18. Практическая работа «Исследование зависимости движения робота от типа поверхности»
ЦЕЛЕВОЙ БЛОК
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Исследование зависимости движения робота от типа поверхности»
Цель урока: Сформировать у обучающихся экспериментальные навыки исследования зависимости движения робота от характеристик поверхности и типа колес, а также умение анализировать полученные данные и делать обоснованные технические выводы.
Планируемые результаты:
- Личностные: развитие научного подхода к решению технических задач; формирование культуры проведения экспериментов; воспитание аккуратности при сборе и обработке данных.
- Предметные: овладение методикой исследования зависимости движения робота от типа поверхности и колес; понимание физических принципов взаимодействия колес с различными поверхностями; формирование умения выбирать оптимальный тип колес для заданных условий движения.
- Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать эксперимент и фиксировать результаты; формирование навыков анализа полученных данных и внесения корректировок в исследование.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде при проведении экспериментов; формирование навыков представления результатов исследования.
- Познавательные УУД: развитие умения устанавливать причинно-следственные связи между характеристиками поверхности, типом колес и эффективностью движения робота; формирование навыков построения графиков зависимостей на основе экспериментальных данных.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК
Задачи урока:
- Организовать проведение экспериментов с различными типами колес и поверхностей
- Научить систематизировать и фиксировать результаты экспериментов в таблице
- Сформировать навыки построения графиков зависимостей на основе полученных данных
- Научить анализировать результаты и делать выводы о выборе оптимального типа колес для разных поверхностей
- Развить умение применять результаты исследования при проектировании робототехнических систем
Тип урока: лабораторно-практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Робототехнические наборы (1 набор на 2-3 учащихся)
- Наборы различных типов колес (резиновые, пластиковые, гусеничные, с протектором, без протектора)
- Набор тестовых поверхностей (гладкая, шероховатая, мягкая, линолеум, ковровое покрытие, наклонная плоскость)
- Секундомеры для измерения времени прохождения дистанции
- Динамометры для измерения силы трения
- Рулетки для измерения расстояний
- Весы для взвешивания моделей роботов
- Рабочие листы для записи результатов
- Миллиметровая бумага для построения графиков
- Инструкционные карты для проведения экспериментов
- Компьютеры с программным обеспечением для обработки данных и построения графиков
- Фотоаппарат для документирования экспериментов
- Проектор и экран для демонстрации результатов
ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК
Образовательные технологии: исследовательская деятельность, экспериментальная работа, проблемное обучение, информационно-коммуникационные технологии, обучение в сотрудничестве.
Межпредметные связи:
- Физика: сила трения, коэффициент трения, сцепление колес с поверхностью, преобразование энергии
- Математика: измерение величин, статистическая обработка данных, построение и анализ графиков, выявление зависимостей
Основные понятия: трение качения, трение скольжения, коэффициент сцепления, проходимость, протектор колеса, тип поверхности, гусеничный привод, колесный привод, экспериментальные данные, оптимизация конструкции.
| 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 необходимого оборудования, занимают рабочие места в группах. | Психологическая готовность к занятию |
| 2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин) | Задает вопросы о предыдущем уроке по теме трения: “Какие виды трения мы изучили?”, “Как трение влияет на движение робота?”, “От чего зависит сцепление колес с поверхностью?”. Создает проблемную ситуацию: “Как выбрать оптимальные колеса для робота, который должен двигаться по разным поверхностям?” | Отвечают на вопросы, вспоминают материал предыдущего урока, участвуют в обсуждении проблемной ситуации, высказывают предположения. | Активизация имеющихся знаний о трении и сцеплении |
| 3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин) | Формулирует цель практической работы: исследовать зависимость движения робота от типа поверхности и колес, выбрать оптимальный тип колес для разных поверхностей. Объясняет задачи исследования и ожидаемые результаты. | Записывают цель и задачи практической работы в рабочие листы, задают уточняющие вопросы. | Понимание цели и задач исследования |
| 4. Инструктаж по проведению исследования (5 мин) | Объясняет методику проведения экспериментов, демонстрирует образец заполнения таблицы результатов, обращает внимание на правила безопасности при проведении опытов. | Слушают инструктаж, изучают рабочие листы и методику проведения опытов, задают уточняющие вопросы. | Понимание методики проведения экспериментов |
| 5. Планирование экспериментальной работы (7 мин) | Помогает группам спланировать последовательность экспериментов, распределить роли в группе (экспериментатор, хронометрист, протоколист), определить переменные для исследования. | Планируют эксперименты, распределяют роли, определяют, какие колеса будут тестировать на каких поверхностях, заполняют план исследования в рабочих листах. | Формирование навыков планирования эксперимента |
| 6. Подготовка роботов и измерительного оборудования (8 мин) | Консультирует группы по подготовке роботов к эксперименту, помогает настроить датчики, объясняет принципы работы с измерительными приборами. | Подготавливают роботов к эксперименту, устанавливают первый тип колес, проверяют работу измерительных приборов, подготавливают поверхности для тестирования. | Подготовка к проведению экспериментов |
| 7. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации различных типов движения. | Выполняют физические упражнения, снимают напряжение. | Снятие физического напряжения |
| 8. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию движения по горизонтальной поверхности (15 мин) | Координирует работу групп, следит за правильностью проведения измерений, консультирует по возникающим вопросам. Предлагает измерить скорость движения робота с разными колесами по горизонтальным поверхностям разного типа. | Проводят эксперименты по движению робота с различными типами колес по горизонтальным поверхностям. Измеряют время прохождения фиксированной дистанции, рассчитывают скорость, записывают результаты в таблицу. | Формирование навыков проведения экспериментов и фиксации результатов |
| 9. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию движения по наклонной поверхности (15 мин) | Координирует проведение второй серии экспериментов, обращает внимание на методику измерения максимального угла подъема. Предлагает определить максимальный угол наклона, который может преодолеть робот с разными колесами. | Проводят эксперименты по определению максимального угла наклона для роботов с различными типами колес на разных поверхностях. Постепенно увеличивают угол наклона до момента пробуксовки, измеряют угол, записывают результаты. | Развитие навыков исследования предельных возможностей системы |
| 10. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию преодоления препятствий (10 мин) | Организует третью серию экспериментов, предлагает исследовать способность робота преодолевать небольшие препятствия с разными типами колес. | Проводят эксперименты по преодолению препятствий (небольшие пороги разной высоты) с разными типами колес. Фиксируют максимальную высоту преодолеваемого препятствия для каждого типа колес, записывают результаты. | Расширение представлений о проходимости роботов |
| 11. Обработка результатов экспериментов (10 мин) | Организует работу по обработке результатов, консультирует по методам расчета средних значений и построения графиков. | Обрабатывают полученные данные, рассчитывают средние значения для повторяющихся измерений, заполняют итоговую таблицу результатов. | Формирование навыков обработки экспериментальных данных |
| 12. Построение графиков зависимостей (8 мин) | Объясняет принципы построения графиков по экспериментальным данным, обращает внимание на выбор масштаба и обозначение осей. | Строят графики зависимости скорости движения от типа колес и поверхности, графики зависимости максимального угла подъема от типа колес. | Развитие навыков наглядного представления данных |
| 13. Анализ результатов и формулирование выводов (7 мин) | Организует анализ полученных результатов, помогает формулировать выводы о преимуществах и недостатках разных типов колес на разных поверхностях. | Анализируют полученные данные и графики, формулируют выводы о том, какие типы колес лучше всего подходят для разных условий движения, записывают выводы в рабочие листы. | Формирование навыков анализа и формулирования выводов |
| 14. Выбор оптимального типа колес для разных задач (5 мин) | Предлагает на основе проведенного исследования выбрать оптимальный тип колес для различных задач (движение по ковру, линолеуму, преодоление подъемов, движение по песку). | Составляют рекомендации по выбору оптимального типа колес для разных задач и поверхностей, обосновывают свой выбор результатами экспериментов. | Применение результатов исследования для практических задач |
| 15. Презентация результатов исследования (10 мин) | Организует представление результатов исследования группами, предлагает сравнить результаты разных групп, обсудить различия. | Представляют результаты своих исследований, демонстрируют графики и таблицы, объясняют сделанные выводы, отвечают на вопросы. | Развитие навыков представления результатов исследования |
| 16. Обобщение результатов (5 мин) | Обобщает результаты всех групп, помогает выявить общие закономерности, подчеркивает научную методологию исследования. | Участвуют в обсуждении общих результатов, формулируют закономерности влияния типа поверхности на выбор колес, делают записи в рабочих листах. | Систематизация результатов исследования |
| 17. Рефлексия (3 мин) | Предлагает учащимся оценить результаты своей работы, используя прием “Закончи предложение”: “Сегодня я узнал…”, “Мне удалось…”, “Было трудно…”, “Теперь я могу…”. | Оценивают свою работу, заполняют лист рефлексии, анализируют полученные знания и опыт. | Развитие навыков самооценки и рефлексии |
| 18. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Оформить отчет по исследованию; 2) Разработать эскиз универсального колеса, которое было бы эффективно на разных типах поверхностей. | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы. | Понимание домашнего задания |
| 19. Подведение итогов урока (2 мин) | Обобщает результаты урока, отмечает успехи учащихся в проведении исследования, подчеркивает значимость полученных знаний для проектирования роботов. | Слушают итоговую речь учителя, задают возникшие вопросы. | Осознание результатов урока |
Диагностика результатов:
- Оценка правильности проведения экспериментов и измерений
- Анализ заполнения таблицы результатов (полнота, аккуратность, правильность)
- Оценка качества построенных графиков (точность, наглядность, оформление)
- Проверка обоснованности выводов о выборе оптимального типа колес для разных поверхностей
- Наблюдение за работой в группах (распределение ролей, взаимодействие, активность)
- Анализ представления результатов исследования (логичность, наглядность, аргументированность)
- Оценка заполнения листа рефлексии (осознанность, глубина анализа)