Виды роботов и составление алгоритма действий робота
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся назовут не менее трёх видов роботов, объяснят назначение контроллера и двигателя, соберут схему основных узлов робота и составят в паре алгоритм из 5–7 последовательных команд для выполнения роботом простой задачи.
- Учащиеся научатся различать роботов по назначению: промышленных, бытовых, медицинских, исследовательских и образовательных.
- Учащиеся освоят представление об алгоритме и программе как точной последовательности команд, предназначенной для управления роботом.
- Учащиеся установят назначение контроллера, двигателя, конструктивных и соединительных элементов, а также выделят основные узлы робота.
- Учащиеся разовьют навыки сотрудничества, безопасной работы с электронными устройствами, самоконтроля и аргументированного выбора решения.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к современным технологиям и понимают, что робот создаётся человеком для решения конкретной задачи.
- Осознают значение точности, ответственности и соблюдения правил безопасности при работе с электронными устройствами.
- Развивают уверенность в собственных силах через выполнение практического задания в паре.
- Понимают ценность взаимопомощи и уважительного обсуждения различных вариантов алгоритма.
Метапредметные
- Познавательные: классифицируют роботов по назначению, устанавливают связи между узлами робота и его действиями.
- Регулятивные: принимают учебную задачу, планируют последовательность действий, проверяют алгоритм и исправляют ошибку.
- Коммуникативные: распределяют роли в паре, задают уточняющие вопросы, объясняют выбор команд и договариваются о едином решении.
- Работают с визуальной и цифровой информацией: рассматривают изображения роботов, условные обозначения электронных устройств и блоки алгоритма.
- Применяют элементы функциональной грамотности, связывая устройство робота с задачами в быту, медицине, промышленности и исследовании космоса.
Предметные
- Знать основные виды роботов и примеры их применения.
- Знать назначение контроллера как управляющего устройства и двигателя как устройства, приводящего механизм в движение.
- Различать конструктивные элементы, соединительные элементы и основные узлы робота.
- Уметь составлять последовательный алгоритм из команд «начало», «движение», «поворот», «остановка», «конец».
- Уметь находить ошибку в алгоритме и предлагать исправление.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают личную ответственность за точность действий при создании и программировании робота.
- Проявляют познавательный интерес к конструированию и программированию.
- Оценивают собственный вклад в работу пары и готовность помогать однокласснику.
- Формируют представление о технологии как средстве решения практических задач человека.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы на основе проблемного вопроса.
- Планируют порядок сборки схемы и составления алгоритма.
- Сверяют составленный алгоритм с условием задачи и обнаруживают пропущенные команды.
- Осуществляют самооценку по критериям и вносят коррективы после проверки результата.
Познавательные УУД
- Классифицируют роботов по назначению и способу применения.
- Выделяют существенные признаки контроллера, двигателя и конструктивных элементов.
- Строят простую модель взаимодействия: контроллер получает или обрабатывает информацию и подаёт команду двигателю.
- Преобразуют условие задачи в последовательность команд.
- Анализируют алгоритм, находят лишнюю, пропущенную или неверную команду.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли «конструктор» и «программист», затем меняются ролями.
- Слушают объяснение партнёра и задают вопрос, если команда алгоритма непонятна.
- Аргументируют, почему выбранный робот относится к определённому виду.
- Согласуют общий вариант алгоритма и корректно предлагают исправления.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или изображения бытового робота-пылесоса, промышленного манипулятора, медицинского робота, робота-исследователя и образовательного конструктора.
- Подготовить для каждой пары набор конструктивных деталей, соединительных элементов, карточки с изображениями контроллера и двигателя либо учебный робототехнический набор.
- Распечатать по одному комплекту карточек команд на пару: «начало», «вперёд», «назад», «поворот налево», «поворот направо», «остановка», «конец».
- Распечатать по одной маршрутной карте на пару с клеточным полем, стартом, препятствиями и финишем.
- Вывести на доску или экран схему: «контроллер → команда → двигатель → движение робота».
- Подготовить памятку по безопасной работе: не тянуть провода, не подключать детали мокрыми руками, не направлять движущиеся детали на человека.
- Подготовить сигнальные карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для формирующего оценивания.
- Подготовить проектор, компьютер или интерактивную доску, таймер и свободное место для физкультминутки.
- Разложить материалы по пронумерованным лоткам: по одному лотку на пару, чтобы сократить время выдачи и сбора деталей.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой, заинтересовать учащихся и подвести их к проблеме управления роботом.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы станем инженерами и программистами. Проверьте, чтобы на столе были тетрадь, ручка и место для лотка с деталями. Посмотрите на экран: робот должен пройти к зарядной станции, но пока он не знает, куда двигаться. Как человек может помочь роботу?" | Проверяют готовность рабочего места, рассматривают маршрут на экране, предполагают: "Нужно дать роботу команды", "Нужно составить программу". |
2 мин | Учитель показывает изображения нескольких роботов и говорит: "Роботы бывают очень разными, но любой робот выполняет действия не случайно. Он получает команду, обрабатывает её и приводит в движение нужный механизм. Сегодня мы выясним, из каких частей состоит робот и как составить для него точный алгоритм. В конце урока каждая пара даст роботу маршрут к финишу." | Рассматривают изображения, формулируют тему: "Виды роботов и программирование их действий", записывают дату и тему в тетради. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы выяснили, что роботу недостаточно просто иметь детали: ему нужны понятные команды. Сначала вспомним, какие задачи могут выполнять разные роботы, а затем разберёмся, как команда превращается в движение."
Этап 2. Актуализация знаний. Виды роботов (6 мин)
Цель этапа: актуализировать представления учащихся о роботах и классифицировать их по назначению.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Рассмотрите пять изображений. Сначала 30 секунд подумайте сами, затем обсудите с соседом, какую работу выполняет каждый робот. Не называйте только внешний вид — объясните назначение." Учитель фиксирует на доске названия групп: бытовые, промышленные, медицинские, исследовательские, образовательные. | Сначала рассматривают изображения индивидуально, затем обсуждают в парах и предлагают варианты: "Робот-пылесос — бытовой", "Манипулятор на заводе — промышленный", "Робот для исследования другой планеты — исследовательский". |
3 мин | Учитель раздаёт карточки с роботами и просит: "Разложите карточки по группам. Для одной выбранной карточки закончите фразу: ‘Этот робот нужен человеку, чтобы…’. Объясните классу один спорный случай. Например, робот-оператор может быть одновременно медицинским и исследовательским — решите, какое назначение главное в данном примере." | Работают в парах, группируют карточки, формулируют объяснение: "Медицинский робот помогает врачу выполнять точные действия", "Образовательный робот нужен для обучения конструированию и программированию". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы распределили роботов по задачам, которые они решают. Теперь проверим, что общего у таких разных машин: без каких узлов робот не сможет выполнить ни одну команду?"
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить необходимость точного алгоритма и сформулировать план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске две команды: «Иди к финишу» и «Сделай два шага вперёд, поверни направо, сделай один шаг вперёд». Учитель спрашивает: "Какая команда понятнее роботу? Почему первая команда не сработает одинаково у всех роботов? Какую проблему нам нужно решить?" | Сравнивают команды, отвечают: "Вторая команда точнее", "Нужно указать порядок и количество действий", формулируют проблему: "Как составить алгоритм, чтобы робот выполнил задачу без ошибки?" |
2 мин | Учитель предлагает план: "Согласны ли вы с таким планом: определить основные части робота, понять роль контроллера и двигателя, научиться записывать команды по порядку, проверить алгоритм на маршрутной карте? Добавьте шаг, который считаете важным." | Принимают или уточняют план, записывают в тетрадь четыре шага работы. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель определена: к концу урока мы не только назовём детали робота, но и составим для него точную программу. Переходим к устройству робота и проверим, как его части связаны между собой."
Этап 4. Открытие нового знания. Устройство робота и программирование (9 мин)
Цель этапа: сформировать начальные представления о контроллере, двигателе, конструктивных и соединительных элементах, а также о последовательном алгоритме.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует детали на столе и на экране: "Посмотрите на контроллер. Это управляющее устройство робота: оно хранит или получает программу и передаёт команды. Двигатель превращает команду в движение. Конструктивные элементы образуют корпус, колёса и опоры, а соединительные элементы скрепляют детали. Найдите на своих наборах по одному примеру каждого типа." | Рассматривают детали, показывают контроллер, двигатель, балки, колёса, оси, крепления; формулируют: "Контроллер управляет", "Двигатель создаёт движение", "Соединители скрепляют детали". |
3 мин | Учитель показывает схему: "Запомните цепочку: контроллер получает программу, затем передаёт команду двигателю, двигатель приводит в движение колёса или другой механизм. Если в программе нет команды или соединение выполнено неправильно, ожидаемого действия не будет. Какой узел отвечает за управление? Какой — за движение?" | Отвечают: "За управление отвечает контроллер, за движение — двигатель"; соединяют карточки в цепочку «контроллер — двигатель — колёса — движение». |
3 мин | Учитель демонстрирует пример алгоритма для маршрутной карты: "Начало. Два шага вперёд. Поворот направо. Один шаг вперёд. Поворот налево. Два шага вперёд. Остановка. Конец. Прочитайте команды и найдите, почему порядок нельзя менять." | Читают алгоритм хором, пальцем прослеживают путь на карте, объясняют: "Если сначала повернуть, робот окажется в другом направлении", "Остановка должна быть после движения". |
Запись в тетрадях
- Контроллер — устройство, которое управляет действиями робота по программе.
- Двигатель — устройство, преобразующее электрическую энергию в движение.
- Алгоритм — точная последовательность команд для решения задачи.
- Схема работы: контроллер → команда → двигатель → движение.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь мы знаем, какие узлы помогают роботу действовать и почему команды должны идти в определённом порядке. Перед практической работой немного разомнёмся и сами побудем роботами, которые точно выполняют программу."
Этап 5. Физкультминутка «Робот выполняет программу» (3 мин)
Цель этапа: снять напряжение и закрепить понятие последовательного алгоритма через двигательную активность.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель объясняет правила: "Я буду диктовать команды, а вы выполните их без опережения. ‘Вперёд’ — два шага, ‘поворот направо’ — поворот корпуса, ‘стоп’ — замереть. Представьте, что контроллер посылает команду, а ваше тело — двигатель. Если я изменю порядок команд, движение тоже изменится." Учитель диктует две короткие последовательности и завершает: "Стоп, самопроверка: все ли команды выполнили по порядку?" | Выполняют команды, соблюдают паузы, сравнивают результат с заданной последовательностью, называют ошибку, если кто-то начал движение до команды. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы убедились на собственном опыте: даже простая программа требует внимания к порядку команд. Теперь вы составите такой алгоритм для настоящего учебного маршрута."
Этап 6. Практическая работа в парах с ИКТ и маршрутной картой (12 мин)
Цель этапа: применить новые знания при составлении, проверке и исправлении алгоритма действий робота.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт парам лотки и маршрутные карты: "В каждой паре распределите роли: конструктор отвечает за детали и схему узлов, программист отвечает за порядок команд. Через пять минут вы поменяетесь ролями. Сначала найдите старт, препятствия и финиш. Запрограммируйте маршрут карточками команд. Нельзя давать общую команду ‘доберись до финиша’." | Распределяют роли, изучают маршрут, отмечают старт, препятствия и финиш, выбирают нужные карточки команд. |
4 мин | Учитель показывает на экране пример оформления: «Начало → вперёд → вперёд → поворот направо → вперёд → остановка → конец». Говорит: "Составьте собственный алгоритм из 5–7 команд. Программист читает каждую команду, конструктор передвигает фишку робота. Если фишка попала на препятствие, не стирайте сразу решение: найдите место ошибки." | Составляют алгоритм, передвигают фишку по клеткам, проговаривают команды вслух, отмечают ошибку при столкновении с препятствием. |
3 мин | Учитель даёт сигнал смены ролей: "Теперь поменяйтесь ролями. Новый программист должен независимо прочитать алгоритм, а новый конструктор проверить, правильно ли выбран путь. Задайте партнёру вопрос: ‘Почему после этой команды нужна именно следующая?’" | Меняются ролями, повторно проверяют маршрут, объясняют связь команд, предлагают исправление: "Нужно добавить поворот налево перед движением вперёд". |
3 мин | Учитель организует взаимопроверку: "Обменяйтесь маршрутными картами с соседней парой. Проверьте алгоритм по трём критериям: есть начало и конец, все команды записаны последовательно, робот не попадает на препятствие. Поставьте две звезды за удачные решения и одно пожелание." | Проверяют работу другой пары, ставят две отметки-сильные стороны и одно конкретное пожелание, возвращают карту авторам. |
Эталон решения
Для маршрута, где робот должен пройти две клетки вперёд, повернуть направо, пройти одну клетку и остановиться: 1) определить направление старта; 2) записать «начало»; 3) добавить две команды «вперёд»; 4) добавить «поворот направо»; 5) добавить «вперёд»; 6) записать «остановка» и «конец»; 7) проверить путь по клеткам. Если робот оказался у препятствия, необходимо изменить команду перед ошибочным шагом или добавить требуемый поворот.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы составили программу, проверили её не только самостоятельно, но и глазами другой пары. Это важный навык программиста: программа считается готовой после проверки и исправления ошибок. Сейчас каждый индивидуально покажет, что понял лично."
Этап 7. Самостоятельная работа и самопроверка (5 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание видов роботов, назначения узлов и правил составления алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточку с заданиями: "Выполните три пункта самостоятельно. Первое: соедините вид робота и его задачу. Второе: подпишите контроллер и двигатель на схеме. Третье: восстановите порядок команд: ‘остановка’, ‘начало’, ‘поворот направо’, ‘вперёд’, ‘конец’. Работайте молча, у вас три минуты." | Соотносят виды роботов и задачи, подписывают узлы, восстанавливают последовательность: «начало → вперёд → поворот направо → остановка → конец». |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и говорит: "Проверьте ответы карандашом. За каждый верный пункт поставьте один знак. Если есть ошибка, не просто исправьте её, а подчеркните место, где нарушено правило." | Сверяют ответы, подсчитывают результат, исправляют ошибки и отмечают, какое правило помогло выполнить задание. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Индивидуальная проверка показала, какие элементы уже стали понятными, а какие требуют повторения. В завершение сформулируем главное правило урока и оценим собственную работу."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результаты урока, выявить затруднения и объяснить содержание домашней работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если вы можете назвать вид робота и составить короткий алгоритм; жёлтую — если нужна помощь с узлами или поворотами; красную — если пока трудно объяснить, как программа управляет движением. На стикере допишите одно предложение: ‘Сегодня я научился…’." | Поднимают карточки, дописывают на стикере личный результат: "Я научился составлять команды по порядку", "Я узнал, что контроллер управляет двигателем". |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите один вид робота, нарисуйте его и подпишите назначение контроллера, двигателя и двух других элементов. Затем составьте алгоритм из 5–7 команд для одной полезной задачи этого робота. Помните: алгоритм должен иметь начало, последовательность действий и конец." | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы, сдают стикеры для анализа затруднений. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — пара правильно различила не менее четырёх видов роботов, верно показала контроллер, двигатель и элементы конструкции, составила алгоритм из 5–7 последовательных команд без столкновения с препятствием и смогла объяснить назначение каждой ключевой команды.
- «4» — пара выполнила основную задачу, правильно назвала не менее трёх видов роботов и основные узлы, но допустила одну неточность в порядке команд или исправила её после подсказки.
- «3» — пара с помощью учителя различила виды роботов и составила неполный алгоритм, в котором есть начало и движение, но допущены две и более ошибки в последовательности или не объяснено назначение контроллера и двигателя.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какой вид робота вы выбрали бы для помощи человеку дома и почему? | Выявление понимания назначения и области применения роботов. |
Чем контроллер отличается от двигателя? | Проверка осознания функций основных электронных устройств. |
Какая команда в вашем алгоритме была самой важной или самой трудной? | Выявление точек затруднения при построении последовательности действий. |
Что вы исправили после проверки алгоритма партнёром? | Оценка готовности принимать обратную связь и выполнять коррекцию. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы увидели, что робот может быть бытовым, промышленным, медицинским, исследовательским или образовательным, но каждому роботу нужны управляющие и исполнительные устройства. Контроллер передаёт команды, двигатель превращает их в движение, а алгоритм задаёт точный порядок действий. Самая частая ошибка программиста — пропустить команду поворота или изменить порядок шагов, поэтому алгоритм всегда нужно проверять. На следующем уроке мы продолжим конструировать и проверим, как программа изменяет поведение робота."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Нарисовать одного робота, указать его назначение, подписать контроллер, двигатель, один конструктивный и один соединительный элемент; составить алгоритм из 5 команд для простой задачи. | Закрепляет названия видов роботов, назначение основных узлов и представление о последовательности команд; при проверке обратить внимание на наличие начала, действий и конца. |
Средний (повышающий) | Составить два разных алгоритма из 6–7 команд для одного робота: короткий маршрут и маршрут с одним препятствием; сравнить их и указать, какая команда изменилась. | Развивает умение анализировать условие, учитывать препятствия и объяснять влияние отдельной команды на результат. |
Продвинутый (дополнительный) | Придумать полезную задачу для робота в школе или дома, описать его вид и основные узлы, затем разработать подробную программу из 7–10 команд с условием: «если впереди препятствие, повернуть направо». | Формирует творческое мышление, умение проектировать решение и понимать, что программа может учитывать ситуацию, а не только выполнять линейную последовательность. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Назови один вид робота и его задачу. Какую роль выполняет контроллер? Что делает двигатель? Почему команды алгоритма нельзя переставлять произвольно? Какая команда завершает работу робота?»
