14. Практическая работа «Программирование модели робота с двумя датчиками нажатия»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Программирование модели робота с двумя датчиками нажатия»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки программирования модели робота, способного демонстрировать различное поведение в зависимости от комбинации сигналов от двух датчиков нажатия.
Планируемые результаты:
- Личностные: развитие самостоятельности и ответственности при выполнении практических заданий; формирование настойчивости в достижении цели; воспитание культуры совместной деятельности.
- Предметные: закрепление навыков программирования с использованием логических операций; умение создавать алгоритмы, реагирующие на различные комбинации состояний датчиков; приобретение опыта отладки и тестирования робототехнических программ.
- Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать последовательность действий; формирование навыков самоконтроля и самокоррекции при отладке программ.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде; формирование навыков четко формулировать свои идеи и принимать решения совместно.
- Познавательные УУД: формирование умения анализировать проблему и находить эффективные решения; развитие навыков логического мышления при программировании сложных условий.
Задачи урока:
- Закрепить на практике знания о логических операциях и их применении в программировании
- Научить составлять таблицы истинности для различных комбинаций сигналов от датчиков
- Сформировать навыки создания и отладки программ, реализующих разные алгоритмы поведения робота
- Развивать умение тестировать программы и анализировать результаты
- Формировать навыки проектирования комплексного поведения робота
Тип урока: практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Робототехнические наборы с контроллерами (по одному на пару учащихся)
- Датчики нажатия (по два на каждую модель робота)
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Карточки-задания с описанием алгоритмов поведения робота
- Рабочие листы для составления таблиц истинности и алгоритмов
- Поле для тестирования роботов с препятствиями различной формы
- Секундомеры для измерения времени прохождения маршрута
- Инструкционные карты по подключению и программированию датчиков
- Проектор и экран для демонстрации примеров программ
Образовательные технологии: проектное обучение, обучение в сотрудничестве, проблемное обучение, метод технического творчества.
Межпредметные связи:
- Математика: булева алгебра, таблицы истинности, логические выражения
- Физика: взаимодействие робота с окружающей средой через несколько точек контакта, сила и направление действия
Основные понятия: булева алгебра, таблица истинности, логические операции, множественные условия, ветвление в программе, комбинаторика состояний датчиков, интерактивное поведение, обратная связь.
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты |
|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочие места. | Готовятся к уроку, проверяют наличие необходимых принадлежностей. | Психологическая готовность к занятию |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Напоминает о логических операциях И, ИЛИ, НЕ, изученных на прошлом занятии. Задает вопросы: “Какая логическая операция используется, когда нужно выполнить действие при срабатывании всех датчиков?”, “Когда используется операция ИЛИ?” | Отвечают на вопросы, приводят примеры использования логических операций, вспоминают материал предыдущего урока. | Актуализация знаний о логических операциях |
| 3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин) | Формулирует цель практической работы: создать робота, который будет демонстрировать разное поведение при срабатывании разных датчиков и их комбинаций. Объясняет критерии успешного выполнения работы. | Слушают, уточняют цели и задачи, задают вопросы по критериям оценивания работы. | Понимание цели и задач практической работы |
| 4. Инструктаж по выполнению практической работы (5 мин) | Объясняет последовательность выполнения работы: 1) Составление таблицы истинности; 2) Разработка алгоритма поведения робота; 3) Программирование; 4) Тестирование и отладка. Напоминает о правилах безопасной работы с оборудованием. | Внимательно слушают инструктаж, делают заметки в рабочих листах, задают уточняющие вопросы. | Понимание плана работы и правил безопасности |
| 5. Организация работы в группах (3 мин) | Делит класс на пары, распределяет роли (программист, тестировщик), раздает карточки-задания с описанием поведения робота. | Объединяются в пары, распределяют роли, знакомятся с заданиями. | Формирование рабочих групп |
| 6. Межпредметная связь с математикой: составление таблиц истинности (7 мин) | Помогает учащимся составить таблицы истинности для различных комбинаций состояний двух датчиков. Обращает внимание на все возможные комбинации (00, 01, 10, 11) и соответствующие реакции робота. | Составляют таблицы истинности для своего варианта задания, определяют, какие действия робот должен выполнять при каждой комбинации сигналов. | Практическое применение знаний о булевой алгебре |
| 7. Разработка алгоритма поведения робота (10 мин) | Консультирует группы при разработке алгоритмов, помогает структурировать логику программы, обращает внимание на необходимость учета всех возможных состояний датчиков. | Разрабатывают алгоритм поведения робота на основе таблицы истинности, составляют блок-схему или псевдокод, определяют последовательность проверки условий. | Развитие навыков алгоритмического мышления |
| 8. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую физкультминутку с элементами моделирования реакций робота на различные сигналы. | Выполняют физические упражнения, имитируя поведение робота при различных комбинациях нажатия датчиков. | Снятие физического напряжения |
| 9. Практическая работа: программирование робота (15 мин) | Оказывает техническую помощь при возникновении сложностей, напоминает о синтаксисе условных операторов, помогает структурировать программный код. | Создают программу в соответствии с разработанным алгоритмом, используют условные операторы и логические выражения для обработки сигналов от двух датчиков. | Развитие навыков программирования логических выражений |
| 10. Межпредметная связь с физикой: анализ взаимодействия с окружающей средой (5 мин) | Обсуждает с учащимися, как физическое расположение датчиков на корпусе робота влияет на его взаимодействие с окружающей средой. | Анализируют оптимальное расположение датчиков на корпусе робота, обосновывают свой выбор с точки зрения эффективности взаимодействия с препятствиями. | Понимание физических аспектов взаимодействия робота с окружающей средой |
| 11. Тестирование и отладка программы (12 мин) | Организует процесс тестирования, предлагает различные сценарии для проверки работы роботов, помогает выявить и устранить ошибки в программах. | Тестируют программу в различных условиях, проверяют реакцию робота на все возможные комбинации сигналов от датчиков, вносят необходимые коррективы в код. | Формирование навыков отладки программ |
| 12. Усложнение задачи: добавление времени реакции (8 мин) | Предлагает усложнить программу добавлением временных параметров: разная продолжительность реакции в зависимости от того, какой датчик сработал первым или сколько времени датчик остается нажатым. | Модифицируют программу, добавляя временные параметры и условия, тестируют усовершенствованную версию. | Развитие навыков создания более сложных алгоритмов |
| 13. Мини-соревнование “Умный лабиринт” (10 мин) | Организует мини-соревнование: роботы должны пройти лабиринт, используя информацию от двух датчиков нажатия. Фиксирует время и качество прохождения. | Участвуют в соревновании, запускают своих роботов в лабиринте, анализируют их поведение, выявляют сильные и слабые стороны программы. | Практическое применение созданных программ в соревновательных условиях |
| 14. Анализ результатов соревнования (5 мин) | Предлагает обсудить результаты соревнования, выявить наиболее эффективные алгоритмы и способы программирования. | Участвуют в обсуждении, анализируют различные подходы к решению задачи, делятся наблюдениями о работе своих роботов. | Развитие аналитического мышления |
| 15. Представление результатов практической работы (8 мин) | Организует представление результатов работы групп, предлагает продемонстрировать самые интересные решения. | Представляют свои программы и роботов, объясняют логику работы, демонстрируют поведение робота при различных комбинациях сигналов от датчиков. | Развитие коммуникативных навыков, умения представлять результаты своей работы |
| 16. Рефлексия (3 мин) | Предлагает учащимся оценить свою работу по следующим критериям: 1) Полнота учета всех комбинаций сигналов; 2) Логичность поведения робота; 3) Оптимальность программного кода; 4) Эффективность работы в паре. | Оценивают свою работу по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности, делятся впечатлениями. | Развитие навыков самооценки и рефлексии |
| 17. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Разработать схему поведения робота с тремя датчиками нажатия; 2) Составить таблицу истинности для трех логических переменных с описанием действий робота. | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы. | Понимание домашнего задания |
| 18. Подведение итогов урока (4 мин) | Обобщает результаты практической работы, отмечает наиболее удачные решения, комментирует типичные ошибки, выставляет оценки. | Слушают выводы учителя, задают вопросы, помогают собрать оборудование. | Осознание результатов урока |
- Оценка качества составленных таблиц истинности
- Анализ логичности и полноты разработанных алгоритмов
- Проверка работоспособности программ при всех комбинациях срабатывания датчиков
- Оценка результатов участия в мини-соревновании “Умный лабиринт”
- Наблюдение за работой в парах, оценка коммуникации и распределения обязанностей
- Оценка представления результатов работы
- Анализ модификаций программы при решении усложненной задачи