Программирование робота: составляем алгоритм движения
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться составлять, записывать и проверять алгоритм движения робота по маршруту из 4–6 команд, исправляя не менее одной ошибки в программе.
- Познакомить учащихся с понятием алгоритма, командами движения робота и последовательностью их выполнения.
- Научить составлять программу для движения робота по клетчатому полю и проверять её с помощью исполнителя или цифрового симулятора.
- Развивать логическое мышление, умение прогнозировать результат, находить и исправлять ошибки в парной работе.
- Воспитывать ответственность за общий результат, уважение к мнению партнёра и интерес к инженерно-техническому творчеству.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявлять интерес к программированию и созданию понятных инструкций для технического устройства.
- Понимать ценность аккуратности и последовательности при выполнении задания.
- Осознавать личный вклад в общий результат парной работы.
- Развивать готовность спокойно исправлять ошибку и воспринимать её как часть обучения.
Метапредметные
- Планировать последовательность действий для достижения цели на клетчатом поле.
- Работать с условными обозначениями, схемой маршрута и простой цифровой информацией.
- Сравнивать предполагаемый и полученный результат, находить причину расхождения.
- Распределять роли в паре, задавать уточняющие вопросы и аргументировать выбранную команду.
- Использовать цифровой симулятор или оборудование для проверки программы.
Предметные
- Знать понятия «робот», «исполнитель», «команда», «алгоритм», «программа».
- Различать команды движения вперёд, поворота направо, поворота налево и остановки.
- Уметь записывать алгоритм в виде последовательности условных обозначений или команд.
- Уметь прогнозировать положение робота после выполнения нескольких команд.
- Владеть способом пошаговой проверки и исправления простой программы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают смысл учебной деятельности через создание программы для реального или виртуального робота.
- Проявляют познавательный интерес к устройству и возможностям роботов.
- Оценивают собственную готовность соблюдать правила безопасной и аккуратной работы.
- Формируют положительное отношение к сотрудничеству и взаимопомощи.
Регулятивные УУД
- Принимают и сохраняют учебную цель: провести робота по заданному маршруту.
- Планируют количество и порядок команд до запуска программы.
- Проверяют результат по маршруту и обнаруживают отклонение.
- Вносят коррективы в программу после анализа ошибки.
- Оценивают работу по критериям: точность, последовательность, объяснение решения.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки алгоритма: точность, последовательность, понятность.
- Моделируют движение робота стрелками и условными обозначениями.
- Устанавливают причинно-следственную связь между командой и перемещением робота.
- Сравнивают два алгоритма и выбирают более короткий или надёжный.
- Используют информацию на карточке, поле и экране симулятора.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли программиста и оператора в паре.
- Формулируют инструкции партнёру ясно и последовательно.
- Задают вопросы при обнаружении непонятной команды.
- Аргументируют выбор маршрута и спокойно обсуждают исправление ошибки.
- Согласовывают общий вариант программы и представляют его классу.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить робота-конструктора или доступный учебный робот, планшеты либо компьютеры с простым симулятором движения по клетчатому полю.
- Распечатать клетчатые поля с маршрутами трёх уровней сложности: по одному комплекту на пару.
- Распечатать карточки команд: «вперёд», «поворот направо», «поворот налево», «стоп» — по одному набору на пару.
- Подготовить карточки с препятствиями и целевыми клетками для практического задания.
- Вывести на доску или экран памятку: «Цель — команды — проверка — исправление».
- Подготовить таблицу условных обозначений: стрелка вперёд, стрелка поворота направо, стрелка поворота налево, знак остановки.
- Распечатать лист самооценки и билет на выход — по одному экземпляру на каждого ученика.
- Организовать свободное место для физкультминутки и проверить исправность оборудования.
- Подготовить таймер на 2–4 минуты для парных заданий и слайд с проблемным маршрутом.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и вызвать интерес к программированию робота.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята! Сегодня мы станем программистами и дадим роботу точные команды. Посмотрите на экран: робот стоит в стартовой клетке, впереди — маршрут и финиш. Как вы думаете, сможет ли он догадаться сам, куда ехать? Почему человеку недостаточно сказать ему просто: «Доедь туда»?" Учитель показывает поле с препятствием и финишной клеткой. | Рассматривают маршрут, предполагают: "Роботу нужны точные команды", "Нужно объяснить каждый поворот". Формулируют проблему: робот не умеет угадывать намерения человека. |
2 мин | Учитель сообщает: "Сегодня мы составим программу для робота, проверим её и научимся исправлять ошибку. Работать будем в парах: один ученик сначала программист, второй оператор, затем вы поменяетесь ролями. За точный маршрут пара получает жетон команды." | Принимают цель урока, объединяются в пары, распределяют роли и готовят тетради и карточки команд. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы выяснили, что роботу необходимы точные и последовательные команды. Теперь вспомним, как человек и машина выполняют инструкции."
Этап 2. Актуализация знаний и физкультминутка «Робот и оператор» (6 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об алгоритме и закрепить значения команд через двигательную активность.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Вспомните, что такое алгоритм. Сначала подумайте 30 секунд, затем обсудите определение с партнёром. Алгоритм — это только список слов или точный порядок действий? Приведите пример алгоритма из жизни." Учитель фиксирует на доске слова «цель», «команды», «порядок», «результат». | Индивидуально формулируют ответ, обсуждают его в паре и сообщают: "Алгоритм — это точная последовательность действий для достижения цели". Приводят пример: приготовление бутерброда, переход дороги, сбор портфеля. |
3 мин | Учитель организует физкультминутку «Робот и оператор»: "Встаньте рядом с партой. По моей команде «вперёд» сделайте шаг, на «направо» повернитесь, на «налево» повернитесь, на «стоп» замрите. Выполняйте только команды и следите за их порядком. Сейчас команда будет короткой: вперёд, вперёд, направо, вперёд, стоп." | Выполняют последовательность движений, не добавляют собственных действий, после остановки называют порядок команд. Делают вывод: изменение одной команды меняет конечное положение. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что алгоритм состоит из команд и имеет порядок выполнения. Теперь проверим, где именно возникает затруднение при программировании маршрута."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить необходимость планирования и сформулировать учебную цель.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает маршрут: старт в нижней левой клетке, финиш в верхней правой, между ними препятствие. Команды на доске записаны неверно: «вперёд, вперёд, направо, вперёд». Учитель говорит: "Предскажите, куда попадёт робот. Почему он не достигнет финиша? Какая команда выбрана неправильно?" | Прослеживают маршрут пальцем, называют предполагаемое положение робота, находят ошибку поворота и объясняют: "Робот повернул слишком рано и попал к препятствию". |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Что нам нужно уметь, чтобы робот достиг цели? Как будем проверять программу? Как поймём, что исправление помогло?" Учитель записывает сформулированную детьми цель. | Формулируют цель: "Научиться составлять точную программу, запускать её по шагам и исправлять ошибки". Предлагают план: определить маршрут, подобрать команды, проверить, исправить. |
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 увидели, что даже одна неточная команда меняет весь маршрут. Теперь откроем правило составления программы и применим его на практике."
Этап 4. Открытие нового знания (9 мин)
Цель этапа: сформировать представление о программе как о точной последовательности команд исполнителя.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует на доске клетчатое поле и карточки: "Посмотрите, робот — исполнитель. Исполнитель получает команды и выполняет их в заданном порядке. Программа — это алгоритм, записанный понятными для робота командами. На доске четыре обозначения: стрелка вперёд, поворот направо, поворот налево и стоп. Сначала определяем цель, затем мысленно проходим маршрут, после этого выкладываем команды." | Рассматривают обозначения, соотносят карточки со словами, записывают в тетрадь определения «исполнитель», «команда», «программа». |
3 мин | Учитель решает маршрут вместе с классом: "Стартуем лицом вверх. До первой отметки нужно пройти две клетки, затем повернуть направо и пройти одну клетку до финиша. Сколько команд «вперёд» понадобится до поворота? Где должна стоять команда поворота?" Учитель выкладывает последовательность и проговаривает каждое действие. | Отвечают: "Две команды «вперёд», затем «поворот направо», затем «вперёд»". Выкладывают у себя такую же последовательность и прослеживают её пальцем по полю. |
3 мин | Учитель вводит правило отладки: "Если робот пришёл не туда, не будем менять всё сразу. Найдём первый момент расхождения с маршрутом, определим неверную команду и заменим только её. Это называется исправлением ошибки, или отладкой. Посмотрите на пример: если вместо поворота направо поставили поворот налево, какая команда исправит программу?" | Отвечают: "Нужно заменить поворот налево на поворот направо". Формулируют алгоритм проверки: выполнять по одной команде, сравнивать положение с маршрутом, исправлять первую ошибку. |
Запись в тетрадях
- Алгоритм — точная последовательность действий для достижения цели.
- Программа — алгоритм, записанный командами, понятными исполнителю.
- Порядок проверки: цель → команды → запуск по шагам → поиск первой ошибки → исправление.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть правило: сначала планируем маршрут, затем записываем команды и проверяем их по одной. Переходим к пробному программированию в парах."
Этап 5. Первичное закрепление в парах (8 мин)
Цель этапа: научить учащихся составлять и объяснять программу для заданного маршрута.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре клетчатое поле, карточки команд и маршрут базового уровня. Инструкция: "Программист пальцем ведёт маршрут от старта до финиша и выкладывает команды. Оператор проверяет каждую команду вопросом: «Куда переместится робот после неё?» Не запускайте программу, пока оба участника не согласятся с последовательностью." | Получают материалы, рассматривают старт, финиш и препятствия, распределяют роли, прокладывают маршрут пальцем. |
4 мин | Учитель запускает таймер и напоминает: "У вас четыре минуты. Запишите программу карточками, посчитайте команды и объясните партнёру, почему каждая команда стоит именно здесь. Если обнаружили несоответствие, примените отладку: найдите первую ошибку и замените одну карточку." Учитель консультирует пары вопросами, не давая готового ответа. | Выкладывают команды, проговаривают: "Сначала вперёд, потому что робот должен пройти одну клетку; затем направо, потому что нужно изменить направление". Исправляют найденную ошибку. |
2 мин | Учитель предлагает двум парам показать решение: "Одна пара, представьте программу классу. Вторая пара проверьте маршрут пальцем и поднимите зелёную карточку, если робот приходит к финишу, или жёлтую, если нужно уточнение." | Представляют последовательность команд, другие пары проверяют её по полю, называют совпадение или конкретную ошибку. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы составили первые программы и убедились, что объяснение команды помогает заметить ошибку. Теперь каждый проверит собственное понимание самостоятельно."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: проверить умение самостоятельно построить, выполнить и исправить алгоритм движения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней. Инструкция: "Выберите маршрут по силам: базовый содержит один поворот, повышенный — два поворота и препятствие, дополнительный — несколько вариантов пути. Запишите программу стрелками или словами, а затем проверьте её по клеткам. Обязательно подчеркните первую команду, которую пришлось исправить." | Индивидуально выбирают уровень, переносят маршрут в тетрадь, записывают команды, прослеживают путь по клеткам и исправляют первую ошибку при необходимости. |
2 мин | Учитель открывает на экране эталонные маршруты: "Сравните не только конечную клетку, но и порядок команд. Если программа отличается, проверьте, приводит ли она робота к тому же финишу. Ошибку отметьте значком исправления." | Сверяют программу с эталоном, выполняют самопроверку, ставят рядом знак «+» или записывают, что нужно исправить. |
2 мин | Учитель проводит взаимопроверку: "Обменяйтесь тетрадями с партнёром. Найдите три элемента: обозначен ли старт, записаны ли все команды, совпадает ли финиш. Напишите одно уточнение партнёру." | Проверяют работу партнёра по трём критериям, записывают короткую рекомендацию: "Проверь второй поворот" или "Все команды записаны точно". |
Эталон решения
Для маршрута, где робот движется вперёд на две клетки, поворачивает направо и проходит одну клетку: 1) определить направление старта; 2) записать «вперёд»; 3) записать второе «вперёд»; 4) записать «поворот направо»; 5) записать «вперёд»; 6) сравнить конечную клетку с финишем. Программа: «вперёд, вперёд, поворот направо, вперёд, стоп».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы проверили себя по понятным критериям и увидели, что программа должна быть не только правильной, но и объяснимой. Осталось связать программирование с другими областями и подвести итог урока."
Этап 7. Межпредметная связь и применение в ИКТ (2 мин)
Цель этапа: показать применение алгоритмов в математике, окружающем мире и цифровых технологиях.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на экране тот же маршрут в цифровом симуляторе: "Алгоритмы встречаются не только в робототехнике. В математике мы используем порядок действий, в русском языке строим последовательное высказывание, в окружающем мире описываем опыт по шагам. Компьютерный симулятор позволяет проверить программу без настоящего робота. Что общего у всех этих случаев?" | Наблюдают запуск программы в симуляторе и формулируют: "Везде есть цель, последовательность действий, исполнитель и результат". Называют цифровую проверку способом быстро найти ошибку. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Алгоритмы помогают человеку точно описывать действия в разных предметах и технологиях. Завершим урок короткой рефлексией и проверим, чему каждый научился."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осознать результат, выявить затруднения и объяснить дальнейшую практику.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт лист самооценки и билет на выход: "Закончите три фразы: «Сегодня я научился…», «Моя первая ошибка была…», «Чтобы робот выполнил программу точно, нужно…». Затем отметьте цветом: зелёный — могу составить программу сам, жёлтый — нужна небольшая помощь, красный — пока трудно." | Заполняют билет на выход, называют конкретный навык и уровень уверенности, сдают лист при выходе. |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите один из трёх уровней. В каждом варианте нужно составить программу и объяснить её последовательность. Не забудьте обозначить старт, финиш и исправление возможной ошибки." | Записывают выбранный уровень домашнего задания и задают уточняющие вопросы. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — составлена точная программа для выбранного маршрута, все команды записаны в правильном порядке, конечная клетка совпадает с финишем, ученик объясняет и исправляет ошибку.
- «4» — маршрут выполнен верно, но допущена одна неточность в обозначении или объяснении; после подсказки программа исправлена самостоятельно.
- «3» — записана часть команд и определено направление движения, но есть две или более ошибки; маршрут выполнен только с помощью партнёра или учителя.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое программа и чем она отличается от отдельной команды? | Проверка понимания ключевых понятий урока. |
Как ты находил первую ошибку в маршруте? | Выявление освоения алгоритма отладки. |
Какая команда оказалась самой важной в твоём маршруте и почему? | Проверка умения объяснять причинно-следственную связь. |
Что ты выберешь для следующей работы: простой, повышенный или дополнительный маршрут? | Осознание уровня самостоятельности и планирование дальнейшего обучения. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня вы узнали, что робот выполняет не наши желания, а точные команды, записанные в определённом порядке. Вы научились составлять маршрут, проверять его по шагам и исправлять первую ошибку. Помните: если робот пришёл не туда, это не повод начинать заново — сначала найдите момент, где программа отклонилась от плана. На следующем уроке мы попробуем составлять более короткие и эффективные программы, а затем сравним разные маршруты к одной цели."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить программу для робота на клетчатом поле с одним поворотом: 5–6 команд, включая остановку. Нарисовать старт и финиш и подписать команды словами или стрелками. | Закрепляет понятия «команда», «алгоритм» и последовательность действий; при проверке смотреть на соответствие программы маршруту. |
Средний (повышающий) | Составить два разных маршрута от одной стартовой клетки к одной финишной, в каждом использовать не менее двух поворотов. Сравнить программы и указать, какая короче. | Развивает сравнение, планирование и поиск более рационального решения; при проверке учитывать точность и обоснование выбора. |
Продвинутый (дополнительный) | Придумать маршрут с препятствием, записать программу, специально внести одну ошибку и затем показать исправленный вариант, объяснив момент расхождения. | Формирует навык отладки и анализа причин ошибки; при проверке смотреть на чёткое описание неверной и исправленной команды. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что выполняет робот — команду или программу?», «Почему команды нужно записывать в определённом порядке?», «С какого места начинаем искать ошибку в программе?», «Какие четыре основных действия может выполнять робот на клетчатом поле?»
