Робототехника. Использование циклических алгоритмов на примере светофора

Разделы: Информатика, Дополнительное образование

"Если ученик в школе не научился сам ничего творить,
то и в жизни он всегда будет только подражать, копировать,
так как мало таких, которые бы, научившись копировать,
умели сделать самостоятельное приложение этих сведений"
Л.Н.Толстой

Цели урока: Знакомство с деталями Arduino – лампочка. Отработка навыков составления программ с применением переходов и циклов.

Задачи урока:

  • Образовательные – формирование умений и навыков конструирования Arduino-моделей с использованием новых деталей, а также составления программ с применением изученных команд; закрепление умений использования ПДД.
  • Развивающие – развивать познавательный интерес у учащихся, развить мышление и умение ориентироваться в любой ситуации, в том числе и новой для учащегося; формирование навыков установления взаимосвязей между искусственными и реально существующими моделями.
  • Воспитательные – формирование ответственного отношения учеников в ситуациях при переходе регулируемого пешеходного перекрестка; развитие сотрудничества и освоение навыков работы в команде.

Оборудование и наглядные пособия: учебный класс с ПК, Arduino-наборы “Амперка”, проектор, экран, презентация, среда визуального программирования Scrath for Arduino.

Ход работы

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Планируемые УУД

Примечания

I этап.
Организационный –
2 мин.

- Здравствуйте, ребята!

- Я надеюсь, что вы сегодня на уроке узнаете много интересного, полезного и даже научитесь изобретать.

- Здравствуйте!

Комуникативная: культура приветствия.

Стратегия критического мышления «Знаю-хочу узнать-узнал» разработана в 1984г. Профессором Донной Огл. Цель – развитие рефлексивности в процессе познания.
  - Посмотрите перед вами лежат карточки. Здесь написаны слова: знаю-хочу узнать-узнал.
В ходе урока в них будете записывать свои действия.		 Учащиеся знакомятся с карточкой самооценки.    
II этап.
Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся – 5 мин.

 

 - Прошу минуточку внимания! Все смотрим на экран (показываю фрагмент видеофильма о роботе).  

Познавательная:
Знакомство с профессией инженера-робототехника.

Комуникативная:
Привитие культуры общения посредством участия в учебном диалоге.

Регулятивная:
Принимать учебную задачу, ее конечную цель.

Личностная:
Формирование мировоззренческого взгляда на науку и жизнь.
Расширение технического кругозора. Воспитание спортивного духа.

 

 Прием «Мозговой штурм» - фаза вызова: используется с целью актуализации опорных знаний и жизненного опыта обучающихся, а также для пробуждения интереса к изучению новой темы.

 

- Это что?

- Так, что же такое робот?

- Это робот.

- Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия (перечисляют известных им роботов).

- Еще каких роботов вы знаете?

- Молодцы!

 - Варианты ответов: сегодня роботы используются в быту, для запуска спутников, роботы-хирурги, роботы-фармацевты и т.д.
- Для чего нужны роботы? Зачем человек их изобретает? - Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, вредными материалами, а также в других тяжелых или небезопасных для человека условиях.
- Да роботы очень актуальны в наше время. С каждым годом жизнь становится  более автоматизированной. Что же такое робототехника? - Робототехника - управление компьютером (роботом) с помощью специально созданной программы, в которой содержится конкретный набор программ.
- Как называют специалиста, создающего роботов? - инженер-робототехник.
- Ребята, обратите внимание, каждый из вас оказался в команде с определенным названием. Ваша команда называется Arduino Uno. Кто из вас скажет, что это за слово такое и что оно обозначает? - Arduino Uno – это контроллер, который является мозгом любого робота, мы в него записываем программу для робота.
- А вы знает что такое BreadBoard? - BreadBoard – это специальная плата, с помощью которой мы собираем микросхемы без пайки. Она называется макетная плата.

- На прошлых занятиях мы занимались конструированием наших первых простейших роботов – микросхем.

- С помощью чего мы их заставляли двигаться?

 - с помощью программы, написанной в среде визуального программирования Scrath.

- Сегодня мы с вами своими руками спроектируем микросхему «Cветофор» и заставим ее работать. Для этого нам нужно изучить  новый вид алгоритма.

 
III этап.
Актуализация системы знаний, умений и навыков учащихся, необходимых для восприятия и осмысления нового материала, в том числе первичная проверка понимания. – 10 мин.

 

 - Ребята сейчас мы попробуем отгадать название нового алгоритмического понятия.  

Познавательная:
Усвоение информации со слов учителя, с презентации: усвоение понятия циклический алгоритм; ознакомление с основными командами Scrath.

Комуникативная:
Устное высказывание в виде ответа на задание.

Регулятивная:
Систематизировать знания по теме «Алгоритмы» для успешной реализации алгоритма работы робота.

Личностная:
находить нужное решение при составлении программы.

 

 
- Прошу, Саша, выйди к доске и возьми карточку действий. Саша будет показывать действия с помощью движений, а мы угадаем, что он показывает. Карточка: ешь конфеты одну за другой (берешь из вазы, разворачиваешь, кладешь в рот, жуешь и так несколько раз).
- Что делает Саша? - Ест конфеты.

- Как вы думаете какой вид алгоритма он изобразил?

- Молодцы! Сегодня вы узнали, что кроме линейных алгоритмов, существуют и циклические. Цикл – это многократное повторение одной и той же последовательности действий.

- В среде программирования Scrath цикл выглядит вот таким образом (открываю S4A и показываю). Все команды которые мы поместим в цикл будут повторяться многократно.

- Существуют два вида циклических алгоритмов: бесконечный цикл и цикл N раз (показываю).

 - Повторяет одно и тоже действие много раз, циклический.

- Теперь давайте начнем самую интересную часть урока: сконструируем робота – СВЕТОФОР.
Но для начала определимся, какие детали нам потребуются для этого. Как вы думаете, что нам потребуется для построения модели светофора?

- Молодцы! А как правильно подключать светодиод к плате?

- Контроллер, макетная плата, светодиоды разных цветов, резисторы и провода.

 

- Короткая ножка – это минус (земля), а длинная ножжка – это плюс (на который подается ток).
IV этап.
Организация усвоения способов деятельности путем воспроизведения информации в ее творческом применении.
Практическая работа. Разработка алгоритма для робота – 23 мин.		 - Пожалуйста, команды приступаем к сборке роботов «Cветофор». Начинают конструировать роботов самостоятельно.

Познавательная:
Создание собственной микросхемы, умение программировать с помощью Scrath for Arduino.

Коммуникативная:
Развить коммуникативные умения при работе в группе или команде.

Регулятивная:
Соблюдать правила безопасной работы. Планировать ход выполнения задания. Научить программировать роботов и корректировать программу при необходимости.

Личностная:
Развитие памяти и мышления, информационной культуры, мотивация к изучению робототехники. Самостоятельное решение технических задач в процессе конструирования.

  

- Ребята, давайте проверим как вы собрали робота «Светофор».

- А теперь необходимо научить работать вашего робота. Разработайте пожалуйста каждый программу для вашего робота.

Проверка микросхем.

Создание скетчей в среде S4A.

V этап.
Подведение итогов урока (контрольусвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция).
Рефлексия. – 5 мин.

- Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы. Какие виды алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?

- Все ли у вас работало?
Что не работало?
Как вы это исправили?
Как зависит безопасность на пешеходном переходе от исправности светофора?

Домашнее задание: собрать светодиодное табло и составить скетч бегущего по всем диодам маячка.

- линейные, циклические

Познавательная:
Эксперементальное исследование.

Коммуникативная:
Излагать логически правильно действие своей модели.

Регулятивная:
Самооценка своей деятельности по методике критического мышления.

Личностная:
Умение работать с информацией.

Стратегия критического мышления «Знаю-хочу узнать-узнал»