Применение образовательных платформ для изучения робототехники
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться выбирать подходящую образовательную платформу для решения учебной задачи по робототехнике и создать в виртуальной среде простую программу движения робота по заданному алгоритму.
- Сформировать представление о возможностях платформ Scratch, Tinkercad Circuits и виртуальных сред робототехники для моделирования, программирования и проверки решений.
- Научиться анализировать условие задачи, выделять последовательность действий робота и переводить её в алгоритм из команд.
- Развивать навыки поиска информации, цифровой грамотности, сотрудничества и аргументированного выбора инструмента.
- Формировать ответственное отношение к безопасному и осмысленному использованию цифровых образовательных ресурсов.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к робототехнике как области современных технологий и возможному направлению профессионального самоопределения.
- Осознают значение точности, настойчивости и ответственности при создании алгоритма.
- Понимают необходимость соблюдения цифровой безопасности и уважительного взаимодействия в онлайн-среде.
- Готовы оценивать собственный результат и спокойно исправлять ошибки в программе.
Метапредметные
- Познавательные: сравнивают образовательные платформы по назначению, интерфейсу и возможностям.
- Регулятивные: ставят учебную цель, планируют последовательность действий, проводят самопроверку и коррекцию алгоритма.
- Коммуникативные: распределяют роли в паре, формулируют вопросы и аргументируют выбор платформы.
- Информационные: находят нужный инструмент в интерфейсе, работают с цифровой инструкцией и критически оценивают результат моделирования.
Предметные
- Знать назначение образовательных платформ для изучения робототехники и различия между визуальным программированием, схемотехническим моделированием и виртуальным конструированием.
- Уметь выбирать платформу под учебную задачу: программирование поведения, сборку схемы или проверку алгоритма.
- Уметь составлять линейный алгоритм движения виртуального робота с использованием команд движения и остановки.
- Уметь запускать модель, обнаруживать ошибку в последовательности команд и исправлять её.
- Владеть базовыми приёмами безопасной работы с аккаунтом, цифровыми материалами и общей виртуальной рабочей областью.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к программированию, конструированию или исследованию робототехнических систем.
- Осознают смысл учебной задачи через связь с реальными роботами и профессиями инженера, программиста и конструктора.
- Проявляют готовность к самостоятельному выбору цифрового инструмента.
- Соблюдают нормы ответственного поведения при работе с платформами и данными.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы и определяют критерии успешного результата.
- Планируют действия: анализ условия, выбор платформы, составление алгоритма, запуск и проверка.
- Сравнивают полученный результат с заданным маршрутом и находят причину ошибки.
- Вносят изменения в программу и оценивают качество исправленного решения.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки образовательной платформы и классифицируют инструменты по назначению.
- Преобразуют словесное условие в схему маршрута и последовательность команд.
- Моделируют движение робота в виртуальной среде и устанавливают причинно-следственную связь между командой и результатом.
- Работают с таблицей сравнения, интерфейсом платформы и цифровой инструкцией.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли программиста и тестировщика, затем меняются ролями.
- Обсуждают варианты алгоритма и задают уточняющие вопросы.
- Аргументируют выбор платформы с опорой на её возможности.
- Принимают замечания партнёра и согласованно исправляют программу.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить компьютеры или планшеты с доступом в интернет: по одному устройству на пару, проверить открытие Scratch и Tinkercad Circuits либо заранее установить доступную школьную виртуальную среду.
- Создать демонстрационные проекты: простой маршрут робота в визуальной среде и пример схемы с датчиком или светодиодом в симуляторе.
- Распечатать карточки с одной практической задачей — по одной на пару, всего по количеству пар, плюс 2 запасные.
- Подготовить карточки сравнения платформ: Scratch, Tinkercad Circuits и виртуальная среда робототехники; по одной карточке на группу из 3–4 учеников.
- Вывести на доску или слайд памятку: «Условие — алгоритм — программа — запуск — проверка — исправление».
- Подготовить таблицу критериев: маршрут выполнен, команды записаны последовательно, ошибка найдена и объяснена, выбор платформы обоснован.
- Распечатать лист самооценки по одному на каждого ученика.
- Подготовить проектор, ноутбук учителя, таймер, маркеры и стикеры для рефлексии.
- Проверить, что на экране не отображаются личные данные, пароли и открытые аккаунты учеников.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и показать практическую значимость виртуального программирования роботов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране виртуального робота, который не достигает цели из-за лишней команды. Учитель говорит: "Здравствуйте, ребята. Сегодня вы будете не просто наблюдать за роботом, а проектировать его поведение. Посмотрите на экран: робот должен доехать до синего поля, но останавливается раньше. Как вы думаете, где возникла ошибка? Почему виртуальная среда полезна до сборки настоящего робота?" | Рассматривают маршрут, называют возможные причины: "Команд недостаточно", "Робот получил неверную команду", "В виртуальной среде можно проверить алгоритм без риска повредить детали". |
2 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд подумайте самостоятельно, затем обсудите с соседом, какой цифровой инструмент помог бы проверить движение робота. Через минуту назовите один аргумент." | Сначала формулируют собственное мнение, затем обсуждают в парах и предлагают варианты: "Визуальное программирование удобно для новичка", "Симулятор позволяет проверить схему". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что результат зависит не только от идеи, но и от точности алгоритма. Теперь выясним, какие платформы помогают создавать, моделировать и проверять робототехнические решения."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия «алгоритм», «команда», «исполнитель» и «модель».
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на доске четыре слова: «робот», «команда», «алгоритм», «модель» и говорит: "Составьте цепочку связи между этими понятиями. Кто является исполнителем? Что такое команда? Чем алгоритм отличается от случайного набора действий?" Учитель фиксирует точные формулировки. | Формулируют ответы: "Робот — исполнитель", "Команда задаёт одно действие", "Алгоритм — точная последовательность команд", "Модель воспроизводит свойства объекта для изучения". |
2 мин | Учитель предлагает мини-проверку «Верно — неверно»: "Алгоритм может быть неполным; одну команду можно заменить любой другой; результат программы нужно проверять запуском." После каждого утверждения просит привести объяснение. | Поднимают карточки «верно» или «неверно», объясняют: "Неверно, алгоритм должен приводить к цели", "Неверно, команда должна соответствовать задаче", "Верно, запуск помогает обнаружить ошибку". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что робот действует по командам, объединённым в алгоритм. Но для разных задач нужны разные цифровые среды. Перейдём к сравнению платформ."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и критерии успешной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт группам карточки с названиями Scratch, Tinkercad Circuits и виртуальной среды робототехники. Учитель говорит: "Представьте, что вам нужно подготовить робота к движению по маршруту. Какую платформу выбрать? Нельзя ответить только названием — нужен аргумент. Какие признаки будем сравнивать?" | В группах предлагают признаки: назначение, простота интерфейса, возможность моделировать схему, программирование поведения, наличие виртуального запуска. |
2 мин | Учитель формулирует проблему на доске: «Как выбрать образовательную платформу и проверить алгоритм робота до его сборки?» Затем говорит: "К концу урока вы должны создать работающий виртуальный маршрут, назвать использованную платформу и объяснить, почему она подходит." | Записывают тему и цель урока, принимают критерии: маршрут выполнен, команды точны, ошибка объяснена, выбор платформы обоснован. |
Запись в тетрадях
Тема: «Применение образовательных платформ для изучения робототехники». Цель: выбрать цифровую среду и создать алгоритм движения виртуального робота. Критерий: программа приводит робота к цели.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема определена: нужно не просто открыть платформу, а выбрать её осознанно и проверить результат. Сейчас рассмотрим возможности цифровых сред и подготовим практическую работу."
Этап 4. Открытие нового знания (8 мин)
Цель этапа: сформировать представление о назначении трёх типов образовательных платформ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель демонстрирует на экране три интерфейса и говорит: "Scratch использует блоки команд и подходит для освоения алгоритмов и программирования поведения. Tinkercad Circuits позволяет собирать виртуальные электрические схемы и наблюдать их работу. Виртуальные среды робототехники дают возможность проверять движение робота, датчики и выполнение маршрута. Посмотрите на таблицу: объект, который мы изучаем, определяет инструмент." | Заполняют в тетрадях краткую схему: Scratch — алгоритмы и поведение; Tinkercad Circuits — схемы и электронные компоненты; виртуальная среда робота — движение, датчики и маршрут. |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Где удобнее проверить мигание светодиода? Где составить алгоритм движения персонажа или робота блоками? Где безопаснее проверить прохождение маршрута?" | Отвечают: "В Tinkercad Circuits", "В Scratch", "В виртуальной среде робототехники". |
2 мин | Учитель показывает ошибочный алгоритм: «вперёд — влево — вперёд — остановка» для прямого маршрута. Учитель спрашивает: "Какую команду нужно заменить? Как проверим гипотезу?" | Находят несоответствие, предлагают заменить поворот на команду движения или изменить условие маршрута, объясняют необходимость запуска модели. |
Запись в тетрадях
- Образовательная платформа — цифровая среда для обучения, моделирования и проверки действий.
- Scratch — визуальное программирование алгоритмов и поведения объектов.
- Tinkercad Circuits — моделирование электрических схем и компонентов.
- Виртуальная среда робототехники — проверка движения, датчиков и маршрутов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь мы различаем платформы по их назначению. Следующий шаг — применить это знание: составить маршрут, запрограммировать его и проверить виртуального робота."
Этап 5. Практическая работа в парах (10 мин)
Цель этапа: создать и протестировать простой алгоритм движения робота в образовательной платформе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт одну карточку на пару: "В виртуальной среде разместите робота на старте. Постройте маршрут: вперёд на две клетки, поворот направо, вперёд на одну клетку, остановка у цели. Сначала запишите команды словами, затем соберите программу блоками. Один ученик — программист, второй — тестировщик; через пять минут поменяйтесь ролями." | Читают условие, записывают последовательность: «вперёд, вперёд, поворот направо, вперёд, остановка», распределяют роли. |
5 мин | Учитель демонстрирует порядок действий: "Откройте подготовленную среду, найдите блоки движения и остановки, перетащите их в рабочую область, сохраните последовательность. Не запускайте программу до проверки партнёром. Если команда не соответствует маршруту, объясните, что именно нужно изменить." | В парах открывают платформу, собирают программу, проверяют порядок блоков, запускают модель и фиксируют результат: «маршрут выполнен» или «обнаружена ошибка». |
3 мин | Учитель проводит консультацию и задаёт вопросы: "На каком шаге робот отклонился? Какая команда вызвала ошибку? Что изменится, если убрать поворот? Как вы докажете, что исправление верное?" | Тестировщик называет шаг ошибки, программист меняет одну команду, пара повторно запускает модель и объясняет исправление. |
Эталон решения
1. Стартовая позиция — клетка 1. 2. Команда «вперёд» перемещает робота на клетку 2. 3. Вторая команда «вперёд» перемещает его на клетку 3. 4. Команда «поворот направо» изменяет направление движения. 5. Команда «вперёд» приводит робота к клетке цели. 6. Команда «остановка» завершает алгоритм. Если робот не достиг цели, необходимо проверить количество шагов, направление поворота и порядок команд.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы убедились, что виртуальная модель позволяет быстро проверить алгоритм и исправить ошибку. Теперь каждая пара представит результат и обоснует выбор платформы."
Этап 6. Представление результатов и закрепление (8 мин)
Цель этапа: закрепить умение объяснять алгоритм и выбирать платформу по назначению.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель приглашает 2–3 пары к демонстрации и говорит: "Покажите маршрут, назовите последовательность команд и укажите, какая платформа использовалась. Объясните, почему она подходит именно для этой задачи." | Пары демонстрируют запуск, называют команды и формулируют: "Мы выбрали виртуальную среду робототехники, потому что проверяли движение и маршрут". |
2 мин | Учитель предлагает приём «Толстые и тонкие вопросы»: "Тонкий вопрос: какая команда выполняет поворот? Толстый вопрос: почему нельзя считать алгоритм правильным без запуска?" | Отвечают: "Поворот направо или налево"; "Потому что программа может содержать незаметную ошибку, которую выявляет проверка". |
2 мин | Учитель просит заполнить мини-таблицу выбора: «Задача — подходящая платформа — объяснение». Задачи: собрать схему светодиода; создать блоковый алгоритм; проверить маршрут робота. | Заполняют три строки: Tinkercad Circuits; Scratch; виртуальная среда робототехники, добавляют краткие аргументы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы не только создали маршрут, но и научились объяснять выбор инструмента. Осталось индивидуально проверить, что каждый понимает назначение платформ и может оценить собственный результат."
Этап 7. Самостоятельная проверка, рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: провести индивидуальную самопроверку, осмыслить результат и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт лист самооценки и говорит: "Отметьте, что вы можете сделать самостоятельно: назвать назначение трёх платформ, записать алгоритм маршрута, найти ошибку в программе, объяснить свой выбор. Поставьте зелёный, жёлтый или красный знак и допишите один вопрос." | Индивидуально заполняют лист: отмечают освоенные действия, формулируют затруднение или вопрос. |
2 мин | Учитель проводит «Билет на выход»: "Ответьте письменно на два вопроса: какую платформу вы выберете для проверки движения робота и какая ошибка в алгоритме встречается чаще всего?" | Пишут ответы: «Виртуальную среду робототехники»; «Неверное количество шагов или неправильное направление поворота». |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание и благодарит за работу: "Сохраните в памяти не название платформы, а принцип выбора: задача определяет инструмент. На следующем уроке мы усложним алгоритм и добавим условие или датчик." | Записывают домашнее задание, сдают билет на выход, закрывают рабочие окна платформы и выходят после проверки учителем. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — маршрут выполнен полностью, команды записаны в правильной последовательности, программа запущена и проверена, ошибка или способ проверки объяснены, выбор платформы обоснован.
- «4» — маршрут выполнен с одной исправленной ошибкой, последовательность команд в целом верна, объяснение выбора платформы дано с небольшой неточностью.
- «3» — создана часть алгоритма, но маршрут не завершён или объяснение выбора платформы неполное; ученик исправляет работу с помощью учителя.
- Ниже базового уровня — отсутствует последовательность команд, платформа выбрана без объяснения, запуск и проверка не выполнены даже после инструкции.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какую платформу вы выбрали для проверки движения робота и почему? | Проверка понимания назначения образовательных платформ и умения аргументировать выбор. |
На каком шаге алгоритма возникло затруднение? | Выявление точек затруднения в построении и отладке алгоритма. |
Что помогло обнаружить и исправить ошибку? | Осознание роли запуска модели, тестирования и взаимодействия в паре. |
Какое действие вы сможете выполнить самостоятельно на следующем уроке? | Формирование личной учебной цели и оценка готовности к усложнению задания. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня вы увидели, что образовательная платформа — это не просто сайт с заданиями, а инструмент для создания и проверки собственного решения. Вы составили алгоритм движения робота, запустили модель и нашли возможную ошибку. Помните: чаще всего результат нарушается из-за пропущенной команды, неверного направления или неправильного количества шагов. На следующем уроке мы усложним программу и попробуем использовать условие или показание датчика."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить на бумаге алгоритм маршрута робота из 6–8 команд: движение вперёд, поворот, повторное движение и остановка. Подписать, какую виртуальную платформу целесообразно использовать. | Закрепляет понятия «команда», «алгоритм» и назначение платформ; при проверке смотреть на точность порядка действий. |
Средний (повышающий) | Создать в доступной виртуальной среде один маршрут с двумя поворотами, выполнить запуск и записать одну возможную ошибку программы с её исправлением. | Развивает применение, тестирование и коррекцию алгоритма; при проверке обратить внимание на соответствие маршрута условию. |
Продвинутый (дополнительный) | Сравнить Scratch и виртуальную среду робототехники по трём критериям: тип программирования, объект моделирования, способ проверки результата. Сделать вывод, для какой задачи каждая платформа удобнее. | Развивает анализ и аргументацию; при проверке смотреть на конкретность сравнительных признаков и обоснованность вывода. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что такое алгоритм? Чем отличается платформа для программирования поведения от симулятора электрической схемы? Как проверить, что маршрут робота составлен верно? Почему ошибку важно исправлять после анализа результата запуска?»
