8. Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением»

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки подключения электродвигателя к контроллеру и программирования управления его вращением.

Планируемые результаты:

Личностные: формирование ответственного отношения к работе с электронными компонентами; развитие самостоятельности и внимательности при выполнении технических операций; воспитание культуры работы в команде.
Предметные: овладение практическими навыками подключения электродвигателя к контроллеру; понимание принципов управления скоростью вращения двигателя; умение составлять программы управления двигателем с различными параметрами.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: формирование умения планировать последовательность действий при сборке электрической схемы; развитие навыков контроля и коррекции своих действий.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в паре, согласовывая свои действия; формирование навыков представления и обсуждения результатов работы.
- Познавательные УУД: развитие умения анализировать зависимость между параметрами управляющего сигнала и скоростью вращения; формирование навыков построения и чтения графиков зависимостей.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Научить правильно подключать электродвигатель к контроллеру
Сформировать навыки составления и загрузки программ управления двигателем
Провести исследование зависимости скорости вращения от параметров управляющего сигнала
Научить собирать и анализировать экспериментальные данные
Развивать умение строить графики на основе полученных данных
Закрепить знания об электрических цепях и потребителях энергии

Тип урока: урок-практикум

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Робототехнические наборы с контроллерами и моторами (по 1 набору на пару учащихся)
Компьютеры с установленной средой программирования для контроллеров
Соединительные провода
Мультиметры (по возможности)
Тахометры или метки для визуального подсчёта оборотов
Инструкционные карты по подключению мотора к различным типам контроллеров
Примеры программ для управления двигателем
Рабочие листы для записи результатов измерений
Миллиметровая бумага или электронные таблицы для построения графиков
Проектор и экран для демонстрации
Презентация “Подключение и управление электродвигателем”

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проблемное обучение, исследовательский метод, информационно-коммуникационные технологии, работа в малых группах.

Межпредметные связи:

Физика: электрические цепи, подключение потребителей энергии, закон Ома
Математика: линейная зависимость, построение графика зависимости скорости от мощности, пропорциональность величин
Информатика: алгоритмизация и программирование управления устройствами

Основные понятия: электродвигатель, контроллер, электрическая цепь, управляющий сигнал, ШИМ (широтно-импульсная модуляция), скважность, прямое и обратное вращение, момент вращения, мощность двигателя.

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 принадлежностей, занимают рабочие места.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин)	Напоминает материал прошлого урока об электродвигателях и контроллерах. Задает вопросы: “Какие типы электродвигателей вы знаете?”, “Для чего нужен контроллер в робототехнике?”	Отвечают на вопросы, вспоминают материал прошлого урока, участвуют в диалоге.	Актуализация знаний по теме, подготовка к практической работе
3. Постановка цели и задач урока (3 мин)	Формулирует цель практической работы и последовательность задач, которые предстоит решить. Объясняет критерии успешного выполнения работы.	Слушают, задают уточняющие вопросы, записывают цель работы.	Понимание целей и задач практической работы
4. Инструктаж по технике безопасности (3 мин)	Проводит инструктаж по технике безопасности при работе с электрическими компонентами. Напоминает основные правила подключения электронных устройств.	Слушают инструктаж, расписываются в журнале техники безопасности.	Осознание важности соблюдения техники безопасности
5. Инструктаж по выполнению практической работы (7 мин)	Объясняет порядок выполнения работы: 1) Изучение схемы подключения мотора к контроллеру; 2) Физическое подключение компонентов; 3) Создание программы управления; 4) Проведение измерений; 5) Построение графика зависимости. Демонстрирует образец подключения и программирования.	Внимательно слушают, изучают инструкционные карты, задают уточняющие вопросы.	Понимание последовательности действий в практической работе
6. Организация работы в парах (2 мин)	Делит класс на пары, распределяет оборудование, организует рабочие места.	Объединяются в пары, готовят рабочие места, распределяют обязанности.	Формирование навыков командной работы
7. Практическая работа. Этап 1: Подключение мотора к контроллеру (10 мин)	Консультирует учащихся, помогает с подключением, контролирует правильность сборки схемы. Обращает внимание на соблюдение полярности подключения.	Изучают схему подключения, подбирают необходимые компоненты, подключают мотор к контроллеру согласно схеме.	Формирование практических навыков подключения электронных компонентов
8. Межпредметная связь с физикой: проверка электрической цепи (5 мин)	Предлагает проверить правильность сборки электрической цепи, объясняет, как измерить сопротивление цепи мультиметром (при наличии).	Проверяют собранную схему, при необходимости устраняют неисправности, проводят измерения.	Применение знаний из физики об электрических цепях
9. Практическая работа. Этап 2: Программирование управления двигателем (12 мин)	Объясняет структуру программы управления двигателем, демонстрирует примеры программного кода для управления скоростью и направлением вращения.	Создают простейшую программу управления двигателем, загружают её в контроллер, тестируют работу.	Формирование навыков программирования управления электронными устройствами
10. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую динамическую паузу с упражнениями для глаз и рук.	Выполняют упражнения.	Снятие усталости, профилактика утомляемости
11. Практическая работа. Этап 3: Исследование зависимости скорости от мощности (15 мин)	Объясняет методику проведения эксперимента: изменение параметра мощности в программе от 0 до 100% с шагом 20%, измерение скорости вращения при каждом значении. Помогает организовать измерения, консультирует по возникающим вопросам.	Изменяют параметр мощности в программе, измеряют скорость вращения двигателя (подсчетом оборотов за фиксированное время или с помощью тахометра), записывают результаты в таблицу.	Развитие исследовательских навыков, умения проводить измерения
12. Межпредметная связь с математикой: построение графика (8 мин)	Объясняет принципы построения графика зависимости скорости вращения от мощности. Напоминает о координатных осях, масштабе, единицах измерения.	Строят график зависимости скорости вращения от мощности на основе полученных данных, определяют характер зависимости (линейная/нелинейная).	Применение математических знаний о графиках функций
13. Дополнительное задание: изменение направления вращения (5 мин)	Предлагает изменить программу для управления направлением вращения двигателя.	Модифицируют программу, добавляя возможность изменения направления вращения, тестируют работу.	Развитие навыков модификации программного кода
14. Представление результатов работы (8 мин)	Организует представление результатов работы пар, предлагает сравнить полученные графики, обсудить возможные причины различий.	Представляют результаты своей работы, показывают графики, объясняют полученные зависимости, участвуют в обсуждении.	Развитие коммуникативных навыков, формирование умения анализировать результаты
15. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить свою работу по критериям: 1) Правильность подключения; 2) Успешность программирования; 3) Точность измерений; 4) Корректность графика.	Оценивают свою работу по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности.	Развитие навыков самоанализа и рефлексии
16. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Составить схему подключения двух моторов к контроллеру; 2) Подготовить идеи для программы, управляющей двумя моторами с разными скоростями; 3) Ответить на вопрос “Как можно использовать информацию о зависимости скорости от мощности при конструировании робота?”	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания, подготовка к следующему уроку
17. Подведение итогов урока (2 мин)	Обобщает результаты практической работы, отмечает успехи учащихся, выставляет оценки.	Слушают, задают возникшие вопросы.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка правильности подключения мотора к контроллеру
Проверка работоспособности созданной программы управления двигателем
Анализ точности и аккуратности проведенных измерений
Оценка правильности построения графика и интерпретации результатов
Наблюдение за активностью учащихся в ходе практической работы
Оценка представления результатов и участия в обсуждении
Анализ заполненных рабочих листов