Практическая работа: «Программирование дополнительных механизмов»
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться распознавать датчики, исполнительные устройства и элементы индикации робототехнической модели, объяснять их назначение и определять действие модели по условию программы.
- Сформировать представление о различии между устройствами, получающими информацию, и устройствами, выполняющими действие или подающими сигнал.
- Научиться устанавливать соответствие между элементом системы, его назначением, командой программы и наблюдаемым результатом.
- Развивать умение анализировать схему алгоритма, определять роль условия и прогнозировать реакцию модели на сигнал датчика.
- Воспитывать ответственное отношение к точности программирования, сотрудничеству и самостоятельному выбору уровня выполнения заданий.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают связь программирования робототехнических систем с будущими инженерными и техническими профессиями.
- Проявляют интерес к исследованию поведения модели и готовность проверять гипотезы практическим способом.
- Понимают ценность точности, ответственности и безопасного обращения с техническими устройствами.
- Уважительно обсуждают разные способы решения и аргументируют собственный выбор.
Метапредметные
- Извлекают информацию из изображений, схем алгоритмов, таблиц и кратких описаний устройств.
- Сравнивают датчики, исполнительные устройства и элементы индикации по выполняемой функции.
- Планируют последовательность выполнения заданий рабочего листа и осуществляют самопроверку по критериям.
- Формулируют объяснение причинно-следственной связи: сигнал датчика — условие — команда — результат модели.
- Работают в паре, распределяют роли, задают уточняющие вопросы и аргументируют ответы.
Предметные
- Знать назначение мотора, датчика, кнопки, светодиода и других дополнительных элементов управления или индикации.
- Уметь распределять элементы по категориям «получают информацию» и «выполняют действие или подают сигнал».
- Уметь определять истинность утверждений о командах, датчиках, исполнительных устройствах и условиях программы.
- Уметь объяснять реакцию модели по схеме алгоритма с условием и сопоставлять команду с результатом, который увидит пользователь.
- Владеть алгоритмом анализа дополнительного механизма: элемент — назначение — команда — наблюдаемое действие.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к конструированию, программированию и техническому творчеству.
- Осознают смысл практической работы как проверки того, может ли программа управлять реальной моделью.
- Проявляют готовность доводить задание до результата и исправлять обнаруженные ошибки.
- Оценивают собственный вклад в парную или групповую работу.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель и формулируют последовательность действий для выполнения рабочего листа.
- Планируют время на задания №1–10, выбирая порядок работы после обязательного минимума.
- Сверяют ответы с определениями и схемой «сигнал — условие — команда — результат».
- Находят ошибку в классификации элемента и корректируют ответ с объяснением причины.
- Оценивают степень освоения темы по листу самооценки и формулируют следующий шаг.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки датчика и исполнительного устройства.
- Классифицируют элементы по функции, сравнивают их назначения и устанавливают соответствия.
- Моделируют работу программы в виде цепочки «если — то» и прогнозируют результат.
- Анализируют истинность утверждений, находят противоречия и приводят контрпример.
- Работают с визуальной информацией: контурными изображениями, схемами и условными обозначениями.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: аналитик, проверяющий и затем меняются ролями.
- Формулируют точный вопрос о назначении неизвестного элемента.
- Обосновывают ответ фразой «Я считаю так, потому что…».
- Сопоставляют разные варианты и корректно разрешают расхождения.
- Представляют классу решение задания №5 или №9 кратко и последовательно.
Подготовка учителя к уроку
- Распечатать рабочий лист «Практическая работа: “Программирование дополнительных механизмов”» по одному экземпляру на каждого ученика и подготовить 2–3 запасных экземпляра.
- Подготовить карточки для классификации элементов: мотор, датчик, кнопка, светодиод, звуковой сигнал, шестерня, контроллер.
- Вывести на доску или экран схему: «информация от датчика → условие программы → команда → действие модели».
- Подготовить изображения или реальные образцы мотора, датчика, кнопки и светодиода; при отсутствии набора использовать крупные контурные изображения.
- Распечатать карточки «истинно» и «ложно» по одной паре на парту для задания №1 и задания №9.
- Подготовить маркеры, стикеры двух цветов, ручки и листы для групповой фиксации ответа.
- Организовать рабочие места так, чтобы пары могли рассматривать изображения и обсуждать ответы.
- При наличии оборудования подготовить ноутбук, проектор, робототехнический набор и безопасную демонстрационную модель с мотором, датчиком и светодиодом.
- На доске заранее оставить место для итоговой таблицы: «Элемент — получает информацию / выполняет действие — пример команды — результат».
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность и показать значимость точного управления дополнительными механизмами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает изображение модели с мотором, датчиком и светодиодом: "Сегодня мы будем не просто называть детали, а выяснять, как программа заставляет модель реагировать. Представьте робота, который должен остановиться перед препятствием, включить сигнал или выполнить движение по нажатию кнопки. Что должно произойти сначала: действие мотора или получение информации?" | Рассматривают модель, формулируют предположения: "Сначала модель должна получить сигнал"; "Программа должна понять, что произошло". |
2 мин | Учитель объявляет приём «Проблемный вопрос»: "Как по элементу модели, команде и условию определить, что увидит пользователь? Сегодня рабочий лист поможет нам ответить на этот вопрос. Вы сможете выбрать порядок выполнения части заданий, но сначала разберём общий алгоритм анализа." | Записывают тему, называют известные элементы модели и формулируют личную цель: "Научиться отличать датчик от исполнительного устройства" или "Понять работу условия". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что модель не действует сама по себе: она получает информацию, обрабатывает её по программе и только затем выполняет команду. Проверим, какие знания помогут нам это объяснить."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об элементах робототехнической модели и выявить затруднения в их классификации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает по очереди изображения мотора, датчика, кнопки, светодиода и шестерни: "Назовите элемент и закончите фразу: этот элемент нужен для… Не оценивайте ответ сразу — сначала выдвиньте гипотезу." | Называют элементы и назначения: "Мотор создаёт движение"; "датчик получает сведения об окружающей среде"; "светодиод подаёт световой сигнал". |
3 мин | Учитель организует «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала самостоятельно разделите элементы на две группы, затем обсудите решение с соседом. Важно объяснить не внешний вид, а функцию. Какая группа получает информацию, а какая выполняет действие или подаёт сигнал?" | Индивидуально распределяют карточки, обсуждают в парах и предлагают классу классификацию. Фиксируют разницу между датчиком и исполнительным устройством. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы разделили элементы по функции, но пока не показали, как они связаны с командами программы. Теперь найдём место, где возникает затруднение."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать способ анализа утверждений, схем и изображений рабочего листа.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает противоречивые утверждения: "Мотор относится к исполнительным устройствам. Датчик выполняет только механическую передачу движения. Команда включения мотора может быть частью алгоритма. Как определить, какие утверждения истинны? Нельзя выбирать ответ только по знакомству со словом — нужно проверить назначение элемента." | Отмечают карточками «истинно» или «ложно» предварительные ответы, объясняют сомнения: "Датчик должен получать информацию, поэтому утверждение о механической передаче неверно". |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: "1. Определить функцию элемента. 2. Найти тип команды. 3. Установить наличие условия. 4. Предсказать результат модели. По этому плану мы будем выполнять задания рабочего листа и проверять себя." | Записывают план анализа в тетрадь, выбирают личный ориентир: точность классификации, объяснение условия или прогноз результата. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть не догадка, а алгоритм проверки. Перейдём к открытию главной связи между датчиком, условием и исполнительным устройством."
Этап 4. Открытие нового знания (9 мин)
Цель этапа: сформировать понимание структуры программы дополнительного механизма и назначения основных элементов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует схему и говорит: "Посмотрите на последовательность. Датчик не выполняет действие мотора: он сообщает программе значение или событие. Условие проверяет это сообщение. Если условие выполнено, программа запускает команду. Например: если датчик обнаружил препятствие, остановить мотор и включить светодиод. Если условие не выполнено, модель продолжает движение или выполняет другую ветвь алгоритма." | Перерисовывают схему, проговаривают цепочку: "Датчик получает информацию — условие выбирает ветвь — команда задаёт действие — модель показывает результат". |
3 мин | Учитель показывает таблицу: "Мотор, светодиод и звуковой сигнал относятся к устройствам, которые выполняют действие или подают сигнал. Датчик и кнопка передают программе информацию о событии. Запомните: исполнительное устройство может изменять состояние модели, а датчик сам по себе не заменяет команду." | Составляют устные примеры: "Нажатая кнопка может включить светодиод"; "датчик расстояния может вызвать остановку мотора"; исправляют ошибочное утверждение о датчике. |
3 мин | Учитель разбирает модель задания №5: "Представим алгоритм: модель движется; датчик проверяет наличие препятствия; если препятствие обнаружено, мотор останавливается и включается светодиод; иначе движение продолжается. Какое действие выполняется после обнаружения? Какая часть схемы является условием?" | По схеме называют ветвь «да», объясняют результат: "После обнаружения препятствия мотор останавливается и включается светодиод"; выделяют датчик, условие и команды. |
Запись в тетрадях
Ученики записывают: «Датчик получает информацию. Исполнительное устройство выполняет действие или подаёт сигнал. Условие позволяет выбрать команду в зависимости от данных датчика. Схема: сигнал датчика → условие → команда → результат модели».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы открыли общий принцип работы дополнительного механизма. Теперь применим его сначала к нескольким заданиям вместе, а затем каждый проверит себя самостоятельно."
Этап 5. Первичное закрепление по рабочему листу (8 мин)
Цель этапа: научить применять алгоритм анализа к заданиям на классификацию, соответствие и определение результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель просит выполнить задание №1 в парах: "Прочитайте каждое утверждение, определите его истинность и обязательно назовите основание. Не просто ставьте знак, а используйте фразу: «Утверждение истинно, потому что…» или «Утверждение ложно, потому что…»." | Отмечают истинность четырёх утверждений. Формулируют: "Мотор относится к исполнительным устройствам, потому что выполняет действие"; "датчик не выполняет только механическую передачу движения". |
3 мин | Учитель разбирает задание №7: "Распределите элементы по двум категориям. Если устройство получает сведения о нажатии, расстоянии или освещённости, оно относится к первой категории. Если запускает движение или подаёт сигнал, ко второй. Почему кнопка и светодиод не должны попасть в одну группу?" | Распределяют элементы, объясняют: "Кнопка передаёт информацию о нажатии, а светодиод подаёт сигнал". Сверяют ответы в паре. |
2 мин | Учитель предлагает задание №10: "Соедините команду с тем, что увидит пользователь. Для каждой пары задайте вопрос: какое изменение состояния модели произойдёт? Проверяем не название команды, а её наблюдаемый результат." | Соединяют команды и результаты: включение мотора — движение; остановка мотора — прекращение движения; включение светодиода — световой сигнал; звуковая команда — звуковой сигнал. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы потренировались переходить от названия элемента к его функции и от команды к результату. Теперь каждый самостоятельно покажет, умеет ли применять этот способ к новым изображениям и условиям."
Этап 6. Самостоятельная практическая работа с самопроверкой (11 мин)
Цель этапа: выполнить задания рабочего листа, применяя классификацию элементов, анализ схемы и проверку условий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
7 мин | Учитель даёт инструкцию: "Выполните задания №2–№6, а затем выберите одно из заданий №8–№10. Сначала прочитайте условие, рассмотрите изображение или схему, только потом записывайте ответ. Если сомневаетесь, вернитесь к схеме «информация — условие — команда — результат». Я принимаю разные порядки выполнения, но все ответы должны быть обоснованы." | Индивидуально соединяют элементы с назначениями в №2, анализируют контурную иллюстрацию в №3, восстанавливают характеристики в №4, объясняют алгоритм в №5, находят лишний элемент в №6 и выполняют выбранное задание. |
2 мин | Учитель проводит формирующую проверку «Светофор»: "Покажите зелёную карточку, если можете объяснить все ответы; жёлтую — если есть одно затруднение; красную — если требуется разбор. Красный цвет не является оценкой — это сигнал для помощи." Учитель адресно консультирует пары с жёлтыми и красными карточками. | Показывают карточку, формулируют конкретный вопрос: "Не понимаю, почему этот элемент относится к исполнительным" или "Не вижу, какая ветвь выполняется при обнаружении препятствия". |
2 мин | Учитель выводит эталонные ориентиры: "Проверьте три признака: датчик получает информацию; исполнительное устройство выполняет действие или подаёт сигнал; условие связывает данные датчика с выбором команды. Исправьте ответ, если можете назвать причину исправления." | Сверяют решения, исправляют ошибки другим цветом, подписывают рядом краткое объяснение. |
Эталон решения
Для задания №5: 1) определить, что датчик обнаружил препятствие; 2) выбрать ветвь условия «да»; 3) прочитать команды этой ветви; 4) назвать результат для пользователя. Пример: после обнаружения препятствия мотор останавливается, а светодиод включается. Для задания №9: истинны утверждения «условие позволяет выбрать действие по данным датчика» и «при нажатии кнопки программа может включить светодиод»; утверждения о полной замене датчика командой ожидания и обязательном выполнении команды независимо от условия являются ложными.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что правильный ответ появляется из анализа функции и связи элементов, а не из угадывания по картинке. Осталось обобщить способ рассуждения и определить, что уже получается уверенно."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осмыслить освоенный алгоритм, выявить затруднения и определить дальнейшую практику.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Одноминутка»: "За одну минуту запишите продолжение трёх фраз: «Датчик нужен для…», «Условие в программе позволяет…», «По команде можно предсказать…». Пишите своими словами, а не копируйте определение." | Записывают индивидуальные ответы, например: "Датчик нужен для получения информации"; "условие выбирает действие"; "по команде можно определить движение или сигнал модели". |
1 мин | Учитель просит показать самооценку: "Поставьте плюс рядом с умением, которым владеете: различаю элементы; объясняю условие; связываю команду с результатом; исправляю ошибку. Один незакрытый пункт станет вашей целью дома." | Заполняют самооценку, называют одно освоенное действие и одно затруднение. |
2 мин | Учитель объясняет домашнее задание: "Выберите уровень, но сначала убедитесь, что понимаете базовый алгоритм. Перед выходом ответьте на контрольные вопросы: что получает датчик? Что делает исполнительное устройство? Как условие меняет ход программы?" | Фиксируют задание, отвечают на контрольные вопросы: "Датчик получает информацию"; "исполнительное устройство выполняет действие или подаёт сигнал"; "условие выбирает ветвь программы". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы научились видеть за изображением функцию элемента, а за командой — изменение состояния модели. На следующем уроке мы будем составлять и проверять собственные алгоритмы реакции на сигналы датчиков."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно и обоснованно выполнены не менее 9 заданий рабочего листа; правильно различены датчики и исполнительные устройства; объяснена схема алгоритма и результат команды.
- «4» — верно выполнены 7–8 заданий, допущено не более двух неточностей в соответствиях или формулировках; логика условия в целом объяснена.
- «3» — верно выполнены 5–6 заданий, различаются основные элементы, но требуется помощь при анализе условий, схемы или прогнозировании результата.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о различии датчика и исполнительного устройства? | Проверить осознание функционального различия элементов системы. |
Как по схеме понять, что произойдёт после обнаружения препятствия? | Выявить умение читать условный алгоритм и прогнозировать результат. |
Какое задание рабочего листа оказалось самым сложным и почему? | Определить субъективные точки затруднения и необходимость коррекции. |
Можете ли вы объяснить цепочку «сигнал — условие — команда — результат» на своём примере? | Оценить перенос знания в новую ситуацию. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы разобрались, что робототехническая модель действует по связи между информацией, условием, командой и результатом. Важно не путать датчик, который сообщает программе о событии, с исполнительным устройством, которое изменяет состояние модели или подаёт сигнал. Типичная ошибка — выбирать ответ по внешнему виду элемента, не анализируя его назначение. Дома вы закрепите этот способ рассуждения и подготовите собственные примеры реакций модели. На следующем уроке проверим такие алгоритмы на практике."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 4–5 заданий на классификацию датчиков, исполнительных устройств и элементов индикации; дополнительно составить одну цепочку «сигнал датчика — условие — команда — результат». | Закрепляет назначение элементов и базовую структуру программы; при проверке смотреть на правильность категорий и наличие объяснения. |
Средний (повышающий) | Решить 3–4 задания на анализ условий: определить, что произойдёт при нажатии кнопки, обнаружении препятствия или отсутствии сигнала датчика; к каждому ответу написать ожидаемый результат модели. | Развивает умение читать алгоритм и прогнозировать действие по условию; при проверке смотреть, согласованы ли условие, команда и результат. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать собственный алгоритм из 5–7 шагов: модель получает сигнал датчика, проверяет условие и выполняет не менее двух возможных действий, например включает мотор, светодиод или звуковой сигнал. Представить алгоритм блок-схемой или псевдокодом. | Формирует умение создавать программу реакции на событие; при проверке смотреть на полноту ветвления, понятность условий и соответствие команд назначению устройств. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Какой элемент получает информацию о событии? Какой элемент выполняет действие или подаёт сигнал? Зачем программе нужно условие? Что увидит пользователь, если команда включает мотор или светодиод?»
