«Разработка элективного комплекса по физике с применением

ARDUINO в учебном процессе»

Обучение должно вестись с использованием современных технологий.

Человеку нелегко жить в современном мире. Ему необходимо постоянно

развиваться

и

следовать

новейшим

технологиям

в

электронике,

которые

играют

очень

важную

роль

в

нашем

обществе.

Одним

из

них

является

семейство

контроллеров

Arduino.

Несмотря

на

то,

что

первый

прототип

платы был изготовлен в 2005 году, он имел самый простой дизайн и еще не

назывался Arduino, а в России он появился на рынке чуть более 10 лет назад,

это «новинка» для образование [1].

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

с емействе

микроконтроллеров ATmega и минимально необходимой привязке.

Arduino

может

принимать

цифровые

и

аналоговые

сигналы

от

различных

устройств

и

имеет

возможность

управления

различными

исполнительными модулями.

Arduino

очень

популярен

среди

любителей

сборки

самодельных

приборов разных возрастов (от любопытного ученика начальной школы до

опытного инженера, который находится на заслуженном отдыхе, который

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

к

преимуществам можно отнести:

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 [2].

Во-вторых, это кроссплатформенность. С Arduino вы можете работать

на 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 представляет

собой 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.

В-четвертых, это вариант аппаратного расширения. Возможности плат

Arduino

можно

расширить

с

помощью

специальных

микросхем,

которые

называются «щиты» (от англ. Shields). Щиты 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 [2].

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.

Среда

обитания

современного

человека

насыщена

различными

электронными

устройствами,

которые

будут

продолжать

развиваться

и

совершенствоваться. Другая сторона этого явления - упрощение процесса

создания электронного устройства. Благодаря накопленному развитию это

может быть настолько просто, что ребенок может справиться с этим. В

частности,

такую возможность

предоставляет

вычислительная

платформа

Arduino.

На

основе

этой

платформы

студенты

могут

проектировать

и

программировать модели систем с электронным управлением, не вдаваясь в

сложные

вопросы

проектирования

схем

и

программирования

на

низком

уровне. Кроме того, эта уникальная среда проектирования и дизайна имеет

низкий порог входа. Разработав и запрограммировав простые управляющие

устройства

для

рождественской

гирлянды

или

передавая

акустические

сигналы азбуке Морзе, учащийся может использовать простые электронные

игрушки

на

первых

этапах

изучения

Arduino.

В

то

же

время

Arduino

используется

профессиональными

программистами

и

«продвинутыми»

любителями

в

сложных

структурах

управления

роботизированными

устройствами [3].

Интегрированная среда разработки Arduino - это кроссплатформенное

Java-приложение,

которое

включает

в

себя

редактор

кода,

компилятор

и

модуль для переноса прошивки на плату. Среда разработки основана на языке

программирования

Processing

и

предназначена

для

программирования

новичками, которые не знакомы с разработкой программного обеспечения.

Этот учебный курс дает студентам 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 [4].

П р о г р а м м а

« М и р

А р д у и н о »

я в л я е т с я

д о п о л н и т е л ь н о й

общеобразовательной

(общеобразовательной)

программой

и

составлена с

учетом тенденций развития современных информационных технологий, что

позволяет поддерживать актуальность реализации этой программы.

Список использованный источников:

1.

Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. /

А.В. Белов – СПБ.: Наука и Техника, 2005. – 256 с.

2.

Гафурова

Н.О.,

Чурилова

Е.Ю.

Проектный

метод

в

изучении

Power point//Информатика и образование. 2002. №9. – С. 27–30.

3.

Корабельников

Е.А.,

Самоучитель

по

программированию

PIC

контроллеров для начинающих / Е.А. Корабельников – М.: Салон–Пресс,

2008. – 287 с.

4.

Шапарин

А.А.,

Птицина

Г.М.

Учет

типа

познавательных

интересов

школьников

при

работе

над

проектами

по

информатике

//

Педагогическая информатика. 1999. №2. – С. 21–27.