Инфоурок Доп. образование Рабочие программыПрограмма дополнительного образования "Цифровая электроника"

Программа дополнительного образования "Цифровая электроника"

Скачать материал

Пояснительная записка

 

Рабочая программа к дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе технической направленности «Цифровая электроника» для учащихся 12-16 лет (6-10 классов) на 2018/2019 учебный год входит в образовательную область «информатика». Он включает 34 часа аудиторных занятий и (при возможности) самостоятельную работу учащихся.

Курс предполагает знакомство с основами программированием на языке высоко уровня. Предметом изучения являются принципы и методы разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы (контроллера) Ардуино или её клона.

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

 

Формы организации учебного процесса

 

·         практическая направленность занятий, выполнение законченного практического проекта на каждом занятии;

·         аудиторные занятия в малых группах, индивидуализированные образовательные траектории.

Основной формой обучения является практическая работа, которая выполняется малыми (2 человека) группами. Для работы необходим персональный компьютер (один на каждую группу), установленное программное обеспечение (может быть установлено с сайта http://arduino.cc/en/Main/Software), контроллер Arduino Uno или его клон (1 на каждую группу), набор деталей «Smart30».

 

Цели и задачи программы

 

Цели курса:

·         познакомить учащихся с принципами и методами разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы Ардуино;

·         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);

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

·         развить творческие способности учащихся.

Задачи курса рассматриваются на трёх уровнях:

·         Первый уровень – репродуктивный (ученик понимает, может воспроизвести без ошибок);

·         Второй уровень – «интерпретация» (ученик понимает, может применить с изменениями в похожей ситуации);

·         Третий уровень – «изобретение» (ученик может самостоятельно спроектировать, сконструировать и запрограммировать устройство, решающее поставленную перед ним практическую задачу).

Первый уровень: на базе Ардуино с использованием макетной платы и набора электронных элементов «Smart30» научить учащихся:

·         понимать заданные схемы («схема на макетке») электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате:

o   понимать назначение элементов, их функцию;

o   понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь;

o   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 Ардуино, наблюдать и анализировать результат работы;

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

Второй уровень: на базе Ардуино с использованием макетной платы и набора электронных элементов «Smart30» научить учащихся:

·         понимать заданные схемы («принципиальная схема» и «схема на макетке») электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате

o   понимать назначение элементов, их функцию

o   понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь

o   понимать ограничения и правила техники безопасности функционирования цепи;

·         модифицировать заданные схемы для измененных условий задачи;

·         понимать написанный программный код управления устройством и модифицировать его для измененных условий задачи;

·         самостоятельно отлаживать программный код, используя, в частности, такие средства как мониторинг показаний датчиков, значений переменных и т. п. записывать отлаженный программный код на плату Ардуино, наблюдать и анализировать результат работы, самостоятельно находить ошибки и исправлять их.

Третий уровень предполагает достижение результатов второго уровня и, кроме того, умение учащихся самостоятельно проектировать, конструировать и программировать устройство, которое решает практическую задачу, сформулированную учителем или самостоятельно.

 

 


 

Содержание программы (34 часа)

Тема 1 Техника безопасности. Инструменты. Приборы (2 час).

Техника безопасности в кабинете информатики и робототехники. Инструменты. Приборы.

Тема 2. Введение в робототехнику (2 час)

Понятия робототехника. История развития робототехники. Примеры роботов.

Тема 3. Введение в микроэлектронику (2 час)

Что такое микроэлектроника? История развития электроники и микроэлектроники. Сфера применения.  Микроконтролеры в нашей жизни. Контроллер Arduino.

Темы 4-5. Характеристики Arduino (4 часа)

Состав набора Амперка.  Знакомство с устройствами и приборами  в наборе. Структура и состав Arduino. Основные электронные компоненты.

Темы6-7. Программирование микроконтроллера (4 часа).

Основы программирования в средах ArduinoScratch. IDEArduino.  Назначение, описание, вызов подпрограмм, локальные и глобальные переменные. Ветвление программы. Что такое цикл: конструкции if, for, while, switch. Как написать  свою собственную функцию. Как упростить код при помощи процедур

Темы 8 Теоретические основы электроники (2 часа)

Законы электрического тока. Законы Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников. Электрические схемы и цепи. Правила чтения электрических схем. Макетная доска.

Темы 9-10. Сенсоры. Датчики Arduino (4 часа)

Роль датчиков в управляемых системах. Сенсоры и переменные резисторы. Датчик наклона. Делитель напряжения. Потенциометр. Аналоговые сигналы на входе Ардуино. Использование монитора последовательного порта для наблюдений за параметрами системы.

Темы 11-12.  Кнопка – датчик нажатия (4 часа).

Как при помощи кнопки зажечь светодиод. Как сделать кнопочный выключатель. Шумы, дребезг, стабилизация сигнала кнопки.

Тема 13. Управление светодиодом(2 час).

Сборка схемы со светодиодом. Его управление.

Тема 14. Управление сервоприводом (2 час).

Управление сервоприводом при помощи платы ArduinoUno.

Тема 15. Тайминг (2 час).

Включение светодиодов с задержкой.

Тема 16. Бегущий огонь (2 час).

Бегущий огонь.

 

Тема 17. Плавное затухание (2 час).

Плавное затухание светодиода. Алгоритм. Программа.

Тема 18. Энкодер (2 час).

Преобразование угла поворота в электрический сигнал.

Тема 19. Пьезоизлучатель (2 час).

Построение и программирование пьезоизлучателя для генерирования звука.

Тема 20. Ночник (2 час).

Автоматическое включение/выключение светодиода в зависимости от освещения.

Тема 21. Управление мощной нагрузкой (2 час).

Фоторезистор с мощной нагрузкой.

Тема 22. LCD (2 час).

Подключение LCD.

Тема 23. Джойстик(2 час).

Создание и программирование джойстика для платы Arduino.

Тема 24. Драйвер двигателя (2 час).

Подключение драйвера для управления DC и шаговыми двигателями.

Тема 25. Проект поворотная веб-камера (2 час).

Проект поворотная веб-камера для съемки, контролируемая Arduino.

Тема 26. Проект «Солнечный трекер» (2 час).

Сборка и программирование устройства за слежением за перемещением  солнца.

Тема 27. Проект «Слежение за лицами» (2 час).

Сборка и программирование устройства для распознавания и слежения за лицами на основе Arduino.

Тема 28. Тестер емкости батарей (2 час).

Сборка и программирования тестера емкости аккумуляторных Li-ion батарей.

Тема 29. Проект «Светофор»(2 час).

Тема 30-32. Работа над творческими проектами(6 часа).

Тема 33-34. Защита творческих проектов (4 часа).

 

Планируемые результаты

 

Учащиеся по завершению изучения всех тем должны знать и уметь:

·         правила техники безопасности  при работе с электрическими приборами;

·         роль и место микроэлектроники в современном обществе;

·         основные характеристики и принцип работы микроконтроллеров;

·         методы проектирования, сборки, настройки устройств;

·         основы программирования автоматизированных систем;

·         основы языка программирования Arduino IDE;

·         самостоятельно разрабатывать проекты устройств на основе микрокон-троллера Arduino;

·         самостоятельно программировать микроконтроллеры.

 

Календарный учебный график

 

Тема занятия

Календарные сроки

Фактические сроки

1.       

Техника безопасности. Инструменты. Приборы

2.09

 

2.       

Введение в робототехнику

7.09

 

3.       

Введение в микроэлектронику

16.09

 

4.       

Характеристики Arduino

21.09

 

5.       

Характеристики Arduino

30.09

 

6.       

Программирование микроконтроллера

5.10

 

7.       

Программирование микроконтроллера

14.10

 

8.       

Теоретические основы электроники

19.10

 

9.       

Сенсоры. Датчики Arduino

28.10

 

10.   

Сенсоры. Датчики Arduino

2.11

 

11.   

Кнопка – датчик нажатия

9.11

 

12.   

Кнопка – датчик нажатия

18.11

 

13.   

Управление светодиодом

23.11

 

14.   

Управление сервоприводом

2.12

 

15.   

Тайминг

7.12

 

16.   

Бегущий огонь

16.12

 

17.   

Плавное затухание

21.12

 

18.   

Энкодер

13.01

 

19.   

Пьезоизлучатель

18.01

 

20.   

Ночник

27.01

 

21.   

Управление мощной нагрузкой

1.02

 

22.   

LCD

10.02

 

23.   

Джойстик

15.02

 

24.   

Драйвер двигателя

24.02

 

25.   

Проект поворотная веб –камера

1.03

 

26.   

Проект «Солнечный трекер»

10.03

 

27.   

Проект «Слежение за лицами»

15.03

 

28.   

Тестер емкости батарей

31.03

 

29.   

Проект «Светофор»

5.04

 

30.   

Работа над творческими проектами

14.04

 

31.   

Работа над творческими проектами

19.04

 

32.   

Работа над творческими проектами

28.04

 

33.   

Защита творческих проектов

12.05

 

34.   

Защита творческих проектов

17.05

 

 

 

Формы аттестации

Диагностика уровня усвоения материала осуществляется:

·         по результатам электронного тестирования, завершающего изучение темы (группы тем);

·         по результатам выполнения учащимися практических заданий на каждом уроке;

·         по результатам конкурсных работ (в течение изучения курса проводится несколько творческих конкурсов);

 

Список источников информации

 

1.      Основы программирования микроконтроллерных плат. Руководство пользователя «SmartElements», С-Петербург, 2014.

2.      Амперка. Основы работы с Arduino. Дистанционный курс [сайт] // - URL: http://wiki.amperka.ru/конспект-arduino  (дата посещения: 15.08.2018)..

3.      Arduino, do it! [сайт] // ­­- URL: https://sites.google.com/site/arduinodoit/ (дата посещения: 15.08.2018).

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Программа дополнительного образования "Цифровая электроника""

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Старший рекрутер

Получите профессию

Интернет-маркетолог

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Краткое описание документа:

Рабочая программа к дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе технической направленности «Цифровая электроника» для учащихся 12-16 лет (6-10 классов) входит в образовательную область «информатика». Она включает 34 часа аудиторных занятий и (при возможности) самостоятельную работу учащихся. Курс предполагает знакомство с основами программированием на языке высоко уровня. Предметом изучения являются принципы и методы разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы (контроллера) Ардуино или её клона.

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 711 339 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 07.02.2021 498
    • DOCX 86.8 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Власов Андрей Евгеньевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Власов Андрей Евгеньевич
    Власов Андрей Евгеньевич
    • На сайте: 6 лет и 7 месяцев
    • Подписчики: 1
    • Всего просмотров: 4749
    • Всего материалов: 3

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Мини-курс

Искусство убеждения: вербальная коммуникация и визуализация

2 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Искусство преподавания: стратегии для учителя иностранного языка

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Развитие и воспитание дошкольника: ключевые аспекты

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе