групповая работа - Калининградский областной институт

Государственное автономное учреждение
Калининградской области дополнительного профессионального образования
«Институт развития образования»
Выпускная квалификационная работа
по дополнительной профессиональной программе
профессиональной переподготовки
Содействие формированию интереса обучающихся 5 классов к техническому
творчеству на примере занятий по электронике.
Образовательное мероприятие: «Загляни в мир электроники»
Работу выполнили:
Костенко Эдуард Николаевич,
учитель технологии
МБОУ СОШ г. Правдинска
Сорокопуд Ольга Геннадьевна,
специалист по УМР
КОИРО
Маркушевская Елена Геннадьевна,
учитель информатики
Знаменской средней школы
имени Александра Моисеева
Савицкас Анастасия Сергеевна,
учитель математики
МБОУ «Прохладнинская СОШ»
Калининград
2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ......................................................................................................... 3
ЦЕЛЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ .................................................... 4
СТРУКТУРА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ ....................................... 5
ПОУРОЧНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТА ……………………………..……..6
САМОАНАЛИЗ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ ................................. 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 11
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................... 12
ПРИЛОЖЕНИЕ
2
АКТУАЛЬНОСТЬ
Актуальность образовательного мероприятия обусловлена требованиями государства и
общества к воспитанию личности, обладающей базовой культурой. Существенной частью этой
культуры выступает техника. Соответственно, педагогическое содействие развитию научнотехнического творчества детей и подростков в полной мере отвечает приоритетам
государственной политики в области образования.
Научно-техническое творчество выступает неотъемлемой частью творчества в целом,
потребностью в преобразовании мира в частности. Особую актуальность это положение
приобретает в отношении детей младшего подросткового возраста. Включение их в совместную
продуктивную деятельность, организация межличностного общения на материале технического
творчества соответствует психологическим особенностям младших подростков.
Также актуальность образовательного мероприятия определяется его интеграционным
характером: в процессе мероприятия реализована интеграция предметов «информатика»,
«технология»,
«математика»,
«робототехника» (межпредметные
связи),
«физика»
(надпредметная связь, т.к. пятиклассники её еще теоретически не изучают, но в ходе
мероприятия практически осваивают законы).
Современные образовательные наборы для творчества позволяют детям быстрее и проще
познать мир электроники и получить все необходимые знания, чтобы стать изобретателями.
Чем раньше ребята начнут интересоваться техническим творчеством, тем успешнее они будут в
выбранной профессии. Именно поэтому, мы считаем актуальным изучение электроники,
электротехники и азов программирования.
3
ЦЕЛЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ
Создать условия для развития
компетенций учащихся 5х классов. Содействовать
формированию интереса учащихся пятых классов к техническому творчеству на
примере занятий электроникой.
Для достижения поставленной цели были обозначены следующие задачи образовательного
мероприятия:
1. Обучающие (образовательные):
 знакомство учащихся с основами теории по электронике, электротехнике,
программированию;
 знакомство учащихся с основами работы по построению и монтажу электрических
цепей и программированию микроконтроллеров на базе «Ардуино».
2. Развивающие:
 развитие базовой культуры личности на основе технического творчества;
 развитие моторной и зрительной памяти;
 развитие логического мышления, последовательности шагов (этапность);
 развитие навыков контроля, самоконтроля и взаимоконтроля.
3. Воспитательные:
 содействовать формированию потребности в освоении новой техники;
 способствовать формированию бережного отношения к другим участникам
образовательного процесса; формированию способов понимающей коммуникации
при работе в парах и группе;
 формировать и развивать коммуникативные навыки (компетенции), чувства
индивидуальной и групповой ответственности.
Планируется, что в ходе проведения образовательного мероприятия учащиеся
приобретут ЗУНы:
 Первоначальные знания по теории электротехники, электроники, программирования;
 Умения по построению и практике монтажа электрических цепей, сборки схем, по
написанию программного кода на микроконтроллеры «Ардуино»;
 Навыки разнообразных приёмов взаимодействия и коммуникации.
В результате обучения у учащихся могут быть сформированы Компетенции:
 Познавательного плана (учащийся, на основании первоначально полученных знаний,
сможет самостоятельно начать поиск необходимой информации);
 Коммуникативного плана (учащийся сможет строить отношения с окружающими, в
частности, со сверстниками, на материале интересной актуальной и «модной» темы);
 Личностного плана (учащийся приобретёт знания, опыт творчества и на основе
полученного опыта добьётся результатов, которые приведут к росту и развитию его личности).
4
СТРУКТУРА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ
№
1
2
Этап
Подготовительный
этап
Вводный этап
Основной этап
Заключительный
этап
3
Последействие
Содержание
Подготовка к образовательному мероприятию:
 подготовка презентационного и видео
материалов;
 подготовка таблиц: «я не знал; я не умел; я
узнал; я научился!»
 подготовка и установка ПО ArduinoIDE;
 подготовка к сборке образовательных наборов
«Матрёшка X» от «Амперки».
 Игра на знакомство «Повторяем имена»;
 Введение в тему «Электричество»:
- показ презентации;
- знакомство с основами электричества;
- источники электричества;
- потребители электричества;
- отгадываем загадки про электричество.
 Теоретическая часть:
Знакомство с простейшими элементами
электрических цепей:
- устройство электрических цепей;
- построение электрических цепей на
образовательном наборе «Матрешка X»;
- физкультминутка;
- видеофильм «Что такое Ардуино»;
- среда программирования «ArduinoIDE».
 Практическая часть:
- программирование микроконтроллера на базе
«Ардуино»;
- Эксперимент «Маячок» и «Маячок с
нарастающей яркостью».
 Представление результатов практической
работы;
 Рефлексия:
- устный опрос «меня удивило,..мне захотелось
попробовать..»
- заполнение таблиц «я не знал; я не умел; я
узнал; я научился!»
 Награждение подарками (шариковые ручки).
- повышение интереса учащихся к техническому
творчеству;
- желание заниматься электроникой и
программированием.
5
Время
2
недели
2 часа
2 часа
2 часа
ПОУРОЧНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТА
УРОК 1-2
Тема: Основы электричества.
Целеполагание для ученика (что надо узнать, чему научиться за урок):
В течение первых двух уроков учащиеся получают основополагающие теоретические
знания об электричестве. Они знакомятся с такими понятиями, как электрический ток, источник
электричества, проводники, потребители. Учащиеся должны понимать, от чего зависит сила
тока, какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с электричеством.
Целеполагание для учителя (в управленческих формах – организовать, научить, помочь
осознать).
- Предметные цели:
Организовать активную беседу на рассматриваемую тему. Научить различать источники,
проводники и потребители электрического тока. С помощью простейших опытов сформировать
понятия силы тока, проводимости и напряжения.
- Цели, отражающие развитие УУД:
Способствовать формированию умения рассуждать (обсуждение основных понятий),
организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и
сверстниками (обсуждение работы), а также способности использования своих учебных знаний
в практике (работа учащихся на следующих занятиях).
- Цели, развивающие личностную мотивацию, социализирующие цели:
Сформировать в учениках коммуникативную компетентность
сотрудничестве друг с другом и с учителем
в
общении
и
Опорные понятия, термины:
Проводимость. Сопротивление. Электрический ток. Заряд частицы. Напряжение.
Источники тока. Потребители. Проводники. Изоляторы.
Новые понятия, термины:
Электрический ток. Источник электрического тока. Проводник тока. Потребитель тока.
Взаимосвязь тока-напряжения-сопротивления.
Этапы уроков № 1-2
Организационный момент
3-4 минуты
1. Обсуждение басни
«Электричество – мой друг» - 15
мин.
2. Изложение нового материала.
Электрический ток, заряд,
источники, проводники и
потребители тока.– 25 мин.
Деятельность
учащегося
Дидактическое
обеспечение
Ответы на вопросы.
Проектор
Обсуждение произведения
Запись основных понятий
в тетрадь
ПЕРЕМЕНА
6
Проектор.
Теоретический материал
для демонстрации.
Этапы уроков № 1-2
3. Строение атомных
электростанций. Связь силы тока
с напряжением и
сопротивлением – 20 мин.
4. Демонстрация существования
электростатического поля на
примере опыта с воздушным
шариком - 15 мин.
Деятельность
учащегося
Обсуждение вопросов.
Проведение опыта
«Движение заряженных
частиц»
Дидактическое
обеспечение
Проектор, секундомер,
имитация проводника
Сборка кораблика из
бумаги, запуск его в
плавание.
Цветная бумага,
воздушный шар
5. Рефлексия – 5 мин.
6. Заключительное слово.
Домашнее задание. Анонс
занятий на следующую неделю –
5 мин.
Обсуждение
УРОК 3-4
Тема: Электрическая цепь. Принципиальные и монтажные электрические схемы.
Целеполагание для ученика (что надо узнать, чему научиться за урок):
В течение 3-го урока ученики получают теоретические знания об основных законах
электричества, электрических цепях и их графическом отображении. В течении 4-го урока
ученики строят первую электрическую цепь по схеме. Они должны научиться отличать
основные элементы и их назначение в конкретной схеме, устранять неисправности.
Целеполагание для учителя (в управленческих формах – организовать, научить, помочь
осознать).
- Предметные цели:
Опираясь на знания, полученные на уроках 1-2, продолжить изучение основ
электротехники. Научить
различать элементы электрических цепей и их обозначения,
пользоваться безпаечной макетной платой для построения цепей. Научить находить
неисправности. Помочь осознать важность безошибочной работы.
- Цели, отражающие развитие УУД:
Способствовать формированию умения самостоятельно планировать путь достижения
цели (сборка цепи по предложенной схеме), организовывать учебное сотрудничество и
совместную деятельность с учителем и сверстниками (обсуждение работы), а также
способности использования своих учебных знаний в практике (подключение светодиода в
цепь с заданными параметрами питания).
- Цели, развивающие личностную мотивацию, социализирующие цели:
Сформировать в учениках коммуникативную компетентность
сотрудничестве друг с другом и с учителем
Опорные понятия, термины:
7
в
общении
и
Проводимость. Сопротивление. Электрический ток. Заряд частицы. Напряжение.
Источники тока. Потребители. Проводники. Изоляторы.
Новые понятия, термины:
Взаимосвязь тока-напряжения-сопротивления. Электрическая цепь. Принципиальная и
монтажная схема. Графическое отображение элементов электрической цепи. Макетная плата.
Резистор, светодиод, перемычка.
Этапы уроков № 3-4
Организационный момент
3-4 минуты.
1. Краткое повторение материала,
полученного на уроках 1-2,
обсуждение экспериментов с
упором на понятие «заряд»
«проводимость» - 20 мин.
Деятельность
учащегося
Ответы на вопросы.
Обсуждение
экспериментов
2. Изложение нового материала.
Чертеж схемы с экрана.
Взаимосвязь параметров
Перенос символов из
(напряжение, ток, сопротивление). учебника
Электрические цепи и их
графическое отображение.
Знакомство с резисторами и
светодиодами – 20 мин.
ПЕРЕМЕНА
3. Изучение приемов работы с
макетной платой. Построение
цепи с горящим светодиодом по
принципиальной схеме – 25 мин.
4. Обсуждение ошибок, и методов
устранения неисправностей – 10
мин.
Работа с макетной платой
Дидактическое
обеспечение
Проектор, демонстрация
записи экспериментов.
Проектор. Теоретический
материал для
демонстрации. Учебник
по технологии 8 класс.
Раздаточный материал из
набора «Матрёшка Икс»
Раздаточный материал из
набора «Матрёшка Икс»
Обсуждение
5. Рефлексия – 5 минут.
6. Заключительное слово. Домашнее
задание. Анонс занятий на
следующую неделю – 5 мин.
УРОК 5-6
Тема: Микроконтроллер Arduino. Программирование на базе Arduino IDE.
Целеполагание для ученика (что надо узнать, чему научиться за урок):
В течение 5-6 уроков ученики получат теоретические знания о микроконтроллере
Ардуино и его возможностях. Научатся строить электрическую схему и программировать
микроконтроллер для проведения эксперимента «Маячок». Также научатся отличать основные
8
процедуры программного кода, его назначение, устранять неточности при его написании.
Самостоятельно перепрограммируют микроконтроллер для второго эксперимента «Маячок с
нарастающей яркостью».
Целеполагание для учителя (в управленческих формах – организовать, научить, помочь
осознать).
- Предметные цели:
Опираясь на знания, полученные на уроках 1-4, продолжить изучение основ
электротехники, электрических цепей. Научить основам программирования. Научить читать и
самостоятельно прописывать программный код. Научить находить неточности. Помочь
осознать важность безошибочной работы.
- Цели, отражающие развитие УУД:
Способствовать формированию умения самостоятельно планировать путь достижения
цели (сборка цепи по предложенной схеме), организовывать учебное сотрудничество и
совместную деятельность с учителем и сверстниками (обсуждение работы), а также
способности использования своих учебных знаний в практике (подключение светодиода в
цепь с заданными параметрами питания и программировать его).
- Цели, развивающие личностную мотивацию, социализирующие цели:
Сформировать в учениках коммуникативную компетентность
сотрудничестве друг с другом и с учителем.
в
общении
Опорные понятия, термины:
Проводимость. Сопротивление. Электрический ток. Заряд частицы. Напряжение.
Источники тока. Потребители. Проводники. Изоляторы.
Новые понятия, термины:
Микроконтроллер. Программный код. Программирование.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА 5-6:
Этапы уроков № 5 – 6
Организационный
момент
1. Краткое повторение
материала, полученного
на уроках 1-4.
Обсуждение
экспериментов с упором
на понятия «заряд»,
«проводимость».
Деятельность
учащегося
Игра на знакомство
«Повторяем имена»
Ответы на вопросы.
Повторение и обсуждение
пройденных экспериментов.
Дидактическое
обеспечение
Время
(мин.)
5
Проектор (для
демонстрации
экспериментов)
5
9
и
Этапы уроков № 5 – 6
2. Изложение нового
материала:
I. Знакомство с
микроконтроллером
«Ардуино» (его
актуальность и
доступность);
II. Порядок построения
принципиальной схемы
на макетной плате.
III. Порядок
подключения
микроконтроллера со
схемой к ноутбуку.
ПЕРЕМЕНА.
3. Изучение приемов
программирования.
4. Написание
программного кода. Его
основные функции.
Проведение
эксперимента «Маячок».
5. Порядок
перепрограммирования
исходного кода.
6. Обсуждение ошибок и
методов устранения
неисправностей.
7. Рефлексия.
Деятельность
учащегося
I. Знакомство с
микроконтроллером (детали)
II. Построение
принципиальной схемы на
макетной доске
Дидактическое
обеспечение
Проектор. Видеоматериал для
демонстрации.
Раздаточный
материал из набора
«Матрёшка Икс».
Раздаточный
материал: «порядок
подключения схем».
Время
(мин.)
30
III. Подключение
микроконтроллера с
построенной схемой к
ноутбуку.
Знакомство со средой
разработки Arduino IDE.
Ноутбуки с
Написание программного кода программным
(скетча).
обеспечением
Проведение эксперимента
Arduino IDE
«Маячок».
Проектор.
Дидактический
материал для
Перепрограммирование
демонстрации.
исходного кода.
Самостоятельная работа над
экспериментом «Маячок с
нарастающей яркостью».
Обсуждение и исправление
ошибок.
Анализ своих эмоций и
чувств, состояний,
способностей, поведения.
Проектор.
Раздаточный
материал.
Заключительное слово
Вручение подарков!
САМОАНАЛИЗ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МЕРОПРИЯТИЯ
Дата проведения образовательного мероприятия: 14, 21, 28 октября 2015 г.
Где проводилось образовательное мероприятие: МБОУ СОШ г. Правдинск.
10
30
5
5
Продолжительность образовательного мероприятия: 3 урока по 2 часа.
Образовательное мероприятие проводилось: учителем технологии МБОУ СОШ г.
Правдинск Костенко Эдуардом Николаевичем; учителем математики МБОУ «Прохладненская
СОШ» Савицкас Анастасией Сергеевной; специалистом по учебно-методической работе
КОИРО Сорокопуд Ольгой Геннадьевной; учителем информатики Знаменской средней школы
имени Александра Моисеева Маркушевской Еленой Геннадьевной.
Тема образовательного мероприятия: «Загляни в мир электроники»
Тип образовательного мероприятия: данное образовательное мероприятие –
комплексное, сочетающее элементы урочной и внеурочной деятельности. Урочная
деятельность – это урок «открытия нового знания»; внеурочная деятельность – это мастер-класс
по техническому творчеству.
ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ
Обладая в начале изучения начальными знаниями в технологии и информатики, ребята
научились:
1. ПРОЕКТИРОВАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ;
2. ПЕРЕПРОГРАММИРОВАТЬ ИСХОДНЫЕ КОДЫ;
3. УПРАВЛЯТЬ ЭЛЕКТРОННЫМ УСТРОЙСТВОМ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ
«Ардуино UNO».
Ребята самостоятельно программировали микроконтроллер «Ардуино», чтобы светодиод
мигал с разной интенсивностью, тем самым завершив эксперимент «Маячок» с личным
хорошим результатом.
В результате, каждый учащийся получил отличную базу знаний в области технологии,
которая может быть использована в будущем: для новых проектов и поступления в высшее
учебное заведение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное образовательное мероприятие, на наш взгляд, полностью соответствует
поставленным целям и задачам. Созданы и реализованы условия для актуализации
технического творчества учащимися. Ребята познакомились с основами теории по электронике
и программированию, а также освоили навыки межличностного общения на предмете
актуального, интересного и «модного» творчества.
Форма образовательного мероприятия актуальна и целесообразна, так как способствует
развитию познавательной активности учащихся, воспитанию ценностного отношения к
деятельности, развитию базовой культуры личности на основе технического творчества.
Целесообразность данной программы определялась соответствием форм её реализации, а
также возрастными и индивидуальными особенностям учащихся.
11
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Для учителя:
1. О.В. Павлова. Технология. 5-9 классы (вариант для мальчиков): развернутое
тематическое планирование по программе В.Д. Симоненко/ О.В. Павлова (и др.). Волгоград:
Учитель, 2012
2. Учебник для образовательного набора «Амперка», «Основы программирования
микроконтроллеров», Бачинин А., Панкратов В., Накоряков В., - Москва, 2013;
3. Электронное пособие: http://wiki.amperka.ru/
4.
Основы робототехники. / А. А. Иванов – М.: Форум. Инфра-М, 2012. – 224 с.
5. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов. / Д. Г. Копосов – М.:
Бином. Лаборатория знаний, 2012. – 292 с.
6.
Робототехника для детей и родителей. / С. А. Филиппов – М.: Наука, 2013. – 320 с.
7. Робототехника.
Инженерно-технические
http://www.russianrobotics.ru/
кадры
инновационной
России.
8. Приказ Минобрнауки России № 1897 от 17.12.2010 г. «Об утверждении федерального
государственного образовательного стандарта основного общего образования»
Для учащихся:
9. Тищенко А.Т. Технология. Технический труд: 5 класс /учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений/ А.Т. Тищенко, Н.В. Синица. – М.: Вента-Граф, 2011
10. Тищенко А.Т. . Технический труд: 5 класс /рабочая тетрадь для учащихся
общеобразовательных учреждений/ А.Т. Тищенко, Н.В. Синица, Н.А. Буглаева; под редакцией
В.Д. Симоненко – М.: Вента-Граф, 2011
12
ПРИЛОЖЕНИЕ № 1
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИСПОЛЬЗОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ
СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ
1. интерактивное оборудование (мультимедийный проектор);
2. ноутбук учителя;
3. ноутбук ученика (8 шт.);
4. образовательный набор «Матрёшка X» (8 шт.);
5. микроконтроллер «Ардуино» (8 шт).
6. презентационный материал;
7. видео-материал.
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ НАБОР «МАТРЁШКА X»
Образовательный набор «Матрёшка X» - это
комплект радиоматериалов для индивидуальной
работы на базе Arduino. Его можно отнести к
самым простым конструкторским наборам, но
вполне приемлемым для самодеятельного
технического творчества.
С
ним
можно
стать
конструкторомизобретателем, а также найти электрические
провода и плату, на которой монтируются
радиодетали.
Создание собственного электронного устройства окажется возможным, изучив азы
электроники и электротехники. Используя этот конструктор можно изготовить20 готовых схем,
по которым можно воссоздать восемь устройств.
Комплектация











ArduinoUno - платформа
Монтажная плата для Arduino
BreadboardHalf - макетная плата
Резисторы (220 Ом) – 10 шт.
Резисторы (10 кОм) – 10 шт.
Потенциометр (переменный резистор)
Светодиоды красные (5 мм) – 12 шт.
Кнопка для такта – 5 шт.
Электропровода типа «папа-папа» - 65 шт.
USB- кабель (A — B)
Руководство пользователя.
13
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ARDUINO UNO
Микроконтроллер
Рабочее напряжение
Входное напряжение (рекомендуемое)
Входное напряжение (предельное)
Цифровые Входы/Выходы
ATmega328
5В
7-12 В
6-20 В
14 (6 из которых могут
использоваться как
выходы ШИМ)
6
40 мА
50 мА
32 Кб (ATmega328) из
которых 0.5 Кб
используются для загрузчика
2 Кб (ATmega328)
1 Кб (ATmega328)
16 МГц
Аналоговые входы
Постоянный ток через вход/выход
Постоянный ток для вывода 3.3 В
Флеш-память
ОЗУ
EEPROM
Тактовая частота
ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как
«электричество». Что же такое электричество, всегда ли люди знали о
нём?
Без электричества представить нашу современную жизнь практически
невозможно. Скажите, как можно обойтись без освещения и тепла, без
электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко
проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в
работе.
В чём же заключается суть электричества? Суть электричества сводится к тому, что
поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это вещество, способное
проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь,
поток частиц выполняют определённую работу.Это явление называется «электрический ток».
Силу электрического тока можно измерить. Единица измерения силы тока — Ампер, получила
своё название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя
ученого-физика – Андре Ампер.
14
Вернёмся ещё раз к определению электрического тока. Ток –
направленное движение заряженных частиц. Если мы имеем дело с
металлом, то заряженные частицы – это электроны. Слово «янтарь»
по-гречески – это электрон.
Таким образом, мы понимаем, что всем нам известное
понятие «электричество» имеет древние корни.
Сегодня без электричества не сможет прожить ни одна цивилизованная страна. Каким же
образом добывается такое огромное количество электроэнергии, которое может обеспечить
потребности миллиардов людей, живущих на Земле? Для этих целей созданы электростанции.
На них при помощи генераторов и создаётся электроэнергия, которая затем передаётся на
огромные расстояния по линиям электропередач. Электростанции бывают разных видов. Одни
для получения электричества используют энергию воды, они называются гидроэлектростанции.
Другие получают энергию от сгорания топлива (газа, дизельного топлива или угля). Это
тепловые электростанции, которые вырабатывают не только электрический ток, но и могут
одновременно нагревать воду, которая затем поступает в отопительные трубы, греющие
помещения домов или цехов заводов. А есть ещё атомные электростанции, ветровые,
приливные, солнечные и многие другие.
Поведение электрической цепи можно сравнить с гидравлической системой.
В основном электростанции не работают сами по себе. Они связаны между собой линиями
электропередач. С их помощью электроэнергия направляется туда, где она больше всего нужна.
Линии электропередач протянулись по всей нашей необъятной стране, поэтому тот ток,
который мы используем у себя дома, может вырабатываться очень далеко, за сотни километров
от нашей квартиры. Но где бы ни стояла электростанция, благодаря линиям электропередачи
каждый человек сможет воткнуть вилку в розетку и включить любой необходимый ему прибор
или устройство.
Источники электричества - электростанции, аккумулятор, гальванический элемент.
Теперь, мы знаем откуда берется электрический ток.
ПОКАЗЫВАЕМ ЭКСПЕРИМЕНТ С ВОДОЙ
Гидравлическая (водопроводная) система
ОТГАДЫВАЕМ ЗАГАДКИ
О РОЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В НАШЕЙ ЖИЗНИ
Посмотри на мой бочок,
Во мне вертится волчок.
Никого он не бьёт,
Зато всё собьёт!
(Миксер).
Только я, только я
Я на кухне главная.
Без меня, как не трудитесь
15
Без обеда насидитесь.
(Электроплита).
Он охотно пыль
вдыхает,
Не болеет, не чихает.
(Пылесос).
ОТГАДЫВАЕМ ЗАГАДКИ
О РОЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В НАШЕЙ ЖИЗНИ
То назад, то вперёд
Ходит-бродит пароход.
Остановишь – горе! –
Продырявишь море. (Утюг).
Не радио, а говорит,
Не театр, а показывает.
(Телевизор)
БАСНЯ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – МОЙ ДРУГ»
Мой дед – большой любитель
басен,
Вещает мне о том, о сём,
А чтобы смысл всегда был ясен,
Я сам читаю обо всём.
Давным-давно была пора,
Еду варили у костра,
Подъем — лишь солнышко
взойдёт,
Отбой – как темнота придёт.
Но изменились времена,
И жизнь чудес теперь полна.
Компьютер можем мы включить,
И в город дальний позвонить,
Волны движение уловить,
По-новому людей лечить,
Дровами печи не топить,
Камином новым удивить,
И обогреть и накормить,
Что надо — ярко осветить.
Ведь электричество – наш друг,
Но надо умным быть, чтоб вдруг,
Не превратилось во врага,
Во вред не сделало шага.
Мораль сей басни такова —
Должна работать голова.
И делать надо всё с умом,
Чтоб слёз не проливать потом.
Ирис Ревю
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ.
МОНТАЖНАЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Электрическая цепь (гальваническая цепь) — совокупность устройств, элементов,
предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых
могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.
Сила тока – количество заряженных частиц,
прошедших через поперечное сечение проводника в
единицу времени.
Напряжение характеризует электрическое поле,
создаваемое током.
Чтобы изобразить на бумаге как должна выглядеть та или иная электрическая цепь
используют схемы. Схемы бывают разных видов со своими преимуществами и недостатками.
16
Рисованная схема
Красиво, но громоздко и непрактично:
Принципиальная схема
Компактно и наглядно:


То, что соединено линией, в реальности должно быть соединено проводником
то, что не соединено линией, в реальности должно быть электрически изолировано
Принципиальная схема без явного источника питания
Источник питания зачастую не рисуют в явном виде, а используют отдельные символы
для плюса и минуса. Такая схема ещё более компактна.
17
Принципиальная схема с отдельными контурами
Часто для удобства одну цепь на схемах разбивают на отдельные части. В сложных проектах
так добиваются наглядности и делят зоны ответственности между несколькими инженерамиразработчиками.
Принципиальная схема с отдельными контурами
ГРАФИЧЕСКОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Сборка схемы со светодиодом по образцу с доски учителя
18
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Сборка схемы со светодиодом по образцу с доски учителя
Усложняем схему самостоятельно
19
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
Если постоянно и монотонно трансформировать электроэнергию в другую форму,
область применения электричества будет сильно ограничена. Огромный мир разнообразных
полезных устройств открывается, если научиться контролировать и взаимодействовать с
электричеством. Для этого существует несколько способов.
Управление вручную
Автоматическое управление
Замыкать и размыкать цепь, измерять напряжение также
можно, не вручную, а автоматически, по заданному алгоритму при
помощи запрограммированного микроконтроллера, например
платы Ардуино.
Для быстрой сборки
электрических схем без пайки
и
без
проблем
существует макетная плата.
макетной доской, макеткой
Её же называют
или breadboard’ом.
Пример использования:
Одну и ту же схему на макетной доске можно собрать множеством способов. Пример
одной из конфигураций разберём для такой схемы:
На макетной доске её физическое воплощение может быть сделано таким способом:
На что стоит обратить внимание:
Цвета проводов, конечно же, значения не имеют. Однако хорошим
тоном является использование красных проводов для линии питания
и чёрных или синих для линии земли
 Мы подключили источник питания к длинным боковым
рельсам. Это позволяет не тянуть к нему самому большое количество
проводов с разных участков схемы, а задача по его замене или
перемещению сильно упрощается
 Положение всей схемы на макетной доске не так важно.
Важно взаимное положение компонентов друг относительно друга

20
Схема по горизонтали побита на отдельные участки, которые легко воспринимать и
изменять по отдельности.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ARDUINO UNO
ЭКСПЕРИМЕНТ «МАЯЧОК»
Учащиеся спрашивают, почему именно «Arduino»?
В течение следующих 5-10 лет, Arduino будет использоваться в каждой школе на уроках
электроники и физики. Создание управляемых устройств на базе вычислительной платформы
Ардуино» даёт возможность ученику освоить основные приёмы конструирования и
программирования управляемых электронных устройств и получить необходимые знания и
навыки для дальнейшей самореализации в области инженерии, изобретательства,
информационных технологий и программирования.
Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на
данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств
на микроконтроллерах.
В этом эксперименте мы будем мигать светодиодом с разной интенсивностью.
ДЛЯ ЭТОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НАМ ПОТРЕБУЕТСЯ:
Список деталей для эксперимента:

1 плата ArduinoUno;

1 беспаечная макетная плата;

1 светодиод;

1 резистор номиналом 220 Ом;

2 провода «папа-папа».
На предыдущих занятиях мы уже изучили, как в схеме обозначаются светодиод,
резистор, соединительные провода и т.д.
Принципиальная схема:
Схема на макетке:
Обратите внимание:
 Не забудьте, как соединены рельсы
в беспаечной макетной плате. Если на
вашей макетке красная и синяя линии вдоль
длинных рельс прерываются в середине,
значит проводник внутри макетки тоже
прерывается!
 Катод
(«минус»)
светодиода
—
короткая ножка, именно её нужно соединять с
землёй (GND)
21
Не пренебрегайте резистором, иначе светодиод выйдет из строя
Выбрать резистор нужного номинала можно с помощью таблицы маркировки или с
помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления
 Плата Arduino имеет три пина GND, используйте любой из них.


После того, как мы собрали схему на макетной плате, начинаем самое главное!
Программировать!!!
СРЕДА РАЗРАБОТКИ ARDUINO
Среда разработки Arduino состоит из
встроенного текстового редактора
программного кода, области сообщений, окна
вывода текста(консоли), панели
инструментов с кнопками часто
используемых команд и нескольких меню.
Для загрузки программ и связи среда
разработки подключается к аппаратной части
Arduino.
НАПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОДА (Скетча)
Теперь через USB- провод подключаем микроконтроллер Arduino с нашей схемой к
компьютеру или ноутбуку с операционной системой Windows, MAC, Linux. В нашем случае к
ноутбуку с операционной системой Windows, в котором уже установлено программное
обеспечение ArduinoIDE.
На рабочем столе мы видим ярлык программы Arduino и соответственно запускаем его,
кликая по нему два раза левой клавишей мыши!
Открылся программный код (далее скетч), в котором две основные функции setup и loop .
Процедуры setup и loop должны присутствовать в любой программе (скетче), даже если
вам не нужно ничего выполнять в них — пусть они будут пустые, просто не пишите ничего
между фигурными скобками.
Например:
voidsetup()
{
}
На нашей схеме, программный код будет отвечать следующим характеристикам:
Процедура setup будет означать запуск микроконтроллера.
Пин 13 в режиме выхода, т.е. в режиме источника напряжения (pinMode(13,OUTPUT);
Дальше переходим к процедуре loop, которая отвечает за бесконечный цикл операций в
микроконтроллере.
22
Подаем на пин 13 высокий сигнал (англ. «high»), т.е. выдаем 5 вольт. Через светодиод
побежит ток. Это заставит его светиться.
В скетче это будет прописано, как digitalWrite(13,HIGH);
Функция digitalWrite(pin, value) не возвращает никакого значения и принимает два
параметра:
 pin — номер цифрового порта, на который мы отправляем сигнал
 value — значение, которое мы отправляем на порт.
Для цифровых портов значением может быть HIGH (высокое, единица) или LOW (низкое,
ноль)
Задерживаем микроконтроллер (англ. «delay») в этом состоянии на 100 миллисекунд –
delay(100);
Подаем на пин 13 «низкий сигнал» (англ. «low»), т.е. выдаем 0 вольт или, приравниваем
пин 13 к земле. В результате светодиод погаснет – digitalWrite(13, Low);
Обратите внимание, что использованные нами константы: INPUT, OUTPUT, LOW, HIGH,
пишутся заглавными буквами, иначе компилятор их не распознает и выдаст ошибку.
Замираем в этом состоянии на 900 миллисекунд – delay(900);
Мы получаем бесконечную процедуру loop, это будет выглядеть так, как будто светодиод
мигает раз в 100мс+900 мс=1000 мс = 1 сек.
В итоге мы все это компилируем и загружаем на плату с помощью значка Upload (на
панели – этот значок в виде стрелочки вправо) и видим по строке состояния, она располагается
внизу нашего скетча, как проходит загрузка и нет ли ошибок с портами!!!
Если все удачно, то результат не заставляет себя долго ждать, светодиод загорается.
При перепрограммировании исходного кода, светодиод мигает с разной интенсивность.
Эксперимент удался!
23
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2
Таблица 1
РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
РЕФЛЕКСИЯ.
Фиксация знаний, умений, навыков учеников
Я НЕ знал…
Я узнал…
Я не умел…
Я научился…
Таблица заполняется каждым учеником индивидуально
УСТНЫЙ ГРУППОВОЙ ОПРОС
Вопросы выводятся на экран через видеопроектор. Обсуждаются поочерёдно.
1. Сегодня я узнал…
2. Было интересно…
3. Было трудно…
4. Я понял, что…
5. Теперь я могу…
6. Я почувствовал, что…
7. Я приобрел…
8. Я научился…
9. У меня получилось …
10. Я смог…
11. Я попробую…
12. Меня удивило…
13. Мне захотелось…
24