16. Практическая работа «Сборка и программирование робота с датчиком света»

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Сборка и программирование робота с датчиком света»
Цель урока: Сформировать у обучающихся практические навыки сборки и программирования робота с датчиком света, реагирующего на изменение освещенности.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие самостоятельности и ответственности при выполнении практических заданий; формирование интереса к экспериментальной деятельности; воспитание настойчивости при решении технических задач.
Предметные: овладение навыками сборки робота с датчиком света; формирование умения калибровать датчик света; приобретение опыта программирования робота, реагирующего на изменение освещенности.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать и контролировать свою деятельность; формирование навыков отладки и корректировки программы по результатам тестирования.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде; формирование навыков представления результатов своей работы.
- Познавательные УУД: развитие умения устанавливать причинно-следственные связи между освещенностью и реакцией робота; формирование навыков сбора и обработки экспериментальных данных.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Научить учащихся собирать робота с датчиком света
Сформировать навыки калибровки датчика света
Научить строить график зависимости показаний датчика от интенсивности освещения
Развить умение программировать робота для реакции на изменение освещенности
Обеспечить создание и тестирование робота, следующего по линии или реагирующего на свет

Тип урока: практическая работа

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Робототехнические наборы (по 1 на пару учащихся)
Датчики света (по 1 на набор)
Компьютеры с установленной средой программирования
Рабочие листы для записи результатов калибровки
Миллиметровая бумага для построения графиков
Источники света различной интенсивности
Люксметр для измерения интенсивности освещения
Полигоны с черной линией на белом фоне для тестирования робота-линеследа
Инструкционные карты по сборке базовой модели робота
Примеры программ для работы с датчиком света
Таймер для контроля времени выполнения заданий

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: проектное обучение, обучение в сотрудничестве, проблемное обучение, эксперимент.

Межпредметные связи:

Физика: световые явления, фотоэффект, измерение интенсивности света
Математика: построение графиков, анализ зависимостей, калибровка измерительных приборов

Основные понятия: датчик света, фоторезистор, калибровка, интенсивность освещения, порог срабатывания, отражение света, гистерезис, робот-линеслед, ПИД-регулирование.

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты
1. Организационный момент (2 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, организует рабочие места.	Готовятся к работе, проверяют наличие необходимого оборудования.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний (5 мин)	Задает вопросы о принципах работы оптических датчиков: “Как датчик света реагирует на изменение освещенности?”, “Как свет отражается от поверхностей разного цвета?”. Напоминает о правилах безопасной работы с оборудованием.	Отвечают на вопросы, вспоминают материал предыдущих уроков о датчиках света и оптических явлениях.	Актуализация знаний о принципах работы датчиков света
3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин)	Формулирует цель практической работы: создать робота, реагирующего на изменение освещенности. Объясняет задачи: сборка, калибровка, программирование, тестирование.	Слушают, записывают цель и задачи в рабочие тетради, задают уточняющие вопросы.	Понимание цели и задач практической работы
4. Инструктаж по выполнению практической работы (5 мин)	Объясняет этапы выполнения работы, демонстрирует примеры базовых конструкций роботов с датчиком света, показывает расположение датчика для эффективной работы.	Слушают инструктаж, изучают примеры конструкций, делают заметки о важных моментах сборки.	Понимание последовательности действий и особенностей конструкции
5. Практическая работа, этап 1: Сборка робота с датчиком света (20 мин)	Консультирует учащихся в процессе сборки, обращает внимание на правильное подключение датчика света к контроллеру, помогает решать возникающие проблемы.	Работают в парах, собирают базовую конструкцию робота, подключают датчик света согласно инструкции, проверяют надежность соединений.	Формирование навыков сборки робота с датчиком света
6. Проверка правильности сборки (5 мин)	Организует взаимопроверку собранных конструкций, обращает внимание на типичные ошибки, дает рекомендации по их устранению.	Проверяют конструкции друг друга, выявляют и исправляют недостатки, задают вопросы по возникшим проблемам.	Развитие навыков взаимоконтроля и взаимопомощи
7. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации работы светового датчика.	Выполняют физические упражнения, имитируя реакцию на свет разной интенсивности.	Снятие физического напряжения
8. Инструктаж по калибровке датчика света (7 мин)	Объясняет принципы калибровки датчика света, демонстрирует процесс измерения показаний при разной освещенности, показывает, как фиксировать результаты для построения графика.	Слушают объяснение, изучают методику калибровки, готовят рабочие листы для записи результатов измерений.	Понимание принципов калибровки датчика света
9. Практическая работа, этап 2: Калибровка датчика света (15 мин)	Организует процесс калибровки, помогает создать условия с различной освещенностью, контролирует правильность измерений и записи результатов.	Проводят серию измерений показаний датчика при различной интенсивности освещения, записывают результаты в таблицу, отмечают особенности работы датчика.	Формирование навыков калибровки и измерения показаний датчика
10. Построение графика зависимости показаний от освещенности (10 мин)	Объясняет правила построения графиков, помогает определить масштаб, консультирует учащихся при нанесении точек и проведении линии тренда.	Строят график зависимости показаний датчика от интенсивности освещения на миллиметровой бумаге, анализируют полученную зависимость.	Развитие навыков представления экспериментальных данных в виде графиков
11. Анализ результатов калибровки (5 мин)	Организует обсуждение полученных результатов, предлагает определить диапазон значений для различения темной и светлой поверхности, подводит к выбору порога срабатывания датчика.	Анализируют построенные графики, определяют оптимальный порог срабатывания датчика для различения черной и белой поверхности, делают выводы о линейности/нелинейности зависимости.	Формирование навыков анализа экспериментальных данных
12. Инструктаж по программированию робота с датчиком света (8 мин)	Объясняет базовые принципы программирования реакции на показания датчика света, демонстрирует примеры программ для реализации робота-линеследа и робота, реагирующего на свет.	Слушают объяснение, изучают примеры программ, делают заметки о ключевых алгоритмических конструкциях.	Понимание принципов программирования реакции на датчик света
13. Практическая работа, этап 3: Программирование робота (20 мин)	Консультирует учащихся при разработке программ, помогает настроить пороговые значения на основании результатов калибровки, объясняет принципы отладки программы.	Создают программу для робота с использованием условных операторов, настраивают пороговые значения для реакции на изменение освещенности, тестируют и отлаживают программу.	Формирование навыков программирования робота с датчиком света
14. Тестирование роботов (15 мин)	Организует процесс тестирования роботов на подготовленном полигоне, предлагает различные задания: следование по линии, реакция на источник света, движение к самой яркой области.	Тестируют работу своих роботов, вносят необходимые коррективы в программу и конструкцию, анализируют и устраняют возникающие проблемы.	Развитие навыков тестирования и отладки робототехнических систем
15. Мини-соревнование роботов (10 мин)	Проводит мини-соревнование роботов-линеследов на скорость прохождения трассы или конкурс на лучшего робота, реагирующего на свет.	Участвуют в соревновании, демонстрируют работу своих роботов, болеют за свои команды, анализируют эффективность различных решений.	Применение созданных роботов в соревновательных условиях
16. Обсуждение результатов практической работы (5 мин)	Организует обсуждение результатов, предлагает учащимся поделиться опытом, выявить наиболее эффективные конструктивные и программные решения.	Участвуют в обсуждении, делятся опытом, рассказывают о найденных решениях проблем, анализируют успехи и неудачи.	Формирование навыков анализа и обобщения практического опыта
17. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить результаты своей работы, использует методику “Три вопроса”: “Что получилось хорошо?”, “Что было сложным?”, “Что бы вы сделали иначе?”	Оценивают свою работу, отвечают на вопросы, анализируют успехи и трудности, делают выводы о возможных улучшениях.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
18. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Подготовить эскиз улучшенной конструкции робота с датчиком света; 2) Предложить идеи для применения датчика света в бытовых роботах.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
19. Подведение итогов урока (2 мин)	Обобщает результаты практической работы, отмечает успехи учащихся, подчеркивает важность освоенных навыков для дальнейшего обучения робототехнике.	Слушают итоговую речь учителя, задают возникшие вопросы, приводят в порядок рабочие места.	Осознание результатов практической работы

Диагностика результатов:

Оценка качества собранной конструкции робота с датчиком света
Анализ точности калибровки датчика и построения графика зависимости
Проверка корректности программы и ее работоспособности
Оценка эффективности работы робота на тестовом полигоне
Результаты участия в мини-соревновании
Наблюдение за работой в парах, оценка коммуникации и взаимодействия
Анализ рефлексивных ответов учащихся