18. Практическая работа «Исследование зависимости движения робота от типа поверхности»

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

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

Модуль: Основы робототехники
Тема урока: Практическая работа «Исследование зависимости движения робота от типа поверхности»
Цель урока: Сформировать у обучающихся экспериментальные навыки исследования зависимости движения робота от характеристик поверхности и типа колес, а также умение анализировать полученные данные и делать обоснованные технические выводы.

Планируемые результаты:

Личностные: развитие научного подхода к решению технических задач; формирование культуры проведения экспериментов; воспитание аккуратности при сборе и обработке данных.
Предметные: овладение методикой исследования зависимости движения робота от типа поверхности и колес; понимание физических принципов взаимодействия колес с различными поверхностями; формирование умения выбирать оптимальный тип колес для заданных условий движения.
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: развитие умения планировать эксперимент и фиксировать результаты; формирование навыков анализа полученных данных и внесения корректировок в исследование.
- Коммуникативные УУД: развитие умения работать в команде при проведении экспериментов; формирование навыков представления результатов исследования.
- Познавательные УУД: развитие умения устанавливать причинно-следственные связи между характеристиками поверхности, типом колес и эффективностью движения робота; формирование навыков построения графиков зависимостей на основе экспериментальных данных.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Организовать проведение экспериментов с различными типами колес и поверхностей
Научить систематизировать и фиксировать результаты экспериментов в таблице
Сформировать навыки построения графиков зависимостей на основе полученных данных
Научить анализировать результаты и делать выводы о выборе оптимального типа колес для разных поверхностей
Развить умение применять результаты исследования при проектировании робототехнических систем

Тип урока: лабораторно-практическая работа

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Робототехнические наборы (1 набор на 2-3 учащихся)
Наборы различных типов колес (резиновые, пластиковые, гусеничные, с протектором, без протектора)
Набор тестовых поверхностей (гладкая, шероховатая, мягкая, линолеум, ковровое покрытие, наклонная плоскость)
Секундомеры для измерения времени прохождения дистанции
Динамометры для измерения силы трения
Рулетки для измерения расстояний
Весы для взвешивания моделей роботов
Рабочие листы для записи результатов
Миллиметровая бумага для построения графиков
Инструкционные карты для проведения экспериментов
Компьютеры с программным обеспечением для обработки данных и построения графиков
Фотоаппарат для документирования экспериментов
Проектор и экран для демонстрации результатов

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии: исследовательская деятельность, экспериментальная работа, проблемное обучение, информационно-коммуникационные технологии, обучение в сотрудничестве.

Межпредметные связи:

Физика: сила трения, коэффициент трения, сцепление колес с поверхностью, преобразование энергии
Математика: измерение величин, статистическая обработка данных, построение и анализ графиков, выявление зависимостей

Основные понятия: трение качения, трение скольжения, коэффициент сцепления, проходимость, протектор колеса, тип поверхности, гусеничный привод, колесный привод, экспериментальные данные, оптимизация конструкции.

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 необходимого оборудования, занимают рабочие места в группах.	Психологическая готовность к занятию
2. Актуализация знаний и мотивация (5 мин)	Задает вопросы о предыдущем уроке по теме трения: “Какие виды трения мы изучили?”, “Как трение влияет на движение робота?”, “От чего зависит сцепление колес с поверхностью?”. Создает проблемную ситуацию: “Как выбрать оптимальные колеса для робота, который должен двигаться по разным поверхностям?”	Отвечают на вопросы, вспоминают материал предыдущего урока, участвуют в обсуждении проблемной ситуации, высказывают предположения.	Активизация имеющихся знаний о трении и сцеплении
3. Постановка цели и задач практической работы (3 мин)	Формулирует цель практической работы: исследовать зависимость движения робота от типа поверхности и колес, выбрать оптимальный тип колес для разных поверхностей. Объясняет задачи исследования и ожидаемые результаты.	Записывают цель и задачи практической работы в рабочие листы, задают уточняющие вопросы.	Понимание цели и задач исследования
4. Инструктаж по проведению исследования (5 мин)	Объясняет методику проведения экспериментов, демонстрирует образец заполнения таблицы результатов, обращает внимание на правила безопасности при проведении опытов.	Слушают инструктаж, изучают рабочие листы и методику проведения опытов, задают уточняющие вопросы.	Понимание методики проведения экспериментов
5. Планирование экспериментальной работы (7 мин)	Помогает группам спланировать последовательность экспериментов, распределить роли в группе (экспериментатор, хронометрист, протоколист), определить переменные для исследования.	Планируют эксперименты, распределяют роли, определяют, какие колеса будут тестировать на каких поверхностях, заполняют план исследования в рабочих листах.	Формирование навыков планирования эксперимента
6. Подготовка роботов и измерительного оборудования (8 мин)	Консультирует группы по подготовке роботов к эксперименту, помогает настроить датчики, объясняет принципы работы с измерительными приборами.	Подготавливают роботов к эксперименту, устанавливают первый тип колес, проверяют работу измерительных приборов, подготавливают поверхности для тестирования.	Подготовка к проведению экспериментов
7. Физкультминутка (2 мин)	Проводит короткую физкультминутку с элементами имитации различных типов движения.	Выполняют физические упражнения, снимают напряжение.	Снятие физического напряжения
8. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию движения по горизонтальной поверхности (15 мин)	Координирует работу групп, следит за правильностью проведения измерений, консультирует по возникающим вопросам. Предлагает измерить скорость движения робота с разными колесами по горизонтальным поверхностям разного типа.	Проводят эксперименты по движению робота с различными типами колес по горизонтальным поверхностям. Измеряют время прохождения фиксированной дистанции, рассчитывают скорость, записывают результаты в таблицу.	Формирование навыков проведения экспериментов и фиксации результатов
9. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию движения по наклонной поверхности (15 мин)	Координирует проведение второй серии экспериментов, обращает внимание на методику измерения максимального угла подъема. Предлагает определить максимальный угол наклона, который может преодолеть робот с разными колесами.	Проводят эксперименты по определению максимального угла наклона для роботов с различными типами колес на разных поверхностях. Постепенно увеличивают угол наклона до момента пробуксовки, измеряют угол, записывают результаты.	Развитие навыков исследования предельных возможностей системы
10. Практическая работа: проведение эксперимента по исследованию преодоления препятствий (10 мин)	Организует третью серию экспериментов, предлагает исследовать способность робота преодолевать небольшие препятствия с разными типами колес.	Проводят эксперименты по преодолению препятствий (небольшие пороги разной высоты) с разными типами колес. Фиксируют максимальную высоту преодолеваемого препятствия для каждого типа колес, записывают результаты.	Расширение представлений о проходимости роботов
11. Обработка результатов экспериментов (10 мин)	Организует работу по обработке результатов, консультирует по методам расчета средних значений и построения графиков.	Обрабатывают полученные данные, рассчитывают средние значения для повторяющихся измерений, заполняют итоговую таблицу результатов.	Формирование навыков обработки экспериментальных данных
12. Построение графиков зависимостей (8 мин)	Объясняет принципы построения графиков по экспериментальным данным, обращает внимание на выбор масштаба и обозначение осей.	Строят графики зависимости скорости движения от типа колес и поверхности, графики зависимости максимального угла подъема от типа колес.	Развитие навыков наглядного представления данных
13. Анализ результатов и формулирование выводов (7 мин)	Организует анализ полученных результатов, помогает формулировать выводы о преимуществах и недостатках разных типов колес на разных поверхностях.	Анализируют полученные данные и графики, формулируют выводы о том, какие типы колес лучше всего подходят для разных условий движения, записывают выводы в рабочие листы.	Формирование навыков анализа и формулирования выводов
14. Выбор оптимального типа колес для разных задач (5 мин)	Предлагает на основе проведенного исследования выбрать оптимальный тип колес для различных задач (движение по ковру, линолеуму, преодоление подъемов, движение по песку).	Составляют рекомендации по выбору оптимального типа колес для разных задач и поверхностей, обосновывают свой выбор результатами экспериментов.	Применение результатов исследования для практических задач
15. Презентация результатов исследования (10 мин)	Организует представление результатов исследования группами, предлагает сравнить результаты разных групп, обсудить различия.	Представляют результаты своих исследований, демонстрируют графики и таблицы, объясняют сделанные выводы, отвечают на вопросы.	Развитие навыков представления результатов исследования
16. Обобщение результатов (5 мин)	Обобщает результаты всех групп, помогает выявить общие закономерности, подчеркивает научную методологию исследования.	Участвуют в обсуждении общих результатов, формулируют закономерности влияния типа поверхности на выбор колес, делают записи в рабочих листах.	Систематизация результатов исследования
17. Рефлексия (3 мин)	Предлагает учащимся оценить результаты своей работы, используя прием “Закончи предложение”: “Сегодня я узнал…”, “Мне удалось…”, “Было трудно…”, “Теперь я могу…”.	Оценивают свою работу, заполняют лист рефлексии, анализируют полученные знания и опыт.	Развитие навыков самооценки и рефлексии
18. Домашнее задание (3 мин)	Объясняет домашнее задание: 1) Оформить отчет по исследованию; 2) Разработать эскиз универсального колеса, которое было бы эффективно на разных типах поверхностей.	Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы.	Понимание домашнего задания
19. Подведение итогов урока (2 мин)	Обобщает результаты урока, отмечает успехи учащихся в проведении исследования, подчеркивает значимость полученных знаний для проектирования роботов.	Слушают итоговую речь учителя, задают возникшие вопросы.	Осознание результатов урока

Диагностика результатов:

Оценка правильности проведения экспериментов и измерений
Анализ заполнения таблицы результатов (полнота, аккуратность, правильность)
Оценка качества построенных графиков (точность, наглядность, оформление)
Проверка обоснованности выводов о выборе оптимального типа колес для разных поверхностей
Наблюдение за работой в группах (распределение ролей, взаимодействие, активность)
Анализ представления результатов исследования (логичность, наглядность, аргументированность)
Оценка заполнения листа рефлексии (осознанность, глубина анализа)