Развитие робототехники, появление различных электронных приборов упрощает и улучшает повседневную жизнь человека. Информационные технологии вызывают у обучающихся интерес к техническому творчеству и разработке собственных устройств, стимулируют проявление у молодого поколения интереса к науке, технике, инициативности, творческого мышления, способности к нестандартным решениям, привлекают детей и подростков к занятиям научными изысканиями и творчеством.

В настоящий момент существуют необходимость в обучении работы с микроконтроллерной техникой для поддержания и развития познавательной, исследовательской и экспериментальной деятельности школьников в области разработки и программирования электронных устройств. Основным задерживающим фактором является недостаток теоретических знаний учащихся в области электроники и программирования микроконтроллерной техники.

Школьники, территориально проживающие вдали от районного центра зачастую лишены такой возможности, так как организация дополнительного образования на местах требует наличия в штате узких специалистов и сложной дорогостоящей техники, чего зачастую не бывает. Для решения это проблемы в 2014 году на базе ГАУДО МО “МОЦДО “Лапландия” была разработана дополнительная общеобразовательная программа «Робонавтика: мир Arduino» (дистанционная)» направленная то, чтобы сформировать теоретическую базу знаний у учащихся в этой области инженерно-технического творчества и способствовать реализации их образовательных потребностей в области разработки различного вида робототехнических конструкций по средством дистанционных образовательных технологий.

Цель программы заключается в удовлетворении образовательных потребностей учащихся в области теоретических знаний в сфере электроники, алгоритмизации, программирования и конструирования автоматизированных комплексов на базе микроконтроллера Arduino, средствами дистанционного обучения.

Программа включает теоретическую часть и практические задания. Отличительной особенностью данной программы является её практико-ориентированная направленность. В содержание программы включены материалы и задания творческого, аналитического характера, практические занятия. Программа призвана помочь осуществлению выпускниками осознанного выбора путей продолжения образования и выбора будущей профессиональной деятельности.

В содержании программы условно можно выделить три направления:

-        формирование представлений о роли микроэлектроники в современном обществе, преимуществах автоматизации управления;

-        формирование знаний об физических принципах функционирования автоматизированных систем и других устройств на основе микроконтроллерной техники;

-        развитие умений объяснять, конструировать, анализировать и электрические схемы, программировать микроконтроллерную технику.

Срок реализации программы 3 года, возраст учащихся от 14 до 17 лет, программа рассчитана на 36 часов в год.

Для успешного усвоения программы желательно:

-        знание базового курса физики за 8 класс, по разделу «Электричество» и базовые понятия курса информатики, особенно раздела «Алгоритмизация и программирование»;

-        умения самостоятельно работать с дополнительными источниками информации;

-        иметь навыки работы с ПК, электронной почтой, Internet.

Содержание программы представлено в виде несколькими взаимосвязанными модулями.

Модуль 1. Основы электроники.

Тема 1. Основные понятия электроники.

Электрические цепи и переключатели, электрические схемы и переключатели, измерение напряжения, резисторы и падение напряжения, измерение тока и закон Ома. Электромагнитные явления (электромагнит, реле, двигатель постоянного тока, шаговый двигатель).

Тема 2. Полупроводниковые приборы.

Строение и принцип действия диодов, светодиодов, транзисторов. Изучение свойств полупроводниковых приборов под воздействием различных факторов (свет, электрический ток, давление). Интегральные микросхемы.

Модуль 2. Основы программирования микроконтроллеров.

Тема 3. Алгоритмизация и программирование.

Основные алгоритмические конструкции. Язык программирования Wiring. Среда разработки Arduino.

Тема 4. Программирование микроконтроллеров.

Программирование микроконтроллеров семейства Arduino  с помощью языка программирования Wiring в среде разработки Arduino: аналоговые и цифровые сигналы, прием и передача сигнала, виртуальный порт.

Модуль 3. Прием и передача информации с помощью микроконтроллера

Тема 5. Генераторные датчики.

Содержание темы: генераторные датчики осуществляющие непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал (термопара, пьезоэлектрический датчик, индукционный датчик).

Тема 6. Параметрические датчики.

Параметрические датчики осуществляющие преобразование входной величины в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или С) датчика  (емкостные, индуктивные, резистивные датчики).

Модуль 4. Разработка автоматизированных устройств.

Тема 7. Программирование базовых модулей Arduino.

Модули для Arduino, расширяющие возможности микроконтроллера, позволяющие упростить прием и передачу информации между устройством и пользователем.

Тема 8. Программирование робота

Разработка роботизированной конструкции и программирование автономного управляемого устройства на основе микроконтроллеров семейства Arduino.

Модуль 5. Подключение и программирование модулей Arduino.

Тема 9. Программирование сложносоставных модулей Arduino.

Сложносоставные устройства включающие в свой состав несколько модулей Arduino, расширяющие возможности создания автономного управляемого устройства на основе микроконтроллера. Изучение методов организации беспроводных каналов передачи информации.

Тема 10. Разработка приложения для аппаратно-программной платформы.

Разработка приложения для аппаратно-программной платформы с использованием LCD дисплея и устройств ввода-вывода.

Модуль 6. Разработка аппаратно-программных приложений с визуальным интерфейсом.

Тема 11. Разработка приложений с визуальным графическим интерфейсом.

Изучение методов и средств разработки визуального графического интерфейса.

Тема 12. Разработка приложения с визуальным интерфейсом для управления микроконтроллером.

Управление роботизированной конструкцией с помощью приложения с визуальным интерфейсом.

Работа по данной программе реализуется совместно с двумя учебными учреждениями МБОУ СОШ №19 г. Заполярный и МБОУ “Хибинская гимназия” г. Кировск. Обе площадки для проведения занятий закупили оборудование, на котором учащиеся индивидуально (максимум в парах) выполняют учебные задания.

В каждом учебном заведении есть куратор, учитель который помогает в организации учебного процесса (собирает детей, выдает оборудование, ведет диалог с ведущим педагогом, организует канал связи и пр.).

Хочется отметить некоторые достижения учащихся, например, в 2016-2017 учебном году обучающиеся приняли участие:

- в фестивале научно-технического творчества «Юные инженеры Арктики» (сертификаты участников), ГАУДО МО “МОЦДО “Лапландия”, январь 2017

- в Региональном научно-практическом семинаре «Разработка и эксплуатация нестандартного оборудования, подключаемого к ПК», (свидетельство участников), ФГБОУ ВО «МАГУ», апрель, 2017.

- соревнованиях по робототехнике в рамках «Студенческой научно-технической конференции (СНТК)» ФГБОУ ВО «МГТУ», (первое место в номинации “следуй по линии”, третье место в номинации “ралли”), апрель 2017

На основании представленных выше результатов деятельности обучающихся можно говорить об успешности реализации данной дополнительной образовательной программы. Это свидетельствует о том, что работа по программе может быть использована для развития инженерно-технического творчества у обучающихся живущих на отдаленных территориях.