11. Датчики, функции, принцип работы

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Датчики, функции, принцип работы
Цель урока: Сформировать у обучающихся представление о различных типах датчиков, используемых в робототехнике, их принципах работы и функциональном назначении.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие познавательного интереса к устройству и принципам работы датчиков; формирование ценностного отношения к научным знаниям; воспитание внимательности и наблюдательности.
Предметные: усвоение основных типов датчиков и их функций; понимание принципов преобразования физических величин в электрические сигналы; формирование представления о применении различных датчиков в робототехнике.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать эксперименты с использованием датчиков; формирование навыков самоконтроля при проведении измерений.
- Коммуникативные УУД: развитие умения объяснять принципы работы технических устройств; формирование навыков совместной работы при проведении экспериментов.
- Познавательные УУД: развитие умения устанавливать причинно-следственные связи между физическими явлениями и работой датчиков; формирование навыков анализа и интерпретации данных, получаемых от датчиков.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Познакомить учащихся с основными типами датчиков, используемых в робототехнике
Объяснить физические принципы работы различных датчиков
Показать процесс преобразования физических величин в электрические сигналы и далее в цифровые значения
Продемонстрировать практическое применение датчиков в робототехнических системах
Развивать навыки работы с датчиками и интерпретации получаемых данных

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

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Различные типы датчиков для демонстрации (датчик света, датчик звука, датчик касания, ультразвуковой датчик расстояния, инфракрасный датчик, гироскоп, акселерометр)
Робототехнические наборы с контроллерами для подключения датчиков
Компьютеры с установленной средой программирования
Презентация “Датчики в робототехнике”
Демонстрационные материалы, показывающие принципы работы различных датчиков
Рабочие листы для записи результатов экспериментов с датчиками
Проектор и экран
Раздаточные материалы с классификацией датчиков
Схемы подключения датчиков к контроллерам

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проблемное обучение, демонстрационный эксперимент, групповая работа, информационно-коммуникационные технологии.

Межпредметные связи:

Физика: физические явления, используемые в различных типах датчиков (свет, звук, электромагнетизм, инерция, давление)
Математика: преобразование физических величин в цифровые значения, графики зависимостей, единицы измерения

Основные понятия: датчик, сенсор, физическая величина, электрический сигнал, аналоговый сигнал, цифровой сигнал, калибровка, аналого-цифровое преобразование, обратная связь, пороговое значение.

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты
1. Организационный момент (2 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, создаёт положительный эмоциональный настрой.	Готовятся к уроку, проверяют наличие необходимых принадлежностей.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин)	Предлагает учащимся ответить на вопрос: “Благодаря чему робот может видеть, слышать, чувствовать окружающий мир?” Демонстрирует короткий видеоролик о роботах, взаимодействующих с окружающей средой.	Отвечают на вопрос, высказывают свои предположения, смотрят видеоролик, участвуют в обсуждении.	Активизация познавательного интереса, подготовка к восприятию новой темы
3. Целеполагание (3 мин)	С помощью наводящих вопросов подводит учащихся к формулировке темы и цели урока.	Участвуют в определении темы и цели урока.	Осознание цели учебной деятельности
4. Изучение нового материала: классификация датчиков (10 мин)	Объясняет понятие “датчик”, представляет классификацию датчиков по типу воспринимаемых физических величин (световые, звуковые, касания, расстояния, температуры и др.). Демонстрирует различные типы датчиков.	Слушают объяснение, рассматривают образцы датчиков, записывают классификацию в тетрадь.	Формирование представления о разнообразии датчиков
5. Межпредметная связь с физикой (8 мин)	Объясняет физические явления, используемые в различных типах датчиков: отражение света в оптических датчиках, распространение звуковых волн в ультразвуковых датчиках, электромагнитная индукция в датчиках холла, инерция в гироскопах и акселерометрах.	Слушают объяснение, устанавливают связь между физическими явлениями и принципом работы датчиков, делают записи в тетради.	Понимание физических основ работы датчиков
6. Изучение нового материала: принципы преобразования физических величин в электрические сигналы (7 мин)	Объясняет принцип преобразования физических величин в электрические сигналы, понятия аналогового и цифрового сигнала, процесс аналого-цифрового преобразования. Демонстрирует схемы и иллюстрации.	Слушают объяснение, рассматривают схемы, задают вопросы, делают записи в тетради.	Понимание принципов работы датчиков
7. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую динамическую паузу с имитацией работы различных датчиков.	Выполняют физические упражнения, имитируя работу разных типов датчиков.	Снятие физического напряжения
8. Межпредметная связь с математикой (5 мин)	Объясняет математические принципы преобразования физических величин в цифровые значения, понятие калибровки датчиков, масштабирование значений.	Записывают формулы преобразования, решают простые задачи на перевод физических величин в цифровые значения.	Понимание математических основ работы с датчиками
9. Изучение нового материала: примеры использования датчиков в робототехнике (8 мин)	Рассказывает о применении различных датчиков в робототехнических системах, приводит конкретные примеры использования датчиков для решения задач (линия, препятствия, определение цвета, балансировка).	Слушают, задают вопросы, приводят собственные примеры использования датчиков из жизненного опыта.	Понимание практического применения датчиков
10. Демонстрационный эксперимент: работа с датчиками (10 мин)	Демонстрирует работу различных типов датчиков, подключенных к контроллеру. Показывает, как изменяются показания датчиков при изменении условий внешней среды.	Наблюдают за демонстрацией, записывают показания датчиков в различных условиях, делают выводы о чувствительности датчиков.	Формирование представления о работе датчиков в реальных условиях
11. Практическая работа: исследование работы датчиков (15 мин)	Организует работу в малых группах. Выдает каждой группе набор датчиков и задания по исследованию их работы. Например: измерить освещенность в разных точках класса; определить расстояние до различных объектов; измерить уровень шума.	Работают в группах, подключают датчики к контроллерам, проводят измерения, записывают показания в рабочие листы, делают выводы об особенностях работы датчиков.	Формирование практических навыков работы с датчиками
12. Обсуждение результатов практической работы (7 мин)	Организует представление результатов работы групп, задает вопросы: “Какие факторы влияют на показания датчиков?”, “Как можно повысить точность измерений?”	Представители групп рассказывают о результатах исследований, отвечают на вопросы, участвуют в обсуждении.	Формирование умения анализировать результаты экспериментов с датчиками
13. Закрепление изученного материала (5 мин)	Проводит фронтальный опрос: “Какие типы датчиков вы знаете?”, “Как физические величины преобразуются в цифровые значения?”, “Для чего нужна калибровка датчиков?”	Отвечают на вопросы, дополняют ответы друг друга.	Закрепление полученных знаний
14. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить своё понимание темы с помощью приема “Датчик знаний”: нарисовать шкалу от 0 до 10 и отметить на ней своё понимание темы урока.	Оценивают своё понимание темы, отмечают на шкале уровень своих знаний, формулируют вопросы по непонятным аспектам.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
15. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Подготовить сообщение об одном из типов датчиков (на выбор); 2) Придумать и описать робота, который использует не менее трех различных датчиков, обосновать необходимость каждого датчика.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
16. Подведение итогов урока (5 мин)	Обобщает изученный материал, подводит итоги урока, отмечает активность и успехи учащихся, выставляет оценки.	Слушают, задают возникшие вопросы.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка ответов учащихся на вопросы в ходе урока
Наблюдение за работой учащихся при выполнении практических заданий
Анализ заполненных рабочих листов с результатами измерений
Оценка участия в обсуждении результатов практической работы
Анализ результатов рефлексии (“Датчик знаний”)
Проверка домашнего задания на следующем уроке