Иванов Константин Игоревич

Уроки по Arduino: План занятия

Пояснительная записка

дизайн

Из отдельного курса внешкольного образования, последнее время, робототехника переходит в один из основополагающих и наиболее перспективных курсов в системе школьного образования. Создание роботов, которые самостоятельно передвигаются, обороняются, общаются – увлекательное занятие для школьников и, несомненно, предмет, который объединяет в себе целый комплекс знаний.В центре «Boteon» разработаны курс и методика обучения робототехнике - курс «Boteon Education». Он состоит из 4 уровней. Младшие школьники изучают робототехнику на основе 1 уровня - «Макетного набора». На занятиях ребята создают и программируют несложные схемы с электромоторами, различными датчиками, как, например: дат-чик наклона, температуры, влажности, освещенности и др. Получив теоретические знания, учащиеся могут сразу применить их на практике, что способствует лучшему пони-маю и запоминанию.
По окончании 1 уровня учащиеся будут уметь работать с аппаратной вычислительной платформой Arduino, разнообразными датчиками, серводвигателями и шаговыми двигателями, LCD-дисплеями, индикаторами.
Существуют еще 3 уровня: «Мобильная платформа», «Робопес», «Гексапод», позволяющие собрать мобильную подвижную платформу, шагающих роботов с четырьмя и шестью конечностями соответственно.
Программа курса Boteon Education направлена на развитие у детей логического мышления, получение базовых знаний по информатике, программированию, схемотехнике и конструированию. Элементы наборов можно сочетать в различных комбинациях, что позволяет ребенку экспериментировать, делать для себя новые открытия, создавать свои собственные уникальные устройства.
Первый уровень представляет собой макетный набор, и пособие, состоящее из 36 занятий. Программа разделена на четверти, по 8 уроков каждая. В конце четверти проводится занятие, где каждый учащийся для проверки и закрепления знаний самостоятельно собирает свое устройство. Этот урок может проводиться в дополнительное время, либо выполняться дома. В начале каждого урока проводится тестирование для проверки домашнего задания и степени усвоения материала. По окончании четверти учащийся самостоятельно собирает и программирует устройство. Учебная программа ориентирована на занятия в группах, но также может применяться и при самостоятельном освоении курса.
В курсе наибольшее внимание уделяется программированию, ведь программирование формирует методологию познания. Ребенок начинает задавать вопрос "как оно работает?" применительно ко всем явлениям и процессам в самых различных сферах жизни.
Первые два месяца изучается среда визуального программирования Scretch for Arduino (S4A). Это творческая среда, в которой, помимо работы с Arduino, можно взаимодействовать с графикой и звуками. Программа на S4A состоит из блоков, которые окрашены в разные цвета, в зависимости от назначения и соединяются между собой подобно элементам пазла. Программирование в данной среде развивает у детей абстрактное и логическое мышление, знакомит с основными принципами программирования и алгоритмизации.
Затем учебная программа предусматривает переход на текстовое программирование средствами языка C++, адаптированного для Arduino. Текстовое программирование позволяет использовать больше возможностей контроллера и создавать более сложные проекты.
В курсе изучается раздел физики «Электричество» и основы схемотехники: доступным языком объяснены основные термины, такие как электрический ток, сила тока, сопротивление и т.д. Объясняется принцип работы и назначение множества электроэлементов: начиная от светодиода с резистором, и заканчивая LCD - дисплеем и RFID - модулем.

Последний месяц обучения посвящен наиболее перспективным областям IT – индустрии: криптография, биометрия, искусственный интеллект, Data Science. Последняя предусматривает работу с данными: сбор, обработка, визуализация больших объемов данных, а также принятие на их основании решений. Учащиеся знакомятся с мощными актуальными математическими пакетами программ, средствами сбора и обработки данных. На данный момент отрасль IT является одной из самых востребованных и высокооплачиваемых. С роботизацией и автоматизацией мира уменьшается количество рабочих мест, в сфере услуг, или требующих физического труда. В это время увеличивается потребность в технических специалистах.
В группе рекомендовано до 8 учащихся, в возрасте от 8 лет. За одним рабочим местом может работать 2 ученика.


 

Первые 5 уроков по Arduino буду выкладываться ежедневно, начиная с 3 июня, последующие будут обновляться 1 раз в два дня.
10 первых уроков будут предоставлены в открытом доступе. Для прохождения дальнейшего обучения необходимо будет зарегистрироваться на сайте.


 

 

Тематический план

дизайн

п/н Тема  Теория Практика
Семестр I
Четверть 1
1 Знакомство с платформой Arduino и средой S4A. Виды портов. Режимы работы портов. 2 2
2 Датчик движения. Зуммер. RGB – светодиод. 1 1
3 Серводвигатель. Датчик уровня воды. 1 1
4 Датчик температуры. Визуализация данных при помощи объектов в S4A. 1 1
5 Инфракрасная связь. ИК приемник и пульт. 1 1
6 Создание игры «Кроты» 2 2
7 Итоговое занятие №1 1 1
Четверть 2
8  Переход к среде IDE Arduino. Структура программы. Основные функции. Переменные. Библиотеки. Пользовательские функции. Пъезоизлучатель. Шаговый двигатель. Ультразвуковой дальномер. Передача данных через COM – порт. 3 3
9  Инфракрасный дальномер  1  1
10  LCD – монитор.  1  1
11  Моделирование игр  1  1
12  Семисегментный индикатор.  1  1
13  Модуль часов реального времени.  1  1
14  Итоговое занятие №2  1  1
 Семестр II
 Четверть 1  
15  Светодиодная матрица. Матричная клавиатура.  3  3
16  Датчик влажности и температуры. Протокол передачи данных.  1  1
17  Датчик наклона. Модулированный ИК сигнал.  2  2
18  RFID – модуль.  2  2
19  Итоговое занятие №3  0  2
Четверть 2
20  Криптография. Виды шифрований.  3  3
21  Data Science. Работа с информацией. JMCAD.  2  2
22  Scilab. Монитор порта. Элементы теории автоматического управления.  3  3
23  Самостоятельное создание устройства  1  1

 


 

Прогнозированный результат

дизайн

По завершению курса учащиеся познакомятся с архитектурой аппаратной вычислительной платформы Arduino, научатся работать с основными электронными компонентами: цифровые и аналоговые датчики, двигатели, индикаторы. Получат навыки в построении алгоритмов, в программировании для Arduino на визуальном языке Skretch и текстовом языке C++. Познакомятся с передовыми и наиболее перспективными областями IT – индустрии, такими как: криптография, искусственный интеллект, биометрия, data science. Научатся создавать простые системы мониторинга и управления с использованием программного пакета для моделирования и симуляции JMCAD, а также математического пакета Scilab.

 


 

Перечень оборудования

дизайн

Для проведения уроков необходимо следующее оборудование:

Arduino Mega 2560USB – кабель
BreadBoard
Потенциометр
Резисторы:

  •  220Ом
  •  1КОм
  •  10Ком

Светодиоды:

  •  Одноцветные
  •  Инфракрасные
  •  RGB – светодиод

Датчик наклона – 2 шт
Инфракрасный приемник
Инфракрасный диод
Пьезоэлектрический излучатель звука со встроенным генератором
Пьезоэлектрический излучатель звука без встроенного генератора
Фоторезистор
Кнопки – 5 шт
Светодиодная матрица
Семисегментный индикатор:

  •  1 модуль
  •  4 модуля

ИК пульт
Ультразвуковой дальномер
Серводвигатель
Джойстик
Датчик уровня воды
Шаговый двигатель + модуль драйвера
Инфракрасный датчик движения
Микрофон
Bluetooth – модуль
Датчик влажности и температуры
LCD – дисплей
Матричная клавиатура
RFID – модуль + карта + брелок
Часы реального времени
Соединительные провода типа: «мама-папа», «папа-папа».

 

 


Теги:

уроки

,

s4a

,

arduino

Похожие посты:

Уроки по Arduino: Урок 2

Уроки по Arduino: Урок 3

0
Комментировать
Введите код: