Теория автоматического управления. ПИД-регулятор — умный мозг техники
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
Образовательная организация: (ваша школа)
Учитель: (ФИО)
Дата проведения: (дата)
Класс: 8
ЦЕЛЕВОЙ БЛОК
Модуль: Вариативный модуль «Автоматизированные системы»
Тема урока: Теория автоматического управления (ТАУ). ПИД-регулятор — умный мозг техники
Цель урока: Погрузить в мир автоматического управления, показать, как ПИД-регуляторы делают технику «умной», научить видеть ТАУ в повседневной жизни и проектной деятельности.
Планируемые результаты:
Предметные:
- Понимание принципов обратной связи, регулирования, автоматизации
- Знание устройства и работы ПИД-регулятора
- Навыки анализа и проектирования простых систем управления
Метапредметные:
- Анализ, моделирование, работа с информацией
- Креативность, презентация идей
Личностные:
- Интерес к инженерии, робототехнике, цифровым профессиям
- Развитие проектного и критического мышления
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК
Оборудование и ПО:
- Презентация с анимацией работы ПИД-регулятора
- Видеоролики: «Как работает круиз-контроль?», «ПИД-регулятор в 3D-принтере»
- Модели (или симуляторы) для экспериментов
- Раздаточный материал: схемы, карточки для моделирования
ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Результаты |
|---|---|---|---|
| 1. Вдохновение | Демонстрирует видео: «Как техника сама себя регулирует?» | Обсуждают, делятся примерами из жизни | Мотивация, вовлечение |
| 2. Погружение в ТАУ | Объясняет понятия: обратная связь, ошибка, регулирование | Слушают, задают вопросы, приводят примеры | Понимание основ |
| 3. ПИД-регулятор — сердце автоматики | Показывает схему, объясняет P, I, D-компоненты на примерах (термостат, квадрокоптер, автопилот) | Анализируют, моделируют на карточках | Осознанное понимание ПИД |
| 4. Аналитика и творчество | Предлагает разобрать реальные задачи: «Почему дрожит чайник?», «Как стабилизируется дрон?» | Решают задачи, обсуждают, предлагают свои идеи | Навыки анализа, креативность |
| 5. Практика | Организует мини-эксперимент: моделирование ПИД на симуляторе или бумаге | Моделируют, делают выводы | Практические навыки |
| 6. Профессии будущего | Рассказывает о профессиях: инженер-автоматчик, разработчик ПО для управления, инженер по робототехнике | Обсуждают, выбирают интересные направления | Профориентация |
| 7. Рефлексия | Подводит итоги, обсуждает, где встречается ТАУ | Делятся открытиями | Осознание значимости темы |
ПРАКТИЧЕСКИЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
- Найдите примеры ПИД-регуляторов в быту (чайник, холодильник, квадрокоптер, автомобиль).
- Нарисуйте схему обратной связи для системы «умный дом» или 3D-принтера.
- Смоделируйте на бумаге, как изменяется температура, если ПИД-регулятор работает неправильно (например, слишком большая ошибка — перегрев, слишком маленькая — медленная реакция).
- Придумайте и опишите идею своего устройства с ПИД-регулятором (например, автоматический полив растений).
КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ
- Глубина понимания принципов ТАУ и ПИД
- Креативность и полнота примеров
- Активность в анализе и моделировании
- Умение объяснить работу ПИД на простом языке
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
- Знать: что такое ТАУ, обратная связь, ПИД-регулятор, где они применяются
- Уметь: анализировать, моделировать, объяснять работу систем
- Владеть: навыками анализа, проектирования, презентации
ГЛОССАРИЙ
- Теория автоматического управления (ТАУ), обратная связь, ошибка регулирования, ПИД-регулятор, пропорциональная, интегральная, дифференциальная составляющие
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
- Подготовить мини-эссе: «Как ПИД-регуляторы делают технику умной?»
- Нарисовать схему обратной связи для выбранного устройства.