Роботы на колёсном ходу
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Роботы на колёсном ходу
Цель урока: Создать условия для формирования представлений о различных типах колесных систем роботов, их особенностях и применении через сравнительный анализ конфигураций для разных условий эксплуатации.
Предметные:
- Знание основных типов колесных систем роботов (дифференциальный привод, Аккерман, всенаправленные колеса)
- Понимание преимуществ и недостатков различных колесных конфигураций
- Умение подбирать оптимальный тип колесной системы для конкретной задачи
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение сравнивать и анализировать технические решения, делать обоснованный выбор
- Познавательные УУД: умение систематизировать информацию, выявлять причинно-следственные связи между конструкцией и характеристиками
- Коммуникативные УУД: умение аргументировать свою точку зрения, участвовать в дискуссии
Личностные:
- Развитие технического мышления и аналитических способностей
- Формирование интереса к инженерным решениям
- Воспитание критического подхода к выбору технических средств
Образовательные:
- Изучить основные типы колесных систем роботов
- Рассмотреть физические принципы работы различных колесных конфигураций
- Сформировать представление о критериях выбора колесной системы для конкретных задач
Развивающие:
- Развивать умение анализировать технические системы
- Формировать навыки сравнения и классификации
- Развивать пространственное мышление и интерес к инженерным решениям
Воспитательные:
- Воспитывать аккуратность и внимание к деталям
- Формировать культуру технического мышления
- Развивать коммуникативные навыки при работе в группах
Тип урока: Комбинированный (теория + практика)
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Компьютер, проектор, экран
- Презентация по теме “Типы колесных систем роботов”
- Демонстрационные модели роботов с различными типами колесных систем
- Видеоматериалы с примерами движения роботов разных типов
- Раздаточный материал для аналитической работы
- Наборы различных колес (стандартные, всенаправленные, меканум)
Образовательные технологии:
- Проблемное обучение
- Технология развития критического мышления
- Групповая работа
- Сравнительный анализ
Межпредметные связи:
- Физика: Особенности колесного движителя, трение качения, проходимость по разным поверхностям
- Математика: Расчет кинематики колесных систем, геометрия расположения колес
- Информатика: Алгоритмы управления разными колесными системами
- Технология: Конструкционные особенности различных колесных платформ
Основные понятия: Колесная база, дифференциальный привод, схема Аккермана, всенаправленные колеса, омни-колеса, меканум-колеса, голономная система, неголономная система, радиус поворота, маневренность, проходимость, коэффициент трения качения
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. Создает мотивацию: “Сегодня мы будем изучать, как роботы передвигаются на колесах - от простых тележек до сложных всенаправленных систем” | Готовятся к уроку, настраиваются на работу | - | Регулятивные: самоорганизация |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Задает вопросы: “Какие типы транспортных средств на колесах вы знаете?”, “Каким образом автомобиль поворачивает?”, “Почему у разных видов транспорта разное количество колес?” | Отвечают на вопросы, приводят примеры из жизни, актуализируют знания о транспортных средствах | Актуализация представлений о колесных транспортных средствах | Познавательные: извлечение имеющихся знаний Коммуникативные: формулирование мыслей |
| 3. Изучение нового материала (15 мин) | Объясняет основные типы колесных систем роботов, демонстрирует презентацию: 1) Дифференциальный привод - схема, принцип работы, преимущества и недостатки 2) Система Аккермана - схема, принцип работы, применение 3) Всенаправленные колеса - конструкция, возможности движения. Демонстрирует модели или видео с примерами движения роботов с разными колесными системами | Слушают, делают записи, зарисовывают схемы расположения колес различных типов, задают вопросы | Формирование знаний о типах колесных систем, их принципах работы и областях применения | Познавательные: анализ информации, установление закономерностей Коммуникативные: умение задавать вопросы |
| 4. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую динамическую паузу: “Давайте представим, как движутся различные колесные системы” - предлагает имитировать движения | Выполняют физические упражнения, имитируя движения разных типов роботов | - | Регулятивные: переключение внимания |
| 5. Практическая работа (15 мин) | Организует групповую работу. Делит класс на группы (3-4 человека). Задание: “Провести сравнительный анализ колесных конфигураций для разных условий эксплуатации”. Каждой группе выдает таблицу для заполнения с параметрами: маневренность, проходимость, сложность управления, устойчивость, энергоэффективность. Предлагает проанализировать применимость разных колесных систем для: движения по пересеченной местности, узких коридорах, перемещения тяжелых грузов, высокоскоростного движения. | Работают в группах, заполняют сравнительную таблицу, обсуждают преимущества и недостатки каждой системы для разных условий, аргументируют свой выбор. При необходимости обращаются к дополнительным материалам. | Умение сравнивать и анализировать различные колесные системы, понимание их применимости для разных задач | Регулятивные: планирование деятельности Познавательные: сравнение, классификация Коммуникативные: работа в команде |
| 6. Представление результатов (8 мин) | Организует представление результатов работы групп. Модерирует обсуждение, задает уточняющие вопросы, помогает сделать обобщения. | Представители групп озвучивают результаты анализа, аргументируют выбор оптимальных конфигураций для разных условий, отвечают на вопросы | Закрепление понимания преимуществ и недостатков различных колесных систем | Коммуникативные: презентация результатов, аргументация Познавательные: обобщение информации |
| 7. Рефлексия и подведение итогов (3 мин) | Подводит итоги урока, задает вопросы: “Какая колесная система наиболее универсальна?”, “С какими трудностями можно столкнуться при проектировании робота на колесах?”, “Где в реальной жизни вы встречали примеры изученных сегодня систем?” | Отвечают на вопросы, делятся мыслями о полученных знаниях, оценивают свою работу на уроке | Осознание применимости знаний о колесных системах | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: рефлексия |
Базовый уровень:
- Подготовить краткое сообщение об одном из реальных роботов на колесном ходу (указать тип колесной системы и обосновать этот выбор)
- Составить таблицу “Преимущества и недостатки” для одного из типов колесных систем
Повышенный уровень:
- Разработать концепцию робота с колесной системой для решения конкретной задачи (например, доставка грузов в помещении, движение по песчаной поверхности)
- Выполнить схематичный чертеж предложенной колесной системы с указанием расположения и типа колес
Критерии оценивания практической работы (сравнительного анализа):
- Полнота анализа типов колесных систем (1-5 баллов)
- Корректность определения преимуществ и недостатков (1-5 баллов)
- Обоснованность выбора системы для конкретных условий (1-5 баллов)
- Логичность и структурированность представленной информации (1-5 баллов)
- Качество оформления таблицы сравнительного анализа (1-5 баллов)
Шкала оценивания:
- “5” - 21-25 баллов
- “4” - 16-20 баллов
- “3” - 10-15 баллов
- “2” - менее 10 баллов
По итогам урока учащиеся должны:
Знать:
- Основные типы колесных систем роботов
- Принципы работы дифференциального привода, системы Аккермана и всенаправленных колес
- Физические особенности колесного движителя
- Критерии выбора колесной системы для разных условий эксплуатации
Уметь:
- Различать типы колесных систем роботов
- Анализировать преимущества и недостатки разных колесных конфигураций
- Выбирать оптимальный тип колесной системы для конкретной задачи
- Обосновывать свой выбор с учетом условий эксплуатации
Владеть:
- Навыками сравнительного анализа технических систем
- Терминологией в области колесных систем роботов
- Способностью критически оценивать технические решения
Дополнительные материалы к уроку:
- Схемы различных колесных конфигураций
- Таблица сравнения характеристик разных типов колесных систем
- Видеофрагменты с примерами движения роботов с разными колесными системами
- Технические характеристики различных типов колес (стандартных, всенаправленных)
- Глоссарий терминов по колесным системам роботов