Конструирование робототехнической модели

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Конструирование робототехнической модели
Цель урока: Создать условия для формирования у обучающихся практических навыков конструирования робототехнических моделей с учетом основных инженерных принципов.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие любознательности, инженерного мышления; формирование ответственного отношения к выполнению практических заданий; воспитание терпения и аккуратности при конструировании.
Предметные: овладение знаниями об основных конструктивных элементах роботов; приобретение умений соединять детали различными способами; формирование понимания принципов обеспечения жесткости конструкции.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение планировать последовательность действий для достижения результата; развитие навыков самоконтроля и оценки своей деятельности.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в паре/группе, договариваться о распределении функций; формирование навыков взаимопомощи.
- Познавательные УУД: развитие пространственного мышления; формирование умения анализировать конструкцию с точки зрения её прочности и устойчивости.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Изучить основные конструктивные элементы, используемые в робототехнике
Освоить различные способы соединения деталей робототехнических конструкторов
Сформировать понимание принципов обеспечения жесткости конструкции
Рассмотреть связь между центром тяжести и устойчивостью робототехнических моделей
Научить применять принципы симметрии и геометрические формы при конструировании

Тип урока: комбинированный (теоретическая часть + практическая работа)

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Образовательные робототехнические наборы (LEGO Education, TRIK, Arduino или аналоги)
Демонстрационные модели различных типов соединений и конструкций
Мультимедийное оборудование (проектор, экран)
Презентация “Основы конструирования робототехнических моделей”
Инструкционные карты с заданиями для практической работы
Схемы различных типов соединений деталей
Рабочие листы для записи результатов наблюдений и тестирования конструкций
Весы для определения центра тяжести модели (по 1 на группу)

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проблемное обучение, обучение в сотрудничестве, технология мастерских, информационно-коммуникационные технологии.

Межпредметные связи:

Физика: понятие о центре тяжести, устойчивости конструкций
Математика: геометрические формы, симметрия в конструкциях
Технология: основы конструирования и моделирования

Основные понятия: конструктивные элементы, соединение деталей, жесткость конструкции, центр тяжести, устойчивость, симметрия, несущие конструкции, балки, фермы, каркасы, консоли.

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты
1. Организационный момент (2 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочие места.	Готовятся к уроку, проверяют наличие необходимых принадлежностей.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний (5 мин)	Задает вопросы о конструкциях роботов, виденных учениками: “Из каких частей состоят роботы?”, “Почему некоторые конструкции прочнее других?”. Показывает изображения различных роботов и их конструктивных элементов.	Отвечают на вопросы, делятся своими наблюдениями, анализируют изображения.	Активизация имеющихся знаний, подготовка к восприятию новой информации
3. Мотивация и целеполагание (3 мин)	Демонстрирует проблемную ситуацию: показывает две модели – устойчивую и неустойчивую. Задает вопрос: “Почему одна модель устойчива, а другая нет?” Совместно с учащимися формулирует цель урока.	Наблюдают за демонстрацией, высказывают предположения, участвуют в формулировке цели урока.	Формирование познавательного интереса, осознание цели урока
4. Изучение нового материала: основные конструктивные элементы (8 мин)	Объясняет основные конструктивные элементы робототехнических моделей с использованием презентации: балки, фермы, каркасы, шарниры, соединители. Демонстрирует примеры на реальных моделях.	Слушают объяснение, рассматривают примеры, делают записи и зарисовки в тетрадях, задают вопросы.	Формирование представлений об основных конструктивных элементах роботов
5. Межпредметная связь с математикой (5 мин)	Объясняет роль геометрических форм в конструкциях: “Какие геометрические фигуры обеспечивают наибольшую жесткость?”. Рассказывает о значении симметрии в робототехнических конструкциях.	Вспоминают изученные геометрические фигуры, отвечают на вопросы, приводят примеры симметричных конструкций.	Установление межпредметных связей с математикой, понимание роли геометрии в конструировании
6. Межпредметная связь с физикой (7 мин)	Объясняет понятие центра тяжести и его влияние на устойчивость конструкции. Демонстрирует опыты по определению центра тяжести различных моделей. Объясняет принцип “чем ниже центр тяжести, тем устойчивее конструкция”.	Наблюдают за демонстрацией, участвуют в опытах, делают выводы, записывают основные положения.	Установление межпредметных связей с физикой, понимание физических основ устойчивости конструкций
7. Изучение нового материала: принципы соединения деталей (10 мин)	Демонстрирует различные типы соединений деталей: жесткие, подвижные, разъемные, неразъемные. Объясняет преимущества и недостатки каждого типа. Показывает, как правильно соединять детали для обеспечения прочности конструкции.	Изучают типы соединений, делают пробные соединения деталей из имеющихся наборов, сравнивают их прочность.	Понимание принципов соединения деталей, развитие практических навыков конструирования
8. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткий комплекс упражнений для снятия усталости.	Выполняют упражнения.	Снятие напряжения, подготовка к практической деятельности
9. Практическая работа в парах: “Создание устойчивой конструкции” (15 мин)	Объясняет задание: создать конструкцию максимальной высоты, которая должна быть устойчивой при небольшом наклоне поверхности. Раздает инструкционные карты, наблюдает за работой учащихся, консультирует, задает наводящие вопросы.	Работают в парах, проектируют и собирают конструкцию, тестируют её устойчивость, при необходимости вносят изменения. Заполняют рабочие листы, отмечая применяемые принципы конструирования.	Развитие практических навыков конструирования, применение знаний о центре тяжести и устойчивости
10. Эксперимент: испытание на жесткость (5 мин)	Организует испытание созданных конструкций на жесткость: предлагает поместить на конструкцию небольшой груз. Объясняет, как можно усилить конструкцию для повышения её жесткости.	Проводят испытания своих конструкций, наблюдают за результатами, делают выводы, вносят усовершенствования.	Развитие навыков анализа и оптимизации конструкции
11. Представление и обсуждение результатов (8 мин)	Организует представление созданных конструкций. Предлагает учащимся объяснить, какие принципы они использовали для обеспечения устойчивости и жесткости.	Представляют свои конструкции, объясняют принципы, использованные при создании, отвечают на вопросы, участвуют в обсуждении.	Развитие коммуникативных навыков, умения анализировать и представлять результаты своей работы
12. Закрепление материала (5 мин)	Проводит мини-викторину по изученным понятиям и принципам: “Назовите типы соединений”, “Как обеспечить устойчивость высокой конструкции?”, “Какие геометрические фигуры обеспечивают жесткость конструкции?”	Отвечают на вопросы викторины индивидуально или в командах.	Закрепление полученных знаний
13. Рефлексия (3 мин)	Проводит рефлексию с использованием приема “Лестница успеха”: учащиеся отмечают, на какой ступеньке (от 1 до 5) они находятся в понимании темы. Задает вопросы: “Что нового вы узнали?”, “Что оказалось самым сложным?”, “Какой принцип конструирования кажется вам самым важным?”	Оценивают свой уровень понимания темы, отвечают на вопросы, делятся впечатлениями от урока.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
14. Домашнее задание (2 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Найти и зарисовать примеры различных конструктивных элементов в повседневной жизни (мосты, башни, мебель); 2) Подготовиться к следующему уроку по теме “Механизмы в робототехнике”.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
15. Подведение итогов урока (5 мин)	Обобщает изученный материал, отмечает успешные конструкторские решения учащихся, выставляет оценки, благодарит за работу.	Слушают, задают вопросы.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка теоретических знаний через ответы на вопросы и участие в мини-викторине
Оценка созданных конструкций по критериям: устойчивость, жесткость, оригинальность решения
Оценка умения объяснить применяемые конструкторские принципы
Анализ заполненных рабочих листов
Наблюдение за работой учащихся во время практической части (умение сотрудничать, планировать работу, преодолевать трудности)
Самооценка учащихся (рефлексия)