УДК 371.2/371.8
РАЗРАБОТКА ПРЕДПРОФИЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ARDUINO UNO» ДЛЯ 8-9 КЛАССОВ
№13,
Педагогические науки
Чиганова Наталья Викторовна (Кандидат физико-математических наук)
Ключевые слова: ПРЕДПРОФИЛЬНЫЙ КУРС; ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАНЯТИЯ; ARDUINO; УУД; ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ; PRE-PROFILE COURSE; ADDITIONAL CLASSES; ARDUINO; UNIVERSAL EDUCATIONAL ACTIONS; PROJECT ACTIVITY.
Применение робототехники в различных областях человеческой деятельности широко растет и активно развивается с каждым днем. Введение робототехники в школу позволяет учащимся проявлять интерес, разнообразить образовательную деятельность, использовать различные методы обучения, а также решать разнообразные практические задачи. При этом наиболее важным этапом в 8 – 9 классах является предпрофильная подготовка, позволяющая сформировать профессиональные интересы школьников [1].
Arduino дает возможность компьютеру выходить за рамки виртуального мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе Arduino могут получать информацию о находящейся вокруг среде с помощью различных датчиков, а также могут управлять различными исполнительными устройствами.
Разработанный элективный курс является продолжением курса для 6-7 классов, опубликованном в [2], и предназначен для учителей, а также для преподавателей учебных центров дополнительного образования.
Курс состоит из разделов, каждый из которых в свою очередь делится на 2 части: теоретическую и практическую. Теоретическая часть содержит информацию, необходимую для построения электрических схем, описаны физические принципы работы элементов, основы программирования. В практической части поэтапно описывается процесс разработки проекта, начиная со сборки схемы и заканчивая написанием программы. Учебная программа курса предусматривает изучение программирования средствами языка С++ в среде IDE, приспособленного под Arduino, позволяющая использовать больше возможностей контроллера и создавать более сложные проекты.
Программа элективного курса направленна на развитие у детей логического мышления, получение и совершенствование знаний по программированию, схемотехнике и конструированию, а также реализовываются метапредметные связи информатики с математикой, физикой и технологией.
По окончании курса ученики будут уметь работать с аппаратной вычислительной платформой Arduino, различными датчиками, серводвигателями, шаговыми двигателями и т.д. Результатом прохождения элективного курса является способность использовать приобретенные знания и навыки в практической деятельности и повседневной жизни для различных сфер деятельности: решения практических, жизненных задач, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и общества. Обучающиеся умеют рассуждать, анализировать, делать выводы, собирать схемы различной сложности и программировать в среде IDE.
Изложение материала в элективном курсе основано на учете психологических особенностей детей основной школы, ведь использование платы Arduino способствует концентрации внимания, а из всех видов деятельности предпочтение отдается созданию проектов.
При изучении данного курса формируются первоначальные представления о составлении программ на языке C++, развивается интерес к робототехнике, способности к исследованию, обучающиеся учатся наблюдать, планировать и реализовывать эксперименты [2]. Изучая роботехнику, у учащихся развиваются коммуникативные навыки, творческое мышление, а также межпредметные связи (математика, физика и т.д.). Элективный курс будет интересен учащимся, которые хотят научиться робототехнике. Данный курс рассчитан на 38 часов, из которых 6 часов отводятся на реализацию проектной деятельности, и содержит теоретические и практические уроки, на которых обучающиеся знакомятся с элементами программирования. Проектная деятельность ориентирована на применение знаний, умений и навыков, полученных в ходе обучения, для постановки и решения практических задач. Деятельность учеников направлена на решение и реализацию разнообразных задач, связанных со сборкой вначале простых, затем более сложных схем. На занятиях используются формы индивидуальной и коллективной работы. Элективный курс делится на две части: изучение основных занятий; реализация проектной деятельности.
Основными методическими приемами курса являются:
• методы вербальной передачи и слухового восприятия информации – учитель устно преподносит основные понятия и материал, делает определенные выводы, а обучающиеся воспринимают и усваивают информацию;
• методы наглядной передачи и визуального восприятия учебной информации – учитель знакомит учащихся с основными устройствами, показывает и читает схемы совместно с учениками, обучает основам программирования;
• методы передачи учебной информации при помощи практических действий – обучающиеся систематизируют знания, полученные ранее и узнают новые посредством сборки схем и выполнении практических заданий.
Результатом изучения курса является формирование следующих универсальных учебных действий:
1. Познавательные: искать, получать и использовать информацию; находить и извлекать нужную информацию, соотносить ее с имеющимися знаниями, опытом; фиксировать информацию разными способами; понимать информацию, представленную в разных формах; схематичной, модельной; пользоваться различными словарями, справочниками, имеющимися в учебнике; находить в них нужные сведения; проводить анализ, синтез, сравнение, классификацию, обобщение.
2. Регулятивные: понимать, принимать и сохранять учебную задачу; действовать по плану и планировать свои учебные действия; контролировать процесс и результаты деятельности, вносить коррективы; адекватно оценивать свои достижения, осознавать возникающие трудности и стараться искать способы их преодоления.
3. Личностные: личное, профессиональное, жизненное самоопределение, нравственно-этическая ориентация, творческая самореализация.
4. Коммуникативные: осознавать речь; участие в диалоге, в общей беседе, выполнение принятых правил речевого поведения, культуры речи.
Основными типами занятий курса являются комбинированные занятия (ознакомления с новым материалом, урок закрепления изученного, применения знаний и умений). Во второй части курса реализуется методический прием – метод проектов. Основными типами занятий являются комбинированные занятия (применения знаний и умений, обобщения и систематизации знаний). В методе проектов обучающимся предлагается реализовать прототип пианино и часы с использованием шагового двигателя.
Развивающие целями курса являются: развитие логического мышления; развитие элементов творческой деятельности; развитие исследовательской культуры; развитие умений формулировать проблемы, предлагать пути их решения; развитие у учеников коммуникативной культуры; воспитательные — воспитание ответственности за свое поведение, учение, труд; воспитание стремления к творчеству, новаторству; воспитание уважения к другим ученикам; воспитание исполнительности, инициативы, целеустремленности.
Методы обучения: методы вербальной передачи и слухового восприятия информации (рассказ, лекция, беседа и др.); методы наглядной передачи и визуального восприятия учебной информации (иллюстрация, демонстрация и др.); методы передачи учебной информации при помощи практических действий (упражнения, лабораторные опыты, трудовые действия и др.).
В содержание курса включены следующие занятия:
1. Подключение мигающего светодиода. В теоретической части обучающиеся знакомятся со средой IDE Arduino и ее основными функциями. В практической части обучающиеся учатся писать программы (подключить мигающий светодиод на Arduino и управлять им).
2. Управление кнопкой. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить кнопку на Arduino и управлять ею).
3. Потенциометр. В теоретической части обучающиеся знакомятся с потенциометром. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить потенциометр и управлять им).
4. Подключение сервопривода. В теоретической части обучающиеся знакомятся с сервоприводом. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить сервопривод на Arduino и управлять им).
5. Управление трехцветным светодиодом. В теоретической части обучающиеся знакомятся с трехцветным светодиодом. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить трехцветный светодиод на Arduino и управлять им).
6. Пьезоэлемент. В теоретической части обучающиеся знакомятся с пьезоэлементом. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить пьезоэлемент на Arduino и управлять им).
7. Подключение фоторезистора. В теоретической части обучающиеся знакомятся с фоторезистором. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить фоторезистор на Arduino и управлять им).
8. Датчик температуры и влажности. В теоретической части обучающиеся знакомятся с датчиком температуры и влажности. В практической части обучающиеся учатся писать программу (подключить датчик температуры и влажности на Arduino и управлять им).
Следующие занятия отводятся под проектную деятельность. Основными методы обучения: методы передачи учебной информации при помощи практических действий (упражнения, лабораторные опыты, трудовые действия и др.), метод проектов. Тип занятий: закрепления изученного, применения знаний и умений.
9. Прототип пианино. Обучающиеся учатся писать программу (подключить пять кнопок и пьезоизлучатель, сделать подобие пианино, настроив частоту звучания пьезодинамика в зависимости от нажатой кнопки).
10. Часы с использованием шагового двигателя. В теоретической части обучающиеся знакомятся с шаговым двигателем, а также библиотекой для работы с ним. В практической части обучающиеся учатся писать программу (сделать часы, которые идут в обратную сторону).
Разработанный комплекс учебных занятий дает возможность с легкостью организовать полноценный образовательный процесс в течении всего года. Такое методическое пособие будет интересно как профессионалам, так и новичкам.
Список литературы
- Чиганова Н.В., Назырова Э.Э. Элективный курс «Основы робототехники» для основной школы (6-7 классов) [Электронный ресурс] // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки, — №3 (19). — 2018.
- Курс «Arduino для начинающих». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edurobots.ru/kurs-arduino-dlya-nachinayushhix/