Инновационный творческий проект по теме «Реализация системно-деятельностного подхода средствами робототехники с использованием контроллера Arduino»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 17 – Средняя общеобразовательная школа № 3 

г. Карталы

Инновационный творческий проект

по теме

«Реализация системно-деятельностного подхода средствами робототехники с использованием контроллера Arduino»

Выполнила:

Мелешкина Вера Геннадьевна,

учитель математики и информатики

 филиала МОУ «СОШ №17»- «СОШ № 3»

                                                                  г. Карталы

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………4

1.Способы реализации системно-деятельностного подхода в условиях ФГОС второго поколения …………………………………………………………………………………….7

2. Теоретические аспекты включения Arduino Uno, схематехники и робототехники в образовательное пространство………………………………………………………………10

2.1 Принципы внедрения робототехники в образовательное пространство……….10

2.2 Что такое Arduino?......................................................................................................11

2.3 Аспекты включения Arduino Uno в образовательную деятельность…………...13

3.Содержание инновационного педагогического опыта работ……………………………14

3.1 Внедрение робототехники в дополнительное образование……………………………14

3.2 Реализация программы дополнительного образования  в 7-9 классах………………..17

4.Перспективы использования робототехники в работе «Точки Роста»………………….18

5.Литература …………………………………………………………………………………..19

Приложения…………………………………………………………………………………...20

                                                           Аннотация

 к         инновационному творческому проекту

«Проекты с использованием контроллера Arduino»

·   Тип проекта: творческий

·   Участники проекта: обучающиеся 7-9  класса филиала МОУ «СОШ №17»- «СОШ № 3», учителя математики, информатики, физики и химии.

·   Этапы реализации проекта:

- организационный этап – распределение задач для участников проекта;

- деятельностный этап – подготовка и проведение; 

- аналитический этап – анализ проектной деятельности, диссеминация опыта.

·   Ожидаемые результаты:

- Повышение качества знаний обучающихся.

- Реализация личностно-ориентированного обучения и системно-деятельностного подхода.

- Развитие познавательных универсальных учебных действий, межпредметных коммуникативных умений у школьников.

-  Повышение ИКТ-компетентности обучающихся и педагогов.

- Функционирование единого межшкольного образовательного пространства.

 Недалеко то время, когда электронные

 машины будут кладовыми не только

                                                                 технических и научных знаний

                                        человечества, но и всего, что было

                                                                         создано им за многие века своего

                                                                         существования; они станут огромной

                                                   и вечной памятью его»

Академик В. М. Глушков

.

Введение

Мы живем в прекрасное время. Современный мир представляет сложную систему. В настоящее время прослеживается очень большое распространение Arduino. Этому миниатюрному устройству посвящено множество статей,  форумов и различных проектов  в Интернете.

Аrduino Uno широко используется  в разделах математики, логики,  физики, информатики и химии. Контроллер  часто  используются в других сферах деятельности, например, умный дом, Интернет вещей, а также робототехнике и схематехнике.

В  школах  открывают  кванториумы, точки роста и IT- клубы, в которых стали изучать  использование Аrduino Uno, как одно из направлений дополнительного образования.

Что же такое Аrduino Uno? Этот  вопрос был задан учащимся 7-9 классов. Ответы были различные.  Ребята предположили, что это один из  языков программирования, такой как Pascal, Basic. И только найдя информацию в Интернете, учащиеся смогли точно ответить на данный вопрос. Я, как учитель информатики и математики  с 7 – 9  классами  МОУ «СОШ № 17» - «СОШ № 3» попытаюсь разобраться в этом, проследив историю развития контроллера Аrduino Uno,  также рассмотреть  способы использования   в разных учебных предметах, преподаваемых в курсе 7 -9 класса и написание и защита проектов в районной научно-практической конференции «Интеллектуалы  XXI века».

ЦЕЛЬ:

            Привлечение школьников к техническому творчеству, новым технологиям и исследованиям в межпредметных областях.

ЗАДАЧИ:

образовательные задачи:

• Углубленное изучение физики и информационных технологий;

• Включение учащихся в научную, проектную деятельность;

• Привлечение школьников к исследованиям в межпредметных областях.

развивающие задачи:

• Развитие конструкторского мышления;

• Развитие аналитического склада ума у учащихся;

• Профессиональная ориентация старшеклассников.

воспитательные задачи:

• Формирование потребности у учащихся в саморазвитии;

• Развитие потребности участия в кружковой деятельности;

• Развитие культуры общения и навыков сотрудничества.

 Объектом исследования является понимание  понятия «контроллер Arduino», а также его применение в учебной деятельности.

Предметом исследования является педагогическое обеспечение процесса внедрения робототехники в образовательное пространство школы.

Гипотеза:

          Изучить язык программирования.

Методы и приемы, используемые в работе:

ü  метод исследования, основанный на наблюдении;

ü  метод исследования, основанный на сравнении;

ü  метод исследования, основанный на анализе тестовых опросов и синтезе;

ü  социологический метод исследования, основанный на беседе с респондентами;

ü   социологический метод исследования, основанный на изучении научных статей по данной теме;

ü  графический метод, основанный на построении диаграмм   по результатам исследований.

Проект является актуальным, так как на сегодняшний день учителя отмечают то, что интерес к изучению отдельных предметов, таких как математика, физика, химия,  у детей неуклонно снижается, а качество знаний по вышеперечисленным предметам оставляет желать лучшего.

Инновационность проекта заключается в том, что предлагается переносимое  на  другие предметы единство психолого – педагогической, здоровьесберегающей, личностно – ориентированной, а также  ряда элементов других образовательных технологий, уделяется  большое внимание интеграции алгоритмов в другие науки и в профессиональную сферу. Результат проекта ориентирован на социальные интересы  самих участников с четко определенной структурой деятельности на каждом этапе. Для достижения поставленных целей и задач, важна хорошая организация координационной работы в плане поэтапных обсуждений, корректировки совместных и индивидуальных  действий, в организации презентации полученных результатов и возможных способов их внедрения в практику, организация систематической внешней оценки проекта. При разработке я планировала  ознакомительно – ориентированный тип. Так как работа над проектом (особенно на первом этапе) охватывает  широкий спектр предметно – содержательных областей, то проект реализуется в межпредметном направлении. Как показывает практика, найти ответ на поставленный вопрос в совместной деятельности оказывается вполне возможным, причем на основе собственных, самостоятельных усилий.

 Идея создания данного проекта появилась в 2021  году, после прохождения курсов повышения квалификации в Кванториуме г. Челябинска.

По количеству участников проект предусматривает как индивидуальную работу, так и работу в группах. Реализация  проекта  осуществляется  в рамках  школы.   Срок реализации   -   1 год.  

1.Способы реализации системно-деятельностного подхода в условиях ФГОС второго поколения.

Современная школа идет в ногу со временем, постоянно меняется, соответствует изменениям и развитию общества. А  современному обществу необходимы образованные, коммуникабельные люди, способные анализировать свои действия, принимать решения.

В Законе РФ «Об образовании сказано: «Образование – единственный целенаправленный процесс воспитания и обучения, являющийся общественно значимым  благом и осуществляемый  в интересах человека, семьи, общества и государства, а также совокупность приобретаемых знаний, умений, навыков, ценностных установок, опыта деятельности и компетенции определенных объема и сложности в целях интеллектуального, духовно-нравственного, творческого, физического и (или) профессионального развития человека, удовлетворения его образовательных потребностей и интересов» [6].

Главной задачей  образования является развитие личности, формирование универсальных учебных действий. Важнейшую роль в обучении приобретает системно-деятельностный подход.

В чем  состоит системно-деятельностный подход?

 

Структура урока с применением системно-деятельностного подхода:

1 этап – мотивация;

 2 этап - создание проблемной ситуации;

3 этап – принятие учеником проблемной ситуации;

 4 этап - совместное выявление учебной задачи;

5 этап – управление учителем поисковой деятельностью;

 6 этап – осуществление учеником самостоятельного поиска;

7 этап - обсуждение результатов.

Типология уроков в системно - деятельностном подходе:

1)  уроки «открытия» нового знания;

2)  уроки рефлексии;

3)  уроки общеметодологической направленности;

4)  уроки развивающего контроля.

Система дидактических принципов.                                                                  

Реализация технологии деятельностного метода в практическом преподавании обеспечивается следующей системой дидактических принципов:

1) Принцип деятельности - заключается в том, что ученик, получая знания не в готовом виде, а добывая их сам, осознает при этом содержание и формы своей учебной деятельности, понимает и принимает систему ее норм, активно участвует в их совершенствовании, что способствует активному успешному формированию его общекультурных и деятельностных способностей, общеучебных умений.

2) Принцип непрерывности – означает преемственность между всеми ступенями и этапами обучения на уровне технологии, содержания и методик с учетом возрастных психологических особенностей развития детей.

3) Принцип целостности – предполагает формирование учащимися обобщенного системного представления о мире (природе, обществе, самом себе, социокультурном мире и мире деятельности, о роли и месте каждой науки в системе наук).

4) Принцип минимакса – заключается в следующем: школа должна предложить ученику возможность освоения содержания образования на максимальном для него уровне (определяемом зоной ближайшего развития возрастной группы) и обеспечить при этом его усвоение на уровне социально безопасного минимума (государственного стандарта знаний).

5) Принцип психологической комфортности – предполагает снятие всех стрессообразующих факторов учебного процесса, создание в школе и на уроках доброжелательной атмосферы, ориентированной на реализацию идей педагогики сотрудничества, развитие диалоговых форм общения.

6) Принцип вариативности – предполагает формирование учащимися способностей к систематическому перебору вариантов и адекватному принятию решений в ситуациях выбора.

7) Принцип творчества – означает максимальную ориентацию на творческое начало в образовательном процессе, приобретение учащимся собственного опыта творческой деятельности. [4, с.10]

2. Теоретические аспекты включения Arduino Uno, схематехники и робототехники в образовательное пространство.

2.1.Принципы внедрения робототехники в образовательное пространство

Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

В основе робототехники лежат такие дисциплины как электроника, схематехника, механика, программирование, физика.

В настоящее время человечество нуждается в мобильных роботах  с искусственным интеллектом,  без которых трудно представить производство на заводах и в промышленности, спасательные   операции при пожарах, авариях на атомных электростанциях и террористических актах, в больницах. Поэтому  требуются специалисты, обладающие  знаниями в робототехнике.

В настоящее время в школе изучение робототехники приобретает огромное значение.

Основной задачей современного образования  является создание  среды, в которой ребенок сможет раскрыть свой потенциал и способности. А роль педагога состоит в том,  чтобы организовать и оборудовать соответствующую образовательную среду.

В школе в начальных классах для обучения можно использовать ЛЕГО-конструирование, которое является одной из самых известных и распространенных  педагогических систем.

         2.2 .Что такое Arduino?

С помощью Arduino можно реализовать множество проектов. Это может быть автоматическая система управления поливом, светильник,  управляемый по USB,  метеостанция, умный дом и др.

Arduino- это платформа для разработки устройств  на базе  микроконтроллера, на простом и понятном языке   программирования в интегрированной среде  Arduino IDE. Arduino программируется на Arduino Wiring или упрощенный язык программирования С₊₊ или Python. Добавив датчики, сервоприводы, динамики, добавочные модули(платы расширения) и дополнительные микросхемы, можно использовать Arduino в качестве «мозга» для любого проекта.

Существует различные  платы Arduino и постоянно выпускаются все новые платы с различными функциями. Например: Arduino Uno, Arduino Leonardo, Arduino  Mega2560, Arduino Nano  и многие другие.

Загрузка и установка осуществляется с официального сайта https://www.arduino.cc/ на операционные системы  Windows, Mac OS и Linux.

Рис. 1. Окно программы Arduino Uno или sketch.

Рис.2. Соединение Arduino Uno  с комьютером с помощью USB –кабеля.

Контроллер Arduino Uno построен на микроконтроллере ATmega328.

Рассмотрим основные характеристики платы в таблице.

Микроконтроллер	ATmega328.
Рабочее  напряжение	5 В
Входное напряжение (рекомендуемое)	7-12 В
Входное  напряжение (предельное)	6-20 В
Цифровые входы и выходы (pin)	14
Аналоговые входы	6
Постоянный ток через вход (выход)	40 мА
Постоянный ток для вывода  3,3 В	50 мА
Флеш-память	32 Кбайт, при этом 0,5 Кбайт используется для загрузчика
ОЗУ	2 Кбайт
Тактовая частота	16 МГц

Среда разработки Arduino Uno  состоит из:

·   редактора программного кода;

·   области сообщений;

·   окна вывода текста;

·   панели инструментов с кнопками часто используемых команд;

·   нескольких меню.

2.3 Аспекты включения Arduino Uno в образовательную деятельность.

Развитие  современных информационных технологий связано с развитием робототехники. В настоящее время  основы робототехники еще не являются составляющей ФГОС ООО, поэтому обучение  данному курсу возможно на внеурочной деятельности и при организации дополнительного образования детей.

В МОУ «СОШ № 17» -«СОШ № 3» открыта работа творческого объединения  по техническому направлению « Arduino и робототехника» для 7-9 классов рассчитанная на 35 часов. Предложенный курс позволяет учащимся  почувствовать  себя конструкторами, исследователями, а также дает возможность открыть новые проекты, которые можно осуществить с помощью обучающих конструкторов Arduino.  Микроконтроллер  можно применять  для создания различных  электронных устройств, например: принятие сигналов от датчиков температуры, освещённости,  давления, измерения расстояния до объекта, различных роботов.

Использование микроконтроллера Arduino на уроках информатики позволяет развить навыки программирования, а также освоить азы схематехники.

Мною разработана программа дополнительного образования «Arduino и робототехника» для 7-9 классов. На данном курсе мы рассматриваем основы электроники,  электротехники и алгоритмизации. Учимся программировать на языке программирования Python и С++ [Приложение 1]

3.Содержание инновационного педагогического опыта работы

3.1 Внедрение робототехники в урочную и внеурочную деятельность, дополнительное образование

«Основы робототехники» как межпредметный курс внедрения робототехники в образовательное пространство школы.

Робототехника- это современный и уникальный инструмент обучения детей. Обучающие наборы AMK- Medium RFID  для Arduino позволяют  изучать естественные науки (информатику, физику, химию ), а также технологии (научно – технические достижения) в процессе увлекательных практических занятий. Министерство образования и науки рекомендует активизировать работу по встраиванию образовательной робототехники в преподавание предметов:

1. Физика .Использование обучающих наборов «Ардуино» в преподавании физики может проходить по следующим направлениям:

1. демонстрации;

2. фронтальные лабораторные работы и опыты;

3. исследовательская проектная деятельность.

Деятельность в данных направлениях отвечает требованиям Примерной программы по физике для основной школы, составленной на основе Фундаментального ядра содержания общего образования и Требований к результатам основного общего образования, представленных в федеральном государственном образовательном стандарте общего образования второго поколения. Внедряя  «Ардуино и робототехнику, схематехнику» в обучение, учитель получает возможность достижения следующих целей изучения физики:

• развитие интересов и способностей учащихся на основе передачи им знаний и опыта познавательной и творческой деятельности;

• понимание учащимися смысла основных научных понятий и законов физики, взаимосвязи между ними.

Достижение этих целей обеспечивается решением следующих задач:

• знакомство учащихся с методом научного познания;

• приобретение учащимися знаний о физических явлениях и физических величинах, характеризующих эти явления;

• формирование у учащихся умений наблюдать природные явления и выполнять опыты, лабораторные работы и экспериментальные исследования с использованием обучающих наборов;

• овладение учащимися такими общенаучными понятиями, как эмпирически установленный факт, проблема, гипотеза, теоретический вывод, результат экспериментальной проверки.

Личностные результаты обучения физике с использованием Ардуино:

• сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

• мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

• формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

Метапредметные результаты внедрения Ардуино в обучение физике:

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

• понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;

• приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;

• освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;

• формирование умений работать в группе.

Например, на уроке физики  «Изменение и измерение температуры с помощью термостата», «Определение расстояния до предмета с помощью ультразвукового датчика» и другие.

2. Информатика. 

В содержании базовой дисциплины ―Информатика понятийный аппарат информатики предполагается разделить на три концентра:

-понятия, связанные с описанием информационного процесса;

-понятия, раскрывающие суть информационного моделирования;

-понятия, характеризующие применение информатики в различных областях, прежде всего: технологиях, управлении, социально-экономической сфере.

Для учителя информатики помимо содержания и количества часов, выделяемых на предмет, важна информация и о новых подходах в стандартах второго поколения — это деятельностный подход. Для этого подхода главным является вопрос, какие необходимы действия, которыми должен овладеть ученик, чтобы решать любые задачи. Иначе говоря, необходимо выделить универсальные действия, овладение которыми дает возможность

решать в неопределенных жизненных ситуациях разные классы задач.

Одним из методических решений, позволяющим более интенсивно осваивать информатику и формировать ключевые компетенции учащихся, является использование обучающих наборов Ардуино на уроках информатики. 

          Главная идея состоит в том, чтобы через насыщение школьного пространства новыми технологиями изменить содержание учебно-воспитательного процесса, создать новую внутришкольную коммуникационную среду, попадая в которую учащийся и учитель был бы более успешен, более компетентен, более современен. 

Цель внедрения конструктора Ардуино на уроках информатики: научить учащихся самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения. 

 Пример использования робота на уроках информатики:

  «Информационные процессы», «Информационные основы процессов управления»,  «Примеры систем автоматического управления, неавтоматического управления, автоматизированных систем управления на основе конструктора Ардуино»  и другие.

              3.2 Реализация программы дополнительного образования в 7-9 классах.

 В МОУ «СОШ № 17 « -«СОШ № 3» реализуется  программа курса дополнительного образования «Ардуино и робототехника»   организуется по техническому  направлению развития личности.

Курс « Ардуино и робототехника» предназначен для учащихся 7-9 классов.

Данная программа  направлена на повышение интереса учащихся к инженерным и техническим специальностям, на формирование потребности в техническом творчестве, в обучении самостоятельно находить решать проблемы в ходе проектной деятельности. Ученики на практике рассматривают процесс проектирования и изготовления автоматизированных систем на микроконтроллере.

Программа «Ардуино и робототехника» рассчитана на обучение детей от 13 до 17 лет, как девочек, так и мальчиков.

Срок освоения программы 1  год по 35 часов.  [Приложение 1]

4.Перспективы использования робототехники в работе «Точки Роста

 В рамках плана мероприятий федерального проекта «Современная школа» национального проекта «Образование» с 01.09.2022  года в МОУ  "СОШ №17" – «СОШ № 3» начнет работу Центр образования «Точка роста», которое будет обеспечено современным оборудованием для реализации общеобразовательных  программ.

            Работа центра «Точка роста» расширит возможности для предоставления качественного современного образования для школьников.

            Центр позволит обеспечить обучающихся новыми методами обучения и воспитания по предметным областям «Биология»,  «Химия», «Информатика» с использованием обновленного оборудования. Кроме того, школьники смогут заниматься по дополнительным общеобразовательным программам цифрового, естественнонаучного, технического профилей во внеурочное время.

            Данная модель позволит Центру выполнять функцию общественного пространства для развития общекультурных компетенций, цифровой грамотности, проектной деятельности, творческой, социальной самореализации детей, педагогов, родительской общественности и обеспечить формирование современных компетенций и навыков у школьников.

5.Литература

1.      Асмолов А.Г. Системно-деятельностный подход к разработке стандартов нового поколения // Педагогика №4, 2009, с. 15-18.

2. Брошюра «Федеральные Государственные Образовательные стандарты»; Просвещение, 2011г. с.3
 3.  Сарапулов В.А. Дидактика: теория и практика обучения, Чита, 2000г., с.28
 4. Петерсон Л.Г., Кубышева М.А., Кудряшова Т.Г. Требование к составлению плана урока по дидактической системе деятельностного метода. – Москва, 2006 г., с. 9-11

5. Методические рекомендации по организации урока в рамках системно-деятельностного подхода. – М.: omczo.org ., 2009-2015 -Режим доступа:http://omczo.org/publ/393-1-0-2468

6.                Закон «Об образовании» РФ

7.                Системно-деятельностный подход в реализации ФГОС, М.: 2011- Режим доступа: http://school1884.ru/

8.                4. Кудрявцева, Н.Г. Системно – деятельностный подход как механизм реализации ФГОС нового поколения /Н.Г. Кудрявцева //Справочник заместителя директора.- 2011.-№4.-С.13-27.

9.      Шубина Т.И. Деятельностный метод в школе . . М.: 2009 - Режим доступа: http://festival.1september.ru/articles/527236/

      Приложение 1

Согласовано:                                        Утверждено:

Зам директора по УВР:                                  Директор МОУ СОШ№ 17

_________________                          _______________

 Балдова Н.Н                                             Руднева  Л.Н

План мероприятий  дополнительного образования детей

«Ардуино и робототехника»

                   на  2021-2022 учебный год

 Филиал  МОУ СОШ № 17 – СОШ  № 3

Классы: 7-9 классы

Составитель: Мелешкина Вера Геннадьевна

   Учитель математики и информатики

Рабочая программа дополнительного образования

«Ардуино и робототехника»

(направление: техническое)

срок реализации рабочей программы – 1 год (7-9 класс)

автор: Мелешкина Вера Геннадьевна

( филиал МОУ «Средняя общеобразовательная школа №17» - «Средняя общеобразовательная школа № 3» г. Карталы )

Рабочая программа курса дополнительного образования «Ардуино и робототехника» (далее – Программа) организуется по техническому  направлению развития личности. Большими возможностями в развитии личностных ресурсов школьников обладает пропедевтическая подготовка в области  информатики и ИКТ, причем, не только ее технологический аспект, связанный с овладением практическими умениями и навыками работы со средствами ИКТ, но и теоретический аспект, способствующий формированию мировоззренческих, творческих и познавательных способностей учащихся, а также  как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях   с учетом национальных, региональных и этнокультурных особенностей родного края. Данная Программа изучает техническое, строительное, энергетическое  развитие Южного Урала, направлена на изучение памятников, памятных мест, связанных с историческими событиями, с деятельностью отдельных личностей. В рамках   технического направления осуществляются следующие формы организации: организация экскурсий, выставок творчества обучающихся, участие в конкурсах, выставках детского творчества на уровне школы, района, области, библиотечные уроки.

Курс « Ардуино и робототехника» предназначен для учащихся 7-9 классов.

Данная программа  направлена на повышение интереса учащихся к инженерным и техническим специальностям, на формирование потребности в техническом творчестве, в обучении самостоятельно находить решать проблемы в ходе проектной деятельности. Ученики на практике рассматривают процесс проектирования и изготовления автоматизированных систем на микроконтроллере.

Актуальность программы «Ардуино и робототехника» заключается в том, что  сегодня России требуются высокопрофессиональные инженерные и научные кадры,  которые бы позволили развивать в стране новые технологии. Одной из важнейших  задач дополнительного образования является формирование у школьников инженерного  подхода к решению практических задач и знакомство с современными профессиями.

       Новизна программы заключается в том, что в рамках образовательной

программы «Ардуино и робототехника» ученики самостоятельно постигают принципы  работы радиоэлектронных компонентов. На занятиях школьники в малых группах проектируют и изготавливают автоматизированные системы на основе  микроконтроллеров.

Педагогическая целесообразность программы дополнительного образования детей «Ардуино и робототехника» заключается в том, что применение в учебном процессе микроконтроллеров и электронных компонентов формирует у школьников инженерный подход к решению задач, мотивирует учеников к исследованиям в межпредметных областях, наглядно демонстрирует физические законы.

         Программа «Ардуино и робототехника» рассчитана на обучение детей от 13 до 17лет, как девочек, так и мальчиков.

Срок освоения программы 1  год по 35 часов.

      Комплектование групп. Занятия проходят группах от 12 до 15 человек.

Основной формой обучения является самостоятельная практическая работа,

которая выполняется малыми (до 8 человек) группами для более глубокого изучения радио и схемотехники.

 При реализации программы используются следующие:

формы обучения - очная;

методы обучения: словесный, наглядно-практический;

объяснительно - иллюстративный, репродуктивный,

исследовательский, проблемный.

типы занятий: комбинированный, теоретический, практический,

диагностический, лабораторный, контрольный.

Формы проведения занятий:

лекции; лабораторные и практические работы;

практические занятия; проектно-исследовательская деятельность;

индивидуальные консультации.

ЦЕЛЬ

Привлечение школьников к техническому творчеству, новым технологиям и исследованиям в межпредметных/смежных областях.

ЗАДАЧИ:

образовательные задачи

• Углубленное изучение физики и информационных технологий;

• Включение учащихся в научную, проектную деятельность;

• Привлечение школьников к исследованиям в межпредметных областях.

развивающие задачи

• Развитие конструкторского мышления;

• Развитие аналитического склада ума у учащихся;

• Профессиональная ориентация старшеклассников.

воспитательные задачи

• Формирование потребности у учащихся в саморазвитии;

• Развитие потребности участия в кружковой деятельности;

• Развитие культуры общения и навыков сотрудничества.

Учебный план

№	Тема	Количество часов	В том числе		Форма контроля
			Теория	Практика
1	Изучение стенда «Правила поведения в кабинете информатики» Изучение правил техники безопасности в кабинете информатики, санитарных и гигиенических норм.	1	1		Вводный контроль
2	Плата Ардуино	1	0,5	0,5	Практическая работа
3	Понятие и законы электричества	1	0,5	0,5	Практическая работа
4	Основные радиоэлементы	1	0,5	0,5	Практическая работа
5	Основные радиоэлементы	1	0,5	0,5	Практическая работа
6	Сборка электрических схем	1	0,5	0,5	Практическая работа
7	Сборка электрических схем	1	0,5	0,5	Практическая работа
8	Алгоритмы в робототехнике	1	0,5	0,5	Практическая работа
9	Алгоритмы в робототехнике	1	0,5	0,5	Практическая работа
10	Знакомство с языком программирования С ++	1	0,5	0,5	Практическая работа
11	Знакомство с языком программирования С ++	1	0,5	0,5	Практическая работа
12	Работа в среде Arduino IDE	1	0,5	0,5	Практическая работа
13	Мигание светодиодом	1	0,5	0,5	Практическая работа
14	Вывод данных на монитор	1	0,5	0,5	Практическая работа
15	Типы данных и арифметические операции	1	0,5	0,5	Практическая работа
16	Управление светодиодом	1	0,5	0,5	Практическая работа
17	Виды алгоритмов. Линейные алгоритмы.	1	0,5	0,5	Практическая работа
18	Аналоговый сигнал	1	0,5	0,5	Практическая работа
19	Цикл for	1	0,5	0,5	Практическая работа
20	Условные операторы	1	0,5	0,5	Практическая работа
21	Подключение датчика воды	1	0,5	0,5	Практическая работа
22	Подключение фоторезистора	1	0,5	0,5	Практическая работа
23	Подключение переменного резистора	1	0,5	0,5	Практическая работа
24	Подключение RGB светодиода	1	0,5	0,5	Практическая работа
25	Подключение кнопки	1	0,5	0,5	Практическая работа
26	Подключение датчика DHT11	1	0,5	0,5	Практическая работа
27	Подключение датчика температуры	1	0,5	0,5	Практическая работа
28	Калибровка датчика температуры	1	0,5	0,5	Практическая работа
29	Сборка метеостанции	1	0,5	0,5	Практическая работа
30	Создание библиотеки	1	0,5	0,5	Практическая работа
31	Подключение дисплея	1	0,5	0,5	Практическая работа
32	Подключение УЗ датчика	1	0,5	0,5	Практическая работа
33	Чертеж, сборка и программирование робота	1	0,5	0,5	Практическая работа
34	Чертеж, сборка и программирование робота	1	0,5	0,5	Практическая работа
35	Чертеж, сборка и программирование робота	1	0,5	0,5	Практическая работа
36	Итоговое занятие.	1	0,5	0,5	Итоговый контроль

Материально-техническое обеспечение программы:

 компьютерный класс ПК или ноутбуками, доступ в Интернет, маркерная или мультимедийная доска, робототехнические наборы Ардуино, инструменты.

Информационное обеспечение: справочные сайты: Amperka.ru, Arduino.cc,

Arduino.ru, Робототехника18.рф.

Возможные продукты проектной деятельности:

- интернет-сайт;

- мобильное приложение;

- модель робота;

- учебное пособие и т.д.

Возможные критерии оценки проекта:

- важность и актуальность темы проекта;

- глубина исследования проблемы;

- качество выполнения продукта;

- убедительность презентации и т.д.

 Оценочные материалы

Тест  1 по электронике.

1. Что такое электрический ток?

А. упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике

Б. беспорядочное движение заряженных частиц вещества

В. устройство для измерения ЭДС

2. Для управления и защиты электрических цепей используют:

А. электросчётчики

Б. трансформаторы и выпрямители

В. предохранители и магнитные пускатели

3. Электрон имеет наименьший существующий в природе:

А. отрицательный заряд

Б. положительный заряд

В. не имеет заряда

4. К магнитным материалам относятся:

А. алюминий

Б. все проводники

В. железо

5. Большую часть электроэнергии в России производят на:

А. тепловых электростанциях (ТЭС)

Б. атомных электростанциях (АЭС)

В. гидроэлектростанциях (ГЭС)

6. Что такое электрическая цепь?

А. устройство для измерения ЭДС

Б. упорядоченное движение заряженных частиц

В. совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока

7. Диод, преобразующий переменный ток в постоянный называется:

А. выпрямительный

Б. туннельный

В. плоскостный8. Напряжение электрического тока измеряется в:

А. амперах

Б. вольтах

В. ваттах

9. Силу электрического тока измеряют в:

А. вольтах

Б. амперах

В. ваттах

10. Диэлектрики применяют для изготовления:

А. полупроводников

Б. магнитопроводов

В. изоляции проводов

11. Единица измерения сопротивления называется:

А. Ом

Б. Ватт

В. Ампер

12. Для преобразования переменного тока в постоянный применяют:

А. выпрямители

Б. генераторы

В. двигатели

13. Тепловое действие электрического тока используется в:

А. асинхронных двигателях

Б. выпрямителях

В. нагревательных приборах

14. Электромагнитное действие электрического тока используется в:

А. осветительных приборах

Б. нагревательных приборах

В. двигателях и генераторах

15. Устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называется:

А. выпрямитель переменного тока

Б. усилитель постоянного тока

В. генератор электрических колебаний

Тест 2 (программирование).

1. Для считывания значений с цифрового входа используется команда

А. digitalRead();

Б. analogRead();

В. digitalWrite();

2. Оператор if используется для

А. повторения операторов, заключенных в скобки

Б. выполнения условий в круглых скобках

В. проверки истинности условия

3. Для включения библиотек в скетч используется

А. директива #include

Б. процедура void loop()

В. директива #define

4. Что означает ошибка «‘LED’ was not declared in this scope»

А. в скетче не объявлена переменная LED

Б. не закрыта скобка или нет точки запятой после LED

В. в функции pinMode() не использовано имя порта LED

5. Последовательная шина I2C находится на

А. порты задаются в программе

Б. портах RX0, TX1

В. портах SDA, SCL (A4, A5)

6. Чтобы более точно измерить температуру лучше использовать

А. тип данных char

Б. тип данных int

В. тип данных float

7. Для назначения режима работы пинов Arduino используется

А. функция pinMode()

Б. функция digitalWrite()

В. директива #define

8. Функция delay()

А. останавливает выполнение программы на заданное количество секунд

Б. останавливает мигание светодиода на заданное количество миллисекунд

В. останавливает выполнение программы на заданное количество миллисекунд

9. Для хранения чисел в диапазоне от 0 до 255 используетсяА. тип данных boolean

Б. тип данных unsigned int

В. тип данных byte

10. Цикл for используется для

А. повторения операторов, заключенных в фигурные скобки

Б. проверки условий отличной от указанной в if

В. действий, которые будут выполняться при разных условиях

11. В какой строчке нет ошибки

А. if (value==1) digitalWrite (13,HIGH);

Б. if (value>1); digitalWrite (13,HIGH);

В. if (value>=1) digitalRead (13,1);

12. Ошибка: No such file or directory

А. означает, что пропущена скобка

Б. означает, что не найдена библиотека

В. означает, что не закрыта скобка

13. На портах RX0 и TX1 расположена

А. последовательная шина SPI

Б. последовательная шина I2C

В. последовательная шина UART

14. Процедура void loop () выполняется

А. один раз при включении платы Arduino

Б. все время, пока включена плата Arduino

В. только один раз

15. Для вывода переменной X на монитор порта следует прописать

А. Serial.print(X);

Б. Serial.print("X");

В. Serial.println("X");

16. Для считывания значений с аналогового входа используется команда

А. analogRead();

Б. analogWrite();

В. digitalRead();

17. Чтобы включить светодиод один раз в начале программы

А. функцию digitalWrite() следует написать в процедуре void loop()

Б. функцию digitalRead() следует написать в процедуре void setup()

В. функцию digitalWrite() следует написать в процедуре void setup()

18. При загрузке появилась ошибка «programmer is not responding» — следует

А. указать порт, к которому подключена плата ArduinoБ. проверить подключение, указать порт, к которому подключена плата Arduino

В. проверить скетч на наличие синтаксических ошибок

19. Процедура void setup() выполняется

20. А. только один раз

Б. все время, пока включена плата Arduino

В. один раз при включении платы Arduino

 Методические материалы

Перечень методических пособий:

1. Онлайн программа на сайте amperka.ru, роботехника18.рф

2. Справочник по C++ на сайте роботехника18.рф

3. Справочник по Arduino на сайте amperka.ru

4. Сайт технического творчества Челябинской области «Кванториум»     https://robo74.ru/kvantorium/

5.Дистанционный  образовательный  портал «Учим тут»    https://uchimtut.ru/

Список литературы

1. Онлайн программа на сайте роботехника18.рф

2. Онлайн программа на сайте amperka.ru

3. Справочник по C++ на сайте роботехника18.рф

4. Справочник по Arduino на сайте amperka.ru

5. Сайт технического творчества Челябинской области «Кванториум»     https://robo74.ru/kvantorium/

6.Дистанционный  образовательный  портал «Учим тут»    https://uchimtut.ru/