27. Программирование модели робота. Оценка качества модели робота

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Программирование модели робота. Оценка качества модели робота
Цель урока: Сформировать у обучающихся навыки программирования и тестирования модели робота, а также научить методам оценки качества созданной модели.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие настойчивости и целеустремлённости при решении задач программирования; формирование ответственности за качество конечного продукта; воспитание культуры технического творчества.
Предметные: овладение навыками разработки алгоритма работы робота; формирование умений написания и отладки программы для робота; освоение методов тестирования и оценки качества робототехнической модели.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать алгоритм действий робота; формирование навыков отладки и корректировки программы на основе анализа результатов.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в проектной команде; формирование навыков представления и обсуждения результатов программирования.
- Познавательные УУД: развитие алгоритмического мышления; формирование умения оценивать результаты работы по заданным критериям; применение знаний по физике и математике при тестировании модели.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Научить разрабатывать алгоритм работы робота в соответствии с техническим заданием
Сформировать навыки программирования основных функций робота
Научить методам тестирования физических параметров робота (скорость, мощность)
Развить умение оценивать точность выполнения задач и вычислять погрешности
Обеспечить получение функционирующей модели робота с базовым программным управлением

Тип урока: практическая работа с элементами исследования

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Собранные на предыдущем уроке модели роботов
Компьютеры с установленной средой программирования
Технические задания на роботов
Измерительные приборы (секундомеры, линейки, весы)
Тестовые полигоны для проверки функциональности роботов
Рабочие листы для записи результатов тестирования
Инструкции по программированию базовых функций робота
Калькуляторы для расчёта погрешностей
Таблицы для оценки качества модели по различным параметрам

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проектное обучение, проблемное обучение, информационно-коммуникационные технологии, технология исследовательской деятельности.

Межпредметные связи:

Физика: тестирование физических параметров модели (скорость, мощность, энергопотребление)
Математика: оценка точности выполнения задач, вычисление погрешностей, статистическая обработка данных

Основные понятия: алгоритм, программа, цикл, условный оператор, ввод-вывод данных, отладка, тестирование, погрешность измерения, точность выполнения, надежность конструкции, эффективность работы, оптимизация программы.

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты
1. Организационный момент (2 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность групп к уроку, наличие собранных моделей роботов и материалов для программирования.	Готовятся к уроку, проверяют наличие всего необходимого оборудования, занимают рабочие места в группах.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний (5 мин)	Задает вопросы о предыдущем этапе проекта: “На каком этапе находится ваш проект?”, “Какие функции должен выполнять робот по техническому заданию?”, “Какие элементы конструкции потребуют программирования?”	Отвечают на вопросы, описывают текущее состояние проекта и функционал робота, который требуется запрограммировать.	Актуализация знаний о проекте и задачах программирования
3. Постановка цели и задач урока (3 мин)	Формулирует цель и задачи урока: разработать алгоритм, написать программу для робота и провести тестирование качества модели.	Осмысливают цель урока, задают уточняющие вопросы по поставленным задачам.	Понимание целей и задач урока
4. Разработка алгоритма работы робота (10 мин)	Объясняет основные принципы разработки алгоритма, предлагает использовать блок-схемы для визуализации алгоритма. Консультирует группы по разработке алгоритма для их конкретных моделей.	Работают в группах, разрабатывают алгоритм работы своего робота, составляют блок-схемы, определяют последовательность действий робота.	Формирование навыков разработки алгоритмов
5. Основы программирования робота (7 мин)	Объясняет основные конструкции программирования, необходимые для реализации алгоритма: операторы управления двигателями, считывание данных с датчиков, условные операторы, циклы.	Слушают объяснение, делают заметки о ключевых программных конструкциях, задают вопросы.	Понимание основ программирования робота
6. Практическая работа: написание базовой программы (15 мин)	Организует практическую работу по написанию базовой программы управления роботом. Консультирует группы, помогает решать возникающие проблемы с синтаксисом и логикой программы.	Работают в группах, пишут программный код для управления роботом согласно разработанному алгоритму, загружают программу в контроллер робота.	Формирование навыков программирования робота
7. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации движений робота.	Выполняют физические упражнения, снимая напряжение.	Снятие физического напряжения
8. Межпредметная связь с физикой: подготовка к тестированию физических параметров (8 мин)	Объясняет методики измерения физических параметров робота: скорости движения, мощности двигателей, энергопотребления. Демонстрирует приемы проведения измерений.	Знакомятся с методиками измерений, готовят необходимые измерительные приборы, составляют план тестирования своего робота.	Понимание методов измерения физических параметров
9. Практическая работа: тестирование и отладка программы (15 мин)	Организует процесс тестирования программы и её отладки. Консультирует группы, помогает выявить ошибки и недочеты в программе, предлагает пути решения проблем.	Проводят тестирование программы, выявляют ошибки и недочеты, вносят коррективы в программу, повторно тестируют робота после внесения изменений.	Развитие навыков отладки программ
10. Межпредметная связь с математикой: оценка точности выполнения задач (10 мин)	Объясняет методики оценки точности выполнения задач роботом: измерение отклонений от заданной траектории, расчет погрешности при выполнении задач позиционирования. Показывает формулы для расчета абсолютной и относительной погрешности.	Проводят измерения, собирают экспериментальные данные о точности выполнения задач роботом, рассчитывают погрешности, заполняют таблицы результатов.	Применение математических методов для оценки качества
11. Практическая работа: измерение физических параметров модели (12 мин)	Организует проведение измерений физических параметров модели робота: скорости движения на разных поверхностях, мощности при различных нагрузках. Контролирует правильность проведения измерений.	Проводят измерения физических параметров своего робота, записывают результаты в рабочие листы, анализируют факторы, влияющие на производительность.	Формирование навыков проведения измерений и сбора данных
12. Оптимизация программы на основе результатов тестирования (10 мин)	Объясняет принципы оптимизации программы для улучшения работы робота, предлагает изменить параметры программы на основе проведенных измерений.	Вносят изменения в программу с учетом результатов тестирования, оптимизируют работу моторов, корректируют параметры управления.	Развитие навыков оптимизации программ
13. Разработка критериев оценки качества модели робота (5 мин)	Организует обсуждение критериев оценки качества модели робота, предлагает систему критериев: функциональность, надежность, точность, энергоэффективность, эргономичность.	Участвуют в обсуждении критериев оценки качества, дополняют предложенный список критериев, определяют важность каждого критерия для своего проекта.	Формирование представлений о критериях качества технических систем
14. Практическая работа: комплексная оценка качества модели (8 мин)	Предлагает группам провести комплексную оценку качества созданной модели робота по разработанным критериям, заполнить оценочные листы.	Оценивают качество своей модели по выбранным критериям, выявляют сильные и слабые стороны, заполняют оценочные листы.	Развитие навыков анализа и оценки технических решений
15. Представление результатов программирования и тестирования (10 мин)	Организует представление результатов работы групп, предлагает каждой группе продемонстрировать работу запрограммированного робота и рассказать о результатах тестирования.	Представляют работу своего робота, демонстрируют выполнение запрограммированных функций, рассказывают о результатах тестирования и оценки качества.	Развитие коммуникативных навыков, умения представлять результаты
16. Анализ проблем и перспектив доработки (5 мин)	Предлагает группам проанализировать выявленные проблемы и определить направления дальнейшей доработки модели и программы.	Анализируют проблемы, выявленные при тестировании, предлагают способы улучшения модели и программы, определяют задачи для следующего этапа.	Формирование навыков анализа и планирования доработки
17. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить результаты своей работы по критериям: качество программы, точность выполнения задач роботом, эффективность работы в команде.	Оценивают результаты своей работы по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности, определяют, что получилось хорошо, а что требует доработки.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
18. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Подготовить идеи по усовершенствованию программы; 2) Разработать дополнительные функции для робота; 3) Подготовиться к финальному этапу проекта - презентации модели.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы, распределяют индивидуальные задачи внутри группы.	Понимание домашнего задания
19. Подведение итогов урока (2 мин)	Обобщает результаты работы групп, отмечает успехи и трудности, напоминает о важности тестирования и оценки качества при разработке технических устройств.	Слушают обобщение учителя, задают возникшие вопросы, убирают рабочие места.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка разработанных алгоритмов работы робота (логичность, полнота, соответствие техническому заданию)
Анализ качества написанных программ (функциональность, оптимальность, отсутствие ошибок)
Оценка результатов тестирования физических параметров модели (правильность измерений, интерпретация результатов)
Анализ расчетов погрешностей и точности выполнения задач
Наблюдение за процессом отладки программы (выявление и устранение ошибок)
Оценка комплексного анализа качества модели робота
Качество представления результатов программирования и тестирования