Практическая работа «Конструирование робота. Программирование поворотов робота»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Практическая работа «Конструирование робота. Программирование поворотов робота»
Цель урока: Создать условия для формирования практических навыков конструирования мобильного робота и программирования различных типов поворотов через практическую деятельность.
Предметные:
- Знание принципов конструирования мобильной платформы робота
- Умение программировать различные типы поворотов (на месте, по дуге)
- Навык оптимизации конструкции и программы для точного выполнения поворотов
- Понимание взаимосвязи между конструкцией робота и точностью его движений
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение ставить цель, планировать этапы сборки и программирования, корректировать конструкцию и программу
- Познавательные УУД: умение применять физические и математические знания для решения практической задачи
- Коммуникативные УУД: умение работать в команде, распределять обязанности, обсуждать результаты испытаний
Личностные:
- Формирование инженерного мышления
- Развитие настойчивости в достижении результата
- Воспитание ответственности за качество выполненной работы
- Формирование интереса к техническому творчеству
Образовательные:
- Закрепить знания о принципах конструирования мобильной робототехнической платформы
- Научить программировать различные типы поворотов робота
- Сформировать понимание влияния конструкции на характеристики движения
Развивающие:
- Развивать пространственное мышление и навыки конструирования
- Формировать алгоритмическое мышление при программировании движений
- Развивать умение анализировать и корректировать результаты
Воспитательные:
- Воспитывать культуру работы с техническими устройствами
- Формировать навыки сотрудничества при решении практических задач
- Развивать внимание к деталям и точность в работе
Тип урока: Практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Образовательные робототехнические наборы (LEGO Education, Arduino или аналоги)
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Поле для тестирования роботов с разметкой углов (90°, 45°, 30°)
- Линейки, транспортиры, маркеры
- Инструкции по сборке базовой модели робота
- Справочные материалы по программированию поворотов
- Секундомер для измерения скорости выполнения заданий
Образовательные технологии:
- Практико-ориентированное обучение
- Проектная технология
- Командная работа
- Эксперимент и исследование
Межпредметные связи:
- Физика: Моменты сил при повороте, центробежные силы, трение скольжения и качения
- Математика: Расчет углов поворота, радиусов, программирование точных перемещений
- Информатика: Алгоритмизация и программирование, циклы, условные операторы
- Технология: Методы сборки конструкций, соединение деталей
Основные понятия: Платформа робота, дифференциальный привод, поворот на месте, поворот по дуге, радиус поворота, точность позиционирования, таймер, энкодеры, постоянная скорость, проскальзывание колес
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (3 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. Проводит инструктаж по технике безопасности при работе с конструктором и электронными компонентами. | Готовят рабочие места, проверяют наличие необходимых компонентов конструктора, включают компьютеры | Знание правил техники безопасности | Регулятивные: самоорганизация |
| 2. Постановка задачи (5 мин) | Объясняет задачи практической работы: “Сегодня вам предстоит собрать мобильного робота и запрограммировать его для выполнения различных поворотов. Робот должен уметь поворачиваться на точно заданный угол и двигаться по различным траекториям”. Показывает видео с примерами движения робота по различным траекториям. | Слушают, задают уточняющие вопросы, обсуждают особенности поворотов роботов разного типа | Понимание принципов поворота робота и влияния конструкции на характер движения | Познавательные: мотивация к практической деятельности |
| 3. Мини-лекция “Физика поворотов робота” (7 мин) | Объясняет физические основы поворотов робота: моменты сил, центробежные силы, трение. Поясняет математические расчеты для программирования точных поворотов. | Слушают, делают записи. Отвечают на вопросы о взаимосвязи физических величин и программных параметров | Понимание физических принципов поворота робота и математических расчетов | Познавательные: установление межпредметных связей |
| 4. Конструирование базовой модели робота (15 мин) | Демонстрирует основные элементы конструкции робота, раздает инструкции по сборке базовой модели. Консультирует группы по вопросам оптимального расположения колес, моторов и центра тяжести. | Работают в парах/малых группах, собирают базовую модель робота согласно инструкции или по собственному проекту с учетом требований к точности движений | Умение конструировать базовую модель мобильного робота с учетом требований к выполнению задачи | Регулятивные: планирование последовательности сборки Коммуникативные: взаимодействие в группе |
| 5. Программирование поворотов робота (15 мин) | Объясняет принципы программирования разных типов поворотов: на месте (разнонаправленное вращение колес) и по дуге (различные скорости колес). Демонстрирует пример программы, объясняет параметры, влияющие на точность поворота. | Создают программы для управления роботом, задавая параметры поворотов. Программируют: 1) поворот на месте на 90° 2) поворот на месте на произвольный угол 3) движение по дуге заданного радиуса | Умение программировать различные типы поворотов робота, настраивать параметры для достижения точности | Познавательные: алгоритмическое мышление Регулятивные: самоконтроль и коррекция |
| 6. Практические испытания и корректировка (10 мин) | Организует тестирование роботов на поле с разметкой. Консультирует по вопросам отладки программ и корректировки конструкции. | Проводят испытания своих роботов, измеряют точность поворотов, выявляют проблемы, корректируют программы и конструкцию | Умение анализировать результаты испытаний и вносить изменения для улучшения точности | Познавательные: анализ результатов Регулятивные: корректировка действий |
| 7. Демонстрация и оценка результатов (8 мин) | Организует демонстрацию работы роботов. Предлагает учащимся оценить точность выполнения поворотов и движения по заданной траектории. | Демонстрируют работу своих роботов, комментируют особенности конструкции и программы, отвечают на вопросы | Умение демонстрировать и объяснять принципы работы созданного робота | Коммуникативные: представление результатов Познавательные: рефлексия |
| 8. Подведение итогов и рефлексия (2 мин) | Подводит итоги практической работы, отмечает успешные решения и типичные проблемы. Задает вопросы: “Что влияло на точность поворотов?”, “Какой тип поворота оказался сложнее реализовать?” | Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями о работе, оценивают свои достижения | Понимание факторов, влияющих на точность движения робота | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: обобщение опыта |
Базовый уровень:
- Завершить программирование робота (если не успели на уроке)
- Подготовить краткий отчет о проделанной работе с описанием конструкции робота и особенностей программирования поворотов
Повышенный уровень:
- Разработать программу для движения робота по сложной траектории (восьмерка, спираль)
- Исследовать зависимость точности поворота от скорости движения робота
Критерии оценивания практической работы:
- Качество сборки робота (прочность, симметричность, оптимальное расположение центра тяжести) (1-5 баллов)
- Работоспособность программы для поворота на месте (1-5 баллов)
- Работоспособность программы для поворота по дуге (1-5 баллов)
- Точность выполнения поворотов на заданные углы (1-5 баллов)
- Оригинальность решения и дополнительная функциональность (0-5 баллов)
Шкала оценивания:
- “5” - 20-25 баллов
- “4” - 15-19 баллов
- “3” - 10-14 баллов
- “2” - менее 10 баллов
По итогам урока учащиеся должны:
Знать:
- Принципы конструирования шасси мобильного робота
- Физические основы поворотов робота
- Методы программирования различных типов поворотов
- Факторы, влияющие на точность движения робота
Уметь:
- Конструировать базовую модель мобильного робота
- Программировать повороты робота на месте и по дуге
- Настраивать параметры программы для достижения требуемой точности движений
- Анализировать и корректировать работу робота
Владеть:
- Навыками конструирования мобильной робототехнической платформы
- Приемами программирования движения робота по заданной траектории
- Методами отладки и оптимизации программы управления роботом
Дополнительные материалы к уроку:
- Схемы сборки базовой модели робота
- Примеры программ для различных типов поворотов
- Формулы для расчета параметров поворота
- Шаблоны траекторий для тестирования роботов
- Таблица для записи результатов измерений точности поворотов