Разработка элективного комплекса по физике с применением

27 
Arduino - очень простой инструмент для создания электронных 
устройств и реализации различных идей. Эта платформа построена на 
печатной плате с интегрированной средой для написания программного 
обеспечения. 
Аппаратное 
обеспечение 
основано 
на 
семействе 
микроконтроллеров ATmega и минимально необходимой привязке. 
Arduino может принимать цифровые и аналоговые сигналы от 
различных устройств и имеет возможность управлять различными 
исполнительными модулями. 
Arduino очень популярен среди любителей сборки самодельных 
приборов разных возрастов (от любопытного ученика начальной школы до 
опытного инженера, который заслуженно отдыхает, автоматизирует 
жизненные процессы и делает жизнь более комфортной). 
Популярность поддерживается сравнительно простой сборкой 
устройств, большим набором различных компонентов для сборки устройств 
и сетью - Интернетом, где пользователи делятся своим опытом и совместно 
решают различные проблемы при решении любых решений. Также 
преимущества включают в себя: 
Во-первых, это низкая стоимость. Платы Arduino относительно дешевы 
по сравнению с другими платформами. Некоторые готовые модули стоят 
менее 50 долларов. Самый дешевый вариант можно собрать вручную [22]. 
Во-вторых, это кроссплатформенность. С Arduino вы можете работать в 
системах под управлением Windows, Mac OS и Linux. 
В-третьих, это простая и понятная среда программирования. Среда 
разработки предназначена для начинающих, которые не знакомы с 
разработкой программного обеспечения. Однако это не мешает опытным 
пользователям создавать довольно сложные проекты. Среда - это 
приложение, которое включает в себя редактор кода, компилятор и 
специальный модуль для встроенного программного обеспечения. Язык 
программирования, используемый в Arduino, является реализацией Wiring. 
Строго говоря, это C / C ++, дополненный некоторыми библиотеками. 

28 
В-четвертых, это вариант аппаратного расширения. Возможности плат 
Arduino можно расширить с помощью специальных микросхем, называемых 
«щитами» (от англ. Shields). Платы установлены в верхней части основной 
платы и предоставляют новые функции. Например, существуют платы 
расширения для подключения к локальной сети и Интернету (Ethernet Shield), 
для управления мощными двигателями (Motor Shield), для получения 
координат и времени со спутников GPS (модуль GPS) и многих других [27]. 
В результате даже обычные пользователи могут разрабатывать 
прототипы, чтобы сэкономить деньги и понять работу. 
Студенты, создав программу, могут сразу же наблюдать за 
результатами своей деятельности. Программа из непонятного набора 
английских слов превращается в алгоритм управления реальным 
устройством, которое только что было собрано само по себе. Это 
мотивирует, стимулирует интерес к этой деятельности. 
Arduino можно использовать на уроках физики следующим образом: 
1. При изучении любых тем продемонстрируйте современные методы 
измерения физических величин или объяснения явлений. (Например: при 
изучении темы «Влажность. Методы определения влажности воздуха.» Вы 
можете показать измерение влажности с помощью Arduino, используя 
специальный датчик DHT - 11.) 
2. Изучение языка программирования для написания программ и 
программирования микроконтроллера Arduino, демонстрируя тем самым 
практическую значимость изучения этой темы. 
3. Использование Arduino на уроках физики и информатики позволяет 
открыть для ученика новые возможности - увлечение дизайнерской и 
исследовательской деятельностью, что способствует раскрытию творческих 
способностей и индивидуализации учебного процесса. 
Различными электронными устройствами насыщена среда обитания 
современного человека, которые будут продолжать развиваться и 
совершенствоваться. Другая сторона этого явления - упрощение процесса 
создания электронного устройства. Благодаря накопленному развитию это 

29 
может быть настолько просто, что ребенок может справиться с этим. В 
частности, такую возможность предоставляет вычислительная платформа 
Arduino. Не вдаваясь в сложные вопросы проектирования схем и 
программирования на низком уровне, на основе этой платформы студенты 
могут проектировать и программировать модели систем с электронным 
управлением. Кроме того, эта уникальная среда проектирования и дизайна 
имеет низкий порог входа. Обучающийся может использовать простые 
электронные игрушки на первых этапах изучения Arduino, разработав и 
запрограммировав простые управляющие устройства для рождественской 
гирлянды или передавая акустические сигналы азбуке Морзе. В то же время 
Arduino 
используется 
профессиональными 
программистами 
и 
«продвинутыми» любителями в сложных структурах управления 
роботизированными устройствами [14]. 
Включающая в себя редактор кода, компилятор и модуль для переноса 
прошивки на плату - это кроссплатформенное Java-приложение 
интегрированная среда разработки Arduino. Среда разработки основана на 
языке программирования Processing и предназначена для программирования 
новичками, которые не знакомы с разработкой программного обеспечения. 
Студентам данный учебный курс дает возможность освоить основные 
приемы проектирования и программирования управляемых электронных 
устройств и получить необходимые знания и навыки для дальнейшей 
самореализации в области техники, изобретательства, информационных 
технологий и программирования [5].
Программа 
«Мир 
Ардуино» 
является 
дополнительной 
общеобразовательной (общеобразовательной) программой и составлена с 
учетом тенденций развития современных информационных технологий, что 
позволяет поддерживать актуальность реализации этой программы. 
Основное внимание при разработке этой программы уделяется 
использованию проектной деятельности и командной работе при создании 
проектов и моделей на основе Arduino, что позволяет получать полноценные 
и конкурентоспособные продукты. Мероприятия проекта, используемые в 

30 
учебном процессе, способствуют развитию основных компетенций 
учащегося, а также обеспечивают связь учебного процесса с практической 
деятельностью 
за 
пределами 
учебного 
процесса. 
Творческое, 
самостоятельное выполнение практических заданий, заданий в виде описания 
задания или задачи, позволяет ученику самостоятельно выбирать пути его 
решения [11]. 
Знакомство с основами программирования на языке высокого уровня 
предполагает данный курс. Предметом исследования являются принципы и 
методы разработки, проектирования и программирования управляемых 
электронных устройств на базе вычислительной платформы Arduino 
(контроллера) или ее клона (см. Приложение). 
Использование робототехники в различных сферах человеческой 
деятельности стремительно растет и активно развивается с каждым днем. 
Внедрение робототехники в школе позволяет учащимся проявлять интерес, 
разнообразить учебную деятельность, использовать различные методы 
обучения, а также решать различные практические задачи. В то же время 
наиболее важным этапом в 10–11 классах является предпрофильная 
подготовка, которая позволяет формировать профессиональные интересы 
школьников [1]. 
Arduino позволяет компьютеру выходить за пределы виртуального 
мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на основе Arduino 
могут получать информацию об окружающей их среде с помощью различных 
датчиков, а также могут управлять различными исполнительными 
механизмами. 
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 цепей, описывает 
физические основы элементов, основы программирования. В практической 
части процесс разработки проекта описывается поэтапно, начиная с сборки 
схемы и заканчивая написанием программы. Учебный план курса 
предусматривает изучение программирования с использованием языка C ++ в 

31 
среде IDE, адаптированной для Arduino, что позволяет использовать больше 
функций контроллера и создавать более сложные проекты. 
Программа факультативного курса направлена на развитие логического 
мышления у детей, приобретение и совершенствование знаний в области 
программирования, 
схемотехники 
и 
конструирования, 
а 
также 
метасубъектных связей информатики с математикой, физикой и техникой. 
По окончании курса студенты смогут работать с аппаратной 
вычислительной 
платформой 
Arduino, 
различными 
датчиками, 
серводвигателями, шаговыми двигателями и т. Д. Результатом 
факультативного курса является возможность использовать полученные 
знания и навыки на практике и каждый день. Жизнь для различных сфер 
деятельности: решение практических, жизненных задач, обеспечение 
безопасности жизни человека и общества. Студенты учатся рассуждать, 
анализировать, делать выводы, собирать схемы различной сложности и 
программировать в среде IDE [17]. 
Изложение материала в элективном курсе основано на учете 
психологических особенностей детей начальной школы, потому что 
использование доски Arduino способствует концентрации внимания, и во 
всех видах деятельности создание проектов предпочтительным. 
При 
изучении 
этого 
курса 
формируются 
первоначальные 
представления о программировании на C ++, развивается интерес к 
робототехнике, исследовательские способности, студенты учатся наблюдать, 
планировать и проводить эксперименты [2].
Изучая робототехнику, студенты развивают коммуникативные навыки, 
креативное мышление, а также междисциплинарное общение (математика, 
физика и др.). Курс по выбору будет интересен студентам, которые хотят 
освоить робототехнику. Этот курс рассчитан на 38 часов, из которых 6 часов 
посвящены выполнению проектных мероприятий, и содержит теоретические 
и практические занятия, на которых студенты узнают об элементах 
программирования. Деятельность проекта направлена на применение знаний, 
навыков и умений, полученных в ходе обучения, для постановки и решения 

32 
практических задач. Деятельность студентов направлена на решение и 
реализацию различных задач, связанных со сборкой простых, а затем более 
сложных схем в начале. На занятиях используются формы индивидуальной и 
коллективной работы. Элективный курс делится на две части: изучение 
основных профессий; реализация проектных мероприятий. 

жүктеу/скачать 1,46 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: