МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДЕТСКИЙ ДОМ КУЛЬТУРЫ»

Принята на заседании

методического (педагогического) совета

от «9» апреля 2019г.

Протокол №4

Утверждаю:

Директор МБОУ ДО «ДДК»

________________________/Лыскова М.Л./

«9» апреля2019 г.

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

технической направленности

Микроэлектроника. Продвинутый уровень»

Возраст обучающихся: 13-18 лет

Срок реализации: 39 недель

Автор-составитель:

Салтыков Илья Васильевич,

педагог дополнительного образования

г Глазов, 2019.

1.1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Техноквест»

имеет техническую направленность и составлена в соответствии с нормативными документами:

Федеральный Закон «Об образовании в Российской Федерации» от

29.12.2012 №273-ФЗ;

Концепция развития дополнительного образования детей (утверждена

распоряжением Правительства РФ от 04.09.2014 №1726-р);

Сан-Пин к устройству, содержанию и организации деятельности

образовательных организаций дополнительного образования детей (утверждено

постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 04.07.2014

№41);

Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по

дополнительным общеобразовательным программам (утвержден приказом

Министерства просвещения РФ от 9.11.2018 г. №196);

Методические рекомендации по проектированию дополнительных

общеразвивающих программ (включая разно уровневые программы) (Приложение к

письму Департамента государственной политики в сфере воспитания детей и

молодежи Министерства образования и науки РФ от 18.11.2015 №09-3242);

Положение о формах и видах контроля педагогических работников в

муниципальном бюджетном образовательном учреждении дополнительного

образования «Детский Дом культуры»

Положение о требованиях к оформлению дополнительных

общеобразовательных (общеразвивающих) программ в муниципальном бюджетном

образовательном учреждении дополнительного образования «Детский Дом культуры»

Актуальность программы:

Актуальность программы обусловлена тем, что микроконтроллеры используются во всех

сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. С помощью

программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной

техники, поэтому была разработана данная программа.

Отличительной особенностью данной программы является то, что одновременно

рассматриваются принципиальные теоретические положения, лежащие в основе работы

ведущих групп робототехнических систем. Такой подход предполагает сознательное и

творческое усвоение закономерностей микроэлектроники, с возможностью, их реализации в

быстро меняющихся условиях, а также в продуктивном использовании в практической и

опытно-конструкторской деятельности.

3

Адресат программы:

Возраст детей, участвующих в реализации программы от 13 до 18 лет. Зачисление в группы

возможно только при наличии медицинской справки об отсутствии противопоказаний для занятий с

компьютерной техникой и высокоточным оборудованием. Группы постоянные, хотя возможен переход

ребёнка из группы в группу. Педагог оставляет за собой право отбора обучающихся. В группе

занимается не более 10 человек.

Срок освоения:

Продолжительность реализации программы – 39 недель (156 часов).

Форма обучения:

– очная.

Особенности организации образовательного процесса:

в соответствии с индивидуальными учебными планами в объединениях по интересам,

сформированных в группы учащихся разных возрастных категорий (разновозрастные группы),

являющиеся основным составом объединения. Предусмотрена работа по группам и

индивидуальные задания.

Режим занятий:

Занятия проводятся 2 раз в неделю по 2 академических часа (45 минут) с перерывом 10

минут после каждого академического часа, во внеурочное время. В каникулярное время занятия

проводятся в соответствии с календарно-тематическим планом. Допускается изменение

расписания, форм и места проведения занятий.

4

1.2.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Цель программы:

На основе практического примера показать преимущественные характеристики

использования микроконтроллеров, необходимости их внедрения в различные устройства.

Задачи:

1. Обучить учащихся базовой части математического аппарата, применяемого в

программировании современных электронных вычислительных машин и

микропроцессорной техники.

2. Научить учащихся методам программирования на языках, применяемых в

современной вычислительной технике.

3. Научить работе в интегрированных средах разработки.

4. Научить основам электроники и программирования микроконтроллерных систем.

5. Научить работать в средствах эмуляции.

5

1.4.СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

1. УЧЕБНЫЙ ПЛАН

№

п/п Название раздела, темы

Количество часов Формы

аттестации /

контроля Всего Теория Практика

Раздел 1 «Схемотехника»

Вводное занятие. Основы работы

с аппаратно-программными

средствами Arduino.

8 6 2 Опрос

Входное собеседование 2 2 Собеседовани

е

Описание платы Arduino Uno и

др. Написание простейшей

программы мигания встроенным

светодиодом.

4 2 2

Знакомство с бредбоардом,

тактовой кнопкой, резистором и

светодиодом.

4 2 2

Аналоговый функционал Arduino.

ШИМ модуляция

8 4 4

Светодиоды. 8 2 6 Фестиваль

работ

учащихся

Основы схемотехники. 4 2 2

Аналоговые входы Arduino. 4 2 2

Делитель напряжения. 4 2 2

Работа с EEPROM 4 2 2

Правильное использование

функций delay() и millis() в

Arduino IDE

4 2 2

Типы коммуникации. Serial

соединение. Processing.

8 2 6

Подключение LCD 1602 экрана

по I2C.

8 4 4

Подключение RFID-модуля по

шине SPI.

8 4 4

Выполнение итоговой работы 2 2

Раздел 2 «Проектная деятельность»

Введение в проектную

деятельность

2 2

Создание автономного умного

устройства «Умная остановка»

12 2 10

Деловая игра «Публичное

выступление»

2 2

Защита проекта «Умная

остановка»

2 2 Защита

проекта.

6

№

п/п Название раздела, темы

Количество часов Формы

аттестации /

контроля Всего Теория Практика

Создание автономного умного

устройства «Умная теплица»

12 2 10

Деловая игра «Публичное

выступление»

2 2

Защита проекта «Умная теплица» 2 2 Защита

проекта.

Создание автономного умного

устройства по выбору.

12 2 10

Деловая игра «Проектная

деятельность»

2 2

Защита проектов 2 2 Защита

проекта.

Создание автономного умного

устройства «Умная квартира»

10 2 8

Деловая игра «Целеполагание» 2 2

Защита проекта «Умная

квартира»

2 2 Защита

проекта.

Создание автономного умного

устройства «Умный загородный

дом»

10 2 8

Защита проекта «Умный

загородный дом»

2 2 Защита

проекта.

ИТОГО: 156

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО ПЛАНА

Раздел 1 «Схемотехника»

1. Вводное занятие. Основы работы с аппаратно-программными средствами Arduino.

Назначение, цели и задачи кружка. Безопасная работа в компьютерном классе.

Формы организации и проведения занятий. Техника безопасности при работе в

компьютерном классе и с платами Arduino. Рассмотрение типов плат Arduino.

Выбор платы. Установка программной оболочки на компьютеры для написания

программ.

2. Входное собеседование. Проверка знаний, имеющихся у учеников.

3. Описание платы Arduino Uno и др. Написание простейшей программы мигания

встроенным светодиодом. Рассмотрение аппаратной части плат Arduino (UNO,

Nano). Знакомство со средой программирования Arduino IDE. Напишем самую

простую программу: мигание встроенным светодиодом.

4. Знакомство с бредбоардом, кнопкой, резистором и светодиодом. Знакомство с

устройством бредбоарда, резистором, светодиодом. Сборка схем с использованием

беспаичной макетной платы, резистором, светодиодом и тактовой кнопки.

7

5. Аналоговый функционал Arduino. ШИМ модуляция. Изучение функций в среде

программирования Arduino IDE. Написание программы для управления яркостью

светодиода с использованием PWM сигналов.

6. Светодиоды. Принцип работы. Светодиоды в электрических схемах. Применение

светодиодов. ИК приемник. RGB светодиод. ИК приемник. Съем сигналов

инфракрасного пульта дистанционного управления. Фестиваль творческих работ

7. Основы схемотехники. Понятия напряжения, тока, сопротивления. Закон Ома.

Делитель напряжения, регулятор напряжения и все, что с этим связано. Сборка

схем с подтягивающим и стягивающим резистором. Потенциометр (практическое

применение делителя напряжения). Включение регуляторов напряжения в схему.

8. Аналоговые входы Arduino. Устройство аналоговых входов. Знакомство с

фоторезистором и термистером Установка отчетного напряжения для аналоговых

входов. Включение фоторезистора в схему делителя напряжения. Реализация

проекта “Ночник”.

9. Делитель напряжения. Применение делителей напряжения. Эксперимент имитации

музыкального инструмента терменвокса.

10. Работа с EEPROM ПЗУ в платах Ардуино Конвертируем звук в код пьезо и

переключаем с помощью RESET

11. Правильное использование функций delay() и millis() в Arduino IDE Использование

DELAY и постановка проблемы Решение поставленной проблемы с

использованием функции MILLIS

12. Типы коммуникации. Serial соединение. Processing. Простое взаимодействие между

Arduino и компьютером. Простая коммуникация прием-передача. Применение

Serial взаимодействия с языком программирования Processing.

13. Подключение LCD 1602 экрана по I2C. Подключение периферии по

последовательной шине данных. Принцип работы I2C. Знакомство с LCD экраном

и модулем конвертером IIC/I2C. Датчик температуры и влажности DHT11.

14. Подключение RFID-модуля по шине SPI. Последовательный периферийный

интерфейс, шина SPI. Описание и принцип работы RFID-модуля RC522.

15. Зачет. Проверка знаний, полученных в результате изучения раздела.

Раздел 2 «Проектная деятельность».

Теория. Введение в проектную деятельность. Деловая игра «Публичное выступление»,

«Проектная деятельность», «Целеполагание».

Практика. Создание автономного умного устройства «Умная остановка», «Умная

теплица», «Умная квартира», «Умный загородный дом» и их защита в виде проекта. Чтение и

сборка различных электрических схем на Arduino с последующим программированием

микропроцессора.

8

1.5. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ

Личностные:

понимание необходимости изучения основ программирования;

знания о функциональных возможностях микроконтроллеров;

Предметные:

овладение знаниями в области программирования и схемотехники;

знать конструкцию микроконтроллеров и электронных устройств;

знать приемы сборки и программирования робототехнических устройств;

знать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

Метапредметные:

овладение навыками сотрудничества со сверстниками;

умение планировать свою деятельность;

умение применять полученные знания в повседневной жизни;

умение работать в группе.

9

2.1. КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК

№ Число Тема Кол-во

часов

Форма

занятия

Форма

контроля

1 Вводное занятие. Основы работы с

аппаратно-программными средствами

Arduino.

8 Опрос

2 Входное собеседование 2 Собеседовние 3 Описание платы Arduino Uno и др.

Написание простейшей программы

мигания встроенным светодиодом.

4

4 Знакомство с бредбоардом, тактовой

кнопкой, резистором и светодиодом.

4

5 Аналоговый функционал Arduino. ШИМ

модуляция

8

6 Светодиоды. 8 Фестиваль

работ

учащихся 7 Основы схемотехники. 4 8 Аналоговые входы Arduino. 4 9 Делитель напряжения. 4 10 Работа с EEPROM 4 11 Правильное использование функций

delay() и millis() в Arduino IDE

4

12 Типы коммуникации. Serial соединение.

Processing.

8

13 Подключение LCD 1602 экрана по I2C. 8 14 Подключение RFID-модуля по шине SPI. 8 15 Выполнение итоговой работы 2 16 Введение в проектную деятельность 2 17 Создание автономного умного устройства

«Умная остановка»

12

18 Деловая игра «Публичное выступление» 2 19 Защита проекта «Умная остановка» 2 Защита

проекта 20 Создание автономного умного устройства

«Умная теплица»

12

21 Деловая игра «Публичное выступление» 2 22 Защита проекта «Умная теплица» 2 Защита

проекта 23 Создание автономного умного устройства

по выбору.

12

24 Деловая игра «Проектная деятельность» 2 25 Защита проектов 2 Защита

проекта 26 Создание автономного умного устройства

«Умная квартира»

10

27 Деловая игра «Целеполагание» 2 28 Защита проекта «Умная квартира» 2 Защита

проекта 29 Создание автономного умного устройства

«Умный загородный дом»

10

30 Защита проекта «Умный загородный дом» 2 Защита

проекта

10

ИТОГО: 156

2.2. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

Материально-техническое обеспечение:

Для успешного освоения программы потребуется:

компьютер (ноутбук) с монитором, клавиатурой и мышкой,

программное обеспечение: операционная система Windows (версия не ниже 7), среда

разработки. Code-Blocks (версия не ниже 17.12), среда разработки Arduino IDE (версия

не ниже 1.8.5), среда разработки Freematics Arduino Builder (версия не ниже 1.0.9), пакет

офисных программ MS Office

локальная сеть с доступом в Интернет

презентационное оборудование (проектор с экраном/телевизор с большим экраном)

индивидуальный стол для работы

Информационное обеспечение:

литература

аудио

видео

интернет источники.

Кадровое обеспечение:

Количество педагогов, реализующих программу: 1

Уровень образования педагогов, достаточный для реализации программы:

Нет требований

Профессиональная категория педагогов, достаточная для реализации программы:

Нет требований

Уровень соответствия квалификации:

Образование педагога соответствует профилю программы

11

2.3. ФОРМА АТТЕСТАЦИИ

Аттестация проводится в следующих формах: защита проектов и проведение внутренних

соревнований.

Периодичность аттестации: 4 раза в год.

Разрабатываются и обосновываются для определения результативности освоения программы.

Призваны отражать достижения цели и задач программы.

Перечисляются согласно учебному плану и учебно-тематическому плану (зачет, творческая

работа, выставка, конкурс, фестиваль и др.).

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов: видеозапись, грамота,

готовая работа, перечень готовых работ, протокол соревнований, фото, отзыв детей и

родителей, свидетельство (сертификат), статья.

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов: выставка, готовое

изделие, демонстрация моделей, диагностическая карта, защита творческих работ, конкурс,

контрольная работа

12

2.4. ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Программа носит практико-ориентированный характер, основной формой контроля является

оценка реализованных проектов.

Критерии оценки проектов

По каждому пункту оценивается уровень компетенций

Низкий уровень (1 балл)

Средний уровень (2-3 балла)

Высокий уровень (4 балла)

1.Оригинальность и качество решения – Проект уникален и продемонстрировал

творческое мышление участников. Проект хорошо продуман и имеет сюжет / концепцию

2. Зрелищность – Проект имел восторженные отзывы, смог заинтересовать на его

дальнейшее изучение

3. Сложность – Трудоемкость, многообразие используемых функций

4. Понимание технической части – Команда продемонстрировала свою компетентность,

сумела четко и ясно объяснить, как их проект работает

5. Инженерные решения – В конструкции проекта использовались хорошие инженерные

концепции

6. Эстетичность – Проект имеет хороший внешний вид. Команда сделала все возможное,

чтобы проект выглядел профессионально

7. Навыки общения и аргументации – Участники смогли рассказать, о чем их проект, и

объяснить, как он работает и ПОЧЕМУ они решили его сделать

8. Скорость мышления – Участники команды с легкостью ответили на вопросы, касающиеся

их проекта

9. Уровень понимания проекта – Участники продемонстрировали, что все члены команды

имеют одинаковый уровень знаний о проекте

10. Сплоченность коллектива – Команда продемонстрировала, что все участники коллектива

сыграли важную роль в создании и презентации проекта

11. Командный дух – Все члены команды проявили энтузиазм и заинтересованность в

презентации проекта другим

13

2.5. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Для реализации программы используется комплекс методических материалов,

который включает в себя:

обучающие документальные фильмы и мультфильмы

интерактивные презентации

коллекцию изображений и фотографий

учебно-методическую литературу по физике

чертежи, схемы, технологические карты и инструкции по сборке

карточки творческих заданий и упражнений

брошюры, буклеты, таблицы, плакаты

Для подготовки материалов к занятиям используются Интернет-ресурсы:

«Амперка _ Вики»

Youtube канал «Заметки Ардуинщика»

14

2.6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соммер Улли. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino,

СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 256 с.

2. Теоретический материал компании «Амперка». – Режим доступа:

http://wiki.amperka.ru/

3. Том Иго. Arduino, датчики и сети для связи устройств. СПб.: БХВ-Петербург,

2015. – 544с.

4. Хофман Михаэль. Микроконтроллеры для начинающих, СПб.: БХВ-Петербург,

2014. – 304с.