Практическая работа «Сборка робота и программирование нескольких светодиодов»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Образовательная организация: ГБОУ Школа № 1362
Учитель: Ахметов Рустам
Дата проведения:
Класс: 6

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

Модуль: Мобильная робототехника
Тема урока: Практическая работа «Сборка робота и программирование нескольких светодиодов»
Цель урока: Создать условия для развития практических навыков дополнения базовой модели робота электронными компонентами и программирования световой индикации для отображения различных режимов движения.

Планируемые результаты:

Предметные:

Знание принципов работы светодиодов и способов их подключения к контроллеру робота
Умение дополнять базовую модель робота элементами световой индикации
Навыки программирования световых сигналов в соответствии с режимами движения робота
Понимание взаимосвязи между программой и физическими компонентами робота

Метапредметные:

Регулятивные УУД: умение планировать последовательность действий при сборке и программировании, контролировать правильность выполнения задания
Познавательные УУД: умение применять знания из области физики и математики в практической деятельности
Коммуникативные УУД: умение работать в группе, обсуждать технические решения, распределять обязанности

Личностные:

Развитие технического мышления и творческого подхода к решению задач
Формирование ответственного отношения к выполнению практических заданий
Воспитание интереса к электронике и программированию
Развитие самостоятельности и внимания к деталям

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК

Задачи урока:

Образовательные:

Закрепить знания о принципах работы светодиодов и их подключении к контроллеру
Научить способам программирования световых индикаторов
Сформировать понимание взаимосвязи между режимами движения робота и соответствующей световой сигнализацией

Развивающие:

Развивать навыки конструирования и программирования
Формировать алгоритмическое мышление
Развивать умение применять знания из разных предметных областей (физика, математика) в практической деятельности

Воспитательные:

Воспитывать культуру работы с электронными компонентами
Формировать навыки безопасной работы с электротехническими устройствами
Развивать коммуникативные навыки при работе в группе

Тип урока: Практическая работа

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

Образовательные робототехнические наборы (LEGO, Arduino или аналоги)
Светодиоды разных цветов, провода, резисторы
Компьютеры с установленной средой программирования
Мультимедийный проектор и экран
Презентация с примерами подключения светодиодов
Схемы подключения светодиодов к различным типам контроллеров
Инструкции по программированию световой индикации
Паяльное оборудование (при необходимости)

ОРГАНИЗАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ БЛОК

Образовательные технологии:

Практико-ориентированное обучение
Проектная технология
Работа в малых группах
Проблемное обучение

Межпредметные связи:

Физика: Электрические цепи, полупроводники, принципы работы светодиода, закон Ома, понятие о прямом падении напряжения на диоде
Математика: Программирование последовательностей, временные интервалы, циклы, логические операторы
Информатика: Алгоритмизация, программирование логических условий, управление периферийными устройствами
Технология: Навыки монтажа электронных компонентов, соблюдение полярности при подключении

Основные понятия: Светодиод, катод, анод, полярность, резистор, токоограничивающий резистор, контроллер, цифровой выход, широтно-импульсная модуляция (ШИМ), яркость свечения, циклический алгоритм, условный оператор, последовательность выполнения команд, параллельное и последовательное подключение.

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Планируемые результаты предметные	Планируемые результаты УУД
1. Организационный момент (3 мин)	Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. Проводит инструктаж по технике безопасности при работе со светодиодами и электронными компонентами.	Готовят рабочие места, проверяют наличие необходимых компонентов, включают компьютеры	Знание правил техники безопасности при работе с электронными компонентами	Регулятивные: самоорганизация, готовность к работе с оборудованием
2. Актуализация знаний (5 мин)	Задает вопросы: “Что такое светодиод?”, “Какую роль выполняет резистор при подключении светодиода?”, “Какие сигналы используют автомобили для индикации своих действий?”	Отвечают на вопросы, вспоминают материал о светодиодах и электрических цепях, обсуждают световую индикацию в транспорте	Актуализация знаний о принципах работы светодиодов и их применении	Познавательные: извлечение имеющихся знаний Коммуникативные: выражение своих мыслей
3. Постановка задачи (7 мин)	Объясняет задачу практической работы: “Сегодня мы будем дополнять наших роботов системой световой сигнализации. Робот должен сигнализировать о своих действиях так же, как автомобиль: показывать поворот, сигнализировать о движении вперед или назад, об остановке”. Демонстрирует пример готового робота со световой индикацией.	Слушают постановку задачи, задают уточняющие вопросы, обсуждают возможные варианты реализации	Понимание целей практической работы	Познавательные: мотивация к практической деятельности
4. Теоретическая часть (10 мин)	Демонстрирует схемы подключения светодиодов к контроллеру, объясняет необходимость использования резисторов. Показывает простой пример программы для управления светодиодом. Рассказывает о логике работы световой индикации для разных режимов движения.	Слушают объяснения, делают записи в тетрадях, зарисовывают схемы подключения	Понимание принципов подключения светодиодов и основ их программирования	Познавательные: усвоение новой информации и её связывание с уже известной
5. Практическая работа (20 мин)	Организует работу в парах/малых группах. Раздает необходимые компоненты. Консультирует по вопросам подключения светодиодов и программирования. Обращает внимание на наиболее распространенные ошибки.	Работают в группах: 1) Дополняют базовую модель робота светодиодами (спереди, сзади, по бокам) 2) Подключают светодиоды к контроллеру 3) Пишут программу, связывающую световую индикацию с режимами движения робота	Умение дополнять конструкцию робота компонентами световой индикации, подключать и программировать светодиоды	Регулятивные: планирование работы, контроль выполнения Познавательные: применение знаний на практике Коммуникативные: взаимодействие в группе
6. Тестирование и отладка (10 мин)	Организует проверку работоспособности световой индикации. Предлагает протестировать разные режимы движения и соответствующую им световую сигнализацию.	Тестируют работу светодиодов в разных режимах движения робота, исправляют выявленные проблемы, оптимизируют программу	Умение отлаживать программу и исправлять ошибки в конструкции	Регулятивные: корректировка и самоконтроль Познавательные: анализ результатов
7. Демонстрация результатов (7 мин)	Организует демонстрацию работы роботов. Предлагает командам показать работу световой индикации в различных режимах движения.	Демонстрируют работу своих роботов, комментируют особенности подключения и программирования световой индикации	Умение демонстрировать результаты работы и объяснять принцип действия	Коммуникативные: представление результатов Познавательные: рефлексия
8. Рефлексия и подведение итогов (3 мин)	Подводит итоги практической работы, отмечает успешные решения. Задает вопросы: “Какие трудности возникли при подключении светодиодов?”, “Какой режим световой индикации было сложнее всего реализовать?”	Отвечают на вопросы, делятся впечатлениями о работе, оценивают свои достижения	Осознание полученного практического опыта	Регулятивные: оценка результатов Познавательные: обобщение опыта

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Базовый уровень:

Завершить программирование световой индикации робота (если не успели на уроке)
Подготовить описание принципов работы разработанной системы индикации

Повышенный уровень:

Разработать дополнительные режимы световой индикации (например, аварийная сигнализация, индикация уровня заряда батареи)
Предложить проект усовершенствования системы световой индикации (использование RGB-светодиодов, добавление плавного изменения яркости и т.д.)

ОЦЕНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Критерии оценивания практической работы:

Качество монтажа светодиодов на роботе (1-5 баллов)
Правильность подключения светодиодов к контроллеру (1-5 баллов)
Функциональность программы световой индикации (1-5 баллов)
Соответствие световых сигналов режимам движения (1-5 баллов)
Оригинальность и эстетичность решения (0-5 баллов)

Шкала оценивания:

“5” - 20-25 баллов
“4” - 15-19 баллов
“3” - 10-14 баллов
“2” - менее 10 баллов

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

По итогам урока учащиеся должны:

Знать:

Принципы работы светодиодов и особенности их подключения
Роль токоограничивающих резисторов в схеме со светодиодами
Способы программирования световой индикации
Соответствие световых сигналов различным режимам движения робота

Уметь:

Правильно монтировать светодиоды на конструкцию робота
Подключать светодиоды к контроллеру с учетом полярности
Программировать световую индикацию для различных режимов движения
Отлаживать программу и устранять неисправности в подключении

Владеть:

Навыками работы с электронными компонентами
Приемами программирования периферийных устройств
Методами тестирования и отладки электронных схем
Технологией интеграции световой индикации в систему управления роботом

Дополнительные материалы к уроку:

Схемы подключения светодиодов к различным типам контроллеров
Примеры программ для управления светодиодами
Таблица соответствия световых сигналов режимам движения
Справочная информация о характеристиках различных типов светодиодов
Инструкция по расчету токоограничивающих резисторов