Создание проектов на уроках информатики на основе аппаратной платформы arduino

УДК 004.418

СОЗДАНИЕ ПРОЕКТОВ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ НА ОСНОВЕ АППАРАТНОЙ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO

© Л.С. Стрельникова

МБОУ «СОШ№9», г. Воронеж

mila.strelnikova.sergeevna@gmail.com

Аннотация. Одним из важных видов деятельности на современном этапе образования является проектная деятельность. На современном этапе использования проектной деятельности на уроках Информатики, проектная деятельность базируется на прикладных программах (язык гипертекстовой разметки НТМI, презентации, электронные таблицы, базы данных и т.п.). В данной статье будет рассмотрен один из самых современных видов использования проектной деятельности на уроках информатика – создание проектов на базе аппаратной платформы Arduino.

Ключевые слова: Проектная деятельность, аппаратная платформа ARDUINO, светодиод, электронные устройства, программирование.

CREATING PROJECTS ON INFORMATICS LESSONS BASED ON ARDUINO HARDWARE PLATFORM

© L.S. Strelnikova

MBOU "school№9", Voronezh

Annotation. One of the important activities at the present stage of education is project activities. At the present stage of the use of project activities in computer science lessons, project activities are based on application programs (NTMI hypertext markup language, presentations, spreadsheets, databases, etc.). This article will discuss one of the most modern uses of project activities in computer science lessons - the creation of projects based on the Arduino hardware platform.
Keywords: Design activity, ARDUINO hardware platform, LED, electronic devices, programming.

«Школьник понимает физический опыт только тогда хорошо, когда делает его сам. Но ещё лучше он понимает его, если сам делает прибор для эксперимента». (П.Л.Капица)

Главная задача современной школы – научить ребенка учиться, а для того, чтобы учиться, необходимо действовать как самому педагогу, так и учащемуся! Так, один из выдающихся общественных деятелей Бернард Шоу сказал: «Единственный путь, ведущий к знаниям, - это деятельность». А для того чтобы призвать учеников к деятельности, необходимо их заинтересовать.

Одним из важных видов деятельности на современном этапе образования является проектная деятельность.

Проектный метод, в настоящее время, получил широкое распространение в обучении школьников. Данный метод можно использовать в любой школьной дисциплине, где решаются большие по объему задачи.

Метод проектов - это способ познания действительности, способствующий развитию и становлению личности в современном динамично изменяющемся мире. "Все, что я познаю, я знаю, для чего это мне надо и где и как я могу эти знания применить" - вот основной тезис современного понимания метода проектов [7].

Использование проектной деятельности в современном образовании особенно важно, так как данный вид деятельности развивает у учеников логическое мышление, самостоятельность, познавательный интерес, расширяет умственные способности, а также помогает ребенку не только изучить новый материал, но и применить его в практической деятельности.

На уроках информатики метод проектов может быть использован в полной мере, т.к. на этих уроках чаще всего используется самостоятельная работа за компьютером, используются методы дифференцированного и индивидуального обучения. При изучении курса информатики, очень многие важные темы не имеют компьютерной поддержки. Проектная деятельность учащихся как раз может быть и использована на таких уроках. Это позволит более полно и всеобъемлюще рассматривать материал уроков и поддерживать интерес учащихся при изучении этих тем.

Информатика является одной из школьных дисциплин, часто использующих проектный метод обучения. Данный предмет позволяет составлять проекты с использованием языков программирования (РаsсаlABC, С++, Python и других языков программирования, изучаемых в школьном курсе информатики). На современном этапе использования проектной деятельности на уроках Информатики, проектная деятельность базируется на прикладных программах (язык гипертекстовой разметки НТМI, презентации, электронные таблицы, базы данных и т.п.). В данной статье будет рассмотрен один из самых современных видов использования проектной деятельности на уроках информатика – создание проектов на базе аппаратной платформы Arduino.

Создание проектов на основе данной платформы, в современной образовательной среде, позволяет учащимся исследовать, как создаются современные гаджеты и другие технические устройства, как ими управлять, как их проектировать. На основе проектной деятельности при использовании аппаратной платформы Arduino, ребята начинают понимать, что ходом различных физических процессов можно управлять с помощью программ, а также, что в основе любого устройства находится контроллер, который реагирует на изменения одних параметров изменением других. Использование аппаратной платформы Arduino развивает инновационное мышление и формирует качественно новый взгляд на сегодняшний технологический мир. Это будет взгляд программиста и инженера, а не потребителя, что особенно важно при обучении современных детей и такой взгляд возможно и нужно воспитать у детей на уроках информатики.

Электронный конструктор Arduino – это удобная платформа быстрой разработки электронных устройств. Программируется на специальном языке программирования, который основан на C/C++. Работу созданного алгоритма можно наглядно проверить на физическом устройстве. Платформа Arduino позволяет не просто собирать всевозможные электронные устройства и их программировать, но и проводить экспериментальные и исследовательские лабораторные работы, стимулирующие познавательную активность учащихся. Это важнейшее условие эффективности образовательного процесса. Написав программу, учащиеся сразу видят результаты своей деятельности. Непонятная последовательность английских слов превращается в алгоритм управления реальным устройством, причём, собранного своими руками [1].

В процессор Arduino можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом, можно создать бесконечное количество уникальных моделей по собственной задумке [8].

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Рассмотрим плюсы использования аппаратной платформы Ардуино при разработке проектов обучающимися:

1. Простой и увлекательный способ изучить программирование;

2. Помощь при изучении работы различных устройств (проекты, созданные на базе аппаратной платформы Ардуино помогают изучить работу датчиков, устройств регистрации, устройств отображения информации, устройства с использованием различных беспроводных видов связи и GPS);

3. Важность практического применения (создание проектов для автоматизации жилья, проекты для исследования природы и автоматизации сельского хозяйства).

А для тех, кто совершенно незнаком с аппаратной платформой Ардуино, рассмотрим несколько фрагментов разработки простейших моделей:

1. Создание мигающего светодиода на Arduino:

Это самая простая и базовая модель.

Светодиод — полупроводниковый прибор, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении [4].

Этапы создания модели:

1. Подключаем резистор

2. К резистору подключаем анод

3. Катод подсоединяем к ячейке GND

4. Загружаем код на контроллер Arduino

5. Подключаем уже готовую модель к компьютеру

Результат:

Рис. Модель включения светодиода на Arduino

В век современного технологического мира каждый ребёнок окружен различными устройствами, но, при этом, дети не имеют представления, из чего состоят данные устройства и как они работают. Современная образовательная среда позволит вместе с учениками исследовать, как создаются такие устройства, как ими управлять, как их проектировать. Учащиеся начинают понимать, что ходом физических процессов можно управлять с помощью программ и, что в основе любого устройства находится контроллер, который реагирует на изменения одних параметров изменением других. Использование проектной деятельности в школе на основе Arduino позволяет учащимся, проявить как свои творческие способности и воображение, так развивает инновационное мышление и формирует новый взгляд на сегодняшний технологический мир.

1. Создание модели дисплея:

Самый быстрый и удобный способ использования i2c дисплея в ардуино – это покупка готового экрана со встроенной поддержкой протокола. Но таких экранов не очень много истоят они не дешево. А вот разнообразных стандартных экранов выпущено уже огромное количество. Поэтому самым доступным и популярным сегодня вариантом является покупка и использование отдельного I2C модуля – переходника. Для подключения необходимы сама плата Ардуино, дисплей, макетная плата, соединительные провода и потенциометр.Потонциометр, в моем случае уже припаян к I2C модулю.

Жидкокристаллический монитор с поддержкой i2c подключается к плате при помощи четырех проводов – два провода для данных, два провода для питания.

• Вывод GND подключается к GND на плате.

• Вывод VCC – на 5V.

• SCL подключается к пину A5.

• SDA подключается к пину A4.

Список литературы

1. Arduino.ru.- URL:http://arduino.ru/

2. Арнольд Стюарт. Arduino для начинающих / Стюарт Арнольд. - М.: Эксмо, 2017. – 256с.

3. Проектная деятельность в школе .- URL: http://открытыйурок.рф/статьи/624317/

4. Светодиод. - URL: http://ldsound.ru/svetodiod/

5. Современная система образования и вопросы воспитания личности.-URL:http://открытыйурок.рф/статьи/214091/

6. Среда разработки Ардуино.- URL:http://arduino.ru/Arduino_environment

7. Intel "Обучение для будущего" (при поддержке Microsoft): Учеб. Пособие. - М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2004.

8. Что такое Ардуино. – URL: http://amperka.ru/page/what-is-arduino