Практическая работа «Программирование пульта дистанционного управления. Дистанционное управление роботами»
Цели и задачи
- Цель: за 45 минут научиться программировать пульт дистанционного управления учебным роботом, составлять последовательность команд движения, проверять её на практике и корректировать программу по результату.
- Сформировать умение устанавливать связь между пультом и роботом, назначать команды кнопкам и сохранять выбранный режим управления.
- Развивать алгоритмическое мышление, умение прогнозировать результат, находить и исправлять ошибки в последовательности команд.
- Организовать парную работу с распределением ролей программиста и оператора, развивать навыки аргументации и взаимопомощи.
- Формировать ответственное отношение к технике, соблюдение правил безопасной работы и интерес к профессиям в области робототехники и программирования.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют устойчивый интерес к конструированию, программированию и применению цифровых технологий.
- Осознают ценность точности, ответственности и безопасного поведения при работе с робототехническими устройствами.
- Оценивают собственный вклад в парную работу и уважительно относятся к иной стратегии решения задачи.
- Связывают освоенные действия с возможностями дальнейшего обучения и профессиями инженера, программиста, оператора робототехнических систем.
Метапредметные
- Составляют алгоритм движения робота, представляют его в виде последовательности команд и прогнозируют результат.
- Используют информацию с экрана пульта, инструкции и наблюдения за роботом для принятия решения.
- Планируют практическую работу, контролируют время, выявляют причину ошибки и вносят коррективы.
- Ведут диалог в паре, распределяют обязанности, аргументируют выбор команд и оценивают результат по критериям.
Предметные
- Знать назначение основных органов управления учебного робота и правила безопасной эксплуатации комплекта.
- Уметь устанавливать сопряжение пульта с роботом и назначать кнопкам команды движения.
- Уметь составлять и выполнять алгоритм движения по маршруту с остановкой в заданной точке.
- Владеть приёмами тестирования программы, фиксации результата и исправления одной или нескольких команд.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную цель практической работы: точно управлять роботом или добиться прохождения маршрута.
- Проявляют самостоятельность при выборе стратегии программирования и готовность отвечать за результат.
- Соблюдают нормы безопасного и бережного обращения с электронным оборудованием.
- Осознают значимость командной работы для решения инженерной задачи.
Регулятивные УУД
- Принимают цель, составляют план действий и распределяют время между настройкой, тестированием и коррекцией.
- Сравнивают фактическое движение робота с предполагаемым маршрутом.
- Фиксируют ошибочную команду, предлагают способ коррекции и повторно проверяют результат.
- Оценивают выполнение работы по заданным критериям и формулируют следующий шаг улучшения.
Познавательные УУД
- Извлекают из схемы пульта информацию о назначении кнопок и обозначений.
- Преобразуют условие маршрута в последовательность команд.
- Анализируют связь между длительностью команды, направлением движения и положением робота.
- Моделируют маршрут на бумаге и используют модель для прогнозирования результата.
Коммуникативные УУД
- Распределяют в паре роли программиста, оператора и наблюдателя, меняясь ими после первого запуска.
- Формулируют уточняющие вопросы и объясняют партнёру причину выбранной команды.
- Согласуют решение при расхождении мнений и используют аргументы, связанные с результатом тестирования.
- Предоставляют партнёру конкретную обратную связь по модели «две сильные стороны и один совет».
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить учебные робототехнические комплекты с пультами дистанционного управления: один комплект на пару, проверить заряд аккумуляторов и батареек.
- Заранее проверить сопряжение каждого пульта с роботом, исправность кнопок движения, остановки и переключения режима.
- Разметить на полу или столах 6–8 маршрутов из ленты: прямой участок, поворот, остановка в обозначенной зоне; подготовить по одному маршруту на пару.
- Распечатать карточки маршрутов трёх уровней: базовые — 12 комплектов, повышенные — 8 комплектов, творческие — 4 комплекта.
- Распечатать лист практической работы и чек-лист безопасности — по одному экземпляру на каждого ученика.
- Вывести на экран схему пульта, обозначения кнопок, алгоритм сопряжения и памятку «Проверяю: связь — команда — движение — остановка».
- Подготовить сигнальные карточки «готово», «нужна помощь», «стоп» — по одной на пару.
- Освободить рабочую зону от лишних предметов, обозначить границы движения роботов и место для безопасной остановки.
- Подготовить таймер, ноутбук или планшет для демонстрации, проектор и таблицу критериев оценивания.
- Заранее распределить пары с учётом возможности взаимопомощи; предусмотреть замену практического задания на виртуальную модель при неисправности комплекта.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и инструктаж по безопасности (4 мин)
Цель этапа: организовать безопасную рабочую зону, распределить пары и подготовить учеников к практической деятельности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Сегодня вы будете не просто нажимать кнопки, а выступите в роли разработчиков алгоритма управления роботом. Проверьте, что на столе есть тетрадь, ручка и лист практической работы. Робота пока не включаем: сначала определим цель и правила." | Проверяют наличие материалов, записывают дату и тему практической работы. |
2 мин | Учитель показывает рабочую зону и говорит: "Робота запускаем только по команде. Не направляем его на край стола, не поднимаем за движущиеся части, не касаемся контактов влажными руками. При непредвиденном движении нажимаем кнопку остановки и поднимаем карточку «стоп»." | Повторяют три правила безопасности, показывают карточку «стоп» и называют действие при сбое: остановить робота, отключить питание, сообщить учителю. |
1 мин | Учитель формирует пары и объясняет роли: "В первой попытке программист читает маршрут и задаёт команды, оператор включает робота и нажимает запрограммированные кнопки, наблюдатель фиксирует результат. После запуска роли меняются." | Распределяют роли в парах и записывают их в лист практической работы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Рабочая зона подготовлена, правила понятны, роли распределены. Теперь выясним, какие знания о командах движения уже помогут нам начать настройку."
Этап 2. Актуализация знаний и межпредметная связь (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об алгоритме, координатах, направлении движения и обратной связи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель выводит на экран схему маршрута и спрашивает: "Представьте, что робот должен проехать вперёд, повернуть направо и остановиться в квадрате. Какие команды потребуются? Почему нельзя записать только слово «ехать»?" | В парах называют команды: «двигаться вперёд», «повернуть направо», «остановиться»; объясняют, что алгоритм должен быть последовательным и точным. |
2 мин | Учитель связывает тему с математикой и информатикой: "Поворот меняет направление, а расстояние можно оценивать количеством шагов или временем работы двигателя. В информатике такая последовательность называется алгоритмом. Как проверить, что алгоритм сработал?" | Формулируют ответы: «выполнить команды по порядку», «сравнить результат с маршрутом», «найти ошибочную команду и изменить её». |
1 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "За тридцать секунд каждый назовите возможную причину, по которой робот не остановился в нужной зоне. Затем выберите наиболее вероятную и сообщите классу." | Индивидуально записывают причину, обсуждают её в паре и сообщают варианты: неверная длительность команды, неправильная кнопка, слабый заряд, потеря связи. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что управление роботом связано с алгоритмами, математическим представлением направления и исследовательской проверкой гипотез. Теперь сформулируем практическую задачу и критерии её успешного выполнения."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка практической задачи и планирование (4 мин)
Цель этапа: определить маршрут, критерии результата и последовательность действий перед включением оборудования.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт карточки маршрутов и говорит: "Выберите базовый или повышенный маршрут. Базовый требует движения вперёд, одного поворота и остановки; повышенный содержит два поворота и промежуточную остановку. Сначала нарисуйте путь стрелками на листе и только затем переходите к пульту." | Выбирают уровень с учётом готовности пары, изображают маршрут стрелками, отмечают место остановки. |
2 мин | Учитель показывает критерии на экране: "Работа считается выполненной, если пульт соединён с роботом, команды назначены осознанно, робот проходит маршрут без выхода за границы, а пара может объяснить найденную ошибку или подтвердить отсутствие ошибки." | Читают критерии, распределяют действия: один настраивает пульт, второй проверяет схему, оба договариваются о способе фиксации результата. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Маршрут выбран, модель движения создана, критерии известны. Переходим к настройке оборудования: действуем по инструкции и не пропускаем проверку связи."
Этап 4. Настройка пульта и открытие способа управления (8 мин)
Цель этапа: научить учеников устанавливать связь пульта с роботом и назначать кнопкам команды движения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует на роботе и экране последовательность: "Сначала проверяем питание робота и пульта, затем включаем режим сопряжения, ждём устойчивого сигнала и выполняем короткую проверку кнопки вперёд. Если связи нет, не нажимаем все кнопки подряд, а проверяем питание и расстояние." | Наблюдают за демонстрацией, находят на своём пульте кнопку включения, индикатор связи и кнопку остановки. |
3 мин | Учитель говорит: "Теперь работаем по парам. Программист читает инструкцию вслух, оператор выполняет только названный шаг. После каждого шага сверяйтесь с индикатором. Поднимите карточку «нужна помощь», если сигнал не появился." | Пошагово включают оборудование, устанавливают сопряжение, фиксируют в листе результат «связь установлена» или описывают проблему. |
3 мин | Учитель задаёт сократовские вопросы: "Что изменится, если заменить команду поворота направо на поворот налево? Как вы проверите назначение кнопки, не запуская робота на полный маршрут? Какая команда должна быть последней?" | Отвечают: «изменится направление маршрута»; выполняют короткий тест на ограниченном участке; называют команду «стоп». |
Запись в тетрадях
Ученики записывают алгоритм настройки: 1) проверить питание; 2) включить режим сопряжения; 3) установить связь; 4) проверить команды на коротком участке; 5) выполнить маршрут; 6) сравнить результат с образцом; 7) скорректировать программу.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Связь с роботом установлена, назначение команд проверено. Теперь каждая пара запускает свой алгоритм на маршруте, а наблюдатель фиксирует не только успех, но и точное место отклонения."
Этап 5. Практическое выполнение маршрута в парах (10 мин)
Цель этапа: применить настройку пульта для управления роботом по выбранному маршруту и получить первичный результат.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает: "Перед запуском программист читает всю последовательность команд, оператор проверяет свободную зону, наблюдатель ставит палец на схеме в предполагаемое положение робота. Не торопитесь: точность важнее скорости." | Читают алгоритм, проверяют границы маршрута, занимают позиции и готовят лист наблюдений. |
5 мин | Учитель запускает таймер и сопровождает пары вопросами: "Какую команду выполняет робот сейчас? Где он должен находиться после поворота? Что вы будете фиксировать, если робот отклонится?" Учитель не исправляет программу за учеников, а просит обосновать решение. | По очереди выполняют маршрут, фиксируют фактическую траекторию, отмечают место остановки и величину отклонения словами «до поворота», «после поворота», «не остановился в зоне». |
3 мин | Учитель останавливает работу по сигналу таймера: "Завершите текущую попытку безопасной остановкой. Поменяйтесь ролями и кратко сообщите партнёру две сильные стороны работы и один совет по улучшению." | Нажимают кнопку остановки, меняются ролями, дают партнёру обратную связь по модели «две звезды и пожелание», записывают результат первой попытки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Первая попытка дала нам данные, а не только оценку. Теперь используем эти данные как инженеры: найдём причину отклонения и внесём одну обоснованную коррекцию."
Этап 6. Тестирование и коррекция алгоритма (8 мин)
Цель этапа: развить умение анализировать ошибку, изменять одну команду и проверять улучшение результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает таблицу анализа: "Разделите проблему на три вопроса: какая команда была дана, что сделал робот, какой результат требовался. Если робот проехал дальше точки, изменяйте длительность или команду только после объяснения причины." | Заполняют таблицу «команда — фактический результат — требуемый результат — предполагаемая коррекция», выбирают одну изменяемую команду. |
3 мин | Учитель обращается к парам: "Выполните вторую попытку. Наблюдатель сравнивает её с первой, а не просто говорит «лучше» или «хуже». Укажите конкретно, в какой точке траектория изменилась." | Изменяют одну команду, повторяют маршрут, отмечают точку улучшения или новую ошибку, сравнивают две попытки. |
2 мин | Учитель проводит мини-обсуждение: "Поднимите карточку «готово», если маршрут пройден. Если нет, назовите не менее двух возможных причин: команда, время, поверхность, питание или связь." | Поднимают карточки, формулируют объяснение результата, при необходимости сохраняют рабочую версию алгоритма и сообщают учителю о технической проблеме. |
Эталон анализа результата
Если робот остановился после зоны, проверяют длительность команды движения и уменьшают её; если повернул в противоположную сторону, проверяют назначение кнопки и меняют команду поворота; если не реагирует, проверяют питание, сопряжение и расстояние до пульта. После каждой коррекции изменяют только один параметр, чтобы установить причину результата.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы не угадывали причину ошибки, а проверяли гипотезу изменением одного параметра. Осталось самостоятельно оформить результат и оценить, насколько ваша программа соответствует критериям."
Этап 7. Самостоятельное оформление результата и рефлексия (6 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание алгоритма, зафиксировать результат практической работы и провести рефлексию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт индивидуальные мини-задания: "Запишите последовательность команд для маршрута: движение вперёд, поворот налево, движение вперёд, остановка. Рядом укажите одну возможную причину, по которой робот может остановиться раньше зоны." | Индивидуально записывают алгоритм и объяснение возможной ошибки; сверяют запись с реальным опытом пары. |
2 мин | Учитель организует рефлексию «Светофор»: "Зелёная карточка — могу настроить связь и объяснить алгоритм; жёлтая — могу с подсказкой; красная — нужна повторная демонстрация. В листе допишите, какое действие стало понятнее всего." | Показывают карточку, записывают конкретное освоенное действие и вопрос, который остался. |
1 мин | Учитель собирает листы и говорит: "Перед сдачей проверьте: есть ли маршрут, две попытки, причина ошибки и вывод. Технический результат важен, но не менее важна способность объяснить, почему он получился." | Сдают лист практической работы, проверяют комплект и сообщают о неисправностях или недостающих деталях. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы прошли полный инженерный цикл: спланировали, настроили, протестировали, обнаружили отклонение и скорректировали алгоритм. Зафиксируем критерии оценки и домашнее задание, чтобы продолжить работу самостоятельно."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — пульт корректно соединён с роботом, маршрут выполнен или обоснованно скорректирован, лист содержит схему, две попытки, анализ ошибки и вывод; правила безопасности соблюдены.
- «4» — связь установлена, выполнена основная часть маршрута, допущено одно неточное движение или остановка; причина отклонения названа, но коррекция описана неполно.
- «3» — ученик с помощью партнёра выполняет сопряжение и отдельные команды, заполняет лист частично, допускает несколько ошибок в последовательности, но соблюдает правила безопасности и может назвать назначение основных кнопок.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое действие вы теперь можете выполнить самостоятельно: установить связь, назначить команды или скорректировать маршрут? | Выявление фактически освоенного практического умения. |
В какой точке робот отклонился от маршрута и какая команда могла это вызвать? | Проверка умения анализировать ошибку, а не только фиксировать результат. |
Что помогло вашей паре договориться о выборе коррекции? | Оценка коммуникативных навыков и качества распределения ролей. |
Какой следующий маршрут вы готовы попробовать: базовый, повышенный или творческий? Почему? | Выявление уровня мотивации, самооценки и готовности к усложнению задачи. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня вы работали как небольшая инженерная команда: сначала построили алгоритм, затем настроили пульт, проверили движение и исправили ошибку. Помните, что случайное многократное нажатие кнопок не заменяет анализа: изменяйте один параметр и наблюдайте результат. Особенно внимательно проверяйте команду остановки и направление поворота. На следующем уроке мы усложним маршрут и рассмотрим, как сделать управление роботом более точным и устойчивым."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить на бумаге алгоритм для маршрута из четырёх команд: движение вперёд, поворот направо, движение вперёд, остановка. Указать две возможные причины отклонения робота. | Закрепляет понятия «алгоритм», «команда», «ошибка»; при проверке смотреть на правильный порядок действий и причинно-следственное объяснение. |
Средний (повышающий) | Разработать два варианта управления одним маршрутом: с короткими последовательными командами и с укрупнёнными участками движения. Сравнить преимущества и возможные риски каждого варианта. | Развивает умение сравнивать алгоритмы и прогнозировать результат; при проверке смотреть на аргументированное сравнение точности и удобства. |
Продвинутый (дополнительный) | Спроектировать маршрут для робота в виде схемы с двумя поворотами, зоной остановки и условным препятствием. Записать последовательность команд и предложить способ проверки её надёжности. | Развивает проектное и алгоритмическое мышление; при проверке смотреть на ясность схемы, полноту команд и наличие плана тестирования. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Как установить связь пульта с роботом? Почему алгоритм записывают до запуска? Что фиксируют при тестировании? Почему при коррекции желательно изменять только один параметр? Как обеспечить безопасную остановку робота?»
