14. Практическая работа «Программирование модели робота с двумя датчиками нажатия»

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Программирование модели робота с двумя датчиками нажатия»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки программирования модели робота, способного демонстрировать различное поведение в зависимости от комбинации сигналов от двух датчиков нажатия.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие самостоятельности и ответственности при выполнении практических заданий; формирование настойчивости в достижении цели; воспитание культуры совместной деятельности.
Предметные: закрепление навыков программирования с использованием логических операций; умение создавать алгоритмы, реагирующие на различные комбинации состояний датчиков; приобретение опыта отладки и тестирования робототехнических программ.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать последовательность действий; формирование навыков самоконтроля и самокоррекции при отладке программ.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде; формирование навыков четко формулировать свои идеи и принимать решения совместно.
- Познавательные УУД: формирование умения анализировать проблему и находить эффективные решения; развитие навыков логического мышления при программировании сложных условий.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Закрепить на практике знания о логических операциях и их применении в программировании
Научить составлять таблицы истинности для различных комбинаций сигналов от датчиков
Сформировать навыки создания и отладки программ, реализующих разные алгоритмы поведения робота
Развивать умение тестировать программы и анализировать результаты
Формировать навыки проектирования комплексного поведения робота

Тип урока: практическая работа

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Робототехнические наборы с контроллерами (по одному на пару учащихся)
Датчики нажатия (по два на каждую модель робота)
Компьютеры с установленной средой программирования
Карточки-задания с описанием алгоритмов поведения робота
Рабочие листы для составления таблиц истинности и алгоритмов
Поле для тестирования роботов с препятствиями различной формы
Секундомеры для измерения времени прохождения маршрута
Инструкционные карты по подключению и программированию датчиков
Проектор и экран для демонстрации примеров программ

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проектное обучение, обучение в сотрудничестве, проблемное обучение, метод технического творчества.

Межпредметные связи:

Математика: булева алгебра, таблицы истинности, логические выражения
Физика: взаимодействие робота с окружающей средой через несколько точек контакта, сила и направление действия

Основные понятия: булева алгебра, таблица истинности, логические операции, множественные условия, ветвление в программе, комбинаторика состояний датчиков, интерактивное поведение, обратная связь.

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)	Напоминает о логических операциях И, ИЛИ, НЕ, изученных на прошлом занятии. Задает вопросы: “Какая логическая операция используется, когда нужно выполнить действие при срабатывании всех датчиков?”, “Когда используется операция ИЛИ?”	Отвечают на вопросы, приводят примеры использования логических операций, вспоминают материал предыдущего урока.	Актуализация знаний о логических операциях
3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин)	Формулирует цель практической работы: создать робота, который будет демонстрировать разное поведение при срабатывании разных датчиков и их комбинаций. Объясняет критерии успешного выполнения работы.	Слушают, уточняют цели и задачи, задают вопросы по критериям оценивания работы.	Понимание цели и задач практической работы
4. Инструктаж по выполнению практической работы (5 мин)	Объясняет последовательность выполнения работы: 1) Составление таблицы истинности; 2) Разработка алгоритма поведения робота; 3) Программирование; 4) Тестирование и отладка. Напоминает о правилах безопасной работы с оборудованием.	Внимательно слушают инструктаж, делают заметки в рабочих листах, задают уточняющие вопросы.	Понимание плана работы и правил безопасности
5. Организация работы в группах (3 мин)	Делит класс на пары, распределяет роли (программист, тестировщик), раздает карточки-задания с описанием поведения робота.	Объединяются в пары, распределяют роли, знакомятся с заданиями.	Формирование рабочих групп
6. Межпредметная связь с математикой: составление таблиц истинности (7 мин)	Помогает учащимся составить таблицы истинности для различных комбинаций состояний двух датчиков. Обращает внимание на все возможные комбинации (00, 01, 10, 11) и соответствующие реакции робота.	Составляют таблицы истинности для своего варианта задания, определяют, какие действия робот должен выполнять при каждой комбинации сигналов.	Практическое применение знаний о булевой алгебре
7. Разработка алгоритма поведения робота (10 мин)	Консультирует группы при разработке алгоритмов, помогает структурировать логику программы, обращает внимание на необходимость учета всех возможных состояний датчиков.	Разрабатывают алгоритм поведения робота на основе таблицы истинности, составляют блок-схему или псевдокод, определяют последовательность проверки условий.	Развитие навыков алгоритмического мышления
8. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую физкультминутку с элементами моделирования реакций робота на различные сигналы.	Выполняют физические упражнения, имитируя поведение робота при различных комбинациях нажатия датчиков.	Снятие физического напряжения
9. Практическая работа: программирование робота (15 мин)	Оказывает техническую помощь при возникновении сложностей, напоминает о синтаксисе условных операторов, помогает структурировать программный код.	Создают программу в соответствии с разработанным алгоритмом, используют условные операторы и логические выражения для обработки сигналов от двух датчиков.	Развитие навыков программирования логических выражений
10. Межпредметная связь с физикой: анализ взаимодействия с окружающей средой (5 мин)	Обсуждает с учащимися, как физическое расположение датчиков на корпусе робота влияет на его взаимодействие с окружающей средой.	Анализируют оптимальное расположение датчиков на корпусе робота, обосновывают свой выбор с точки зрения эффективности взаимодействия с препятствиями.	Понимание физических аспектов взаимодействия робота с окружающей средой
11. Тестирование и отладка программы (12 мин)	Организует процесс тестирования, предлагает различные сценарии для проверки работы роботов, помогает выявить и устранить ошибки в программах.	Тестируют программу в различных условиях, проверяют реакцию робота на все возможные комбинации сигналов от датчиков, вносят необходимые коррективы в код.	Формирование навыков отладки программ
12. Усложнение задачи: добавление времени реакции (8 мин)	Предлагает усложнить программу добавлением временных параметров: разная продолжительность реакции в зависимости от того, какой датчик сработал первым или сколько времени датчик остается нажатым.	Модифицируют программу, добавляя временные параметры и условия, тестируют усовершенствованную версию.	Развитие навыков создания более сложных алгоритмов
13. Мини-соревнование “Умный лабиринт” (10 мин)	Организует мини-соревнование: роботы должны пройти лабиринт, используя информацию от двух датчиков нажатия. Фиксирует время и качество прохождения.	Участвуют в соревновании, запускают своих роботов в лабиринте, анализируют их поведение, выявляют сильные и слабые стороны программы.	Практическое применение созданных программ в соревновательных условиях
14. Анализ результатов соревнования (5 мин)	Предлагает обсудить результаты соревнования, выявить наиболее эффективные алгоритмы и способы программирования.	Участвуют в обсуждении, анализируют различные подходы к решению задачи, делятся наблюдениями о работе своих роботов.	Развитие аналитического мышления
15. Представление результатов практической работы (8 мин)	Организует представление результатов работы групп, предлагает продемонстрировать самые интересные решения.	Представляют свои программы и роботов, объясняют логику работы, демонстрируют поведение робота при различных комбинациях сигналов от датчиков.	Развитие коммуникативных навыков, умения представлять результаты своей работы
16. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить свою работу по следующим критериям: 1) Полнота учета всех комбинаций сигналов; 2) Логичность поведения робота; 3) Оптимальность программного кода; 4) Эффективность работы в паре.	Оценивают свою работу по предложенным критериям, анализируют успехи и трудности, делятся впечатлениями.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
17. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Разработать схему поведения робота с тремя датчиками нажатия; 2) Составить таблицу истинности для трех логических переменных с описанием действий робота.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
18. Подведение итогов урока (4 мин)	Обобщает результаты практической работы, отмечает наиболее удачные решения, комментирует типичные ошибки, выставляет оценки.	Слушают выводы учителя, задают вопросы, помогают собрать оборудование.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка качества составленных таблиц истинности
Анализ логичности и полноты разработанных алгоритмов
Проверка работоспособности программ при всех комбинациях срабатывания датчиков
Оценка результатов участия в мини-соревновании “Умный лабиринт”
Наблюдение за работой в парах, оценка коммуникации и распределения обязанностей
Оценка представления результатов работы
Анализ модификаций программы при решении усложненной задачи