Практическая работа «Визуальное ручное управление беспилотными летательными аппаратами»
Цели и задачи
- Цель по SMART: за 45 минут научиться составлять и выполнять последовательность визуальных команд для безопасного управления виртуальным беспилотным летательным аппаратом на учебном маршруте, объясняя назначение не менее четырёх команд и проверяя результат по критериям точности и безопасности.
- Освоить практический алгоритм визуального ручного управления: оценить обстановку, выбрать команду, выполнить действие, проверить результат и скорректировать маршрут.
- Развивать алгоритмическое и критическое мышление через анализ маршрута, выявление ошибок в последовательности команд и исправление алгоритма.
- Формировать навыки парной работы, распределения ролей, аргументированного обсуждения и взаимной проверки результата.
- Показать связь информатики с физикой, географией, робототехникой, безопасностью жизнедеятельности и профессиональным самоопределением; снизить тревожность перед практическими заданиями ОГЭ.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют ответственное отношение к безопасности при управлении техническими объектами и осознают последствия ошибочных команд.
- Понимают практическую ценность алгоритмов, визуальной информации и цифровых технологий для будущих профессий.
- Развивают уверенность в собственных действиях за счёт пошаговой проверки и возможности исправить ошибку.
- Осознают значение сотрудничества и распределения ответственности при выполнении технической задачи.
Метапредметные
- Составляют, читают и корректируют алгоритм движения по визуальному маршруту.
- Извлекают информацию из схемы, условных обозначений, изображения экрана и инструкции.
- Планируют работу в паре, распределяют роли оператора и наблюдателя, контролируют время и качество выполнения.
- Используют цифровой тренажёр или демонстрационную программу, фиксируют результат и формулируют вывод.
- Применяют самопроверку по заданным критериям, находят причину ошибки и предлагают способ её устранения.
Предметные
- Знать назначение визуального управления, маршрута, команды, препятствия, точки старта и точки посадки.
- Уметь читать схему маршрута и переводить визуальную информацию в последовательность команд.
- Уметь выполнять команды движения вперёд, назад, влево, вправо, вверх, вниз, поворот и посадка в виртуальной среде.
- Уметь проверять безопасность маршрута, обнаруживать недопустимую команду и корректировать алгоритм.
- Владеть способом представления алгоритма в виде списка команд, стрелочной схемы или блок-схемы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную ответственность оператора за соблюдение маршрута и безопасное завершение полёта.
- Связывают учебную задачу с профессиями программиста, оператора беспилотных систем, инженера и специалиста по обработке данных.
- Оценивают собственную готовность выполнять технические действия внимательно и без импульсивных команд.
- Проявляют устойчивость при возникновении ошибки и выбирают стратегию спокойного повторного анализа.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель и составляют план выполнения практической работы.
- Сверяют каждую команду с визуальной схемой до запуска маршрута.
- Осуществляют пошаговый контроль, фиксируют отклонение и вносят коррекцию.
- Оценивают результат по критериям точности, безопасности, полноты алгоритма и командного взаимодействия.
- Распределяют время между подготовкой, выполнением, проверкой и рефлексией.
Познавательные УУД
- Выделяют начальную, промежуточные и конечную точки маршрута.
- Сравнивают визуальную схему с фактическим положением аппарата на экране.
- Устанавливают причинно-следственную связь между неверной командой и отклонением от маршрута.
- Моделируют движение с помощью стрелок, условных знаков и последовательности команд.
- Переводят информацию из графической формы в словесный алгоритм и обратно.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли оператора и наблюдателя и договариваются о правилах смены ролей.
- Формулируют короткие однозначные команды и задают уточняющие вопросы.
- Аргументируют выбор маршрута и корректно сообщают партнёру об обнаруженной ошибке.
- Сверяют результат с партнёром и принимают общее решение о повторном запуске или коррекции.
- Представляют классу вывод о том, какая визуальная подсказка помогла выполнить задание.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить компьютеры или планшеты с открытым учебным тренажёром визуального управления беспилотным аппаратом; проверить запуск и управление клавиатурой или экранными кнопками.
- Распечатать маршрутные карточки трёх уровней сложности: по одной карточке на пару, всего по числу пар класса.
- Распечатать лист практической работы на каждого ученика с полями «Маршрут», «Команды», «Ошибка», «Коррекция», «Вывод».
- Подготовить памятку безопасности: не запускать аппарат без проверки препятствий, не давать две несовместимые команды одновременно, завершать маршрут посадкой.
- Вывести на доску или экран условные обозначения: старт, посадка, препятствие, направление движения, поворот, запретная зона.
- Подготовить таблицу критериев оценивания и образец последовательности команд для короткого маршрута.
- Организовать пары и заранее определить порядок смены ролей: оператор управляет, наблюдатель читает маршрут и контролирует безопасность.
- Подготовить таймер на 6 минут для выполнения каждой маршрутной карточки и резервный вариант работы на бумажной схеме при техническом сбое.
- Подготовить слайд с мини-заданием в формате ОГЭ: определить, какая последовательность команд приведёт аппарат из точки старта в точку посадки.
- Проверить, что на рабочих местах есть тетради, ручки, листы практической работы и наушники при необходимости.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и инструктаж по безопасности (4 мин)
Цель этапа: организовать безопасную работу с цифровым тренажёром и распределить роли в парах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы работаем не с готовой программой, а с алгоритмом управления беспилотным аппаратом. Проверьте, что перед вами тетрадь, лист практической работы и устройство. Пока маршрут не проверен, запускать тренажёр нельзя." | Проверяют оборудование, записывают тему практической работы и фамилию на листе. |
2 мин | Учитель показывает на экране обозначения старта, посадки и препятствия: "Посмотрите на схему. Оператор отвечает за команду, наблюдатель — за чтение маршрута и предупреждение об опасности. Какие последствия может иметь команда, не соответствующая схеме?" | Отвечают: "Аппарат может столкнуться с препятствием, отклониться от маршрута или не выполнить посадку". Распределяют роли в парах. |
1 мин | Учитель формулирует правило: "Команда должна быть короткой, однозначной и проверенной по маршруту. При ошибке не обвиняем партнёра, а останавливаемся, называем место отклонения и исправляем алгоритм." | Повторяют правила безопасности и договариваются о сигнале остановки: "Стоп, проверяем маршрут". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы распределили ответственность и договорились о безопасном взаимодействии. Теперь проверим, умеем ли мы читать визуальный маршрут до начала управления."
Этап 2. Актуализация знаний и мини-задание в формате ОГЭ (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия алгоритма, команды, исполнителя и маршрута.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на экране схему: старт находится в левом нижнем углу, посадочная площадка — в правом верхнем, между ними расположено препятствие. Учитель говорит: "Подумайте 30 секунд индивидуально, затем обсудите в паре: какие сведения нужно определить до первой команды?" | Индивидуально называют начальную точку, конечную точку, препятствия и допустимые направления; затем обсуждают ответ в парах. |
2 мин | Учитель организует приём "Подумай — обсуди в паре — поделись": "Какая последовательность надёжнее: сразу нажимать кнопки или сначала записать команды? Обоснуйте ответ." | Формулируют: "Надёжнее сначала записать алгоритм, потому что его можно проверить и исправить до запуска". |
1 мин | Учитель предлагает мини-задание: "Из четырёх вариантов выберите последовательность, которая не пересекает препятствие, и объясните выбор. Это тип задания на анализ алгоритма: важно не угадать, а проверить каждый шаг." | Сравнивают варианты, исключают последовательность с движением в сторону препятствия, называют безопасный вариант и его обоснование. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что алгоритм состоит из команд, а его выполнение требует проверки условий. Теперь выясним, как визуальная информация помогает управлять аппаратом в реальном времени."
Этап 3. Инструктаж по работе с тренажёром и постановка практической задачи (5 мин)
Цель этапа: показать порядок действий в цифровой среде и сформулировать критерии успешного выполнения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует на экране тренировочный маршрут: "Сначала найдите старт, затем прочитайте маршрут до конца. После этого запишите команды стрелками или словами. Только затем оператор выполняет команды, а наблюдатель после каждого шага сообщает, совпадает ли положение аппарата со схемой." | Следят за демонстрацией, называют порядок: "прочитать — записать — выполнить — проверить — скорректировать". |
2 мин | Учитель показывает команды движения и говорит: "Команда должна описывать одно действие: вперёд, вправо, поворот, посадка. Если маршрут требует изменения высоты, отдельно фиксируем подъём или снижение. Нельзя заменять проверку догадкой." | Записывают в листе практической работы доступные команды и задают уточняющие вопросы. |
1 мин | Учитель объявляет критерии: "Маршрут считается выполненным, если аппарат достиг посадочной площадки, не столкнулся с препятствием, последовательность команд записана, а пара может объяснить одну проверенную коррекцию." | Читают критерии, отмечают их в листе и формулируют личную цель: "выполнить маршрут без столкновения" или "найти и исправить ошибку". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Порядок действий понятен: сначала модель маршрута, затем команда и контроль результата. Переходим к основной практической работе в парах."
Этап 4. Практическая работа в парах: выполнение базового маршрута (10 мин)
Цель этапа: выполнить базовый визуальный маршрут, соблюдая алгоритм проверки и взаимодействия в паре.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт маршрутные карточки: "Оператор не нажимает кнопки сразу. Наблюдатель ведёт пальцем по схеме от старта к посадке. Вместе запишите полный список команд и отметьте место, где аппарат должен изменить направление." | В парах читают карточку, находят старт, посадку и препятствия, записывают команды в лист. |
6 мин | Учитель запускает таймер: "Начинайте выполнение. Оператор после каждой команды вслух называет действие, наблюдатель сверяет положение аппарата с карточкой. Если возникает несоответствие, произнесите: ‘Стоп, проверяем маршрут’, и зафиксируйте ошибку." | Оператор выполняет команды в тренажёре, наблюдатель контролирует схему и записывает результат; через 3 минуты меняются ролями или выполняют второй запуск. |
2 мин | Учитель проводит формирующую проверку: "Покажите пальцем на листе место, где вы проверяли маршрут. Что произошло бы, если пропустить эту проверку?" | Отмечают контрольные точки, отвечают: "Аппарат мог бы продолжить движение по неверной траектории и не попасть на посадочную площадку". |
Запись в тетрадях
Записать алгоритм практической работы: 1) определить старт и посадку; 2) найти препятствия; 3) составить последовательность команд; 4) выполнить команды; 5) проверить положение аппарата; 6) исправить ошибку и завершить посадкой.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Базовый маршрут выполнен не за счёт случайных нажатий, а благодаря последовательной проверке. Теперь усложним задачу: нужно будет не только пройти маршрут, но и объяснить причину возможной ошибки."
Этап 5. Практическая работа: анализ ошибки и межпредметная задача (8 мин)
Цель этапа: развить умение анализировать визуальные данные, объяснять отклонение и связывать управление с физикой и географией.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает маршрут с изменением высоты и направлением по карте: "Представьте, что аппарат осматривает участок местности. На схеме голубая зона обозначает низкий участок, красная — препятствие, посадочная площадка находится севернее старта. Почему одной команды ‘вперёд’ недостаточно? Какие данные нужно учитывать?" | В парах определяют направление по условным обозначениям, изменение высоты и запретную зону; отвечают: "Нужно учитывать координаты, рельеф или высоту и препятствия". |
3 мин | Учитель раздаёт карточку с ошибочным алгоритмом и говорит: "В алгоритме есть одна ошибка: после команды ‘вправо’ аппарат должен был подняться, но получил команду ‘вперёд’. Найдите место ошибки, объясните последствие и предложите исправление." | Сравнивают алгоритм со схемой, подчёркивают ошибочную команду, формулируют исправление и прогнозируют результат. |
2 мин | Учитель связывает задание с другими предметами: "В физике мы описываем движение и направление, в географии читаем карту и условные знаки, а в информатике превращаем эти сведения в алгоритм. Почему ошибка в одном условном обозначении меняет весь маршрут?" | Формулируют вывод: "Неверно понятый знак приводит к неверной команде, поэтому аппарат отклоняется от цели". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что управление связано не только с нажатием кнопок. Оператор читает данные, анализирует их и принимает ответственное решение. Теперь каждый выполнит самостоятельную проверку своих умений."
Этап 6. Самостоятельная проверка с самоконтролем (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание алгоритма и умение корректировать последовательность команд.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт индивидуальные карточки: "Выполните задание без подсказки партнёра. По схеме составьте последовательность команд от старта к посадке, обходя два препятствия. Запишите команды и укажите контрольную точку после третьего действия." | Индивидуально составляют алгоритм, обозначают препятствия, контрольную точку и конечную посадку. |
2 мин | Учитель выводит эталонную схему: "Проверьте не только количество команд, но и их смысл. Совпадают ли старт, направление обхода препятствий и посадка? Исправления внесите другим цветом." | Сверяют решение с эталоном, выделяют исправления, ставят отметку о самостоятельной проверке. |
1 мин | Учитель проводит приём "Светофор": "Зелёная карточка — могу составить маршрут самостоятельно, жёлтая — нужна проверка отдельных команд, красная — необходимо повторить условные обозначения." | Поднимают карточку соответствующего цвета и записывают в листе, какая помощь необходима. |
Эталон решения
Пошаговый алгоритм проверки: 1) определить положение аппарата в точке старта; 2) выбрать первое направление по схеме; 3) после каждого движения сравнить фактическое положение с маршрутом; 4) перед препятствием изменить направление или высоту; 5) после обхода снова проверить координаты; 6) выполнить движение к посадочной площадке; 7) дать команду посадки. Ошибка исправляется не удалением всего алгоритма, а заменой команды в точке отклонения и повторной проверкой последующих шагов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, насколько важно контролировать не только итог, но и промежуточные шаги. Завершим урок осмыслением результата и планированием дальнейшего развития навыка."
Этап 7. Рефлексия, подведение итогов и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: оценить освоение алгоритма, выявить затруднения и зафиксировать практическую ценность работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает заполнить лист самооценки: "Отметьте, что вы сегодня сделали: прочитали маршрут, составили алгоритм, выполнили команды, нашли ошибку, объяснили коррекцию. Один пункт, который пока не получается, допишите словами." | Отмечают выполненные действия, формулируют личное затруднение, например: "Путаю поворот и движение в сторону". |
2 мин | Учитель проводит приём "Одноминутка": "За одну минуту ответьте письменно: какая проверка была самой важной и почему? Какой навык из урока пригодится оператору беспилотной системы?" | Пишут краткий ответ: "Проверка перед препятствием, потому что она предотвращает столкновение"; называют профессию или область применения. |
2 мин | Учитель объявляет домашнее задание и говорит: "Перед выходом ответьте на контрольные вопросы: что такое команда управления, зачем нужна контрольная точка и почему нельзя выполнять маршрут без анализа препятствий?" | Отвечают устно или письменно, записывают домашнее задание, сдают листы практической работы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы прошли полный цикл работы с алгоритмом: прочитали визуальную информацию, спланировали действия, выполнили маршрут, нашли ошибку и проверили результат. Это и есть основа грамотного управления цифровыми и робототехническими системами."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — маршрут выполнен полностью, аппарат не столкнулся с препятствиями, команды записаны последовательно, ошибка или контрольная точка объяснены, оба участника пары выполняли свои роли.
- «4» — маршрут выполнен, допущена одна неточность, исправленная после проверки; запись алгоритма в целом полная, объяснение причины ошибки частично требует уточнения.
- «3» — выполнена основная часть маршрута, но допущены две или более ошибки либо отсутствует обоснование коррекции; работа завершена только с помощью учителя.
- Ниже «3» — маршрут не завершён, правила безопасности нарушались, алгоритм не записан или ученик не может объяснить назначение основных команд.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о визуальном управлении беспилотным аппаратом? | Выявление осознанности приобретённых предметных знаний. |
На каком шаге алгоритма возникло затруднение? | Выявление точки затруднения: чтение схемы, составление команд или контроль результата. |
Какая проверка помогла избежать столкновения или исправить ошибку? | Проверка понимания роли промежуточного контроля и безопасности. |
Какой навык урока может пригодиться в профессии или на практическом задании ОГЭ? | Связь содержания с профессиональным самоопределением и экзаменационной мотивацией. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня вы убедились, что управление беспилотным аппаратом начинается не с нажатия кнопки, а с внимательного чтения маршрута и построения алгоритма. Типичная ошибка — выполнять команды наугад и проверять результат только в конце, поэтому всегда используйте контрольные точки. Ошибка в алгоритме не является неудачей: важно найти место отклонения и обоснованно внести коррекцию. На следующем уроке мы продолжим работу с алгоритмами и рассмотрим, как автоматизировать повторяющиеся действия с помощью программных конструкций.»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить на бумаге алгоритм движения виртуального беспилотного аппарата по маршруту с одним препятствием: указать старт, посадку, не менее шести команд и одну контрольную точку. | Закрепляет чтение визуальной схемы и последовательную запись команд; проверить наличие старта, посадки и безопасного обхода препятствия. |
Средний (повышающий) | Разработать два разных безопасных маршрута между одними и теми же точками с двумя препятствиями, записать команды и сравнить маршруты по длине и количеству поворотов. | Развивает анализ и оценку алгоритмов; проверить корректность команд, отсутствие пересечения с препятствиями и аргументированность выбора. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или схему о применении беспилотных летательных аппаратов в одной области: спасательные работы, картография, сельское хозяйство или мониторинг природы; описать, какие визуальные данные получает оператор. | Формирует межпредметные связи, функциональную грамотность и представление о профессиях; проверить связь между данными, алгоритмом и безопасным решением. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что является исполнителем алгоритма в практической работе?», «Зачем оператору нужна контрольная точка?», «Как отличить ошибку в команде от ошибки в чтении маршрута?», «Почему посадка должна быть отдельной завершающей командой?»
