Практическая работа «Сборка робота и программирование нескольких светодиодов»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Практическая работа «Сборка робота и программирование нескольких светодиодов»
Цель урока: Создать условия для развития практических навыков дополнения базовой модели робота электронными компонентами и программирования световой индикации для отображения различных режимов движения.
Предметные:
- Знание принципов работы светодиодов и способов их подключения к контроллеру робота
- Умение дополнять базовую модель робота элементами световой индикации
- Навыки программирования световых сигналов в соответствии с режимами движения робота
- Понимание взаимосвязи между программой и физическими компонентами робота
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение планировать последовательность действий при сборке и программировании, контролировать правильность выполнения задания
- Познавательные УУД: умение применять знания из области физики и математики в практической деятельности
- Коммуникативные УУД: умение работать в группе, обсуждать технические решения, распределять обязанности
Личностные:
- Развитие технического мышления и творческого подхода к решению задач
- Формирование ответственного отношения к выполнению практических заданий
- Воспитание интереса к электронике и программированию
- Развитие самостоятельности и внимания к деталям
Образовательные:
- Закрепить знания о принципах работы светодиодов и их подключении к контроллеру
- Научить способам программирования световых индикаторов
- Сформировать понимание взаимосвязи между режимами движения робота и соответствующей световой сигнализацией
Развивающие:
- Развивать навыки конструирования и программирования
- Формировать алгоритмическое мышление
- Развивать умение применять знания из разных предметных областей (физика, математика) в практической деятельности
Воспитательные:
- Воспитывать культуру работы с электронными компонентами
- Формировать навыки безопасной работы с электротехническими устройствами
- Развивать коммуникативные навыки при работе в группе
Тип урока: Практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Образовательные робототехнические наборы (LEGO, Arduino или аналоги)
- Светодиоды разных цветов, провода, резисторы
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Мультимедийный проектор и экран
- Презентация с примерами подключения светодиодов
- Схемы подключения светодиодов к различным типам контроллеров
- Инструкции по программированию световой индикации
- Паяльное оборудование (при необходимости)
Образовательные технологии:
- Практико-ориентированное обучение
- Проектная технология
- Работа в малых группах
- Проблемное обучение
Межпредметные связи:
- Физика: Электрические цепи, полупроводники, принципы работы светодиода, закон Ома, понятие о прямом падении напряжения на диоде
- Математика: Программирование последовательностей, временные интервалы, циклы, логические операторы
- Информатика: Алгоритмизация, программирование логических условий, управление периферийными устройствами
- Технология: Навыки монтажа электронных компонентов, соблюдение полярности при подключении
Основные понятия: Светодиод, катод, анод, полярность, резистор, токоограничивающий резистор, контроллер, цифровой выход, широтно-импульсная модуляция (ШИМ), яркость свечения, циклический алгоритм, условный оператор, последовательность выполнения команд, параллельное и последовательное подключение.
| 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 со светодиодами и электронными компонентами. | Готовят рабочие места, проверяют наличие необходимых компонентов, включают компьютеры | Знание правил техники безопасности при работе с электронными компонентами | Регулятивные: самоорганизация, готовность к работе с оборудованием |
| 2. Актуализация знаний (5 мин) | Задает вопросы: “Что такое светодиод?”, “Какую роль выполняет резистор при подключении светодиода?”, “Какие сигналы используют автомобили для индикации своих действий?” | Отвечают на вопросы, вспоминают материал о светодиодах и электрических цепях, обсуждают световую индикацию в транспорте | Актуализация знаний о принципах работы светодиодов и их применении | Познавательные: извлечение имеющихся знаний Коммуникативные: выражение своих мыслей |
| 3. Постановка задачи (7 мин) | Объясняет задачу практической работы: “Сегодня мы будем дополнять наших роботов системой световой сигнализации. Робот должен сигнализировать о своих действиях так же, как автомобиль: показывать поворот, сигнализировать о движении вперед или назад, об остановке”. Демонстрирует пример готового робота со световой индикацией. | Слушают постановку задачи, задают уточняющие вопросы, обсуждают возможные варианты реализации | Понимание целей практической работы | Познавательные: мотивация к практической деятельности |
| 4. Теоретическая часть (10 мин) | Демонстрирует схемы подключения светодиодов к контроллеру, объясняет необходимость использования резисторов. Показывает простой пример программы для управления светодиодом. Рассказывает о логике работы световой индикации для разных режимов движения. | Слушают объяснения, делают записи в тетрадях, зарисовывают схемы подключения | Понимание принципов подключения светодиодов и основ их программирования | Познавательные: усвоение новой информации и её связывание с уже известной |
| 5. Практическая работа (20 мин) | Организует работу в парах/малых группах. Раздает необходимые компоненты. Консультирует по вопросам подключения светодиодов и программирования. Обращает внимание на наиболее распространенные ошибки. | Работают в группах: 1) Дополняют базовую модель робота светодиодами (спереди, сзади, по бокам) 2) Подключают светодиоды к контроллеру 3) Пишут программу, связывающую световую индикацию с режимами движения робота | Умение дополнять конструкцию робота компонентами световой индикации, подключать и программировать светодиоды | Регулятивные: планирование работы, контроль выполнения Познавательные: применение знаний на практике Коммуникативные: взаимодействие в группе |
| 6. Тестирование и отладка (10 мин) | Организует проверку работоспособности световой индикации. Предлагает протестировать разные режимы движения и соответствующую им световую сигнализацию. | Тестируют работу светодиодов в разных режимах движения робота, исправляют выявленные проблемы, оптимизируют программу | Умение отлаживать программу и исправлять ошибки в конструкции | Регулятивные: корректировка и самоконтроль Познавательные: анализ результатов |
| 7. Демонстрация результатов (7 мин) | Организует демонстрацию работы роботов. Предлагает командам показать работу световой индикации в различных режимах движения. | Демонстрируют работу своих роботов, комментируют особенности подключения и программирования световой индикации | Умение демонстрировать результаты работы и объяснять принцип действия | Коммуникативные: представление результатов Познавательные: рефлексия |
| 8. Рефлексия и подведение итогов (3 мин) | Подводит итоги практической работы, отмечает успешные решения. Задает вопросы: “Какие трудности возникли при подключении светодиодов?”, “Какой режим световой индикации было сложнее всего реализовать?” | Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями о работе, оценивают свои достижения | Осознание полученного практического опыта | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: обобщение опыта |
Базовый уровень:
- Завершить программирование световой индикации робота (если не успели на уроке)
- Подготовить описание принципов работы разработанной системы индикации
Повышенный уровень:
- Разработать дополнительные режимы световой индикации (например, аварийная сигнализация, индикация уровня заряда батареи)
- Предложить проект усовершенствования системы световой индикации (использование RGB-светодиодов, добавление плавного изменения яркости и т.д.)
Критерии оценивания практической работы:
- Качество монтажа светодиодов на роботе (1-5 баллов)
- Правильность подключения светодиодов к контроллеру (1-5 баллов)
- Функциональность программы световой индикации (1-5 баллов)
- Соответствие световых сигналов режимам движения (1-5 баллов)
- Оригинальность и эстетичность решения (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 работы светодиодов и особенности их подключения
- Роль токоограничивающих резисторов в схеме со светодиодами
- Способы программирования световой индикации
- Соответствие световых сигналов различным режимам движения робота
Уметь:
- Правильно монтировать светодиоды на конструкцию робота
- Подключать светодиоды к контроллеру с учетом полярности
- Программировать световую индикацию для различных режимов движения
- Отлаживать программу и устранять неисправности в подключении
Владеть:
- Навыками работы с электронными компонентами
- Приемами программирования периферийных устройств
- Методами тестирования и отладки электронных схем
- Технологией интеграции световой индикации в систему управления роботом
Дополнительные материалы к уроку:
- Схемы подключения светодиодов к различным типам контроллеров
- Примеры программ для управления светодиодами
- Таблица соответствия световых сигналов режимам движения
- Справочная информация о характеристиках различных типов светодиодов
- Инструкция по расчету токоограничивающих резисторов