7. Электронные устройства - электродвигатель и контроллер

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Электронные устройства: электродвигатель и контроллер
Цель урока: Создать условия для формирования у обучающихся представлений об электродвигателях и контроллерах как базовых электронных компонентах роботов, принципах их работы и взаимодействия.

Планируемые результаты:

Личностные: формирование познавательного интереса к электронике и робототехнике; развитие ответственного отношения к работе с электронными устройствами; осознание важности электротехнических знаний в современном мире.
Предметные: понимание принципа работы электродвигателей; знание основных типов электродвигателей, используемых в робототехнике; представление о назначении и функциях контроллера; усвоение принципов управления двигателем через контроллер.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать последовательность действий при подключении электронных компонентов; формирование навыков самоконтроля при работе с электрическими устройствами.
- Коммуникативные УУД: развитие умения формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение при обсуждении принципов работы электронных устройств.
- Познавательные УУД: формирование умения устанавливать причинно-следственные связи между параметрами электрического тока и работой двигателя; развитие навыков анализа и синтеза информации.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Сформировать представление о различных типах электродвигателей и их применении в робототехнике
Объяснить принцип работы электродвигателя на основе явления электромагнитной индукции
Познакомить с назначением и функциями контроллера как управляющего устройства
Научить основам подключения и управления электродвигателем через контроллер
Продемонстрировать зависимость между напряжением питания и скоростью вращения двигателя

Тип урока: комбинированный (изучение нового материала + элементы практической работы)

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Мультимедийный проектор, экран
Презентация “Электродвигатели и контроллеры в робототехнике”
Демонстрационные модели различных типов электродвигателей
Образцы контроллеров (Arduino, микроконтроллеры LEGO и др.)
Наборы для демонстрации электромагнитной индукции
Схемы подключения двигателей к контроллерам
Робототехнические наборы для практической работы
Вольтметры, амперметры (при наличии)
Источники питания с регулируемым напряжением
Рабочие листы для учащихся

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проблемное обучение, демонстрационный эксперимент, элементы проектной деятельности, информационно-коммуникационные технологии.

Межпредметные связи:

Физика: электрический ток, электромагнитная индукция, принцип работы электродвигателя
Математика: пропорциональная зависимость между напряжением и скоростью вращения

Основные понятия: электродвигатель, контроллер, электромагнитная индукция, ротор, статор, сервопривод, шаговый двигатель, коллекторный двигатель, напряжение, сила тока, ШИМ-сигнал (широтно-импульсная модуляция).

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты
1. Организационный момент (2 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочее пространство.	Готовятся к уроку, проверяют наличие необходимых принадлежностей.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин)	Демонстрирует движущегося робота и задает вопрос: “Благодаря чему робот движется?”. Подводит учащихся к пониманию роли электродвигателя и контроллера.	Высказывают предположения, участвуют в обсуждении, анализируют движения робота.	Активизация познавательного интереса, подготовка к восприятию новой темы
3. Целеполагание (3 мин)	С помощью наводящих вопросов подводит учащихся к формулировке темы и цели урока.	Формулируют тему и цель урока совместно с учителем.	Осознание цели учебной деятельности
4. Изучение нового материала: электродвигатель и принцип его работы (10 мин)	Объясняет принцип работы электродвигателя на основе явления электромагнитной индукции. Демонстрирует опыт с простейшим электродвигателем. Рассказывает об истории создания электродвигателей.	Слушают объяснение, наблюдают за демонстрацией, делают записи в тетради, зарисовывают схему устройства электродвигателя.	Понимание физических основ работы электродвигателя
5. Изучение нового материала: типы электродвигателей (7 мин)	Рассказывает о различных типах двигателей, используемых в робототехнике (коллекторные, бесколлекторные, сервоприводы, шаговые). Демонстрирует образцы различных двигателей, объясняет их особенности и области применения.	Рассматривают образцы двигателей, сравнивают их, записывают основные характеристики, задают вопросы.	Формирование представления о разнообразии электродвигателей
6. Межпредметная связь с физикой (5 мин)	Объясняет связь между физическими явлениями (электромагнитная индукция, взаимодействие магнитных полей) и принципом работы электродвигателя.	Устанавливают связь между знаниями из физики и работой электродвигателя, отвечают на вопросы.	Понимание физических принципов работы изучаемых устройств
7. Изучение нового материала: контроллеры (8 мин)	Объясняет понятие “контроллер”, рассказывает о его назначении и функциях. Демонстрирует различные типы контроллеров (Arduino, микроконтроллеры LEGO и др.). Объясняет принципы подключения двигателя к контроллеру и управления им.	Слушают объяснение, рассматривают образцы контроллеров, делают записи и зарисовки схем подключения.	Формирование представления о контроллерах и их функциях
8. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую физкультминутку с движениями, имитирующими работу двигателя и робота.	Выполняют физические упражнения.	Снятие усталости, переключение внимания
9. Межпредметная связь с математикой (5 мин)	Объясняет пропорциональную зависимость между напряжением питания и скоростью вращения двигателя. Демонстрирует график зависимости, решает простые задачи на пропорции.	Анализируют график, решают задачи на расчет скорости вращения при изменении напряжения.	Понимание математических закономерностей в работе электродвигателя
10. Практическая работа: “Управление двигателем через контроллер” (15 мин)	Организует практическую работу в парах. Демонстрирует схему подключения двигателя к контроллеру. Объясняет задание: подключить двигатель к контроллеру и запрограммировать его работу (изменение скорости, направления вращения).	Работают в парах, подключают двигатель к контроллеру по инструкции, программируют простейшие режимы работы, наблюдают за изменением скорости при изменении параметров.	Формирование практических навыков работы с электронными компонентами
11. Эксперимент: “Зависимость скорости вращения от напряжения” (7 мин)	Организует экспериментальное исследование в группах. Помогает учащимся измерить скорость вращения двигателя при различных значениях напряжения и построить график зависимости.	Проводят эксперимент, измеряют скорость вращения при разных напряжениях, записывают результаты, строят график зависимости.	Развитие навыков экспериментальной работы
12. Обсуждение результатов практической работы (5 мин)	Организует обсуждение результатов, задает вопросы: “Как изменяется скорость при увеличении напряжения?”, “Что происходит при смене полярности?”	Представляют результаты своей работы, отвечают на вопросы, делают выводы о зависимости скорости от напряжения.	Формирование умения анализировать результаты эксперимента
13. Закрепление изученного материала (5 мин)	Проводит фронтальный опрос: “Какие типы электродвигателей вы знаете?”, “Как контроллер управляет двигателем?”, “Что показывает передаточное число?”	Отвечают на вопросы, дополняют ответы друг друга, приводят примеры.	Закрепление полученных знаний
14. Рефлексия (3 мин)	Проводит рефлексию с использованием приема “Три М”: учащиеся называют три момента, которые у них получились хорошо на уроке, и одно действие, которое они хотели бы улучшить.	Анализируют свою деятельность на уроке, формулируют полученные результаты и направления для улучшения.	Развитие навыков самоанализа и рефлексии
15. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Составить схему подключения двух двигателей к контроллеру для управления двухмоторной моделью робота; 2) Подготовить сообщение об одном из типов электродвигателей (на выбор).	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
16. Подведение итогов урока (5 мин)	Обобщает изученный материал, акцентирует внимание на ключевых моментах урока, отмечает успехи учащихся, выставляет оценки.	Слушают, задают возникшие вопросы, записывают основные выводы.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка активности учащихся при ответах на вопросы в ходе урока
Наблюдение за правильностью выполнения практической работы
Анализ результатов эксперимента и построенных графиков
Оценка правильности схемы подключения двигателя к контроллеру
Контроль понимания принципа работы электродвигателя через ответы на вопросы
Анализ рефлексивных высказываний учащихся