Робототехника с использованием образовательной платформы «Кулибин»
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся познакомятся с интерфейсом образовательной платформы «Кулибин», определят назначение основных элементов робототехнической модели и в парах соберут либо запрограммируют один базовый алгоритм управления роботом, проверив его работу по заданным критериям.
- Сформировать первоначальное представление о робототехнической системе, включающей конструкцию, контроллер, датчики, исполнительные устройства и программу управления.
- Научить ориентироваться в рабочем пространстве платформы «Кулибин» и выполнять учебное задание по алгоритму: постановка цели, сборка или настройка, программирование, запуск, проверка и исправление ошибки.
- Развивать логическое и алгоритмическое мышление, умение анализировать результат работы системы и находить причину несоответствия заданному условию.
- Воспитывать ответственность за общий результат, культуру безопасной работы с оборудованием и интерес к инженерным и техническим профессиям.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к робототехнике как области современной технологии и возможному направлению профессионального самоопределения.
- Понимают ценность точности, последовательности и ответственности при создании технического устройства.
- Принимают необходимость безопасной и бережной работы с электронными компонентами и компьютерным оборудованием.
- Осознают значение сотрудничества и распределения ролей для достижения общего результата.
Метапредметные
- Формулируют учебную цель и составляют последовательность действий для выполнения робототехнического задания.
- Извлекают информацию из интерфейса платформы, условных обозначений и инструктивной карточки.
- Планируют работу в паре, распределяют роли, согласуют решения и аргументируют выбор алгоритма.
- Проводят проверку результата, фиксируют ошибку, выдвигают гипотезу о её причине и вносят коррекцию.
- Используют цифровые инструменты для моделирования, программирования и представления результата.
Предметные
- Знать назначение конструктивных элементов, контроллера, датчика и исполнительного устройства в робототехнической системе.
- Уметь находить в платформе «Кулибин» рабочую область, библиотеку элементов, команды управления и средства запуска проекта.
- Уметь составлять простой линейный алгоритм движения робота по заданному условию.
- Уметь проверять работу модели и корректировать программу или соединение элементов при обнаружении ошибки.
- Владеть начальными навыками безопасной работы с робототехническим набором и цифровой образовательной платформой.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают личную ответственность за соблюдение правил безопасной работы с компьютером, проводами и робототехническими компонентами.
- Определяют личный вклад в работу пары и соотносят результат с поставленной целью.
- Проявляют познавательный интерес к инженерным задачам и готовность доводить техническое решение до рабочего состояния.
- Формируют уважительное отношение к идеям партнёра и конструктивно реагируют на неудачный результат.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы и определяют признаки её достижения.
- Планируют действия по этапам: изучение задания, создание алгоритма, запуск, проверка и исправление.
- Контролируют соблюдение последовательности команд и соответствие движения робота условию.
- Оценивают результат по критериям и вносят необходимые изменения в программу или конструкцию.
Познавательные УУД
- Выделяют в условии задания входные данные, требуемое действие робота и конечный результат.
- Сравнивают назначение датчиков, исполнительных устройств и команд управления.
- Моделируют движение робота в виде последовательности команд или блоков алгоритма.
- Анализируют ошибку по наблюдаемому поведению модели и устанавливают возможную причинно-следственную связь.
- Преобразуют информацию из инструкции и интерфейса платформы в практический алгоритм.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: оператор платформы, конструктор, программист или наблюдатель; при необходимости меняются ролями.
- Формулируют вопросы по работе платформы и дают партнёру понятные инструкции.
- Аргументируют выбор команд и последовательности действий.
- Согласуют исправления после тестирования и разрешают разногласия на основе результата проверки.
Подготовка учителя к уроку
- Проверить доступ к образовательной платформе «Кулибин», работоспособность ученических аккаунтов или демонстрационного режима и наличие учебного проекта для урока.
- Подготовить компьютеры или планшеты с открытой платформой «Кулибин» — по одному устройству на пару, а также одно устройство учителя для демонстрации.
- Подготовить робототехнические наборы «Кулибин» — по одному комплекту на пару; заранее проверить контроллеры, соединительные провода, датчики, моторы и элементы питания.
- Распечатать инструктивные карточки с одним практическим заданием — по одной на пару; включить условие, этапы работы и критерии проверки.
- Распечатать памятку по технике безопасности — по одной на каждого учащегося.
- Разместить на доске или экране схему «конструкция — контроллер — программа — исполнительное устройство — результат».
- Подготовить на экране краткий алгоритм работы: «прочитать условие — спланировать — собрать или настроить — запрограммировать — запустить — проверить — исправить».
- Подготовить карточки с ролями в паре и стикеры трёх цветов для рефлексии — по одному комплекту на пару и по одному стикеру на каждого ученика.
- Освободить рабочие места от лишних предметов, проверить исправность розеток, заряд аккумуляторов и устойчивость интернет-соединения.
- Подготовить таймер, проектор или интерактивную доску и резервный демонстрационный проект на случай технического сбоя.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: организовать безопасную работу, вызвать интерес к робототехнике и связать тему с реальными техническими задачами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране короткую схему взаимодействия человека и робота: «Ребята, сегодня мы будем не просто наблюдать за роботом, а попробуем выступить в роли инженеров и программистов. Посмотрите на схему: конструкция сама по себе не принимает решений, а программа сама по себе не может двигать механизм без исполнительных устройств. Как вы думаете, что произойдёт, если хотя бы один элемент системы подключён неверно?» Учитель принимает 2–3 гипотезы. | Рассматривают схему, называют возможные последствия: «робот не запустится», «будет двигаться неправильно», «команды не выполнятся». Формулируют предположение о взаимосвязи конструкции и программы. |
2 мин | Учитель проводит приём «Выбор»: «Сегодня у каждой пары будет одно общее задание, но вы сможете выбрать способ предварительной проверки: сначала нарисовать алгоритм на карточке или сразу собрать последовательность команд на платформе. В любом случае результат нужно будет проверить запуском и объяснить». Учитель напоминает: «Работаем сухими руками, не тянем провода, подключаем и отключаем компоненты только по инструкции». | Выбирают способ планирования, занимают места за компьютерами, проверяют наличие набора, карточки и памятки по безопасности. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня нам важно увидеть, как замысел человека превращается в последовательность команд, а затем — в движение технической системы. Сначала вспомним, из каких частей складывается такая система».
Этап 2. Актуализация знаний и выявление затруднения (6 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об элементах робота и обнаружить необходимость точного алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует на экране изображения или условные обозначения контроллера, датчика, мотора и программы: «Работаем приёмом “Подумай — обсуди в паре — поделись”. Сначала за 30 секунд самостоятельно определите назначение каждого элемента, затем обсудите ответ с партнёром. Что получает система от датчика? Что делает мотор? Зачем нужен контроллер?» | Сначала записывают по одному назначению элементов, затем обсуждают в парах и формулируют ответы: «датчик передаёт информацию», «мотор выполняет движение», «контроллер связывает команды и устройства», «программа задаёт последовательность действий». |
3 мин | Учитель предлагает устную проблемную ситуацию: «Представьте, что робот должен проехать вперёд, остановиться и повернуть. Команды записаны в неправильном порядке: “поворот — движение вперёд — остановка”. Можно ли ожидать нужный результат? Как проверить, какая команда должна быть первой?» Учитель фиксирует на доске слова «порядок», «условие», «проверка». | Обсуждают ситуацию, исправляют порядок команд: «движение вперёд — остановка — поворот». Объясняют, что алгоритм должен соответствовать условию и проверяться запуском. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили назначение основных элементов и увидели, что даже исправный робот не выполнит задачу без точной последовательности команд. Теперь определим, чему именно научимся и по каким признакам поймём, что справились».
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 цель практической работы и критерии успешного результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт карточки с заданием и обращается к классу: «Прочитайте условие полностью. Ваша задача — создать на платформе «Кулибин» алгоритм, по которому робот начинает движение вперёд, проходит заданный участок, останавливается и выполняет поворот. Конкретный способ движения выбирает пара, но последовательность должна быть понятна и воспроизводима. Какие действия нам предстоят?» | Читают условие, выделяют требуемые действия робота, называют этапы: «понять задачу», «составить алгоритм», «настроить или собрать модель», «запустить», «проверить», «исправить». |
2 мин | Учитель записывает на доске критерии: «Работа считается выполненной, если робот реагирует на программу, выполняет команды в правильной последовательности, а участники пары могут объяснить назначение использованных блоков. Какую цель сформулируем?» | Формулируют цель: «создать и проверить алгоритм управления роботом на платформе «Кулибин»». Выбирают роли в паре и записывают их на карточке. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена: создать не случайный набор команд, а работающий алгоритм и доказать его работоспособность проверкой. Переходим к знакомству с рабочим пространством платформы и выполнению задания».
Этап 4. Открытие нового знания и демонстрация работы с платформой (8 мин)
Цель этапа: показать назначение основных областей платформы «Кулибин» и способ построения простого алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель выводит интерфейс платформы на экран: «Посмотрите на рабочее пространство. Найдите область проекта, библиотеку команд или элементов, кнопку запуска и место, где отображается результат. Я последовательно показываю общий принцип: выбираю нужную команду, переношу её в алгоритм, соединяю с предыдущей командой и проверяю порядок. Сейчас не копируйте механически — называйте назначение каждого действия». | Следят за демонстрацией, находят на своих устройствах рабочую область, библиотеку команд и кнопку запуска. Называют назначение элементов интерфейса: «здесь составляется алгоритм», «здесь выбирается команда», «этой кнопкой запускается проверка». |
3 мин | Учитель моделирует алгоритм на экране: «Условие: робот должен проехать вперёд, остановиться и повернуть направо. Сначала выделяем команды движения, затем остановки и поворота. Почему остановку нельзя убрать? Почему поворот ставим после движения? Обратите внимание: команда должна быть не только выбрана, но и расположена в правильной последовательности». | Восстанавливают последовательность команд, объясняют необходимость остановки и правильного порядка, фиксируют алгоритм на карточке или в рабочей области платформы. |
2 мин | Учитель показывает способ проверки и исправления: «Запускаем проект и наблюдаем не только за тем, получилось ли движение, но и за моментом ошибки. Если робот повернул раньше, проверяем порядок блоков; если не движется, проверяем соединение, питание и выбранное устройство. Ошибку не угадываем, а ищем по шагам». | Называют возможные причины ошибки и составляют краткий порядок диагностики: «проверить питание», «проверить соединение», «проверить выбранный элемент», «проверить порядок команд». |
Запись в тетрадях
- Робототехническая система: конструкция, контроллер, датчики, исполнительные устройства, программа управления.
- Алгоритм — точная последовательность команд для достижения результата.
- Порядок проверки: условие — алгоритм — подключение — запуск — наблюдение — исправление.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, где на платформе создаётся проект и как последовательность команд превращается в действие робота. Теперь каждая пара применит этот способ самостоятельно, а я буду помогать не готовым ответом, а вопросами, которые приведут вас к решению».
Этап 5. Практическая работа в парах (12 мин)
Цель этапа: создать и первично проверить алгоритм управления роботом на платформе «Кулибин».
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает инструкцию: «Откройте карточку и подчеркните в условии действия робота. Затем распределите роли: один участник отвечает за работу с платформой, второй — за проверку конструкции и запись алгоритма. Через несколько минут поменяйтесь ролями. Если возникло затруднение, сначала обратитесь к памятке, затем сформулируйте конкретный вопрос». | Читают условие, подчёркивают действия «двигаться», «остановиться», «повернуть», распределяют роли и проверяют комплектность набора. |
6 мин | Учитель организует работу и проводит текущий инструктаж: «Сначала создайте черновую последовательность команд без запуска. Объясните партнёру, что произойдёт после каждой команды. Теперь проверьте соединения и запустите проект. Я подхожу к парам и задаю вопросы: “На каком шаге появился сбой?”, “Какая команда должна выполняться раньше?”, “Что изменится, если увеличить или уменьшить длительность движения?”» | Составляют алгоритм, соединяют или настраивают элементы по инструкции, запускают проект, наблюдают за движением, фиксируют результат словами «выполнено», «выполнено частично» или «не выполнено». |
4 мин | Учитель предлагает коррекцию по методу «Отладка»: «Не переписывайте весь алгоритм сразу. Назовите один наблюдаемый сбой, предположите одну причину и измените только один параметр или одну команду. После этого повторите запуск и сравните результат с первой попыткой». | Выдвигают гипотезу о причине сбоя, изменяют один блок, порядок команд, соединение или параметр, повторно запускают проект и сравнивают два результата. |
Эталон выполнения задания
1. Выделить в условии три действия: движение вперёд, остановка, поворот. 2. Подобрать в платформе команды, соответствующие этим действиям. 3. Расположить команды в последовательности: движение → остановка → поворот. 4. Проверить соединение контроллера с исполнительным устройством и наличие питания. 5. Запустить проект и наблюдать, выполняет ли робот все действия. 6. При ошибке изменить только один параметр или один блок, затем повторить проверку. 7. Зафиксировать итог: робот выполнил условие полностью или указать, на каком шаге осталось затруднение.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Большинство пар уже получили первый результат, а некоторые обнаружили, что техническая ошибка — это источник информации для улучшения проекта. Сейчас проверим понимание нового способа не в процессе сборки, а через короткое задание и взаимное объяснение».
Этап 6. Первичное закрепление и взаимная проверка (6 мин)
Цель этапа: закрепить понимание структуры робототехнической системы и алгоритма через объяснение результата другой паре.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает приём «Две звезды и пожелание»: «Обменяйтесь карточками или продемонстрируйте проект соседней паре. Назовите два сильных решения: например, правильный порядок команд и понятное объяснение проверки. Затем сформулируйте одно пожелание: что можно уточнить или проверить ещё раз. Комментарий должен относиться к работе, а не к личности». | Демонстрируют алгоритм соседней паре, называют два конкретных достоинства и одно предложение по улучшению, например: «команды расположены последовательно», «проверка описана понятно», «нужно уточнить момент поворота». |
3 мин | Учитель задаёт вопросы классу: «Какую роль выполняет программа? Почему проверка должна быть повторной после исправления? Чем отличается ошибка в алгоритме от ошибки в подключении? Поднимите карточку зелёного цвета, если можете объяснить различие, жёлтого — если нужен пример». | Отвечают: «программа задаёт последовательность действий», «после исправления нужно убедиться в результате», «ошибка алгоритма связана с командами, а ошибка подключения — с соединением или питанием». Показывают цветовую карточку самооценки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы проверили не только движение модели, но и собственное понимание: можем объяснить, что делает команда и почему результат получился именно таким. Осталось индивидуально зафиксировать, что вы умеете делать самостоятельно и где требуется помощь».
Этап 7. Индивидуальная самопроверка и рефлексия (5 мин)
Цель этапа: оценить достижение цели урока, выявить затруднения и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт лист самооценки: «Отметьте каждый пункт честно: “могу объяснить назначение контроллера”, “могу составить линейный алгоритм”, “могу проверить результат”, “могу назвать причину ошибки”. Если ставите знак вопроса, рядом запишите, какая помощь нужна. Это не контрольная оценка, а способ понять следующий шаг». | Заполняют лист самооценки, отмечают освоенные действия и формулируют одно затруднение или вопрос. |
2 мин | Учитель проводит приём «Билет на выход»: «На стикере завершите два предложения: “Сегодня я научился…” и “При следующем запуске я обязательно проверю…”. Перед выходом прикрепите стикер на соответствующую часть доски: “получилось”, “нужно потренироваться”, “нужна помощь”». | Заполняют стикер, прикрепляют его на доску и формулируют личный результат: «научился составлять порядок команд», «буду проверять соединения и питание», «нужно потренироваться в исправлении алгоритма». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы прошли полный инженерный цикл: от условия и идеи до запуска, наблюдения и исправления. По вашим стикерам я определю, каким парам на следующем занятии понадобится дополнительная инструкция, а кому можно будет предложить более сложный алгоритм».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — пара правильно определила элементы системы, создала алгоритм из трёх основных действий, добилась выполнения условия после запуска, объяснила назначение команд и самостоятельно исправила обнаруженную ошибку или обосновала отсутствие ошибки.
- «4» — алгоритм в основном выполнен верно, робот выполняет условие после одной подсказки учителя, учащиеся называют назначение большинства элементов, но допускают неточность в объяснении проверки или коррекции.
- «3» — выполнена часть задания: собрана или открыта модель и создана последовательность команд, однако результат требует существенной помощи учителя; учащиеся могут назвать отдельные элементы системы, но затрудняются объяснить причину ошибки.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о взаимодействии конструкции, контроллера и программы? | Выявление осознания структуры робототехнической системы. |
Какой шаг алгоритма помог получить рабочий результат? | Проверка понимания последовательности инженерной деятельности. |
На каком этапе возникло затруднение и как вы его исправляли? | Выявление точек затруднения в диагностике и коррекции ошибки. |
Что вы проверите первым при следующем запуске робота? | Формирование навыка осознанного самоконтроля и планирования. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня вы увидели, что робототехника начинается не с случайного нажатия кнопок, а с точного анализа условия и планирования алгоритма. Мы научились связывать конструкцию, программу и результат проверки. Типичная ошибка — менять сразу несколько параметров и поэтому не понимать, что именно помогло. На следующем уроке мы продолжим работу с платформой «Кулибин» и добавим в алгоритм условие или сигнал датчика. Сохраните свои проекты и записи о найденных ошибках: это часть инженерного результата».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить в тетради два линейных алгоритма для робота: первый — движение вперёд и остановка, второй — движение, остановка и поворот. Для каждого подписать назначение команд. | Закрепляет понятие линейного алгоритма и правильный порядок действий; при проверке оценить полноту последовательности и соответствие условию. |
Средний (повышающий) | Разработать алгоритм для робота, который выполняет не менее четырёх действий, например движется, останавливается, поворачивает и снова начинает движение. Представить алгоритм в виде схемы или последовательности блоков. | Развивает планирование и моделирование; при проверке обратить внимание на однозначность команд и возможность выполнить их на платформе. |
Продвинутый (дополнительный) | Предложить вариант алгоритма с проверкой условия датчика: описать, какое событие обнаруживает датчик и какое действие выполняет робот в каждом из двух случаев. | Формирует начальное понимание условного алгоритма и связи датчика с поведением робота; при проверке оценить различие двух сценариев и логичность условий. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Назовите назначение контроллера. В какой последовательности выполняется проверка робототехнического проекта? Чем отличается ошибка в алгоритме от ошибки в подключении? Какой признак показывает, что цель практической работы достигнута?»
