8. Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки подключения электродвигателя к контроллеру и программирования управления его вращением.
Планируемые результаты:
- Личностные: формирование ответственного отношения к работе с электронными компонентами; развитие самостоятельности и внимательности при выполнении технических операций; воспитание культуры работы в команде.
- Предметные: овладение практическими навыками подключения электродвигателя к контроллеру; понимание принципов управления скоростью вращения двигателя; умение составлять программы управления двигателем с различными параметрами.
- Метапредметные:
- Регулятивные УУД: формирование умения планировать последовательность действий при сборке электрической схемы; развитие навыков контроля и коррекции своих действий.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в паре, согласовывая свои действия; формирование навыков представления и обсуждения результатов работы.
- Познавательные УУД: развитие умения анализировать зависимость между параметрами управляющего сигнала и скоростью вращения; формирование навыков построения и чтения графиков зависимостей.
Задачи урока:
- Научить правильно подключать электродвигатель к контроллеру
- Сформировать навыки составления и загрузки программ управления двигателем
- Провести исследование зависимости скорости вращения от параметров управляющего сигнала
- Научить собирать и анализировать экспериментальные данные
- Развивать умение строить графики на основе полученных данных
- Закрепить знания об электрических цепях и потребителях энергии
Тип урока: урок-практикум
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Робототехнические наборы с контроллерами и моторами (по 1 набору на пару учащихся)
- Компьютеры с установленной средой программирования для контроллеров
- Соединительные провода
- Мультиметры (по возможности)
- Тахометры или метки для визуального подсчёта оборотов
- Инструкционные карты по подключению мотора к различным типам контроллеров
- Примеры программ для управления двигателем
- Рабочие листы для записи результатов измерений
- Миллиметровая бумага или электронные таблицы для построения графиков
- Проектор и экран для демонстрации
- Презентация “Подключение и управление электродвигателем”
Образовательные технологии: проблемное обучение, исследовательский метод, информационно-коммуникационные технологии, работа в малых группах.
Межпредметные связи:
- Физика: электрические цепи, подключение потребителей энергии, закон Ома
- Математика: линейная зависимость, построение графика зависимости скорости от мощности, пропорциональность величин
- Информатика: алгоритмизация и программирование управления устройствами
Основные понятия: электродвигатель, контроллер, электрическая цепь, управляющий сигнал, ШИМ (широтно-импульсная модуляция), скважность, прямое и обратное вращение, момент вращения, мощность двигателя.
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты |
|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочее пространство. | Готовятся к уроку, проверяют наличие принадлежностей, занимают рабочие места. | Психологическая готовность к занятию |
| 2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин) | Напоминает материал прошлого урока об электродвигателях и контроллерах. Задает вопросы: “Какие типы электродвигателей вы знаете?”, “Для чего нужен контроллер в робототехнике?” | Отвечают на вопросы, вспоминают материал прошлого урока, участвуют в диалоге. | Актуализация знаний по теме, подготовка к практической работе |
| 3. Постановка цели и задач урока (3 мин) | Формулирует цель практической работы и последовательность задач, которые предстоит решить. Объясняет критерии успешного выполнения работы. | Слушают, задают уточняющие вопросы, записывают цель работы. | Понимание целей и задач практической работы |
| 4. Инструктаж по технике безопасности (3 мин) | Проводит инструктаж по технике безопасности при работе с электрическими компонентами. Напоминает основные правила подключения электронных устройств. | Слушают инструктаж, расписываются в журнале техники безопасности. | Осознание важности соблюдения техники безопасности |
| 5. Инструктаж по выполнению практической работы (7 мин) | Объясняет порядок выполнения работы: 1) Изучение схемы подключения мотора к контроллеру; 2) Физическое подключение компонентов; 3) Создание программы управления; 4) Проведение измерений; 5) Построение графика зависимости. Демонстрирует образец подключения и программирования. | Внимательно слушают, изучают инструкционные карты, задают уточняющие вопросы. | Понимание последовательности действий в практической работе |
| 6. Организация работы в парах (2 мин) | Делит класс на пары, распределяет оборудование, организует рабочие места. | Объединяются в пары, готовят рабочие места, распределяют обязанности. | Формирование навыков командной работы |
| 7. Практическая работа. Этап 1: Подключение мотора к контроллеру (10 мин) | Консультирует учащихся, помогает с подключением, контролирует правильность сборки схемы. Обращает внимание на соблюдение полярности подключения. | Изучают схему подключения, подбирают необходимые компоненты, подключают мотор к контроллеру согласно схеме. | Формирование практических навыков подключения электронных компонентов |
| 8. Межпредметная связь с физикой: проверка электрической цепи (5 мин) | Предлагает проверить правильность сборки электрической цепи, объясняет, как измерить сопротивление цепи мультиметром (при наличии). | Проверяют собранную схему, при необходимости устраняют неисправности, проводят измерения. | Применение знаний из физики об электрических цепях |
| 9. Практическая работа. Этап 2: Программирование управления двигателем (12 мин) | Объясняет структуру программы управления двигателем, демонстрирует примеры программного кода для управления скоростью и направлением вращения. | Создают простейшую программу управления двигателем, загружают её в контроллер, тестируют работу. | Формирование навыков программирования управления электронными устройствами |
| 10. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую динамическую паузу с упражнениями для глаз и рук. | Выполняют упражнения. | Снятие усталости, профилактика утомляемости |
| 11. Практическая работа. Этап 3: Исследование зависимости скорости от мощности (15 мин) | Объясняет методику проведения эксперимента: изменение параметра мощности в программе от 0 до 100% с шагом 20%, измерение скорости вращения при каждом значении. Помогает организовать измерения, консультирует по возникающим вопросам. | Изменяют параметр мощности в программе, измеряют скорость вращения двигателя (подсчетом оборотов за фиксированное время или с помощью тахометра), записывают результаты в таблицу. | Развитие исследовательских навыков, умения проводить измерения |
| 12. Межпредметная связь с математикой: построение графика (8 мин) | Объясняет принципы построения графика зависимости скорости вращения от мощности. Напоминает о координатных осях, масштабе, единицах измерения. | Строят график зависимости скорости вращения от мощности на основе полученных данных, определяют характер зависимости (линейная/нелинейная). | Применение математических знаний о графиках функций |
| 13. Дополнительное задание: изменение направления вращения (5 мин) | Предлагает изменить программу для управления направлением вращения двигателя. | Модифицируют программу, добавляя возможность изменения направления вращения, тестируют работу. | Развитие навыков модификации программного кода |
| 14. Представление результатов работы (8 мин) | Организует представление результатов работы пар, предлагает сравнить полученные графики, обсудить возможные причины различий. | Представляют результаты своей работы, показывают графики, объясняют полученные зависимости, участвуют в обсуждении. | Развитие коммуникативных навыков, формирование умения анализировать результаты |
| 15. Рефлексия (3 мин) | Предлагает учащимся оценить свою работу по критериям: 1) Правильность подключения; 2) Успешность программирования; 3) Точность измерений; 4) Корректность графика. | Оценивают свою работу по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности. | Развитие навыков самоанализа и рефлексии |
| 16. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Составить схему подключения двух моторов к контроллеру; 2) Подготовить идеи для программы, управляющей двумя моторами с разными скоростями; 3) Ответить на вопрос “Как можно использовать информацию о зависимости скорости от мощности при конструировании робота?” | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы. | Понимание домашнего задания, подготовка к следующему уроку |
| 17. Подведение итогов урока (2 мин) | Обобщает результаты практической работы, отмечает успехи учащихся, выставляет оценки. | Слушают, задают возникшие вопросы. | Осознание результатов урока |
- Оценка правильности подключения мотора к контроллеру
- Проверка работоспособности созданной программы управления двигателем
- Анализ точности и аккуратности проведенных измерений
- Оценка правильности построения графика и интерпретации результатов
- Наблюдение за активностью учащихся в ходе практической работы
- Оценка представления результатов и участия в обсуждении
- Анализ заполненных рабочих листов