Простые модели роботов с элементами управления
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
ЦЕЛЕВОЙ БЛОК
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Простые модели роботов с элементами управления
Цель урока: Создать условия для формирования представлений о системах управления роботами, их типах и принципах работы через практическое проектирование схемы управления транспортным роботом.
Планируемые результаты:
Предметные:
- Знание основ систем управления роботами
- Понимание разницы между разомкнутыми и замкнутыми системами управления
- Умение различать типы контроллеров
- Способность составлять схемы управления роботом
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение планировать последовательность действий, определять необходимые компоненты системы управления
- Познавательные УУД: умение анализировать системы управления, устанавливать связи между сигналами и действиями
- Коммуникативные УУД: умение работать в паре/группе, объяснять свои решения, аргументировать выбор
Личностные:
- Формирование системного мышления
- Развитие интереса к системам управления техническими объектами
- Воспитание культуры проектной работы
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК
Задачи урока:
Образовательные:
- Изучить основные компоненты систем управления роботами
- Сформировать понимание принципов работы разомкнутых и замкнутых систем управления
- Рассмотреть типы контроллеров и их функции
Развивающие:
- Развивать логическое и аналитическое мышление при проектировании систем управления
- Формировать умение выстраивать причинно-следственные связи
- Развивать навыки схематизации и визуального представления систем
Воспитательные:
- Воспитывать аккуратность и точность в проектной работе
- Формировать культуру работы с техническими системами
- Развивать коммуникативные навыки в процессе групповой работы
Тип урока: Комбинированный (теория + практика)
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Компьютер, проектор, экран
- Презентация по теме “Системы управления роботами”
- Демонстрационные модели роботов с различными типами управления
- Раздаточный материал (шаблоны для составления схем)
- Маркеры, цветные карандаши, бумага формата А3
- Примеры готовых схем управления
ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК
Образовательные технологии:
- Проблемное обучение
- Технология развития критического мышления
- Групповая работа
- Моделирование и проектирование
Межпредметные связи:
- Физика: Принципы управления движением, преобразование сигналов в механическое действие
- Математика: Алгоритмы управления, логические операции в системах управления
- Информатика: Программное обеспечение для систем управления
- Технология: Конструирование механических систем
Основные понятия: Система управления, контроллер, разомкнутая система, замкнутая система, датчик, исполнительный механизм, обратная связь, алгоритм управления, входной сигнал, выходной сигнал, управляющее воздействие
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, формулирует тему урока: “Сегодня мы будем изучать, как управлять роботами и создавать системы управления” | Приветствуют учителя, готовятся к уроку, записывают тему | - | Регулятивные: самоорганизация, готовность к учебной деятельности |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Задает вопросы: “Как вы думаете, что необходимо роботу, чтобы выполнять заданные действия?”, “Что такое управление?”, “Какие примеры систем управления вы можете привести из повседневной жизни?” | Отвечают на вопросы, приводят примеры: пульт от телевизора, управление автомобилем, регулировка громкости и т.д. | Актуализация представлений о системах управления | Познавательные: извлечение имеющихся знаний Коммуникативные: формулирование мыслей |
| 3. Изучение нового материала (15 мин) | Объясняет основные понятия системы управления роботами, демонстрирует презентацию. Рассказывает о разомкнутых и замкнутых системах управления, показывает их схемы и объясняет различия. Демонстрирует различные типы контроллеров, объясняет их функции. Приводит примеры применения в роботах. | Слушают, делают записи, задают вопросы. Зарисовывают в тетрадь основные схемы разомкнутой и замкнутой систем управления. | Формирование знаний об основах систем управления, их типах и принципах работы | Познавательные: анализ информации, установление причинно-следственных связей Коммуникативные: умение задавать вопросы |
| 4. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую динамическую паузу: “Представьте, что вы - роботы, и я - ваша система управления. Буду подавать команды, а вы должны их выполнять” | Выполняют физические упражнения по командам учителя | - | Регулятивные: выполнение инструкций |
| 5. Практическая работа (15 мин) | Делит класс на группы по 3-4 человека. Объясняет задание: “Разработать схему системы управления транспортным роботом с указанием входных и выходных сигналов”. Раздает шаблоны для схем и материалы. Консультирует группы в процессе работы. | Работают в группах, обсуждают, что нужно для управления транспортным роботом. Определяют входные сигналы (от датчиков, пульта и т.д.) и выходные сигналы (к моторам, индикаторам). Составляют схему на листе А3. | Умение проектировать схему системы управления, определять входные и выходные сигналы | Познавательные: моделирование системы Регулятивные: планирование деятельности Коммуникативные: групповое взаимодействие |
| 6. Представление результатов (4 мин) | Организует представление результатов работы групп. Задает уточняющие вопросы, направляет дискуссию. | Представители групп показывают свои схемы, объясняют, как работает их система управления, какие входные сигналы используются, какие выходные сигналы генерируются и как они влияют на работу робота. | Понимание принципов работы систем управления, умение объяснить связи между компонентами | Коммуникативные: презентация результатов Познавательные: структурирование и обобщение информации |
| 7. Рефлексия и подведение итогов (2 мин) | Подводит итоги урока, задает вопросы: “Что нового вы узнали о системах управления?”, “Какие типы систем управления существуют?”, “В чем преимущества замкнутой системы управления?” | Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями, оценивают свою работу на уроке | Закрепление понимания основных понятий и принципов систем управления | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: рефлексия |
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Базовый уровень:
- Составить список примеров разомкнутых и замкнутых систем управления из повседневной жизни (не менее 3 каждого типа)
- Доработать схему системы управления роботом, если не успели на уроке
Повышенный уровень: 3. Подготовить мини-исследование на тему “Применение систем управления в современных бытовых устройствах” 4. Разработать схему системы управления для робота-манипулятора, указав все входные и выходные сигналы
ОЦЕНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Критерии оценивания практической работы (схемы системы управления):
- Правильность структуры системы управления (1-5 баллов)
- Полнота указания входных сигналов (1-5 баллов)
- Корректность определения выходных сигналов (1-5 баллов)
- Логическая связь между компонентами системы (1-5 баллов)
- Аккуратность и наглядность оформления (1-5 баллов)
Шкала оценивания:
- “5” - 21-25 баллов
- “4” - 16-20 баллов
- “3” - 10-15 баллов
- “2” - менее 10 баллов
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
По итогам урока учащиеся должны:
Знать:
- Основные компоненты системы управления роботом
- Различия между разомкнутыми и замкнутыми системами управления
- Типы контроллеров и их функции
- Принципы преобразования сигналов в механические действия
Уметь:
- Составлять схемы систем управления
- Определять входные и выходные сигналы системы
- Анализировать работу простых систем управления
- Выбирать подходящий тип системы управления для конкретной задачи
Владеть:
- Навыками проектирования простых систем управления
- Терминологией в области управления роботами
- Умением визуализировать системы управления в виде схем
Дополнительные материалы к уроку:
- Схемы различных систем управления
- Примеры алгоритмов для простых систем управления
- Иллюстрации контроллеров различных типов
- Глоссарий основных терминов по теме урока