STEAM-технологии в создании учебных проектов школьниками

Автор: Колганов Ефим Александрович

Организация: Филиал РГППУ в г. Нижнем Тагиле

Населенный пункт: Свердловская область, г. Нижний Тагил

Автор: Гребнева Дарья Михайловна

Организация: Филиал РГППУ в г. Нижнем Тагиле

Населенный пункт: Свердловская область, г. Нижний Тагил

Annotation

Modern education in the Russian Federation is increasingly focused on the independent activities of students and project activities. There is also a shortage of technical specialists in the country. One of the ways to solve this problem may be the use of STEAM technologies in the educational process.

Keywords: Arduino. 3D pen, Design, robotics and 3D modeling

STEAM-технологии

STEAM, вереводя аббревиатуру с английского языка, получаем: естественные науки, технология, инженерия, искусство, математика.

STEAM-технологии — это программа обучения, сочетающая занятия естественными науками, технологией, инженерией и математикой. Иногда к аббревиатуре добавляют букву А (arts) — искусство, гуманитарные науки.

В основе STEAM- лежат следующие принципы:

1. Практический характер учебных задач, возможность применения полученных навыков для решения практических задач.
2. Межпредметный характер обучения, использование знаний из различных областей.
3. Охват дисциплин, из естественнонаучного цикла (физика, химия, биология), современные технологии, инженерные дисциплины, творчество.

Главная цель STEAM-подхода — объединение современных технологий и творчества. Создание условий развития технических знаний и умений учащихся.

Ниже будет рассматриваться вариант, применения STEAM-технологии, в образовательном процессе. Учащимся предлагается, проявить свои технические способности, во время сбора схемы Led- светодиода, навыки программирования, для написания программы, творческие навыки для создания крепления для схемы.

Итоговым продуктом деятельности выступит проект включающий в себя 2 части: Led- светодиод управляемый потенциометр и крепление созданное 3-d ручкой.

Как работают 3D-ручки?

3D-ручка — инструмент для создания трёхмерных объектов рисования пластиком.

Ручка содержит нагревательный элемент, который разогревать и плавить пластик, который пропускается через специальную камеру. После плавки пластик подаётся через экструдер. Вне ручки жидкий пластик (относительно) быстро застывает и становится твердым, удерживая форму.

Техника безопасности при работе с 3 D-ручкой

• Как правильно использовать 3D ручку:
• При работе ручки не менее 10 см пластика должно оставаться снаружи ручки.
• После окончания работы извлеките пластик из ручки
• Не касаться наконечника работающей ручки температура может достигать 230 градусов.
• Ручка работает от розетки220v, поэтому техника безопасности с ней такая же, как и при работе с любыми другими электроинструментами.

Учащимся предлагается создать крепление для схемы Arduino с изображение животного. Крепление предлагается 2 видов: открытое и защитный корпус.

Крепление открытого типа, проще в изготовлении, но не сможет защитить схему от внешних повреждений (см. рис 1).

Рис 1 Открытое крепление

Закрытое крепление, представляет собой куб без 2 граней, и образует защитный корпус для схемы (см. рис 2).

Рис 2 Защитный корпус

Конструктор Arduino

Конструктор Arduino - это среда разработки, предназначенная для программирования микроконтроллеров. Среда разработки состоит из интерфейса для написания и отладки кода, а так же загрузки его в плату для управления аппаратными компонентами. Программный код Arduino пишется на языке C++.

Учащимся предлагается собрать RGB схему, использующая в качестве управляющего элемента потенциометр. То есть на изменение цвета светодиода, будет влиять выставленная сила потенциометра.

Комплектующие необходимые для сбора схемы (см. рис 3):

• Плата Arduino Uno 1 шт
• Провода 7 шт
• Резисторы 3 шт
• Led-светодиод 1 шт
• Потенциометр 1 шт

Рис 3 Компоненты схемы

В помощь учащимся, будет размещена схема, созданная в приложении тинкеркад:

После того как схема собрана, необходимо загрузить программный код в плату Arduino Uno . Готовый код, представлен в Листинге 1.

Листинг 1 Код программы

#define A0 0

#define R9 9

#define G10 10

#define B11 11

int val;

int newVal;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(9600);

pinMode(R9, OUTPUT);

pinMode(G10, OUTPUT);

pinMode(B11, OUTPUT);

}

void rgb (int red, int green, int blue){

analogWrite (R9, red);

analogWrite (G10, green);

analogWrite (B11, blue);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

val = analogRead (A0);

newVal=map(val, 0, 1023, 0, 1530);

if (newVal<=255){//красный

rgb (newVal,0,0);

} else if ((newVal>255)&&(newVal<=510)){//оранжевый и желтый

rgb (255,newVal-255,0);

} else if ((newVal>510)&&(newVal<=765)) {//зеленый

rgb (765-newVal,255,0);

}else if ((newVal>765)&&(newVal<=1020)) {//голубой

rgb (0,255,newVal-765);

}else if ((newVal>1020)&&(newVal<=1275)) {//синий

rgb (0,1275-newVal,255);

}else if ((newVal>1275)&&(newVal<=1530)) {//фиолетовый

rgb (newVal-1275,0,255);

}

Serial.println (newVal);

delay (1000);

}

В качестве примера готовой работы, представлен проект учащегося 9 класса (см. рис 4).

Рис 4 Примеры итоговых работ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. 1. Анисимова, Т. И. STEAM-образование как инновационная технология для Индустрии 4.0 / Т. И. Анисимова, О. В. Шатунова, Ф. М. Сабирова. Текст: непосредственный // Научный диалог. 2018. № 11. С. 322–332.
2. А. М. Ахметзянова, Р. Ф. Миннуллина А. М. Akhmetzyanova, R. F. Minnullina Елабужский институт ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», Елабуга Yelabuga Institute of Kazan (Volga Region) Federal University, Yelabuga Akhmetzyanova94@inbox.ru, mrozaliya54@yandex.ru STEAM ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАНИИ
3. Департамент образования и науки города Москвы Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «Педагогический колледж № 18 Митино» МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С 3Д РУЧКОЙ Автор-составитель: методист ГБПОУ «Педагогический колледж № 18 Митино» Скоропупова У.Г. Москва, 2020
4. Кокшарова Е.А., Колганов Е.А. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНСТРУКТОРА ARDUINO // Наука и перспективы. – 2023. – № 4; URL: nip.esrae.ru/ru/49-345 (дата обращения: 22.11.2024).

1. file0.docx (648,2 КБ)

Опубликовано: 24.12.2024