29 января 2015      958      1

Микроэлектроника в школе

На данный момент созданы лаборатории по следующим направлениям:

  • — простые системы управления (на базе платформы Arduino, модулей компании Амперка и программного обеспечения Scratch) для учащихся 5–6 классов;
  • — программирование микроконтроллеров (на базе платформы ChipKIT UNO32, С++), для учащихся 7–8 классов;
  • — датчики и обработка сигналов (на базе платформы Arduino и наборов из 15 датчиков, С++); для учащихся 8–9 классов;
  • — проектирование цифровых устройств (на базе платформы Arduino и наборов электронных компонентов, С++), для учащихся 9–10 классов;
  • — мобильная робототехника (на базе Arduino-совместимых контроллеров и DIY-наборов по робототехнике, С++), для учащихся 9–11 классов;
  •  электронный текстиль (на базе LilyPad Arduino, С++).

Кроме того в ассортименте учебного оборудования у нас есть и Raspberry Pi, и Intel Galileo.

Немного истории…

На 5 городской Ярмарке инновация образовательных учреждений подведомственных мэрии города Архангельска (17.12.2010) был анонсирован проект «Лаборатория микроэлектроники в школе».
На тот момент мы уже ждали оборудование: Матрешки UNO компании Амперка.

В марте 2011 года  инновационный проект был реализован! Мы уже проводили массовые уроки для школьников. Основная цель: создание современной высокоинтеллектуальной междисциплинарной инженерной образовательной среды — лаборатории микроэлектроники.

В 2012 году к нам на урок пришла медиа-служба Северного (Арктического) федерального университета…

(фрагмент передачи «Кем быть? Математиком!«. САФУ имени М.В.Ломоносова)

К началу 2011/12 учебного года был разработан элективный курс «Основы микропроцессорных систем управления». На занятиях в лаборатории учащиеся узнают основы электричества, изучат устройство некоторых электроприборов и их применение. Получат практический опыт по сборке схем различных устройств и приборов, начиная от простейшего выключателя лампочки до цифрового дисплея, получат начальные знания в электричестве и схемотехнике, узнают об устройстве контроллера и его функциях.

Arduino in school is an approach to learning how humans communicate through computers that starts by considering how humans express themselves physically.

На 6 городской Ярмарке инновация образовательных учреждений подведомственных мэрии города Архангельска (14.12.2011) проект «Лаборатория микроэлектроники» стал победителем.

Опыт представлен на вебинаре Образовательной галактики Intel «Микропроцессорные системы управления — основа робототехники»: http://edugalaxy.intel.ru (продолжительность 60 мин).

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  мобильных компьютеров школьника (Intel Classmate PC) позволяет 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.

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)

no images were found

Arduino 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).

Учебный набор на базе Arduino

Сейчас каждого ребёнка окружает немыслимое число различных устройств, но, к сожалению, дети не имеют представления, как работают эти гаджеты. Современная образовательная среда 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 лабораторий на основе Arduino 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.

Комплект сенсоров +

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).

ChipKIT UNO 32

СhipKIT

28 ноября в Москве работу нашей школы по направлению «Микроэлектроника» представили делегации компании MIPS Technologies. В состав делегации вошли члены европейского представительство MIPS в Германии – Vice President European Operations Stefan Büchmann и Solutions Architect Christian Berg, инженер из штаб-квартиры MIPS Technologies в Саннивейл, Калифорния – Yuri Panchul и Мauro Diamant — Account Director (Израиль). Школе были переданы аппаратные средства для развития нашей лаборатории микроэлектроники: ChipKIT UNO32 Prototyping Platform, chipKIT Basic I/O Shield, Basys™2 Spartan-3E FPGA Board и оригинальная учебная литература.

10 микроконтроллеров ChipKIT UNO 32 после апробации в нашей школе  были переданы в Общеобразовательный лицей №17 города Северодвинска.
Проект реализует Паршев Александр Анатольевич.
Срок «запуска» проекта — 10 дней!!!

 Not only is chipKIT the first Arduino-compatible platform to provide 32-bit performance, but Microchip’s PIC32 microcontroller is also the highest performance 32-bit microcontroller in its class, featuring the industry-leading MIPS32® M4K® core from MIPS Technologies, Inc.» (press release) Подробнее (more)…

Процессорные ядра MIPS широко используются в бытовой электронике – телевизорах Sony, роутерах Cisco, принтерах Hewlett-Packard и других устройствах. Только в прошлом году в мире было выпущено более полумиллиарда устройств с процессорами MIPS.

Неожиданная идея

Мы начали эффективно использовать ChipKIT UNO32 + chipKIT Basic I/O Shield при проведении контрольных работ по программированию. Т.е. учащиеся на контрольной работе первый раз встречаются с этим оборудованием и ПО. Получилась программно-аппаратная контрольная работа. 100% новых заданий. Более подробно можно посмотреть в блоге…

 

Arduino в школе — это здорово!

Обсуждение: есть 1 комментарий
  1. Максим:

    То, чем вы занимаетесь, прекрасно!

    Ответить

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.

Любимые цитаты
«Так вся молодёжь делает – рассказывают о том, что им наиболее трудно далось, а то, что им легко далось, где проявляется талант – не рассказывают» (Пётр Леонидович Капица)
Популярные записи
Архивы
Амперка. Модули
РобоНорд-2017
Олимпиада «Будущий инженер»
Календарь записей
Ноябрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Окт    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  
Пять последних постов
Фотографии

© 2017 Начала инженерного образования в школе · 163051, Архангельск, ул. Тимме, 22/3. МБОУ Гимназия № 24