Использование образовательных платформ Arduino и Raspberry Pi в школьном курсе робототехники

Автор: Гунова Ольга Евгеньевна

Организация: НТГСПИ (филиал) УрГПУ

Населенный пункт: Свердловская область, г. Нижний Тагил

Аннотация

Статья посвящена внедрению платформ Arduino и Raspberry Pi в школьное обучение робототехнике. Рассматриваются преимущества платформ, формы уроков и этапы интеграции в учебный процесс. Приводятся практические проекты и рекомендации по поддержанию интереса школьников к техническим дисциплинам. Подчеркивается роль платформы в развитии инженерных, технических и творческих навыков, необходимых современным специалистам.

Ключевые слова: робототехника, Arduino, Raspberry Pi, обучение, проектная деятельность, программирование, информатика, современные технологии

The use of educational platforms Arduino and Raspberry Pi in the school robotics course

Annotation

The article is devoted to the introduction of Arduino and Raspberry Pi platforms into school teaching of robotics. The advantages of the platforms, lesson forms and stages of integration into the educational process are considered. Practical projects and recommendations for maintaining students' interest in technical disciplines are provided. The role of the platform in developing engineering, technical and creative skills necessary for modern specialists is emphasized.

Keywords: robotics, Arduino, Raspberry Pi, training, project activities, programming, computer science, modern technologies.

Современное образование должно давать не только теоретические знания, но и развивать практические навыки, необходимые для успешной жизни в быстро меняющемся технологичном мире. Междисциплинарный подход всё чаще применяется в обучении, объединяя математику, физику, информатику и технологии в едином образовательном пространстве. Особую роль в этом играет робототехника как часть STEM-образования. Использование платформ Arduino и Raspberry Pi позволяет учащимся применять полученные знания на практике — собирать устройства и видеть результат своих действий. Это наполняет обучение исследовательским и творческим смыслом.

Arduino — это платформа для разработки электронных устройств. Она идеально подходит для изучения программирования, электроники, сборки прототипов реальных гаджетов и хобби-проектов. Платформа включает в себя:

1. аппаратную часть — плату с микроконтроллером, например, Arduino Uno;

2. программную часть — бесплатную среду разработки Arduino IDE и встроенные библиотеки, которые упрощают работу с оборудованием.

Raspberry Pi — одноплатный компьютер, разработанный в Великобритании, ставший самым продаваемым в своей категории. Он предоставляет большие возможности для изучения программирования и компьютерных технологий через практические проекты.

Таблица 1. Сравнение платформ

Критерий	Arduino	Raspberry Pi
Тип платформы	Микроконтроллер	Одноплатный мини-компьютер
Языки программирования	C/C++	Python, Scratch, другие
Простота освоения	Высокая для начинающих	Требует базовых знаний ПК
Основные применения	Автоматизация, датчики, роботы	Медиасерверы, метеостанции, «умный дом»
Примеры проектов	Робот-следопыт, автоматический полив	Метеостанция, мини-система «умного дома»
Оборудование	Плата, компоненты	Плата, монитор, клавиатура и др.

Более 70% школ в развитых странах включают робототехнику в свои учебные планы, что свидетельствует о важности практического подхода в образовании.

Для эффективного внедрения Arduino и Raspberry Pi важно использовать продуманные методические подходы. Один из них — модульный, когда программа делится на отдельные темы и этапы.

1. Первый этап – изучение фундаментальных понятий электроники: ток, напряжение, сопротивление, светодиоды и резисторы.

2. Второй этап – освоение базовых принципов программирования: C++ для Arduino или Python для Raspberry Pi, создание простейших программ управления устройствами.

3. Третий этап – изучение взаимосвязи между программным кодом и физическим оборудованием, учатся проектировать и собирать системы, выполняющие конкретные задания.

4. Четвертый этап – создание практического проекта.

Такой подход повышает мотивацию и развивает умения самостоятельно искать информацию и решать нестандартные задачи. Особую роль играют коллективные формы работы, когда группа учеников реализует совместный проект, распределяя роли между разработчиками программ, сборщиками схем и аналитиками.

Одно из главных достоинств Arduino и Raspberry Pi — возможность создавать проекты, которые можно продемонстрировать на уроке, применить в повседневной жизни или представить на конкурсах.

1. Робот-следопыт на Arduino: передвижение по линии, освоение принципов работы датчиков и моторов.

2. Автоматизированный полив: система следит за влажностью почвы и управляет подачей воды.

3. Метеостанция на Raspberry Pi: сбор и анализ данных о температуре, влажности и давлении с выводом на экран или отправкой в облако.

4. "Умный дом": схемы управления светом, температурой и написание приложения для удалённого контроля.

Выполнение таких проектов формирует у школьников интерес к технологиям, помогает получить практический опыт и оказывает позитивное влияние на их профессиональную ориентацию.

Интеграция Arduino и Raspberry Pi в образовательный процесс существенно повышает интерес учащихся к STEM-дисциплинам и увеличивает вовлечённость на 40%. Она способствует формированию как профессиональных, так и универсальных навыков:

• Коммуникация: работа в группах требует грамотного взаимодействия, распределения задач и коллективного поиска решений.

• Инициативность и самостоятельность: проектная деятельность учит самостоятельному поиску информации, планированию, выбору оптимальных решений, ответственности за результат.

• Уверенность в себе: поэтапная работа над проектами, их успешная демонстрация и защита способствуют формированию позитивной самооценки.

• Информационная грамотность: учащиеся учатся ориентироваться в большом объёме технических данных, анализировать и использовать их для решения практических задач [3].

Внедрение платформ Arduino и Raspberry Pi в школьную робототехнику — эффективный способ реализовать межпредметные связи, стимулировать интерес учащихся к инженерному творчеству и современным технологиям. Для учителей рекомендуется сочетать фронтальные и групповые формы работы, использовать проблемно-ориентированные проекты и поощрять самостоятельность и инициативность школьников. Такой подход обеспечивает комплексное развитие личности обучающихся, отвечает современным требованиям системы образования и способствует успешной социализации и профессиональной ориентации школьников.

Список литературы

1. Ваграменко Я.А., Казиахмедов Т.Б., Яламов Г.Ю. Методическое обеспечение подготовки учителей образовательной робототехники. Педагогико-технологический аспект // ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА. — 2016. — № 1. — С. 30.

2. Сборник материалов IV Всероссийской научно-технической конференции: в 2-х томах. Т. 1. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2016. – 238 с.

3. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования / Минобрнауки России. — М.: Просвещение, 2021. — 44 с.

4. Цеева Ф.М., Нагаплежева Р.Р. Актуальные вопросы преподавания робототехники в школе // Педагогический журнал. — 2022. — Т. 12. — № 3А. — С. 326-331.

1. file0.docx (482,4 КБ)

Опубликовано: 17.06.2025