Развитие инженерного мышления школьников на внеурочных занятиях Arduino-конструирования

Введение 3
Глава 1. Платформа Arduino как средство развития инженерного мышления школьника 7
1.1 Анализ научной и методической литературы по организации внеурочной деятельности учащихся общеобразовательных учреждений 7
1.2 Понятие инженерного мышления школьника 7
1.3 Платформа Arduino как средство для формирования и развития инженерного мышления школьника на внеурочных занятиях…………...……..23
Вывод по первой главе 30
Глава 2. Реализация инженерных амбиций школьника на внеурочных занятиях по Arduino-конструированию 33
2.1 Разработка программы для реализации инженерных амбиций школьника c применение платформы Arduino 33
2.2 Методические рекомендации для осуществления кружковой деятельности Arduino-конструирования, направленной на формирование и развитие инженерного мышления школьника 41
Выводы по второй главе 44
Заключение 45
Список литературы 48
Приложение 51
Схема процесса работы автоматической системы стабилизации температуры базе Arduino представлена на рисунке 1. 51
Структурная схема стенда представлена на рисунке 2. 51

Весь текст будет доступен после покупки

Информатизация всех сфер общества, повышение роли учебной деятельности определяют процесс модернизации и новое видение роли основного общего образования. В современном мире общество всё больше зависит от технологий и поэтому большое внимание уделяется такой области нашего интеллекта, как инженерное мышление. Именно этот тип мыслительной деятельности является основной формой человеческой попытки преобразовать окружающий мир, преследуя собственные интересы.
В инженерном мышлении главное – решение конкретных задач для достижения установленных целей, получение качественного результата наиболее эффективным путем. Результат этот через рационализацию, изобретение и открытие порождает качественно новое в области науки и техники и отличается оригинальностью и уникальностью. Развивать инженерное мышление начинают еще в школе, для этого в школах открываются кружки робототехники.
Такое понятие, как «инженерное мышление» является объектом изучения многих наук: философии, психологии, педагогики, гуманитарных и технических наук. Анализ реального опыта решения творческих инженерных задач позволяет утверждать, что основой инженерного мышления являются высокоразвитое творческое воображение и фантазия, владение методологией технического творчества, позволяющей сознательно управлять процессом генерирования новых идей.
Инженерное мышление должно опираться на хорошо развитое воображение и включать различные виды мышления: логическое, творческое, наглядно-образное, практическое, теоретическое, техническое, пространственное и др. Главные из них – творческое, наглядно-образное и техническое.
Многие школьники мечтают быть изобретателями и желают реализовать свои инженерные амбиции. Однако, в рамках школьной программы в настоящее время недостаточно возможностей для их реализации.
Формирование инженерного мышления происходит на фоне игр, общения через познавательные игры, исследования, конструирования и экспериментирования. Для того, чтобы оценить есть ли предпосылки для прединжинерного мышления, целесообразно обратить внимание на желание ребенка экспериментировать и конструировать с разными моделями. Неотъемлемой частью оценки является наблюдение за способностями ребенка уметь из различных деталей конструктора используя умения, навыки и знания создавать различные модели или объекты с последующим объяснением созданного предмета. У учеников начальной школы начинает осознанно формироваться инженерное мышление, основанное на соответствии требованиям ФГОС.
Особо необходимо обратить внимание при обучении в начальной школе на проектно-исследовательскую деятельность с необходимостью оказания дозированной помощи со стороны учителей и родителей. Постановка целей и задач в проектно-исследовательской деятельности должна строго соответствовать умственным особенностям каждого ребенка быть четко мотивирована и выстроена траектория успеха для каждого ученика. В инженерных классах в начальной школе кардинально необходимо менять учебный план. Вторая половина должна быть полностью построена на выделении дополнительных часов на занятия математикой, LEGO-конструктора, применением Arduino, 3D-моделированием и IT-технологиям. Основной деятельностью в начальной школе должна стать естественно-научная составляющая.
Начиная с пятого класса основной школы продолжается реализация программы ФГОС, которая плавно переходит во все классы основной школы. Нельзя забывать, что цели и задачи ФГОС в основной школе основываются на базовых понятиях ФГОС начальной школы.
Появилась возможность и назрела необходимость в непрерывном образовании в сфере робототехники. Заполнить пробел между детскими увлечениями и серьезной подготовкой позволяет изучение робототехники в системе дополнительного образования на основе специальных образовательных конструкторов. Основы моделирования должны естественным образом включаться в процесс развития ребенка.
Кружковые занятия играют большую роль в развитии индивидуальных способностей детей. Основной метод, применяемый на занятиях, проектный.
Платформа микроконтроллера Arduino – это отличный инструментом для исследования мира электроники, программирования, взаимодействия человека с компьютером, систем управления и многих других областей. В техническом плане на уроках робототехники необходимо опираться на использование Arduino как эффективной аппаратно-программной платформы для проектирования и создания новых устройств, состоящей из платы и программного обеспечения.
Актуальность работы обусловлена противоречием между необходимостью формирования и развития инженерного мышления учащихся общеобразовательной школы и недостаточным уровнем развития методической базы для развития их инженерного мышления на внеурочных занятиях
Объект исследования – процесс организации внеурочной деятельности учащихся средних общеобразовательных учреждений.
Предмет исследования – пути развития инженерного мышления школьников на внеурочных занятиях по Arduino-конструированию.
Цель работы – разработать методические рекомендации для организации внеурочных занятий по Arduino-конструированию для развития инженерного мышления школьников.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ научной и методической литературы по организации внеурочной деятельности учащихся общеобразовательных учреждений.
2. Определить понятие инженерного мышления школьника.
3. Определить возможности применения платформы Arduino на внеурочных занятиях для формирования и развития инженерного мышления школьника.
4. Разработать программу кружка Arduino-конструирования, направленную на формирование и развитие инженерного мышления школьника.
5. Разработать методические рекомендации для осуществления кружковой деятельности Arduino-конструирования, направленной на формирование и развитие инженерного мышления школьника.
Методы исследования:
– теоретические – анализ литературы связанной с кругом проблем, обозначенных задачами исследования;
– эмпирические – наблюдение, сравнение, педагогический эксперимент, анализ полученных результатов.
Практическая значимость исследовательской работы заключается в разработке методического обеспечения, которое могли бы использовать учителя при подготовке внеурочных занятий по Arduino-конструированию.
Представленная работа состоит из введения, двух глав, состоящих из пяти подразделов, выводов по главам, заключения, библиографического списка и приложения. Работа изложена на 50 страницах, библиографический список содержит 30 наименований, использовано 5 таблиц и 3 рисунков.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Платформа Arduino как средство развития инженерного мышления школьника

1.1 Анализ научной и методической литературы по организации внеурочной деятельности учащихся общеобразовательных учреждений

Многие подростки стремятся попасть на специальности, связанные с информационными технологиями, не предполагая о всех возможностях этой области. Между тем, игры в роботов, конструирование и изобретательство присущи подавляющему большинству современных детей. Таким образом, появилась возможность и назрела необходимость в непрерывном образовании в сфере робототехники. Заполнить пробел между детскими увлечениями и серьезной подготовкой позволяет изучение робототехники в системе дополнительного образования на основе специальных образовательных конструкторов [22].
Кроме того, начинать закладывать основы инженерного мышления необходимы ребенку уже с малых лет, так как с самого раннего возраста он находится в окружении техники, электроники и даже роботов. Данный тип мышления необходим как для изучения и эксплуатации техники, так и для предохранения необдуманного «погружения» ребенка в техномир (приучение с раннего возраста исследовать цепочку «кнопка – процесс – результат» вместо обучения простому и необдуманному «нажиманию на кнопки»). Так же ребенок должен получать представление о начальном моделировании, как о части научно-технического творчества. Основы моделирования должны естественным образом включаться в процесс развития ребенка.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Близникова, Н. Н. Кружковая работа как средство развития творческого потенциала подростков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://gigabaza.ru/doc/99748.html (дата обращения: 18.04.2022)
2. Блум, Джереми. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства: Пер. с англ. / Джереми Блум. – СПб.: БХВ-Петербург, 2015. – 336
3. Бордовская, Н. В. Педагогика: Учеб.для вузов / Н.В.Бордовская. – СПб.: Питер, 2010. – 679 с.
4. Брушлинский, А. В. О тенденциях развития современной психологии мышления // Национальный психологический журнал / А.В. Брушлинский. – 2013. – №2(10). С.10-16.
5. Варданян, С. С. Задачи по планиметрии с практическим содержанием: Кн. Для учащихся 6-8 кл. ср. шк. / В.А. Гусев. – М.: Просвещение, 2007. – 144 с.
6. Вегнер, К. А. Внедрение основ робототехники в современной школе // Вестник НовГУ. – №74. – 2013. – С. 17-19.
7. Выдрин, Д. Ф. Платформа Ардуино: преимущества / Д. Ф. Выдрин. Мавлю-тов. // Academy. - 2017. - № 1 (16). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/ article/n/platforma-arduino-preimuschestva (дата обращения: 16.04.2022).
8. Гейхман, Л. К. Образовательная робототехника в работе с детьми дошкольного и младшего школьного возраста / Л. К. Гейхман // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Проблемы языкознания и педагогики. -2015. - № 4 (14). С. 55-59.
9. Гордиевских, В. М. Микроконтроллеры Lego ev3 и Arduino uno как технологическая основа для курса робототехники / В. М. Гордиевских // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. - 2016. - № 3 (31). С. 47-53.

Весь текст будет доступен после покупки