Движение модели транспортного робота
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Модель движения транспортного робота
Цель урока: Создать условия для формирования представлений о различных типах движения транспортных роботов и методах оптимизации траекторий через построение и анализ графиков движения с различными параметрами.
Предметные:
- Знание основных типов движения транспортных роботов (равномерное, ускоренное)
- Понимание влияния физических факторов (инерция, трение) на движение робота
- Умение рассчитывать параметры движения (скорость, путь, время)
- Навыки планирования оптимальных маршрутов для транспортных роботов
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение планировать движение робота, анализировать эффективность различных типов маневров
- Познавательные УУД: умение применять знания из физики и математики для оптимизации движения робота
- Коммуникативные УУД: умение аргументировать выбор оптимальной траектории движения, работать в группе
Личностные:
- Развитие аналитического мышления при планировании движения роботов
- Формирование понимания взаимосвязи теоретических знаний и их практического применения
- Воспитание аккуратности и точности при проведении расчетов и построении графиков
Образовательные:
- Изучить различные типы движения транспортных роботов
- Рассмотреть влияние физических факторов на характеристики движения
- Научить методам оптимизации траекторий и планирования маршрутов
Развивающие:
- Развивать умение анализировать графики движения
- Формировать навыки расчета параметров движения
- Развивать способность к выявлению оптимальных решений
Воспитательные:
- Воспитывать культуру выполнения технических расчетов
- Формировать ответственное отношение к проектированию движения роботов
- Развивать навыки командной работы при решении инженерных задач
Тип урока: Комбинированный (теория + практика)
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Компьютеры с программным обеспечением для построения графиков (Excel, Python или специализированное ПО)
- Мультимедийный проектор и экран
- Презентация по теме “Типы движения транспортных роботов”
- Робототехнические наборы для демонстрации (опционально)
- Рабочие листы для построения графиков движения
- Калькуляторы для выполнения расчетов
- Интерактивный симулятор движения робота (при наличии)
- Таблицы с формулами для расчета параметров движения
Образовательные технологии:
- Проблемное обучение
- Информационно-коммуникационные технологии
- Исследовательская деятельность
- Групповая работа
Межпредметные связи:
- Физика: Кинематика движения, ускорение, торможение, инерция, трение качения и скольжения, преобразование энергии
- Математика: Расчет параметров движения, скорости, пути, времени, построение и анализ графиков, геометрия поворотов
- Информатика: Моделирование движения, алгоритмы планирования маршрутов
- Технология: Конструктивные особенности транспортных роботов, влияющие на характеристики движения
Основные понятия: Равномерное движение, ускоренное движение, тормозной путь, инерция, коэффициент трения, линейная скорость, угловая скорость, траектория, маневр, оптимизация маршрута, энергоэффективность движения, алгоритм планирования пути
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. | Готовятся к уроку, занимают рабочие места | - | Регулятивные: самоорганизация |
| 2. Мотивация и целеполагание (5 мин) | Демонстрирует видеоролики с движением транспортных роботов: один движется рывками и неэффективно, другой - плавно и оптимально. Задает вопросы: “Почему один робот движется эффективнее другого?”, “Как можно спланировать оптимальное движение?” | Смотрят видео, отвечают на вопросы, участвуют в формулировании темы и цели урока | Понимание важности планирования движения роботов | Познавательные: мотивация к изучению темы Коммуникативные: участие в диалоге |
| 3. Актуализация знаний (7 мин) | Задает вопросы: “Какие типы движения вы знаете из курса физики?”, “Как рассчитать скорость движения?”, “Что влияет на тормозной путь?”, “Что происходит с телом при резкой остановке?” | Отвечают на вопросы, вспоминают формулы расчета скорости, ускорения, пути, понятия инерции, трения | Актуализация знаний о кинематике движения из курса физики | Познавательные: извлечение имеющихся знаний Коммуникативные: формулирование мыслей |
| 4. Изучение нового материала (15 мин) | Объясняет основные типы движения транспортных роботов, сопровождая рассказ презентацией: 1) Равномерное движение (постоянная скорость) 2) Равноускоренное движение (старт, разгон) 3) Равнозамедленное движение (торможение) Рассказывает о факторах, влияющих на движение (инерция, трение, масса робота, распределение нагрузки). Объясняет принципы оптимизации траекторий и планирования маршрутов. | Слушают объяснения, делают записи, зарисовывают графики различных типов движения, задают уточняющие вопросы | Формирование знаний о типах движения транспортных роботов и факторах, влияющих на их движение | Познавательные: усвоение новой информации, установление причинно-следственных связей |
| 5. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую динамическую паузу: “Представим, что мы - роботы с разными типами движения: равномерным, ускоренным, с торможением” | Выполняют физические упражнения, имитируя разные типы движения | - | Регулятивные: переключение внимания |
| 6. Демонстрация расчета параметров движения (8 мин) | Показывает на примере, как рассчитать параметры движения робота: 1) Расчет времени движения при известном пути и скорости 2) Определение оптимального ускорения для достижения заданной скорости 3) Расчет тормозного пути при известной скорости и ускорении 4) Вычисление расхода энергии при различных типах движения | Наблюдают за демонстрацией, записывают формулы и примеры расчетов, решают простые задачи вместе с учителем | Умение выполнять расчеты параметров движения транспортных роботов | Познавательные: применение знаний для решения задач |
| 7. Практическая работа (15 мин) | Организует работу в группах по 3-4 человека. Задание: “Построить графики движения транспортного робота с различными параметрами для разных типов маневров”. Раздает рабочие листы с заданиями: построить графики “скорость-время” и “путь-время” для: 1) Равномерного движения 2) Движения с ускорением и торможением 3) Движения с оптимизированным профилем скорости Консультирует группы в процессе работы. | Работают в группах: выполняют расчеты параметров движения для разных ситуаций, строят графики скорости и пути, анализируют полученные результаты, делают выводы об эффективности различных типов движения | Умение строить и анализировать графики движения транспортного робота | Регулятивные: планирование работы Познавательные: построение графиков, анализ данных Коммуникативные: работа в группе |
| 8. Обсуждение результатов (8 мин) | Организует представление результатов работы групп. Задает вопросы: “Какой тип движения наиболее энергоэффективен?”, “Как изменяется тормозной путь при увеличении скорости?”, “Какой профиль скорости оптимален для поворота?” | Представляют свои графики, сравнивают результаты разных групп, объясняют выявленные закономерности, отвечают на вопросы | Понимание зависимостей между параметрами движения, умение анализировать графики | Коммуникативные: представление результатов Познавательные: обобщение данных, формулирование выводов |
| 9. Практическое применение (10 мин) | Предлагает решить практическую задачу: “Разработать оптимальный профиль скорости для транспортного робота, который должен преодолеть заданный маршрут с препятствиями за минимальное время с минимальным расходом энергии”. Демонстрирует пример решения. | Решают практическую задачу, применяя полученные знания: определяют участки для равномерного движения, ускорения и торможения, рассчитывают оптимальные параметры | Умение применять знания для оптимизации движения транспортного робота | Регулятивные: принятие решений Познавательные: применение знаний в новой ситуации |
| 10. Рефлексия и подведение итогов (3 мин) | Подводит итоги урока, задает вопросы: “Какие факторы наиболее важны при планировании движения робота?”, “Каким образом можно оптимизировать движение робота для энергосбережения?”, “Где в повседневной жизни вы наблюдаете примеры оптимизации движения?” | Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями, оценивают свою работу на уроке | Систематизация знаний о движении транспортных роботов | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: рефлексия |
Базовый уровень:
- Рассчитать время и путь при равноускоренном движении робота с заданными параметрами
- Составить таблицу зависимости тормозного пути от скорости движения
Повышенный уровень:
- Разработать оптимальный профиль скорости для выполнения роботом сложного маршрута с поворотами и построить соответствующие графики
- Исследовать и описать, как влияет масса груза на параметры движения транспортного робота
Критерии оценивания практической работы (построение графиков):
- Правильность выполнения расчетов параметров движения (1-5 баллов)
- Точность построения графиков (1-5 баллов)
- Корректность анализа графиков и выводов (1-5 баллов)
- Оптимальность предложенного профиля движения (1-5 баллов)
- Качество оформления и представления результатов (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 движения транспортных роботов (равномерное, ускоренное, замедленное)
- Физические факторы, влияющие на движение робота (инерция, трение, масса)
- Формулы для расчета параметров движения (скорость, путь, время, ускорение)
- Принципы оптимизации траекторий движения
Уметь:
- Рассчитывать параметры движения транспортного робота
- Строить и анализировать графики движения
- Определять оптимальный профиль скорости для различных маневров
- Планировать эффективные маршруты движения роботов
Владеть:
- Навыками оптимизации движения роботов
- Методами анализа графиков движения
- Способностью применять знания из физики и математики для решения практических задач
Дополнительные материалы к уроку:
- Формулы для расчета параметров движения
- Примеры графиков различных типов движения
- Шаблоны для построения графиков
- Задачи для самостоятельного решения
- Справочная информация о физических характеристиках различных поверхностей (коэффициенты трения)
- Алгоритмы оптимизации маршрутов для различных задач