16. Практическая работа «Сборка и программирование робота с датчиком света»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Сборка и программирование робота с датчиком света»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки сборки и программирования робота с датчиком света, реагирующего на изменение освещенности.
Планируемые результаты:
- Личностные: развитие самостоятельности и ответственности при выполнении практических заданий; формирование интереса к экспериментальной деятельности; воспитание настойчивости при решении технических задач.
- Предметные: овладение навыками сборки робота с датчиком света; формирование умения калибровать датчик света; приобретение опыта программирования робота, реагирующего на изменение освещенности.
- Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать и контролировать свою деятельность; формирование навыков отладки и корректировки программы по результатам тестирования.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде; формирование навыков представления результатов своей работы.
- Познавательные УУД: развитие умения устанавливать причинно-следственные связи между освещенностью и реакцией робота; формирование навыков сбора и обработки экспериментальных данных.
Задачи урока:
- Научить учащихся собирать робота с датчиком света
- Сформировать навыки калибровки датчика света
- Научить строить график зависимости показаний датчика от интенсивности освещения
- Развить умение программировать робота для реакции на изменение освещенности
- Обеспечить создание и тестирование робота, следующего по линии или реагирующего на свет
Тип урока: практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Робототехнические наборы (по 1 на пару учащихся)
- Датчики света (по 1 на набор)
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Рабочие листы для записи результатов калибровки
- Миллиметровая бумага для построения графиков
- Источники света различной интенсивности
- Люксметр для измерения интенсивности освещения
- Полигоны с черной линией на белом фоне для тестирования робота-линеследа
- Инструкционные карты по сборке базовой модели робота
- Примеры программ для работы с датчиком света
- Таймер для контроля времени выполнения заданий
Образовательные технологии: проектное обучение, обучение в сотрудничестве, проблемное обучение, эксперимент.
Межпредметные связи:
- Физика: световые явления, фотоэффект, измерение интенсивности света
- Математика: построение графиков, анализ зависимостей, калибровка измерительных приборов
Основные понятия: датчик света, фоторезистор, калибровка, интенсивность освещения, порог срабатывания, отражение света, гистерезис, робот-линеслед, ПИД-регулирование.
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты |
|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочие места. | Готовятся к работе, проверяют наличие необходимого оборудования. | Психологическая готовность к занятию |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Задает вопросы о принципах работы оптических датчиков: “Как датчик света реагирует на изменение освещенности?”, “Как свет отражается от поверхностей разного цвета?”. Напоминает о правилах безопасной работы с оборудованием. | Отвечают на вопросы, вспоминают материал предыдущих уроков о датчиках света и оптических явлениях. | Актуализация знаний о принципах работы датчиков света |
| 3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин) | Формулирует цель практической работы: создать робота, реагирующего на изменение освещенности. Объясняет задачи: сборка, калибровка, программирование, тестирование. | Слушают, записывают цель и задачи в рабочие тетради, задают уточняющие вопросы. | Понимание цели и задач практической работы |
| 4. Инструктаж по выполнению практической работы (5 мин) | Объясняет этапы выполнения работы, демонстрирует примеры базовых конструкций роботов с датчиком света, показывает расположение датчика для эффективной работы. | Слушают инструктаж, изучают примеры конструкций, делают заметки о важных моментах сборки. | Понимание последовательности действий и особенностей конструкции |
| 5. Практическая работа, этап 1: Сборка робота с датчиком света (20 мин) | Консультирует учащихся в процессе сборки, обращает внимание на правильное подключение датчика света к контроллеру, помогает решать возникающие проблемы. | Работают в парах, собирают базовую конструкцию робота, подключают датчик света согласно инструкции, проверяют надежность соединений. | Формирование навыков сборки робота с датчиком света |
| 6. Проверка правильности сборки (5 мин) | Организует взаимопроверку собранных конструкций, обращает внимание на типичные ошибки, дает рекомендации по их устранению. | Проверяют конструкции друг друга, выявляют и исправляют недостатки, задают вопросы по возникшим проблемам. | Развитие навыков взаимоконтроля и взаимопомощи |
| 7. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации работы светового датчика. | Выполняют физические упражнения, имитируя реакцию на свет разной интенсивности. | Снятие физического напряжения |
| 8. Инструктаж по калибровке датчика света (7 мин) | Объясняет принципы калибровки датчика света, демонстрирует процесс измерения показаний при разной освещенности, показывает, как фиксировать результаты для построения графика. | Слушают объяснение, изучают методику калибровки, готовят рабочие листы для записи результатов измерений. | Понимание принципов калибровки датчика света |
| 9. Практическая работа, этап 2: Калибровка датчика света (15 мин) | Организует процесс калибровки, помогает создать условия с различной освещенностью, контролирует правильность измерений и записи результатов. | Проводят серию измерений показаний датчика при различной интенсивности освещения, записывают результаты в таблицу, отмечают особенности работы датчика. | Формирование навыков калибровки и измерения показаний датчика |
| 10. Построение графика зависимости показаний от освещенности (10 мин) | Объясняет правила построения графиков, помогает определить масштаб, консультирует учащихся при нанесении точек и проведении линии тренда. | Строят график зависимости показаний датчика от интенсивности освещения на миллиметровой бумаге, анализируют полученную зависимость. | Развитие навыков представления экспериментальных данных в виде графиков |
| 11. Анализ результатов калибровки (5 мин) | Организует обсуждение полученных результатов, предлагает определить диапазон значений для различения темной и светлой поверхности, подводит к выбору порога срабатывания датчика. | Анализируют построенные графики, определяют оптимальный порог срабатывания датчика для различения черной и белой поверхности, делают выводы о линейности/нелинейности зависимости. | Формирование навыков анализа экспериментальных данных |
| 12. Инструктаж по программированию робота с датчиком света (8 мин) | Объясняет базовые принципы программирования реакции на показания датчика света, демонстрирует примеры программ для реализации робота-линеследа и робота, реагирующего на свет. | Слушают объяснение, изучают примеры программ, делают заметки о ключевых алгоритмических конструкциях. | Понимание принципов программирования реакции на датчик света |
| 13. Практическая работа, этап 3: Программирование робота (20 мин) | Консультирует учащихся при разработке программ, помогает настроить пороговые значения на основании результатов калибровки, объясняет принципы отладки программы. | Создают программу для робота с использованием условных операторов, настраивают пороговые значения для реакции на изменение освещенности, тестируют и отлаживают программу. | Формирование навыков программирования робота с датчиком света |
| 14. Тестирование роботов (15 мин) | Организует процесс тестирования роботов на подготовленном полигоне, предлагает различные задания: следование по линии, реакция на источник света, движение к самой яркой области. | Тестируют работу своих роботов, вносят необходимые коррективы в программу и конструкцию, анализируют и устраняют возникающие проблемы. | Развитие навыков тестирования и отладки робототехнических систем |
| 15. Мини-соревнование роботов (10 мин) | Проводит мини-соревнование роботов-линеследов на скорость прохождения трассы или конкурс на лучшего робота, реагирующего на свет. | Участвуют в соревновании, демонстрируют работу своих роботов, болеют за свои команды, анализируют эффективность различных решений. | Применение созданных роботов в соревновательных условиях |
| 16. Обсуждение результатов практической работы (5 мин) | Организует обсуждение результатов, предлагает учащимся поделиться опытом, выявить наиболее эффективные конструктивные и программные решения. | Участвуют в обсуждении, делятся опытом, рассказывают о найденных решениях проблем, анализируют успехи и неудачи. | Формирование навыков анализа и обобщения практического опыта |
| 17. Рефлексия (3 мин) | Предлагает учащимся оценить результаты своей работы, использует методику “Три вопроса”: “Что получилось хорошо?”, “Что было сложным?”, “Что бы вы сделали иначе?” | Оценивают свою работу, отвечают на вопросы, анализируют успехи и трудности, делают выводы о возможных улучшениях. | Развитие навыков самооценки и рефлексии |
| 18. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Подготовить эскиз улучшенной конструкции робота с датчиком света; 2) Предложить идеи для применения датчика света в бытовых роботах. | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы. | Понимание домашнего задания |
| 19. Подведение итогов урока (2 мин) | Обобщает результаты практической работы, отмечает успехи учащихся, подчеркивает важность освоенных навыков для дальнейшего обучения робототехнике. | Слушают итоговую речь учителя, задают возникшие вопросы, приводят в порядок рабочие места. | Осознание результатов практической работы |
- Оценка качества собранной конструкции робота с датчиком света
- Анализ точности калибровки датчика и построения графика зависимости
- Проверка корректности программы и ее работоспособности
- Оценка эффективности работы робота на тестовом полигоне
- Результаты участия в мини-соревновании
- Наблюдение за работой в парах, оценка коммуникации и взаимодействия
- Анализ рефлексивных ответов учащихся