КРАТКОСРОЧНАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА (ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА) «Arduino»

Министерство образования республики мордовия

МуниципальнОЕ бюджетнОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

дополнительного образования

«Центр дополнительного образования детеЙ «ЮНИТЭР»

Рузаевского муниципального района

Утверждена: приказом по МБУ ДО «ЦДОД «ЮНИТЭР» Рузаевского муниципального района № ___от 30.05.2017 г.

Директор ___________Н.А. Бурдинова

Принята на заседании Педагогического

Совета МБУ ДО «ЦДОД «ЮНИТЭР» Рузаевского муниципального района.

Протокол № ___ от 30.05.2017 г.

краткосрочная Дополнительная общеобразовательная Программа (дополнительная общеразвивающая Программа)

«Arduino»

Возраст детей: 10 - 15 лет

Срок реализации программы: 1 месяц

Автор - составитель: Гурин М.Ф. – педагог дополнительного образования МБУ ДО «ЦДОД ЮНИТЭР» Рузаевского муниципального района

Рецензент: Садыков Г.Ф., методист МБУ ДО «ЦДОД ЮНИТЭР» Рузаевского муниципального района

Рузаевский МР – 2017 г.

Пояснительная записка

Процесс обучения, развития и воспитания детей непрерывный, он продолжается и с наступлением летних каникул. Организация детского отдыха удовлетворяет потребность детей в творческой самореализации познавательной активности, общении со сверстниками и интересными людьми, содержательной организации свободного времени. Летние занятия по радиотехнике являются важным звеном в техническом, нравственном, патриотическом и трудовом воспитании детей и подростков. Они воспитывают культуру мышления и эстетических суждений, целеустремленность, самоконтроль, глубже и ярче проявляются индивидуальные склонности и способности.

Техническое творчество способствует всестороннему развитию детей и помогает эффективно использовать время летнего отдыха. Именно этим обусловлена актуальность разработки краткосрочной дополнительной общеобразовательной программы (дополнительной общеразвивающей программы) «Arduino» связана с желаниями ребят как можно больше заниматься электроникой. Стремительное развитие радиоэлектроники в науке, рождает у них творческие устремления прикоснуться своими руками к созданию различных устройств, попробовать все самому. Занимаясь радиоэлектроникой, обучающиеся познают безграничные возможности разных направлений технического прогресса. Педагогическая целесообразность Проблема воспитания молодого поколения с общетехническим кругозором, была и остаётся актуальной. Тем более, когда в стране повышается требование к качеству технического образования, и уровню профессиональной подготовки специалистов.

Поэтому основная задача состоит в том, чтобы нацелить ребенка на самостоятельную творческую деятельность, оригинальную, связанную с конструированием, программированием и радиотехникой.

Срок реализации программы 1 месяц, для учащихся 10 - 15 лет.

Программа включает 20 часов теоретических и практических занятий. Программа может быть использована при изучении информатики, технологии и физики.

Предметом изучения являются принципы и методы разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств с использованием образовательного набора «Амперка».

Необычность методов и приемов обучения в состоит в том, что дети не имеющие глубокие познания в радиотехнике и программировании, быстро и охотно обучаются.

Целесообразность изучения данного курса определяется:

·          востребованностью специалистов в области программируемой микроэлектроники в современном мире

·          возможностью развить и применить на практике знания, полученные на уроках математики, физики, информатики, технологии.

·          возможностью предоставить ученику образовательную среду, развивающую его творческие способности и амбиции, формирующую интерес к обучению, поддерживающую самостоятельность в поиске и принятии решений.

Цель: познакомить учащихся с принципами и методами разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств с использованием образовательного набора «Амперка»

Задачи:

·      развить навыки программирования в современной среде программирования;

·      углубить знания, повысить мотивацию к обучению путем практического интегрированного применения знаний, полученных в различных образовательных областях (математика, физика, информатика, технологии)

·      развить интерес к научно-техническому, инженерно-конструкторскому творчеству;

·      развить творческие способности учащихся.

Образовательный процесс осуществляется на основе личностно-ориентированного подхода и основных дидактических принципов:

Принцип сознательности и активности

Формирование у воспитанников в процессе обучения сознательного, творческого отношения к заданиям, труду, развитие у них наблюдательности, мышления, внимания, памяти, воображения.

Систематичность и последовательность

Успешная реализация этого принципа во многом определяет эффективность усвоения воспитанниками изучаемого материала, логически связаны между собой.

Доступность и посильность обучения

Изучаемый материал по содержанию и по объему, а задания по методам выполнения должны соответствовать уровню подготовки воспитанников, их возможностям, физическому развитию, т. е. быть посильным для них. Принцип доступности обучения требует постепенного перехода от формирования примитивных умений и навыков к более сложным, от простых – к сложным сведениям, т.е. планомерного расширения и углубления круга знаний, умений и навыков у учащихся.

Наглядность в обучении

Активное использование разнообразных наглядных пособий (иллюстрации, методические пособия, образовательный набор «Амперка» и т.д.). Понятие наглядности предполагает не только зрительное, но и слуховое, осязательное восприятие.

Связь теории с практикой

Формирование у воспитанников на основе полученных знаний, практических умений и навыков.

Принцип индивидуального подхода

Медленно работающим детям необходимо объяснять и показывать дополнительно. Быстро работающим – предоставляется дополнительный материал.

Особенностью данной программы является то, что дети могут выбирать понравившиеся им задания. Методы и приемы работы с перечисленными материалами, помогут учащимся раскрыться и укрепить уверенность в своих творческих возможностях.

Срок реализации программы 1 месяц. Общее количество часов 20, занятия проводятся два раза в неделю по 2 часа. Программа рассчитана на обучение детей младшего и среднего школьного возраста. Группы формируются с учетом возрастных и индивидуальных особенностей детей, принимаются все желающие. Наполняемость в группах 12-15 человек.

В проведении занятий используются формы индивидуальной работы и коллективного творчества.

Теоретическая часть дается в форме бесед с просмотром иллюстративного материала и подкрепляется практическим освоением темы.

Постоянный поиск новых форм и методов организации учебного и воспитательного процесса позволяет делать работу с детьми более разнообразной, эмоционально и информационно насыщенной.

На занятиях используются следующие методы обучения:

·       словесные (рассказ, объяснение, беседа);

·       наглядные (наглядные пособия, схемы, таблицы, рисунки, модели, просмотр видеоматериалов, показ приемов исполнений, иллюстраций, репродукций картин, наблюдение, работа по образцу);

·       практические (выполнение практических работ);

·       объяснительно-иллюстративный (дети воспринимают и усваивают готовую информацию);

·       активные методы обучения;

·       репродуктивный метод обучения используется на стадии освоения правил работы, новых приемов и техник рисования;

·       исследовательский (самостоятельная творческая работа учащихся);

·       метод проблемного обучения: с целью активизации мыслительной деятельности учащихся на занятиях активно используется проблемное изложение материала, частично-поисковые (эвристические).

В образовательном процессе используются педагогические технологии:

·      здоровье сберегающие технологии;

·      личностно-ориентированного обучения;

·      развивающего обучения;

·      дифференцированного обучения;

·      самостоятельного поиска решений.

Группы обучающихся комплектуется на добровольной основе в составе не менее 12-15 человек.

Режим занятий

 Программа реализуется в объеме 20 часов, 2 раза в неделю. Режим продолжительности учебных занятий: по 2 часа в день, по 45 минут каждое занятие с перерывами 10 минут. Занятия проводятся в специализированном радиотехническом классе на базе СП № 2

Структура занятия

Каждое занятие имеет определенную структуру:

- организационный момент – 5 минут;

- изучение и объяснение нового материала – 20-25 минут.

- самостоятельная работа учащихся – 50-60 минут (не менее ¾ всего времени занятия отводить на практическую или творческую деятельность).

- подведение итогов работы и завершение занятия – 5-10 минут.

Структурные составляющие занятия могут меняться в зависимости от вида деятельности, какой - либо этап может занимать больше или меньше времени, наполняться различным содержанием, но общий вид всегда сохраняется.

Существенным элементом структуры занятия являются практические задания, благодаря которым закрепляются усваиваемые знания.

Ожидаемые результаты обучения:

Первый уровень: используя макетную плату и набор электронных элементов образовательного набора «Амперка», научить учащихся:

·           понимать заданные схемы электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате;

·           понимать назначение элементов, их функцию;

·           понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь;

·           понимать ограничения и правила техники безопасности функционирования цепи;

·           понимать написанный программный код управления устройством, вносить незначительные изменения, не затрагивающие структуру программы (например, значения констант);

·           записывать отлаженный программный код на плату Arduino, наблюдать и анализировать результат работы;

·           использовать монитор последовательного порта для отладки программы, наблюдения за показателями датчиков и изменением значений переменных.

Учебно-тематический план

№	Темы занятий	Количество часов
		теория	практика	всего
	Техника безопасности на занятиях Введение в Arduino	1	1	2
	Подключение светодиода	0,5	1,5	2
	Подключение кнопки	0,5	1,5	2
	Потенциометр	0,5	1,5	2
	Сервопривод	0,5	1,5	2
	Трехцветный светодиод	0,5	1,5	2
	Пьезоэлемент	0,5	1,5	2
	Фоторезистор	0,5	1,5	2
	Подключение датчика температуры и влажности DHT	0,5	1,5	2
	Итоговое занятие	-	2	2
ИТОГО:		5	15	20

Содержание тем

Тема 1. Введение в Arduino

Техника безопасности на занятиях

Что такое Arduino? Arduino (Ардуино) — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются плата ввода-вывода и среда разработки. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере. Arduino как и Raspberry Pi относится к одноплатным компьютерам.

Тема 2. Мигающий светодиод на Arduino

На первом уроке вы научитесь подключать светодиод к Arduino и управлять его мигать. Это самая простая и базовая модель.

Светодиод — полупроводниковый прибор, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Тема 3. Подключение кнопки на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать кнопку и светодиод к Arduino.

При нажатой кнопке светодиод будет гореть, при отжатой – не гореть. Это также базовая модель.

Тема 4. Подключение потенциометра на Arduino

В этом уроке вы научитесь подключать потенциометр к Arduino.

Потенциометр — это резистор с регулируемым сопротивлением. Потенциометры используются как регуляторы различных параметров – громкости звука, мощности, напряжения и т.п. Это также одна из базовых схем. В нашей модели от поворота ручки потенциометра будет зависеть яркость светодиода.

Тема 5. Управление сервоприводом на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать сервопривод к Arduino.

Сервопривод – это мотор, положением вала которого можно управлять, задавая угол поворота.

Сервоприводы используются для моделирования различных механических движений роботов.

Тема 6. Трехцветный светодиод на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать трехцветный светодиод к Arduino.

Трехцветный светодиод (rgb led) — это три светодиода разных цветов в одном корпусе. Они бывают как с небольшой печатной платой, на которой расположены резисторы, так и без встроенных резисторов. В Темае рассмотрены оба варианта.

Тема 7. Пьезоэлемент на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать пьезоэлемент к Arduino.

Пьезоэлемент — электромеханический преобразователь, который переводит электричеcкое напряжение в колебание мембраны. Эти колебания и создают звук.

В нашей модели частоту звука можно регулировать, задавая соответствующие параметры в программе.

Тема 8. Фоторезистор на Arduino

На этом уроке нашего курса вы научитесь подключать фоторезистор к Arduino.

Фоторезистор — резистор, сопротивление которого зависит от яркости света, падающего на него.

В нашей модели светодиод горит, только если яркость света над фоторезистором меньше определенной, эту яркость можно регулировать в программе.

Тема 9. Подключение датчика температуры и влажности DHT11 или DHT22

На этом уроке дети  научится подключать датчик температуры и влажности DHT11 или DHT22 к Arduino, а также познакомится с различиями в их характеристиках spruce- image (1)

Датчик температуры и влажности — это составной цифровой датчик, состоящий из емкостного датчика влажности и термистора для измерения температуры.

В этой модели Arduino считывает показания датчика и осуществляется вывод показаний на экран компьютера.

Итоговое занятие

Защита мини проекта.

Материально-технические условия реализации программы

Кабинет, соответствующий санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям, оборудованный, столами, стульями, общим освещением, персональными компьютерами с процессором не ниже 2,0 Ггц и 512 Мб оперативной памяти, компьютерными программами: операционная система Windows,браузер (Internet Explorer, Chrome, Yandex, Safari или Opera).

Образовательные наборы «Амперка»:

·       Контроллер

·       Плата Arduino Uno (1 шт.)

·       Датчик линии (2 шт.)

·       Датчик наклона (1 шт.)

·       Фоторезистор (2 шт.

·       Термистор (2 шт.)

·       Кнопка тактовая (4 шт.)

·       Потенциометр (2 шт.)

·       Макетная доска (1 шт.)

·       Соединительный провод (75 шт.)

·       USB-кабель (1 шт.)

·       Разъём для (1 шт.)

·       Двухколёсное шасси робота (1 шт.)

·       Сервопривод (1 шт.)

·       Текстовый ЖК-экран (1 шт.)

·       7-сегментный индикатор (2 шт.)

Наиболее эффективны занятия при наличии выхода в Интернет.

Кадровое обеспечение образовательного процесса

Требования к квалификации специалистов, реализующих программу: соответствие должности педагога дополнительного образования, обладание высоким уровнем педагогической и профессиональной компетентности, гуманистической направленностью, владение высокими образцами труда (мастерство), поиск нового (новаторство).

Приборы, инструменты и материалы, необходимые для реализации программы:

-образовательные наборы «Амперка»,

- компьютеры.

Список используемых источников

1.   http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino

2.   http://cxem.net/arduino/arduino15.php

3.   http://www.instructables.com/id/Arduino-Basics-PIR-Sensor/ Терехов В. М., Осипов О. И. Системы управления электроприводов. – М.: Академия, 2015. – 300 с.

4.   Официальный русскоязычный сайт платформы Arduino [электронный ресурс] – Режим доступа: http://arduino.ru/

5.   Официальный сайт среды разработки Arduino IDE [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.arduino.cc/

6.   Официальный сайт среды разработки Processing [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.processing.org/

7.   Привод БТУ 3601. Подробное описание принципов работы. – 111 с.

8.   Двигатель постоянного тока. Схемы соединения и характеристики ДПТ [электронный ресурс] – Режим доступа:

http://h4e.ru/elektricheskie-mashini/133-dpt-shemi-harakteristiki

9.   Плата 5710 Octagon System. Руководство пользователя [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.octagonsystems.com/

10.            Официальный сайт компании Dataforth [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.prosoft.ru/products/brands/dataforth/

11.            Чекавский Г.С. Конспект лекций по СУЭП, ДонНТУ, каф. ЭАПУ, 2016 г.