Практическая работа «Проведение испытания, анализ разработанных программ»
Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6
Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Практическая работа «Проведение испытания, анализ разработанных программ»
Цель урока: Создать условия для формирования навыков проведения испытаний робототехнических систем, анализа эффективности разработанных алгоритмов и составления аналитического отчета с предложениями по оптимизации программного кода.
Предметные:
- Умение организовывать и проводить испытания робототехнических систем
- Навык измерения характеристик движения робота и точности выполнения задач
- Понимание методов статистической обработки результатов экспериментов
- Умение составлять аналитические отчеты с выводами и рекомендациями
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение планировать эксперимент, оценивать достоверность результатов, корректировать программы
- Познавательные УУД: умение анализировать данные, выявлять закономерности, формулировать выводы
- Коммуникативные УУД: умение представлять результаты исследований, обсуждать проблемы и решения
Личностные:
- Развитие критического мышления и самоанализа
- Формирование ответственности за качество выполненной работы
- Воспитание научного подхода к решению технических задач
Образовательные:
- Научить методам испытания робототехнических систем
- Сформировать понимание принципов статистической обработки результатов
- Обучить составлению аналитических отчетов по результатам испытаний
Развивающие:
- Развивать навыки анализа и интерпретации данных
- Формировать умение выявлять недостатки в программах и предлагать улучшения
- Развивать системное мышление при анализе работы робототехнических систем
Воспитательные:
- Воспитывать объективность при оценке результатов своей работы
- Формировать культуру проведения технических испытаний
- Развивать настойчивость в достижении оптимальных результатов
Тип урока: Практическая работа
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Робототехнические наборы с запрограммированными ранее роботами
- Компьютеры с установленной средой программирования
- Полигоны для тестирования роботов
- Измерительные инструменты (линейки, рулетки, секундомеры)
- Шаблоны для аналитических отчетов
- Электронные таблицы для статистической обработки результатов
- Видеокамера или смартфоны для записи испытаний
- Специальные маркеры для обозначения контрольных точек
Образовательные технологии:
- Проектное обучение
- Исследовательская деятельность
- Работа в малых группах
- Анализ проблемных ситуаций
Межпредметные связи:
- Физика: Проведение эксперимента по измерению характеристик движения, определение скорости, ускорения, точности позиционирования
- Математика: Статистическая обработка результатов эксперимента, оценка погрешностей, расчет средних значений, построение графиков
- Информатика: Анализ алгоритмов, оптимизация программ, отладка кода
- Русский язык: Составление технического отчета, корректное формулирование выводов и рекомендаций
Основные понятия: Испытание, тестирование, статистическая обработка, погрешность, среднеквадратическое отклонение, доверительный интервал, оптимизация программы, эффективность алгоритма, контрольная точка, повторяемость результатов, валидация, верификация, критерии эффективности
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (3 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. Напоминает о правилах безопасности при проведении испытаний роботов. | Готовят рабочие места, проверяют работоспособность робототехнических систем | Понимание правил безопасного проведения испытаний | Регулятивные: самоорганизация |
| 2. Постановка задачи (7 мин) | Формулирует цель практической работы: “Сегодня вы проведете испытания ранее разработанных программ управления роботом, соберете данные о точности выполнения задач и составите аналитический отчет с предложениями по оптимизации”. Объясняет критерии оценки эффективности программ и методику проведения испытаний. | Слушают задание, задают уточняющие вопросы, подготавливают материалы для фиксации результатов | Понимание целей и методики проведения испытаний | Познавательные: целеполагание Коммуникативные: формулирование вопросов |
| 3. Подготовка к эксперименту (10 мин) | Объясняет принципы организации эксперимента: 1) Определение параметров для измерения (точность движения, скорость выполнения задачи, энергоэффективность и т.д.) 2) Подготовка испытательных полигонов и оборудования 3) Разработка методики фиксации результатов Демонстрирует пример подготовки эксперимента. | Определяют параметры для измерения, подготавливают испытательные полигоны, размечают контрольные точки, настраивают измерительные инструменты | Умение планировать техническое испытание | Регулятивные: планирование деятельности Познавательные: определение критериев оценки |
| 4. Проведение испытаний (20 мин) | Консультирует группы во время проведения испытаний. Обращает внимание на необходимость многократного повторения тестов для повышения достоверности результатов. Напоминает о необходимости фиксации всех данных, включая ошибки и сбои. | Проводят серию испытаний разработанных программ: 1) Тестируют точность выполнения задач 2) Измеряют характеристики движения (скорость, точность позиционирования) 3) Фиксируют результаты каждого испытания 4) Документируют условия проведения тестов | Умение проводить испытания робототехнической системы, собирать объективные данные | Регулятивные: организация деятельности Познавательные: сбор и систематизация данных |
| 5. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую динамическую паузу. | Выполняют физические упражнения | - | Регулятивные: переключение внимания |
| 6. Статистическая обработка результатов (15 мин) | Объясняет методы статистической обработки результатов: 1) Расчет средних значений 2) Определение погрешностей и отклонений 3) Построение графиков зависимостей Демонстрирует примеры использования электронных таблиц для обработки данных. | Обрабатывают собранные данные статистическими методами: вычисляют средние значения, стандартные отклонения, строят графики, выявляют закономерности | Умение применять статистические методы для обработки результатов экспериментов | Познавательные: анализ данных, выявление закономерностей Регулятивные: организация деятельности |
| 7. Анализ результатов и выявление проблем (10 мин) | Организует анализ полученных результатов. Задает направляющие вопросы: “Какие отклонения от ожидаемых результатов вы обнаружили?”, “В каких условиях программа работает нестабильно?”, “Какие алгоритмические проблемы можно выделить?” | Анализируют результаты испытаний, выявляют проблемные места в программах, определяют причины неточностей и сбоев | Умение анализировать результаты и выявлять проблемы в работе программ | Познавательные: критический анализ Регулятивные: оценка результатов |
| 8. Разработка рекомендаций по оптимизации (10 мин) | Организует разработку рекомендаций по оптимизации программ. Ориентирует на конкретные предложения: “Как можно улучшить точность позиционирования?”, “Какие изменения в алгоритме позволят увеличить скорость выполнения задачи?” | Разрабатывают конкретные предложения по оптимизации программ: изменения в алгоритме, корректировка параметров, добавление новых функций | Умение предлагать решения для оптимизации программ | Познавательные: выдвижение гипотез Регулятивные: коррекция деятельности |
| 9. Составление аналитического отчета (15 мин) | Объясняет структуру аналитического отчета: 1) Цели и методика испытаний 2) Результаты измерений с статистической обработкой 3) Выявленные проблемы 4) Рекомендации по оптимизации программ Консультирует в процессе составления отчетов. | Составляют аналитический отчет по результатам испытаний, включающий таблицы данных, графики, выявленные проблемы и рекомендации по оптимизации | Умение составлять технический отчет по результатам испытаний | Познавательные: синтез информации Коммуникативные: письменное изложение результатов |
| 10. Презентация результатов (10 мин) | Организует краткие выступления групп с презентацией результатов испытаний и предложений по оптимизации. Задает уточняющие вопросы. | Представляют результаты испытаний, демонстрируют ключевые графики и таблицы, озвучивают выявленные проблемы и предложения по оптимизации | Умение представлять результаты технических испытаний | Коммуникативные: публичное выступление, аргументация Познавательные: обобщение информации |
| 11. Рефлексия и подведение итогов (3 мин) | Подводит итоги практической работы, отмечает успешные решения и качественные отчеты. Задает вопросы: “Какие навыки вы приобрели при проведении испытаний?”, “Насколько важен этап тестирования при разработке робототехнических систем?” | Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями, оценивают свои достижения | Осознание значимости тестирования и анализа в робототехнике | Регулятивные: оценка результатов Познавательные: рефлексия |
Базовый уровень:
- Завершить аналитический отчет (если не успели на уроке)
- Внести 1-2 исправления в программу робота согласно разработанным рекомендациям
Повышенный уровень:
- Провести повторные испытания оптимизированной программы и сравнить результаты с первоначальными данными
- Разработать универсальный чек-лист для тестирования робототехнических программ
Критерии оценивания аналитического отчета:
- Полнота и корректность проведения испытаний (1-5 баллов)
- Качество статистической обработки результатов (1-5 баллов)
- Глубина анализа выявленных проблем (1-5 баллов)
- Обоснованность и реализуемость рекомендаций по оптимизации (1-5 баллов)
- Структурированность, наглядность и информативность отчета (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:
- Методику проведения испытаний робототехнических систем
- Принципы статистической обработки результатов экспериментов
- Структуру аналитического отчета по результатам испытаний
- Способы выявления проблем в программах и алгоритмах
Уметь:
- Планировать и проводить техническое испытание робота
- Измерять и фиксировать характеристики движения и точность выполнения задач
- Обрабатывать результаты экспериментов статистическими методами
- Выявлять недостатки в программах и предлагать способы оптимизации
- Составлять структурированный аналитический отчет
Владеть:
- Навыками объективной оценки эффективности программ
- Методами анализа и интерпретации данных испытаний
- Приемами оптимизации алгоритмов
- Культурой технического документирования результатов
Дополнительные материалы к уроку:
- Шаблон для составления аналитического отчета
- Примеры типичных ошибок в программах и способы их устранения
- Инструкция по статистической обработке результатов экспериментов
- Чек-лист для проверки качества проведения испытаний
- Справочные материалы по оптимизации алгоритмов управления роботами