16 квітня о 15:00Вебінар: Мотивація до навчання під час карантину

STEM-урок: "Навчальний міні-проєкт: «Привіт світ!» Знайомство з електронною платформою Arduino"

Про матеріал

Дана розробка STEM-уроку може бути використана як елемент впровадження проєктно-дослідницької діяльності у загальноосвітніх навчальних закладах та має на меті залучити до наукової діяльності учнів/учениць 9-11 класів.

Інтеграція базових знань з фізики та інформатики.

Перегляд файлу



Тема STEM-уроку: 

Навчальний міні-проєкт: «Привіт світ!» Знайомство з електронною платформою Arduino

 

Тип уроку: комбінований.

Вікова група: 9-11 клас (при можливості, залучення учнів та учениць 7-8 класу). Тип STEM-проєкту:  міжпредметний, дослідницький, короткотривалий (90 хв). Форма уроку: групова.

За програмою рівня стандарту зміст уроку буде спрямовано на розвиток в дітей наступних компетентностей:

Пояснювальна записка до уроку: дана розробка STEM-уроку може бути використана як елемент впровадження проєктно-дослідницької діяльності у загальноосвітніх навчальних закладах та має на меті залучити до наукової діяльності учнів/учениць 9-11 класів.

Мета: інтегрувати базові знання з фізики та інформатики на практиці за допомогою електронного конструктора; ознайомити учнів із будовою та призначенням основних елементів електронної платформи Arduino. Розкрити причинно-наслідкові зв’язки між спостережуваними явищами та теоретичними закономірностями.  Продовжувати формувати інтерес учнівського колективу до наукових досліджень.

Зміст уроку буде спрямовано на розвиток в учнів наступних компетентностей:

Ключові компетентності

Математична - застосовування математичних методів для опису, дослідження фізичних явищ і процесів.

Природнича -  вміння пояснювати природні явища і технологічні процеси; - використання знань з фізики для вирішення завдань, пов'язаних із реальними об'єктами природи і техніки;

-                 здатність, за допомогою фізичних методів самостійно чи в групі досліджувати природу;

-                 оцінка значення фізики та технологій для формування цілісної наукової картини світу, сталого розвитку.

Інформаційно-цифрова - уміння використовувати сучасні пристрої для опрацювання, збереження, передачі та представлення інформації;

-                 використання сучасних цифрових технологій і пристроїв для вивчення фізичних явищ, для обробки результатів експериментів, моделювання фізичних явищ і процесів;

-                 ціннісні орієнтири у володінні навичками роботи з інформацією, сучасною цифровою технікою.

 Ініціативність і підприємливість - уміння застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проєктної, конструкторської та винахідницької діяльності, для вирішення життєвих проблем, пов’язаних із матеріальними й енергетичними ресурсами;

-                 оцінювати можливість застосування набутих знань з фізики в майбутній професійній діяльності, для ефективного вирішення повсякденних проблем;

-                 оцінювати власні здібності щодо вибору майбутньої професії, пов’язаною з фізикою чи технікою;

-                 ціннісне ставлення до фізичних знань, результатів власної праці та праці інших людей.

Обізнаність і самовираження- використання знань з фізики та інформатики під час реалізації власних творчих ідей.

Предметні компетентності (їхня суть розкривається в наскрізних змістових лініях):

1)     уміння планувати, підготувати, спостерігати експеримент;

2)     уміння вимірювати застосовувати набуті знання на практиці та обробляти результати експерименту; 3) уміння інтерпретувати результати досліджень.

 

Обладнання: навчальний електронний набір для Arduino KS0070 KEYESTUDIO UNO R3, ноутбук або ПК, програмне забезпечення Arduino, проектор, Інтернетпідтримка.

Структура уроку:

Зміст уроку

Час, хв

Прийоми і методи

І. Організаційний етап. Актуалізація опорних знань. Постановка навчальної проблеми.

5

Питання класу. Фронтальна бесіда з елементами демонстрації.

II. Організація вивчення матеріалу.

70

Розповідь вчителя, бесіда;); спостереження й аналіз, виділення головного; записи на дошці і у зошитах. Написання найпростішої програми: «Привіт, світ!».

III. Закріплення нового матеріалу. Рефлексія.

10

Питання класу. Розв'язування якісних задач.  Бесіда. 

IV. Домашнє завдання. Підведення підсумків уроку.

5

Коментар учителя.

Хід уроку:

І. Організаційний етап. 

Привітання. Перевірка присутності.

Актуалізація опорних знань.

Необхідно актуалізувати знання, отримані учнями на уроках фізики та інформатики.

Питання класу

        Що таке алгоритм?

        Які мови програмування ви знаєте?

        Як можна пов’язати теоретичні знання з інформатики та фізики на практиці?

Постановка навчальної проблеми.

Слово вчителя:

«Сьогодні на уроці ми з вами дізнаємось про одну цікаву розробку, призначену для навчальних досліджень. Це є Arduino – електронна платформа з відкритим кодом, що містить як апаратне так і програмне забезпечення. За допомогою неї можна вивчати роботу різноманітних датчиків, досліджувати напівпровідникові елементи, виводити необхідну інформацію на електронне табло або ж активувати роботу того чи іншого приладу»

 

II. Організація вивчення нового матеріалу.  

Оголошення теми уроку.

Пояснення вчителя із записами в зошити (для наочності можна використати проектор, що виводитиме на екран інформацію з мережі Інтернет).

Слово вчителя:

«Спершу давайте проаналізуємо основні відомості, пов’язані з роботою даної електронної платформи».

Вчитель виводить на екран за допомогою проектора відповідну сторінку з Інтернет-мережі:

https://wiki.keyestudio.com/Getting_Started_with_Arduino

 

Питання до класу під час опрацювання теоретичного матеріалу на котрі необхідно акцентувати увагу: З чого складається Arduino?

      Основне призначення дошки Arduino. Що таке Arduino IDE?

      Як скористатися довідкою про мову Arduino?

Під час заняття буде використаний навчальний електронний набір для Arduino KS0070 KEYESTUDIO UNO R3.

Записи в зошити

Дошка Arduino - це невелика плата мікроконтролера, яка являє собою схему. Вона       містить       на      невеликому          чіпі    (мікросхемі)         цілий       комп'ютер (мікроконтролер). UNO – це стартова дошка, призначена для роботи з електронікою та кодуванням.   

Розглянемо довідку про мову Arduino. Перейдемо за відповідним посиланням:  https://www.arduino.cc/reference/en/

Примітка: варто заздалегідь виготовити картки для учнів із основними елементами мови Arduino.

Для опрацювання матеріалу ділимо учнів на невеликі групи і даємо відповідні завдання. Час опрацювання: 10 хв. Обговорення кожної картки – 2 хв.

Мову програмування Arduino можна розділити на три основні частини: функції, значення (змінні та константи) та структуру.

Завдання учням:       проаналізувати відповідні функції      мови програмування.

Картка 1

 

Завдання учням: розглянути типи даних і константи. Порівняти записи змінних в мові програмування Arduino та інших мовах програмування (наприклад, Pascal).

 

 

 


Картка 2

 

Завдання учням: проаналізувати структуру програмного коду.

Картка 3 (продовження)

Після розгляду основних елементів мови програмування, слід розглянути будову навчальної електронної плати. Переходимо за посиланням:


https://wiki.keyestudio.com/Getting_Started_with_Arduino#keyestudio_UNO_Devel opment_Board

Вчитель разом з учнями коментує основні складові будови плати KS0070 KEYESTUDIO UNO R3.

 

Отже, будова електронної плати:

1.     USB-з'єднання.

2.     Порт (джек) живлення постійного струму.

3.     Регулятор напруги.

4.     Кристалічний осцилятор Arduino.

5.     17. Режими перезавантаження плати.

6.     Режим з вихідною напругою 3,3 В.

7.     Режим з вихідною напругою 5 В.

8.     Заземлення.

9.     Зовнішнє джерело живлення.

10. Аналогові входи.

11. Мікроконтролер.

12. Послідовний периферійний інтерфейс.

13. Індикатор живлення.

14. Мітки прийому на передачі сигналу.

15. Цифровий ввід і вивід 

16. AREF

Встановлюємо додаток Arduino на комп’ютер:

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Створюємо проєкт: «Привіт світ!»

Початок роботи

1.                 Завантажте середовище Arduino (IDE) та встановіть або розпакуйте / витягніть каталог додатків.

2.                 Підключіть плату UNO до одного з USB-портів комп'ютера.

3.                 Встановіть драйвери (Якщо комп'ютер автоматично не завантажує та не встановлює необхідні драйвери USB, вкажіть налаштування обладнання в каталог «драйвери» програми Arduino IDE.)

4.                 Запустіть програму Arduino IDE

5.                 Відкрийте приклад ескізу.

6.                 Виберіть дошку в меню Інструменти.

7.                 Виберіть послідовний порт, який використовує плата.

8.                 Завантажте ескіз до дошки.

Обладнання

1.  Arduino плата - 1

2.  USB-кабель - 1

Кодування

    Після встановлення драйвера для Arduino, відкриваємо програмне забезпечення та пишемо (або копіюємо код) програму, яка відображатиме напис «Привіт, світ!» (або Hello World!)

Завдання учням: за наведеним зразком внести код програми до середовища програмування Arduino. Проаналізувати весь алгоритм. Скомпілювати код та завантажити його на плату.

 

Зразок коду для програми Arduino:

 

Після компіляції програми та її завантаження на плату відкриваємо монітор послідовних портів. Вводимо літеру “R” і спостерігаємо виведення заданої фрази на екран.

 

III.   Закріплення нового матеріалу. Рефлексія.

 

Звітування учнями виконання практичного завдання.

 

Питання класу

      Що нового ви дізналися під час уроку?

      Які навички і уміння ви отримали під час уроку?

      Які завдання були найцікавішими?

      Які були труднощі? Як їх подолали?

IV.   Домашнє завдання.

     Опрацювати теоретичний матеріал уроку. Підготувати повідомлення про світлодіодні лампи.

Підсумок уроку. Оцінювання учнів.  

 

Інформаційні джерела (електронні ресурси):

1.     Головна сторінка Keystudio: https://wiki.keyestudio.com/Main_Page

2.     Початок роботи з Arduino:

https://wiki.keyestudio.com/Getting_Started_with_Arduino

3.     Електронна дошка Ks0070_keyestudio_UNO_R3:  https://wiki.keyestudio.com/index.php/Ks0070_keyestudio_UNO_R3_Breadboard_ Kit_for_Arduino?fbclid=IwAR2cCXUiPERvpnu4qv1ZOWGqbnkJsz8DoEv_Dxc2f12CtO8Fj4CtLiwl70

pdf
Пов’язані теми
Фізика, 11 клас, Розробки уроків
До підручника
Фізика (академічний рівень, профільний рівень) 11 клас (Засєкіна Т.М., Засєкін Д.О.)
До уроку
Розділ 2. Електричний струм
Додано
29 грудня 2019
Переглядів
165
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку