Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности “АРДУИНО — СТАРТ”
Управление образования Администрации города Ижевска
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
дополнительного образования
“Станция юных техников Устиновского района города Ижевска”
Принято на заседании Утверждаю
Педагогического совета Директор МБОУ ДОД СЮТ
от «__ »__________2016г. Васильева О.Г.
Протокол №___________ «__»_____________2016г.
Дополнительная общеобразовательная
общеразвивающая программа
технической направленности
“АРДУИНО - СТАРТ”
Возраст обучающихся: 9 – 12 лет
Срок реализации: 1 год
Составитель: Попов Валерий Владимирович,
педагог дополнительного образования
г. Ижевск, 2016
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Общеразвивающая рабочая программа дополнительного образования детей 1 года обучения 8 – 12 лет «Ардуино – Старт» имеет техническую направленность, составлена на основе Общеобразовательной программы «Роботехника», п.д.о. Попова Валерий Владимировича.
Современное производство невозможно представить без роботизированных конвейеров, во многих областях (опасных для здоровья и жизни живых существ) роботы уже заменили человека. Программа «Ардуино – Старт» направлена на повышение интереса учащихся к инженерным и техническим специальностям, на формирование потребности в техническом творчестве, а также, находить и самостоятельно решать проблемы.
Актуальность программы «Ардуино – Старт» заключается в том, что сегодня России требуются высокопрофессиональные инженерные и научные кадры, которые бы позволили развивать в стране новые технологии. Одной из важнейших задач дополнительного образования является формирование у школьников инженерного подхода к решению практических задач, развитие творческого мышления и развитие компетентности в микроэлектронике.
Новизна программы заключается в том, что в рамках курса «Ардуино – Старт» учениками на практике рассматривается процесс проектирования и изготовления роботизированных систем. Учащиеся постигают принципы работы радиоэлектронных компонентов, электронных схем и датчиков. На доступном уровне изучаются основы работы техники и микроэлектроники, иллюстрируется применение микроконтроллеров в быту и на производстве.
Педагогическая целесообразность программы дополнительного образования детей «Ардуино – Старт» заключается в том, что применение робототехники на базе микропроцессоров Ардуино, различных электронных компонентов (датчиков и модулей расширения) в учебном процессе формирует инженерный подход к решению задач, дает возможность развития творческого мышления у детей, привлекает школьников к исследованиям в межпредметных областях.
Отличительная особенность образовательной программы «Ардуино – Старт» от уже существующих программ заключается в том, что большую часть теоретической части занятий учащиеся осваивают самостоятельно на сайте роботехника18.рф. Эффективность усвоения информации оценивается онлайн с помощью тестов.
ЦЕЛЬ
Привлечение школьников к техническому творчеству, новым технологиям и исследованиям в межпредметных\смежных областях.
ЗАДАЧИ:
образовательные задачи
Знакомство учащихся со школьной программой физики;
Включение учащихся в проектную деятельность.
развивающие задачи
Развитие творческого и конструкторского мышления;
Развитие аналитического склада ума у учащихся.
воспитательные задачи
Формирование у учащихся потребности в саморазвитии;
Развитие потребности участия в кружковой деятельности.
Адресат программы
Программа рассчитана на обучение детей от 9 до 12 лет, сориентирована как на девочек, так и на мальчиков.
Формы и режим занятий
Основной формой обучения является самостоятельная практическая работа, которая выполняется малыми (до 10 человек) группами.
Форма организации учебных и практических занятий в кружке «Ардуино – Старт» (индивидуальная, индивидуально-групповая, фронтальная).
Занятия группы 1 года обучения проводятся в кружке «Ардуино – Старт» 1 раз в неделю по 2 часа, т.е. 2 часа в неделю (32 часа).
Занятия кружка строятся (методы проведения занятий, организация коллективной работы, время для теории и практики) в полном соответствии с возрастными особенностями учеников. Каждое занятие кружка включает в себя теорию, демонстрацию учебных пособий и видеороликов и практическую деятельность. Основу теоретической части общеразвивающей программы составляют материалы, размещенные на интернет-сайте роботехника18.рф.
Программа построена на принципах:
Доступности – при изложении нового материала учитываются возрастные особенности детей, в зависимости от возраста и опыта детей, один и тот же материал преподается по-разному. Занятия распределены в программе по принципу: от простого к сложному. При необходимости допускается повторение пройденного ранее материала через некоторое время.
Наглядности – на занятиях кружка активно используется мультимедийная доска, проектор, видео ролики и обучающие программы, поскольку через органы зрения человек получает в 5 раз больше информации, чем через слух.
Сознательности и активности – для активизации самостоятельной деятельности обучающихся на кружке используются такие формы обучения, как конкурсы, совместные обсуждения вопросов и дни свободного творчества.
Формы подведения итогов реализации программы: промежуточная и итоговая аттестация.
Прогнозируемые результаты
Результативность освоения общеразвивающей программы дополнительного образования детей «Ардуино – Старт» определяется при проведении промежуточной аттестации в форме тестов, и самостоятельной работы обучающихся при итоговой аттестации для последнего года обучения.
В ходе аттестации обучающихся методом теста определяется теоретический уровень усвоения знаний, методом самостоятельной работы обучающихся определяется практический уровень усвоения и подготовки обучающихся, а также общий уровень сформированности умений и навыков.
По окончанию обучения обучающиеся
должны знать:
понятие электрическая цепь, основные законы электричества;
принцип работы и назначение электрических элементов и датчиков;
основы программирования микроконтроллеров на языке С++.
должны уметь:
читать принципиальные схемы и собирать их;
использовать электрические элементы, модули и датчики;
программировать микроконтроллер Ардуино на языке С++.
Учащиеся должны показать следующие результаты по окончании обучения:
Личностные
овладение правилами поведения на занятиях, знание и применение техники безопасности;
развитие мотивов в учебной деятельности и саморазвития;
умение презентовать себя и выступать перед аудиторией;
развитие навыков сотрудничества со взрослыми и сверстниками.
Метапредметные
овладение умением самостоятельно принимать цели и задачи учебной деятельности, поиска путей решения поставленных задач;
овладение умением планировать, контролировать и оценивать свою деятельность в соответствии с поставленной задачей.
Предметные
учащиеся должны уметь читать принципиальные схемы и собирать их;
использовать в схемах электрические элементы, модули и датчики;
уметь программировать микроконтроллер Ардуино на языке С++.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
п/п
Наименование разделов, тем
Количество часов
Форма контроля
Всего
Теория
Практика
1.
Вводное занятие, инструктаж по ТБ. Чтение и сборка схем на конструкторе Микроник
2
1
1
Устный опрос
2.
Алгоритмы в робототехнике, логические операции
2
1
1
Практическая работа, тест
3.
Включение светодиода, пьезоизлучателя на Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
4.
Аналоговый и цифровой выход на Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
5.
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
2
2
Практическая работа, тест
6.
Подключение RGB светодиода к Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
7.
Аналоговые порты на Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
8.
Подключение датчика воды к Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
9.
Подключение фоторезистора к Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
10.
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
2
2
Практическая работа
11.
Сборка схем с транзистором
2
1
1
Тест, устный опрос
12.
Эксперимент 17. Пантограф
2
1
1
Тест, устный опрос
13.
Эксперимент 18. Тестер батареек
2
1
1
Практическая работа
14
Эксперимент 19. Светильник, управляемый по USB
2
1
1
Практическая работа, устный опрос
15.
Эксперимент 20. Перетягивание каната
2
1
1
Практическая работа, устный опрос
16.
Подключение датчика звука к Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
17.
Подключение датчика DHT11 к Ардуино
2
1
1
Тест, устный опрос
18.
Сборка электрических схем на Ардуино
2
2
Практическая работа, устный опрос
19.
Сборка электрических схем на Ардуино
2
2
Практическая работа, устный опрос
20.
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
2
2
Практическая работа, устный опрос
СОДЕРЖАНИЕ
1. Теория. Введение в образовательную программу. Знакомство с платой Ардуино, проектами на платформе Ардуино. Инструктаж по ТБ. Знакомство с электронным конструктором Микроник, назначение, принцип работы и условные обозначения радиоэлементов.
Практика. Чтение и сборка электрических схем: «Лампа», «Бочонок с электричеством», «Диммер», «Светофор», «Волшебные пальцы».
2. Теория. Что такое алгоритм в робототехнике. Виды алгоритмов: линейные, разветвляющиеся и циклические.
Практика. Написание линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов.
3. Теория. Плата Arduino, как пользоваться платформой: устройство и программирование микропроцессора на языке C++. Устройство пьезоизлучателей, назначение процедуры void setup и void loop, а также свойство функции tone () в языке C++.
Практика. Сборка схемы с мигающим светодиодом на Arduino, пьезоизлучателем, программирование микропроцессора.
4. Теория. Цифровые и аналоговые выходы Arduino, чем отличается цифровой сигнал от аналогового сигнала. Операторы int и if в языке C++.
Практика. Сборка электрической схемы из двух светодиодов, плавное регулирование яркости свечения светодиодов.
5. Практика. Чтение и сборка различных электрических схем на Ардуино с последующим программированием микропроцессора.
6. Теория. Аналоговые выходы с «широтно импульсной модуляцией» на плате Arduino. Устройство и распиновка полноцветного (RGB) светодиода.
Практика. Сборка электрической схемы с RGB светодиодом. Использования директивы #define в языке программирования C++.
7. Теория. Аналоговые порты на плате Arduino A0-A5. Принцип работы аналоговых портов.
Практика. Сборка электрической схемы светильника с управляемой яркостью от потенциометра на макетной плате.
8. Теория. Как подключить датчик к аналоговому порту на Arduino. Команды Serial.begin и Serial.print в языке программирования C++.
Практика. Написание скетча для вывода показаний датчика протечки воды на серийный монитор порта Arduino.
9. Теория. Принцип работы полупроводниковых приборов и фоторезисторной автоматики. Тип данных unsigned int в языке C++.
Практика. Сборка электрической схемы светильника с автоматическим включением, а также с автоматическим изменением яркости светодиода.
10. Практика. Чтение и сборка различных электрических схем на Ардуино с последующим программированием микропроцессора.
11. Теория. Устройство и назначение транзисторов. Применение транзисторов в робототехнике.
Практика. Сборка электрической схемы с использованием транзисторов.
12. Теория. Принцип работы, устройство сервопривода.
Практика. Эксперимент 17. Пантограф.
13. Теория. Подключение LCD дисплея к Ардуино.
Практика. Эксперимент 18. Тестер батареек.
14. Теория. Функция while в языке программирования C++.
Практика. Эксперимент 19. Светильник, управляемый по USB.
15. Теория. Функция int в языке программирования C++.
Практика. Эксперимент 20. Перетягивание каната.
16. Теория. Аналоговые порты на плате Arduino A0-A5. Принцип работы аналоговых портов.
Практика. Сборка электрической схемы с датчиком звука.
17. Теория. Подключение монитора порта и отправка показаний на компьютер с Ардуино. Устройство датчика DHT11.
Практика. Сборка электрической схемы с датчиком DHT11.
18. Практика. Чтение и сборка различных электрических схем на Ардуино с последующим программированием микропроцессора.
19. Практика. Чтение и сборка различных электрических схем на Ардуино с последующим программированием микропроцессора.
20. Практика. Чтение и сборка различных электрических схем на Ардуино с последующим программированием микропроцессора.
КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК
(гр 1.)
№
п/п
Месяц
Число
Время проведения занятия
Форма занятия
Кол-во часов
Тема занятия
Место проведения
Форма контроля
1.
сентябрь
12
13
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория
2
Вводное занятие, инструктаж по ТБ. Чтение и сборка схем на конструкторе Микроник
СЮТ
Устный опрос
2.
сентябрь
19
20
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Алгоритмы в робототехнике, логические операции
СЮТ
Устный опрос
3.
сентябрь
26
27
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Включение светодиода, пьезоизлучателя на Ардуино
СЮТ
Устный опрос, практическая работа
4.
сентябрь
3
4
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Аналоговый и цифровой выход на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
5.
октябрь
10
11
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
6.
октябрь
17
18
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Подключение RGB светодиода к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
7.
октябрь
24
25
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Аналоговые порты на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
8.
ноябрь
7
8
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Подключение датчика воды к Ардуино
СЮТ
Устный опрос, практическая работа
9.
ноябрь
14
15
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Подключение фоторезистора к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
10.
ноябрь
21
22
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
11.
ноябрь
28
29
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Сборка схем с транзистором
СЮТ
Тест, практическая работа
12.
декабрь
декабрь
5
6
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 17. Пантограф
СЮТ
Тест, практическая работа
13.
декабрь
12
13
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 18. Тестер батареек
СЮТ
Тест, практическая работа
14.
декабрь
19
20
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 19. Светильник, управляемый по USB
СЮТ
Тест, практическая работа
15.
декабрь
26
27
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Эксперимент 20. Перетягивание каната
Устный опрос, практическая работа
(гр. 2)
№
п/п
Месяц
Число
Время проведения занятия
Форма занятия
Кол-во часов
Тема занятия
Место проведения
Форма контроля
1.
январь
9
10
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория
2
Вводное занятие, инструктаж по ТБ. Чтение и сборка схем на конструкторе Микроник
СЮТ
Устный опрос
2.
январь
16
17
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Алгоритмы в робототехнике, логические операции
СЮТ
Устный опрос
3.
январь
23
24
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Включение светодиода, пьезоизлучателя на Ардуино
СЮТ
Устный опрос, практическая работа
4.
январь
30
31
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Аналоговый и цифровой выход на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
5.
февраль
6
7
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
6.
февраль
13
14
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Подключение RGB светодиода к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
7.
февраль
20
21
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Аналоговые порты на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
8.
февраль
27
28
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Подключение датчика воды к Ардуино
СЮТ
Устный опрос, практическая работа
9.
март
6
7
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Подключение фоторезистора к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
10.
март
13
14
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
11.
март
20
21
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Сборка схем с транзистором
СЮТ
Тест, практическая работа
12.
март
27
28
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 17. Пантограф
СЮТ
Тест, практическая работа
13.
апрель
3
4
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 18. Тестер батареек
СЮТ
Тест, практическая работа
14.
апрель
10
11
12:00-13:30 14:00-14:30
Теория, практика
2
Эксперимент 19. Светильник, управляемый по USB
СЮТ
Тест, практическая работа
15.
апрель
17
18
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Эксперимент 20. Перетягивание каната
Устный опрос, практическая работа
16.
апрель
24
25
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Подключение датчика звука к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
17.
май
2
8
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Подключение датчика DHT11 к Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
18.
май
15
16
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
19.
май
22
23
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
20.
май
29
30
12:00-13:30 14:00-14:30
Практика
2
Чтение и сборка электрических схем на Ардуино
СЮТ
Тест, практическая работа
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Перечень методических пособий:
Онлайн программа на сайте роботехника18.рф
Справочник по C++ на сайте http://wiki.amperka.ru
Справочник по Arduino на сайте http://wiki.amperka.ru
Перечень методических материалов:
Онлайн тесты для проверки полученных знаний обучающихся размещены на сайте роботехника18.рф.
МАТЕРИАЛЬНО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Аппаратные средства
1. Компьютерный класс с персональными компьютерами.
2. Конструктор «Ардуино» с датчиками и радиодеталями;
3. Проектор и мультимедийная доска для демонстрации учебных фильмов, улучшения наглядности излагаемого материала и организации выступлений.
4. Телекоммуникационные устройства для доступа к сети Интернет.
5. Материалы для изготовления светильника (плата Ардуино УНО, макетная плата, ИК-приемник, светодиоды, резисторы, провода папка-папка)
Программные средства
1. Операционная система XP и выше;
2. Пакет Microsoft Office 2000 и выше;
3. Интернет-браузеры: Opera, Chrome и прочие;
4. Программа Arduino IDE.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Литература, используемая педагогом
Онлайн программа на сайте роботехника18.рф
Справочник по C++ на сайте http://wiki.amperka.ru
Справочник по Arduino на сайте http://wiki.amperka.ru
Литература, рекомендуемая для обучающихся
Онлайн программа на сайте роботехника18.рф
Справочник по C++ на сайте http://wiki.amperka.ru
Справочник по Arduino на сайте http://wiki.amperka.ru
Заголовок 215