Практическая работа «Программирование модели транспортного робота»
Цели и задачи
- Цель: за 45 минут научиться составлять, загружать и проверять программу движения транспортного робота по заданному маршруту, используя команды движения, остановки и поворота.
- Научиться читать условие практической задачи и переводить маршрут робота в последовательность алгоритмических команд.
- Закрепить умение подключать робототехническую модель к компьютеру, загружать программу и безопасно запускать её.
- Развивать навыки парного взаимодействия, распределения ролей, анализа ошибок и корректировки алгоритма.
- Формировать ответственное отношение к технике, интерес к инженерному проектированию и понимание связи программирования с транспортом и математикой.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к созданию и программированию устройств, связанных с реальными транспортными задачами.
- Осознают значение аккуратности, ответственности и соблюдения правил безопасности при работе с оборудованием.
- Развивают готовность доводить практическую задачу до результата и спокойно исправлять ошибки.
- Понимают ценность сотрудничества и взаимопомощи при выполнении инженерного задания.
Метапредметные
- Планируют последовательность действий для достижения заданной точки маршрута.
- Работают с цифровой информацией, программной средой и визуальной схемой алгоритма.
- Сравнивают ожидаемое и фактическое поведение модели, выявляют причину отклонения и предлагают исправление.
- Распределяют роли в паре, аргументируют выбор команд и представляют результат работы.
- Используют математические представления о расстоянии, времени, направлении и угле поворота.
Предметные
- Знать назначение команд движения вперёд, назад, остановки и поворота.
- Уметь составлять линейный алгоритм движения транспортного робота по клеточному маршруту.
- Уметь задавать продолжительность движения или расстояние в соответствии с возможностями используемой модели.
- Уметь загружать программу в контроллер, запускать её и проверять работу робота на поле.
- Владеть приёмами поиска и исправления ошибок в последовательности команд.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный вклад в общее дело пары и оценивают собственную готовность к практической работе.
- Формируют смысл учебной деятельности через создание работающей модели транспортного устройства.
- Проявляют настойчивость при повторной проверке и корректировке программы.
- Соблюдают нормы безопасного и ответственного поведения в кабинете технологии.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную задачу и формулируют ожидаемый результат работы робота.
- Планируют маршрут, распределяют время и роли программиста и оператора.
- Осуществляют пошаговый контроль подключения, загрузки и запуска программы.
- Сравнивают результат с заданным маршрутом, находят ошибку и вносят коррективы.
- Оценивают качество работы по критериям: маршрут, устойчивость движения, безопасность и объяснение алгоритма.
Познавательные УУД
- Преобразуют графическую схему маршрута в словесный и программный алгоритм.
- Выделяют существенные параметры задачи: направление, количество клеток, время движения и угол поворота.
- Моделируют движение робота с помощью карточек команд или блоков программной среды.
- Анализируют ошибку по наблюдаемому поведению модели.
- Устанавливают связь между программной командой и физическим действием механизма.
Коммуникативные УУД
- Распределяют обязанности и договариваются о порядке выполнения операций.
- Задают уточняющие вопросы партнёру и объясняют назначение выбранных команд.
- Используют корректную обратную связь при обсуждении ошибки.
- Представляют алгоритм и кратко аргументируют внесённые изменения.
- Согласованно принимают решение о готовности модели к демонстрации.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить робототехнические наборы с собранными моделями транспортных роботов: по одному комплекту на пару.
- Проверить заряд аккумуляторов, исправность контроллеров, двигателей, кабелей и соединений.
- Установить на компьютеры программную среду для программирования используемых моделей и проверить загрузку тестовой программы.
- Разметить на полу или столах маршрутные поля с клетками, стартовой зоной и финишем; подготовить не менее трёх вариантов маршрута.
- Распечатать карточки маршрутов трёх уровней сложности: по одной карточке на пару и несколько запасных.
- Распечатать памятку с командами движения, поворота, остановки и алгоритмом проверки программы — по одной на пару.
- Вывесить на доске схему: «маршрут → команды → программа → загрузка → тест → исправление».
- Подготовить карточки ролей «Программист» и «Оператор» — по одному комплекту на пару.
- Подготовить проектор или интерактивную доску для показа образца алгоритма и таймера практической работы.
- Освободить рабочие зоны, убрать лишние предметы и разместить инструкцию по безопасному запуску робота.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и инструктаж по безопасности (4 мин)
Цель этапа: организовать безопасную работу в парах и подготовить оборудование к практическому заданию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс и показывает на доске схему занятия: «Сегодня вы будете не просто запускать робота, а выступите в роли инженеров-программистов. Сначала прочитаем маршрут, затем составим алгоритм, загрузим программу, проверим модель и исправим ошибки. Перед началом вспомним правила: не тянем провода, не запускаем робота без команды, не помещаем руки перед движущейся моделью и сразу сообщаем о неисправности». | Ученики проверяют наличие тетради, карточки, компьютера и робототехнического набора; повторяют правила: «Не запускать модель без предупреждения», «Не трогать движущиеся колёса». |
2 мин | Учитель раздаёт карточки ролей и говорит: «В каждой паре один ученик начинает как программист, второй — как оператор. Программист собирает алгоритм и работает за компьютером, оператор проверяет соединения, наблюдает за маршрутом и сообщает о результате. После первой проверки роли поменяются». | Ученики распределяют роли, надевают или прикрепляют карточки, проверяют модель и рабочую зону. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Оборудование проверено, роли распределены, правила безопасности вспомнены. Теперь выясним, какие команды понадобятся роботу для движения по маршруту».стра
Этап 2. Актуализация знаний и постановка практической задачи (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об алгоритме и связать команды программы с действиями робота.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на экране условный маршрут из четырёх клеток: «Представьте, что робот должен проехать вперёд три клетки, повернуть направо, проехать ещё две клетки и остановиться. Какие действия нужно записать по порядку? Почему нельзя просто написать “доехать до финиша”?» | Ученики предлагают последовательность: «Ехать вперёд, повернуть направо, снова ехать вперёд, остановиться»; объясняют, что алгоритм должен состоять из конкретных команд. |
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Сначала за 30 секунд каждый составьте маршрут в уме. Затем обсудите с соседом, какая команда отвечает за поворот и как робот поймёт, сколько ехать. Назовите две возможные причины, по которым робот может не попасть в клетку». | Ученики индивидуально формулируют ответ, обсуждают его в парах и называют причины: «неверное время движения», «перепутано направление», «неправильно задан поворот», «колесо проскальзывает». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что программа — это точная последовательность команд, а результат зависит от параметров движения. Сейчас каждая пара получит собственный маршрут и превратит его в рабочую программу».
Этап 3. Планирование алгоритма в паре (6 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: составить и проверить на бумаге алгоритм движения до начала запуска модели.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт маршрутные карточки и объясняет уровни: «На карточке показаны старт, финиш, клетки и стрелка направления. Не включайте робота сразу. Сначала отметьте каждое прямолинейное движение, каждый поворот и конечную остановку. Используйте памятку с командами». | Каждая пара получает маршрут, рассматривает старт, финиш, препятствия и направление движения. |
3 мин | Учитель подходит к парам и задаёт вопросы: «Сколько клеток модель должна проехать до первого поворота? Как вы обозначите поворот направо? Где поставите остановку? Что будете проверять первым, если робот отклонится от линии?» Учитель не даёт готовый алгоритм, а помогает уточняющими вопросами. | Программист записывает алгоритм в тетради или на карточке, оператор проверяет порядок команд. Пара формулирует: «Вперёд две клетки — направо — вперёд три клетки — стоп». |
2 мин | Учитель предлагает взаимопроверку: «Обменяйтесь карточкой с соседней парой на одну минуту. Прочитайте чужой алгоритм и найдите место, где может возникнуть неоднозначность». | Пары читают чужой алгоритм, отмечают пропущенный поворот, отсутствие остановки или неточно заданное расстояние, возвращают карточку и вносят исправление. |
Запись в тетрадях
Алгоритм проверки программы: 1) прочитать маршрут; 2) записать команды по порядку; 3) проверить направление каждого поворота; 4) задать время или расстояние движения; 5) загрузить программу; 6) выполнить пробный запуск; 7) сравнить результат с маршрутом; 8) исправить одну найденную ошибку и повторить тест.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Алгоритм составлен до включения модели, поэтому запуск будет осмысленным, а не случайным. Теперь переходим к программной среде и перенесём план на язык команд робота».
Этап 4. Программирование и загрузка алгоритма (10 мин)
Цель этапа: создать программу движения робота и загрузить её в контроллер.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует на экране порядок действий: «Откройте программную среду, создайте новый проект и добавьте команды движения в том порядке, в котором они записаны на карточке. Для каждого прямого участка задайте одинаковый начальный уровень мощности и время, а для поворота — направление и длительность. Не меняйте сразу несколько параметров». | Ученики открывают программную среду, создают проект и находят блоки или команды движения, поворота и остановки. |
5 мин | Учитель обращается к классу: «Переносите алгоритм по одной команде. После добавления каждой команды сверяйтесь с бумажным планом. Программист работает с кодом, оператор читает маршрут вслух и проверяет, не пропущена ли команда. Если интерфейс отличается, ищите команды по смыслу: движение, поворот, остановка». | Программист создаёт последовательность команд, оператор сверяет её с карточкой и предупреждает о несоответствиях. Пары сохраняют проект и подключают контроллер. |
3 мин | Учитель показывает безопасную загрузку: «Перед передачей программы убедитесь, что робот стоит на старте и колёса свободны. Запускаем загрузку только после проверки соединения. После сообщения об успешной загрузке не запускайте модель до команды пары». | Ученики проверяют соединение, загружают программу в контроллер, размещают робота на стартовой клетке и сообщают учителю о готовности. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Программа теперь находится в контроллере, но это ещё не доказательство её правильности. Инженер проверяет модель в действии, поэтому следующим шагом станет пробный запуск и анализ результата».
Этап 5. Пробный запуск и отладка модели (10 мин)
Цель этапа: проверить работу алгоритма на маршруте, выявить отклонения и внести обоснованное исправление.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает порядок наблюдения: «Оператор не просто говорит “получилось” или “не получилось”. Он фиксирует, на каком участке возникла ошибка: модель рано повернула, поздно остановилась, отклонилась влево или вправо. Программист записывает наблюдение и предлагает изменить только один параметр». | Операторы занимают безопасное место сбоку от маршрута, программисты готовят программу к запуску. Пары называют точку наблюдения и ожидаемый результат. |
4 мин | Учитель по очереди разрешает запуск: «Пара первая, запускайте модель. Остальные наблюдают только за своим рабочим местом. После остановки сравните фактический путь с карточкой и сформулируйте одну конкретную ошибку». | Пары выполняют первый запуск. Оператор фиксирует результат: «Робот повернул правильно, но проехал поворот на одну клетку раньше» или «Робот остановился перед финишем». |
4 мин | Учитель организует отладку: «Выберите одно изменение: увеличьте или уменьшите время прямого движения, измените длительность поворота или исправьте направление. Запишите, что изменили и почему. Затем загрузите обновлённую программу и выполните второй запуск». | Пары вносят одно изменение, повторно загружают программу и проверяют модель. В тетради записывают: «Ошибка — причина — исправление — результат второго запуска». |
Эталон анализа ошибки
Если робот остановился раньше финиша, проверяем участок движения: 1) сравниваем заданное время с фактическим расстоянием; 2) увеличиваем время движения небольшим шагом; 3) повторно запускаем модель; 4) фиксируем результат. Если робот повернул слишком поздно, уменьшаем время предыдущего прямого движения. Если поворот выполнен в другую сторону, проверяем команду направления и заменяем её на противоположную.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы увидели, что ошибка в программе — это не повод начинать всё заново. Мы нашли участок отклонения, изменили один параметр и проверили результат. Теперь каждая пара подготовит короткую демонстрацию и оценит работу по критериям».
Этап 6. Демонстрация результата и межпредметная связь (6 мин)
Цель этапа: представить работающий алгоритм и осмыслить связь программирования с математикой и физикой.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель приглашает две-три пары к демонстрационному полю: «Покажите старт, назовите последовательность команд и запустите робота. После запуска объясните, какая команда отвечает за каждый участок маршрута». | Пары демонстрируют модель, называют команды: «Движение вперёд, поворот направо, движение вперёд, остановка», показывают путь робота и сообщают, пришлось ли выполнять отладку. |
3 мин | Учитель задаёт межпредметные вопросы: «Почему для движения робота важно измерять расстояние и время? Где здесь используется математика? Почему изменение мощности двигателя влияет на результат? Как похожий алгоритм может применяться в складском или доставочном роботе?» | Ученики отвечают: «Расстояние связано со временем движения», «Нужно сравнивать величины и считать клетки», «Мощность влияет на скорость», «Такие роботы перевозят грузы и доставляют товары». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Программирование робота объединяет технологию, информатику, математику и физику. Мы не только написали команды, но и использовали измерение, наблюдение и проверку гипотезы».
Этап 7. Рефлексия, оценивание и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: оценить результат практической работы, зафиксировать затруднения и определить направление дальнейшего обучения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт мини-лист самооценки и говорит: «Поставьте отметку напротив каждого утверждения: “могу составить маршрут”, “могу загрузить программу”, “могу найти ошибку”, “могу объяснить роль команд”. Затем допишите один совет себе на следующую практическую работу». | Ученики заполняют лист самооценки, отмечают зелёный, жёлтый или красный уровень и записывают личное затруднение. |
1 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: «Как превратить маршрут транспортного робота в программу?» | Ученики формулируют вывод: «Нужно разбить маршрут на участки, подобрать команды, задать параметры, загрузить программу, проверить модель и исправить ошибки». |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание: «Запишите его по выбранному уровню. Обязательное задание выполняют все, два других уровня — по желанию». | Ученики записывают домашнее задание и контрольные вопросы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы работали как настоящие разработчики: планировали, программировали, тестировали и улучшали модель. На следующем занятии мы усложним маршрут и обсудим, как сделать программу более точной и устойчивой».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — программа загружена без посторонней помощи, робот полностью прошёл заданный маршрут и остановился в финишной зоне; ученики объяснили назначение команд и записали найденную ошибку или подтвердили отсутствие ошибок.
- «4» — робот прошёл большую часть маршрута, допущена одна неточность в расстоянии или повороте, которую пара самостоятельно обнаружила и исправила после подсказки учителя; алгоритм объяснён в основном верно.
- «3» — программа составлена частично, робот выполняет отдельные команды, но не завершает маршрут; ученики соблюдают правила безопасности и с помощью учителя называют место основной ошибки.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какую последовательность команд вы использовали для своего маршрута? | Проверка понимания структуры линейного алгоритма. |
На каком участке возникла ошибка и как вы её исправили? | Выявление сформированности навыка отладки и причинно-следственного анализа. |
Что было удобнее: сначала записать алгоритм на бумаге или сразу программировать? Почему? | Осознание роли предварительного планирования. |
Какую роль в паре вы выполняли и какой вклад внесли? | Оценка качества сотрудничества и распределения ответственности. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня вы прошли полный цикл инженерной работы: прочитали маршрут, составили алгоритм, создали программу, проверили модель и исправили ошибку. Важно помнить, что робот выполняет только те действия, которые точно указаны в программе. Типичная ошибка — изменять сразу несколько параметров и терять понимание причины результата. На следующем уроке мы усложним маршрут и попробуем сделать движение робота более точным.»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить на бумаге алгоритм движения транспортного робота по маршруту из четырёх прямых участков и двух поворотов; записать команды по порядку и указать место остановки. | Закрепляет перевод графического маршрута в линейный алгоритм; при проверке обратить внимание на порядок команд и наличие остановки. |
Средний (повышающий) | Разработать два варианта программы для одного маршрута: с поворотом направо и с изменённым направлением движения; указать, какие команды и параметры нужно изменить. | Развивает анализ, сравнение алгоритмов и понимание зависимости результата от направления движения. |
Продвинутый (дополнительный) | Придумать маршрут транспортного робота для доставки груза в школьном кабинете, обозначить старт, финиш, два препятствия и описать не менее восьми команд программы. | Формирует проектное мышление и умение применять программирование к реальной транспортной задаче. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Из каких частей состоит алгоритм движения робота? Как проверить, что ошибка связана именно со временем движения? Почему перед запуском нужно освободить рабочую зону? Какие действия выполняются после первого неудачного запуска?»
