Микроэлектроника в школе. Arduino in School

Начала микроэлектроники в школе

В этом году в нашем образовательном учреждении создана система «Intel ClassmatePC — Arduino — Fritzing».
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 (www.arduino.cc) 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. С Arduino можно легко изучить и протестировать различные алгоритмы поведения.
В школе создана и успешно используется лаборатория робототехники на основе комплектов LEGO Mindstorms NXT. Создание лаборатории микроэлектроники позволит учащимся за время обучения пройти современный междисциплинарный инженерный курс. Кроме того, наличие в школе 30 мобильных компьютеров школьника (Intel Classmate PC) позволяет легко использовать оборудование в разных учебных кабинетах и создать среду «1 ученик — 1 компьютер», и тем самым наиболее эффективно развивать самостоятельность учащихся в выполнении экспериментальных работ.
В рамках средней школы возможно организовать «комбинированный» вариант обучения, в котором виртуальная реальность и действительность будут тесно переплетены.

Свободное программное обеспечение Fritzing (www.fritzing.org) предназначено для разработки электронных устройств. Устройства можно быстро создать из готовых элементов: плат Arduino, микросхем, сервомоторов, резисторов, конденсаторов, транзисторов, светодиодов, переключателей, датчиков и т. д. Достаточно выбрать их из списка и поместить на схему. Рисовать схему можно в двух режимах: в режиме принципиальной схемы и в режиме макетной платы. Причём, если смоделировать схему в режиме макетной платы, то принципиальная схема построится автоматически.
Система «Intel ClassmatePC — Arduino — Fritzing» прекрасно подходит для проведения занятий по темам: алгоритмизация, моделирование, информационные основы процессов управления. Государственные программы по информатике позволяют проводить экспериментальные, лабораторные и исследовательские работы в такой системе непосредственно на уроках информатики (или на факультативных занятиях, или элективных курсах).

Сейчас каждого ребёнка окружает немыслимое число различных устройств, но, к сожалению, дети не имеют представления, как работают эти гаджеты. Образовательная среда на основе Система «Intel ClassmatePC — Arduino — Fritzing» позволит вместе с учениками исследовать, как создаются такие устройства, как ими управлять, как их проектировать. Учащиеся начинают понимать, во-первых, что ходом физических процессов можно управлять с помощью программ, во-вторых, что в основе любого устройства находится контроллер, который реагирует на изменения одних параметров изменением других. В итоге складывается современный базовый междисциплинарный инженерный курс. Создание в школе системы «Intel ClassmatePC — Arduino — Fritzing», позволит ребятам, проявляя свои творческие способности, окунуться в мир интерактивных объектов, проводить опыты, исследования и эксперименты в метапредметной среде, развивая инновационное мышление и формируя качественно новый взгляд на сегодняшний технологический мир. Это будет взгляд инженера и дизайнера, а не потребителя.

Одной из ключевых проблем в России является её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами в условиях существующего демографического спада, а также низкого статуса инженерного образования при выборе будущей профессии выпускниками школ. Сейчас в средней школе необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности. Наш проект направлен на внедрение и распространение лучших практик по профориентации талантливой молодёжи на инженерно-конструкторские специальности. Занятия в лаборатории микроэлектроники позволят ощутить волшебство в работе инженера. Занимаясь в лаборатории, дети начинают чувствовать творческий путь от «идеи» до её «реализации», т.е. весь производственный цикл. Микроэлектроника является эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования и математики (STEM образование).

 «Верховным судьёй всякой физической теории является опыт. Без экспериментаторов теоретики скисают». Лев Давидович Ландау