявление и устранение ошибок)
- Оценка комплексного анализа качества модели робота
- Качество представления результатов программирования и тестирования