Движение модели транспортного робота
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока в парах собрать или запрограммировать модель транспортного робота так, чтобы она двигалась вперёд по заданной траектории и останавливалась в обозначенной зоне, а также объяснить назначение двигателя, колёс и управляющей команды.
- Сформировать представление о том, как электрический сигнал и программа обеспечивают движение модели транспортного робота.
- Научить планировать последовательность сборки и настройки модели, проверять результат по заданным критериям и исправлять выявленные ошибки.
- Развивать умение работать в паре, распределять роли, фиксировать результаты испытаний и аргументированно объяснять выбранное решение.
- Воспитывать ответственное отношение к технике, соблюдение правил безопасной работы с электронными компонентами и интерес к инженерной деятельности.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к созданию технических устройств, связанных с реальными транспортными задачами.
- Понимают значение аккуратности, ответственности и соблюдения правил безопасности при работе с электрическими и электронными компонентами.
- Осознают ценность сотрудничества и распределения ответственности при выполнении общего проекта.
- Формируют готовность анализировать неудачный результат не как поражение, а как основание для улучшения конструкции.
Метапредметные
- Планируют работу по алгоритму: изучение задания — сборка — подключение — программирование — испытание — корректировка.
- Извлекают информацию из схемы подключения, короткой видеоинструкции и экранной демонстрации программы.
- Сравнивают предполагаемое и фактическое движение модели, выявляют причину расхождения и предлагают способ исправления.
- Распределяют роли в паре, формулируют вопросы, договариваются о едином решении и представляют результат классу.
- Используют цифровую среду или приложение для создания и запуска простой программы управления роботом.
Предметные
- Знать назначение корпуса, колёс, осей, двигателя, источника питания и управляющего контроллера модели транспортного робота.
- Понимать, что направление и скорость движения зависят от управляющей команды, подключения двигателя и времени его работы.
- Уметь собрать или проверить базовую модель транспортного робота по схеме.
- Уметь составить простую последовательность команд для движения вперёд и остановки.
- Владеть приёмами пробного запуска, наблюдения за движением и корректировки конструкции или программы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают личную ответственность за безопасное обращение с моделью и оборудованием.
- Определяют личный вклад в общий результат пары и оценивают собственную готовность продолжать технический поиск.
- Связывают изучаемое движение робота с использованием автоматизированного транспорта в повседневной жизни.
- Проявляют настойчивость при повторной настройке модели после неудачного испытания.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную задачу и формулируют критерии успешного движения модели.
- Планируют действия пары и распределяют время между сборкой, программированием и испытанием.
- Осуществляют пошаговый контроль правильности подключения и запуска программы.
- Сравнивают результат с эталоном, находят ошибку и вносят одно обоснованное изменение за раз.
- Оценивают результат по критериям: движение вперёд, устойчивость, остановка в зоне и объяснение принципа работы.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные элементы технической системы: источник энергии, исполнительный механизм и орган управления.
- Устанавливают причинно-следственную связь между командой программы и движением колёс.
- Читают простую схему и преобразуют её в последовательность практических действий.
- Моделируют движение робота в виде алгоритма из команд «старт — движение — остановка».
- Анализируют результаты испытания и формулируют гипотезу о причине ошибки.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли конструктора и программиста, договариваясь о возможности смены ролей.
- Задают уточняющие вопросы партнёру и используют технические термины в совместном обсуждении.
- Аргументируют выбор длительности движения или способа исправления модели.
- Представляют классу результат пары и корректно отвечают на вопросы одноклассников.
- Разрешают разногласия через проверку гипотезы практическим испытанием.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить комплекты конструктора или робототехнических наборов: корпус, два ведущих колеса, опорное колесо, двигатели, контроллер, провода и источник питания — по одному комплекту на пару.
- Проверить заряд аккумуляторов, исправность двигателей, кабелей и компьютеров или планшетов; заранее открыть рабочую цифровую среду программирования.
- Распечатать карточки задания трёх уровней — по одной карточке на пару, всего по числу пар.
- Подготовить маршрутные поля с линией старта и зоной остановки — по одному полю на пару.
- Вывести на экран фотографию модели, условные обозначения двигателя и контроллера, а также алгоритм «подключить — запрограммировать — запустить — проверить».
- Разместить на доске правила безопасности: не подключать провода при включённом питании, не тянуть модель за кабель, держать рабочее место свободным.
- Подготовить лист испытаний на каждую пару с графами «Попытка», «Время движения», «Результат», «Что изменили».
- Подготовить секундомер, маркеры, стикеры для рефлексии и короткую видеодемонстрацию движения транспортного робота длительностью не более одной минуты.
- Организовать свободные проходы между столами и определить безопасную зону для испытаний моделей.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность и сформулировать интерес к созданию транспортного робота.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране короткий фрагмент движения автономной транспортной модели. «Ребята, сегодня мы будем не просто наблюдать за роботом, а попробуем заставить его выполнить транспортную задачу. Посмотрите, какие части модели вращаются и что происходит после подачи команды. Как вы думаете, почему робот начинает двигаться?» | Рассматривают видеодемонстрацию, называют наблюдаемые элементы: «вращаются колёса», «работают двигатели», «робот получает команду». |
2 мин | Учитель объявляет приём «Проблемный вопрос»: «Как сделать так, чтобы модель проехала от линии старта до зоны остановки и не продолжала движение? Сегодня нам понадобятся конструкция, программа и точная проверка результата». Учитель знакомит класс с парами и просит выбрать роли конструктора и программиста. | В парах распределяют роли, формулируют предположение: «нужно подключить двигатели и задать время их работы», записывают в листе испытаний личную роль. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что движение робота не возникает само по себе: его обеспечивают детали, энергия и команда управления. Теперь проверим, какие знания нужны для правильного запуска модели».
Этап 2. Актуализация знаний и техника безопасности (5 мин)
Цель этапа: актуализировать сведения о деталях модели и обеспечить безопасную организацию практической работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует комплект деталей и схему. «Назовите элемент, который создаёт вращение. Для чего нужны колёса? Как контроллер связан с двигателем? Посмотрите на схему: стрелка показывает передачу энергии от источника питания к двигателю». Учитель фиксирует на доске цепочку «источник питания — контроллер — двигатель — колёса». | Показывают детали в комплекте и отвечают: «двигатель создаёт вращение», «колёса передают движение корпусу», «контроллер передаёт команды». Перерисовывают цепочку в рабочий лист. |
2 мин | Учитель проводит приём «Верно — неверно»: «Можно подключать провод при включённом питании? Можно тянуть робота за провод? Нужно ли убирать лишние детали с маршрута?» После каждого ответа просит кратко объяснить причину. | Поднимают карточки «верно» или «неверно», объясняют: «нельзя подключать при включённом питании», «провод может повредиться», «маршрут должен быть свободным». |
1 мин | Учитель показывает на экране критерии готовности к запуску: «модель собрана устойчиво; колёса свободно вращаются; провода закреплены; питание включается только после проверки». | Проверяют рабочее место по чек-листу и называют один пункт, который контролирует их пара. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили назначение основных элементов и договорились о безопасной работе. Теперь выясним, какую последовательность команд должна выполнить модель».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: перевести практическую проблему в измеримую цель и общий план действий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает модель, у которой одно колесо вращается медленнее другого. «Предположим, что команда на движение уже отправлена, но робот поворачивает. Почему это может произойти? Что нужно проверить сначала — программу, подключение или конструкцию?» Учитель принимает разные гипотезы и не сообщает готовый ответ. | В парах обсуждают вопрос одну минуту, предлагают гипотезы: «одно колесо подключено неправильно», «двигатели работают с разной скоростью», «ось установлена неровно». |
2 мин | Учитель применяет «Снежный ком»: «Сначала каждый сформулируйте один шаг работы, затем сравните его с партнёром и составьте общий план из четырёх-пяти действий». Учитель записывает предложения на доске и объединяет их в алгоритм. | Сначала индивидуально записывают шаг, затем в паре составляют план: «проверить сборку — подключить двигатели — создать программу — испытать — исправить». Формулируют цель: «запустить модель и добиться движения до зоны остановки». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена, а общий алгоритм составлен. Сейчас мы проверим его на реальной модели и увидим, какие действия дают предсказуемое движение».
Этап 4. Открытие нового знания и межпредметная связь (7 мин)
Цель этапа: раскрыть связь между алгоритмом, временем работы двигателя и расстоянием движения модели.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует на экране простую программу из команд запуска двигателя, движения вперёд и остановки. «В информатике алгоритм — это точная последовательность действий. В технологии мы превращаем этот алгоритм в работающую модель. Если двигатель работает дольше, модель обычно проезжает большее расстояние, но результат зависит и от трения, массы и состояния батареи». | Рассматривают программу, соотносят блоки с действиями модели и формулируют вывод: «команда запускает двигатель, время задаёт продолжительность движения, команда остановки прекращает вращение». |
2 мин | Учитель устанавливает межпредметную связь с физикой: «Колёса вращаются, а робот перемещается поступательно. Что произойдёт, если увеличить скорость вращения? Почему поверхность пола влияет на результат?» Учитель показывает два участка маршрута: гладкий и шероховатый. | Обсуждают в парах и отвечают: «робот может проехать дальше», «на поверхности с большим трением движение изменится», «часть энергии расходуется на преодоление трения». |
2 мин | Учитель демонстрирует пример настройки: «На первой попытке зададим небольшое время движения. Не будем менять сразу несколько параметров: иначе не поймём, что помогло. После каждой попытки записываем результат в лист испытаний». | Записывают правило эксперимента: «меняем один параметр за раз», называют измеряемые показатели: время, расстояние, попадание в зону остановки. |
Запись в тетрадях
Ученики записывают: «Алгоритм движения робота: 1) проверить конструкцию; 2) подключить двигатель; 3) задать направление и время работы; 4) запустить модель; 5) остановить и оценить результат; 6) изменить один параметр при необходимости».
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы связали технологию, информатику и физику: программа задаёт действие, двигатель создаёт вращение, а условия движения влияют на результат. Теперь применим алгоритм при сборке и программировании».
Этап 5. Практическая работа в парах: сборка и программирование (10 мин)
Цель этапа: собрать или проверить модель и создать программу её движения по заданному маршруту.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт комплекты и карточки базового задания. «Конструктор проверяет корпус, оси и колёса, а программист открывает цифровую среду. Работайте в паре вслух: каждое действие называйте партнёру. При подключении питания сначала пригласите меня или выполните контроль по чек-листу». | Конструктор проверяет устойчивость корпуса и свободное вращение колёс. Программист открывает среду и находит блоки движения и остановки. |
4 мин | Учитель показывает на экране порядок подключения. «Соедините контроллер с двигателями по схеме, не перепутайте левый и правый канал. Создайте программу: старт двигателей в одном направлении, движение в течение заданного времени, остановка. Перед запуском сверяйтесь с чек-листом». | Подключают двигатели, сверяют провода со схемой, создают программу, читают её партнёру по шагам и отмечают выполненные пункты. |
4 мин | Учитель организует первый запуск на маршрутном поле. «Запускаем только по команде пары и наблюдаем за четырьмя признаками: робот движется вперёд, колёса вращаются в нужную сторону, корпус не задевает препятствия, остановка происходит после команды. Результат занесите в лист испытаний». | Размещают модель на старте, запускают программу, наблюдают движение, фиксируют время и результат. При ошибке не разбирают модель сразу, а формулируют гипотезу: «нужно проверить направление одного двигателя» или «увеличить время движения». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Первая попытка важна не идеальным результатом, а точным наблюдением. Теперь закрепим алгоритм и проверим, могут ли пары объяснить причину получившегося движения».
Этап 6. Первичное закрепление и корректировка (6 мин)
Цель этапа: закрепить понимание взаимосвязи между настройкой модели и характером её движения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Сначала каждый самостоятельно ответьте: почему модель могла повернуть или не остановиться в зоне? Затем обсудите два объяснения и выберите наиболее вероятное. Важно назвать не только ошибку, но и способ проверки». | Индивидуально записывают причину, обсуждают её с партнёром и формулируют ответ: «проверим направление двигателя», «сравним время работы в программе», «проверим, не задевает ли колесо корпус». |
3 мин | Учитель приглашает две пары кратко представить результат. «Покажите запись в листе испытаний и объясните, какое изменение внесли. Класс оценивает ответ по формуле: ошибка — доказательство — исправление». | Представляют результаты: «робот поворачивал, потому что левое колесо вращалось в обратную сторону; мы изменили направление двигателя, и модель стала двигаться прямо». Остальные пары задают по одному уточняющему вопросу. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы научились объяснять результат через конкретную причину и проверять гипотезу изменением одного параметра. Теперь каждая пара выполнит самостоятельное испытание по критериям».
Этап 7. Самостоятельное испытание с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальный вклад учащихся и устойчивость работы модели по заданным критериям.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт или напоминает критерии: «Модель начинает движение с линии старта, едет вперёд, не теряет устойчивость, останавливается после команды и попадает в обозначенную зону. Каждая пара выполняет не более двух попыток и записывает, что изменилось». | Читают критерии, выбирают, кто запускает модель, а кто наблюдает и заполняет лист. |
4 мин | Учитель запускает таймер и наблюдает за парами. «Работайте по правилу инженерного испытания: после первой попытки назовите один факт, одну возможную причину и одно изменение. Если результат удовлетворяет критериям, подготовьте краткое объяснение принципа работы». | Выполняют испытание, измеряют время, отмечают попадание в зону, при необходимости корректируют время или направление одного двигателя и повторяют запуск. |
2 мин | Учитель предлагает самопроверку по светофору: «Зелёная карточка — все критерии выполнены, жёлтая — требуется небольшая настройка, красная — нужно разобрать причину и обратиться за помощью. Поднимите карточку и запишите один следующий шаг». | Поднимают карточку, сверяют модель с критериями, записывают следующий шаг: «проверить кабель», «уменьшить время», «закрепить ось» или «объяснить готовый результат». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Испытание показало, что технический результат можно измерить и улучшить. Осталось осмыслить, чему мы научились и какие решения оказались наиболее надёжными».
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: зафиксировать освоенные способы действия, выявить затруднения и объяснить содержание домашней работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт стикеры и проводит рефлексию «Билет на выход»: «Закончите три фразы: “Сегодня я научился…”, “Причина ошибки в движении может быть…”, “В следующий раз я проверю…”. На обороте отметьте роль, которую выполняли, и напишите, что хотел бы попробовать в следующей работе». | Заполняют стикеры конкретными формулировками: «научился задавать время движения», «причиной может быть неверное подключение», «проверю направление левого двигателя». Прикрепляют ответы к доске в колонки «получилось» и «нужно улучшить». |
1 мин | Учитель объясняет домашнее задание: «Дома составьте алгоритм движения транспортного робота в виде шести шагов и предложите одно изменение, которое позволило бы ему остановиться точнее. В работе обязательно укажите, какой элемент модели или команда программы отвечает за каждый шаг». | Записывают задание, задают уточняющие вопросы и называют критерий проверки: наличие последовательности, техническая точность и объяснение предполагаемого изменения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы прошли полный инженерный цикл: спланировали, собрали, запрограммировали, испытали и скорректировали модель. На следующем уроке мы усложним маршрут и попробуем управлять не только движением вперёд, но и поворотом».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — модель собрана безопасно и устойчиво, робот движется вперёд и останавливается в обозначенной зоне, программа составлена последовательно, лист испытаний заполнен, ученик объясняет причину и способ исправления возможной ошибки.
- «4» — модель выполняет основное задание, но допускается одна неточность в траектории или остановке; программа и лист испытаний в целом корректны, объяснение требует небольшой помощи учителя.
- «3» — модель запускается частично или выполняет только отдельные команды; в работе есть ошибки подключения, алгоритма или фиксации результата, но ученик соблюдает правила безопасности и может назвать направление исправления.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что именно заставляет колёса робота вращаться и двигать модель? | Проверка понимания связи между источником питания, двигателем и механическим движением. |
Какая команда или настройка сильнее всего повлияла на результат испытания? | Выявление понимания роли направления и времени работы двигателя. |
Какую ошибку вы обнаружили или могли бы обнаружить при движении модели? | Диагностика умения анализировать результат и устанавливать причину затруднения. |
Что вы измените при следующем испытании? | Проверка регулятивного умения планировать коррекцию и выбирать один параметр для изменения. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня вы увидели, что транспортный робот движется благодаря согласованной работе конструкции, энергии, двигателя и программы. Особенно важно, что ошибку мы не угадываем, а проверяем наблюдением и испытанием. Типичная ошибка — менять сразу несколько параметров, поэтому в следующий раз изменяйте только один элемент и фиксируйте результат. На следующем уроке мы добавим поворот и научимся строить более сложный маршрут».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить письменный алгоритм из 6–8 шагов для движения транспортного робота от старта до остановки; обозначить роль контроллера, двигателя, колёс и команды остановки. | Закрепляет последовательность действий и технические термины; при проверке обратить внимание на логичность алгоритма и наличие безопасного запуска. |
Средний (повышающий) | Предложить два варианта настройки движения: с коротким и длительным временем работы двигателя. Для каждого варианта описать предполагаемый результат и указать, какой параметр изменяется. | Развивает умение прогнозировать влияние времени работы двигателя и сравнивать варианты решения; проверить наличие причинно-следственного объяснения. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать схему маршрута транспортного робота с прямым участком, остановкой и поворотом; записать предполагаемую последовательность команд и объяснить, как проверить её экспериментально. | Формирует проектное мышление, умение моделировать алгоритм и планировать испытание; при проверке оценить реалистичность маршрута и точность команд. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какой элемент создаёт вращение? Почему робот может поворачивать вместо движения прямо? Зачем фиксировать результат каждой попытки? Что означает правило “меняем один параметр за раз”?»
