Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Разработка элективного курса по программированию микроконтроллеров на базе платформы arduino"

Работа на тему: Разработка элективного курса по программированию микроконтроллеров на базе платформы arduino
Оценка: хорошо.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
Кафедра алгебры и математической логики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК
Заведующий кафедрой к.э.н., доцент

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO

44.03.05. Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки): математика; информатика

Тюмень 2023

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК ПО ТЕМЕ 7
1.1. АНАЛИЗ ОПЫТА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ В РОССИИ И ДРУГИХ СТРАНАХ 7
1.2. СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ПРЕПОДАВАНИЯ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО 13
1.3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ФОРМАТА УРОКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ БЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЙ ЭФФЕКТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ 21
1.4. АНАЛИЗ И ВЫБОР ИНСТРУМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ ЛУЧШЕГО ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛИ 26
ГЛАВА 2. «ARDUINO В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ» 39
2.1. О КУРСЕ 39
2.2. ГАЙД ПО РАБОТЕ С ПЛАТФОРМОЙ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54
ПРИЛОЖЕНИЕ. QR-КОД ДЛЯ ПЕРЕХОДА НА САЙТ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА 61

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, когда компьютерные технологии вошли в нашу жизнь практически на все уровни, умение программировать становится всё более востребованным и необходимым навыком. Особенно важно научиться программировать уже на раннем этапе обучения, когда у детей ещё не сформировались стереотипы и заложены основы логического мышления.
Более того, программирование по своей структуре предполагает постоянное обучение и совершенствование таких навыков, как работа с информацией, управление в условиях неопределенности, взаимодействия с группами людей и техническими устройствами. Все эти компетенции не только входят в систему soft skills, но и обеспечивают определенный уровень академических достижений обучающихся. В то же время изучение основ алгоритмизации и программирования – сложный и трудоемкий процесс, который зачастую вызывает негативные психологические реакции учеников (стресс, страх ошибки, необходимость запоминать конструкции, теорию). Многие подростки «поколения Z» отлично справляется с головоломками, пазлами, компьютерными играми, роботами, но не могут составить свой алгоритм [Исследование условий включения…, с. 463].
Также в основу разработки ФГОС общего образования положен системно-деятельностный подход, который предполагает признание существенной роли активной учебно-познавательной деятельности. В качестве основных условий реализации основной образовательной программы названы овладения учащимися ключевыми компетенциями, составляющими основу дальнейшего успешного образования, и использование в образовательном в процессе современных образовательных технологий деятельностного типа [Федеральный государственный образовательный…].
На первый взгляд кажется, что информатика – это метапредмет, и каждая тема в нем сама по себе уже на уровне содержания способствует формированию УУД. Действительно, информатика в большей степени, чем любая другая учебная дисциплина, способствует в первую очередь формированию ИКТ-компетентности. В рамках информатики изучается такие понятия, как система, системный подход, моделирование. Но эти и другие понятия превращаются в УУД только тогда, когда обучающиеся осознанно учатся их использовать в своей деятельности.
Эффективным дидактическим инструментом для реализации системно- деятельностного подхода в обучении программированию является аппаратно- программный комплекс на базе платформы Arduino. Arduino – это открытая платформа для создания электронных устройств на основе микроконтроллеров, которая получила широкое распространение в различных областях, от робототехники до интернета вещей.
Он упрощает процесс изучения и понимания принципов алгоритмизации и базового программирования, и развивает личностные и регулятивные УУД. А в комбинации с методом малых групп позволит развить у учащихся коммуникативные и познавательные универсальные учебные действия.
Все вышеизложенное определяет актуальность данной работы.
Объект исследования: разработка элективного курса по программированию микроконтроллера на базе платформы Arduino.
Предмет исследования: методы и формы используемые при разработке элективного курса по программированию микроконтроллеров на базе платформы Arduino.
Цель исследования: разработать элективный курс по программированию микроконтроллеров Arduino на C-подобном языке длительностью 8 занятий для освоения учеником 8 класса принципов алгоритмизации и базового программирования в малых группах и игровой форме.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
? провести информационный поиск по теме;
? определить оптимальный набор аппаратно-программного комплекса;
? разработать учебную программу для элективного курса, набор практических заданий;
? подготовить учебные материалы;
? создать платформу элективного курса на конструкторе сайтов Tilda Publishing;
Теоретическая значимость работы состоит в том, что в процессе работы был проведен анализ опыта преподавания информатики в различных странах. На основе собранной информации были выявлены и систематизированы методы, формы и инструменты, способствующие качественному и эффективному изучению принципов алгоритмизации и базового программирования.
Практическая значимость работы состоит в создании элективного курса по программированию микроконтроллеров на базе платформы Arduino, разработке рабочей программы курса, поурочного планирования, а также АПК и учебных материалов, необходимых для внедрения электива в образовательную организацию. При этом была создана платформа элективного курса, на которой размещены вышеуказанные разработки и контролируется образовательный процесс.
Новизна исследования состоит в том, что в рамках данной работы учащимся представляется возможность взаимодействия с физическим миром через программирование. Работа с АПК, таким как микроконтроллеры Arduino, позволяет обучающимся на практике применить принципы алгоритмизации и базового программирования. При этом идет больший уклон в сторону программирования, нежели схемотехники.
Для успешной подготовки и защиты выпускной квалификационной работы использовались средства и методы физической культуры и спорта с целью поддержания должного уровня физической подготовленности, обеспечивающую высокую умственную и физической работоспособность. В течение рабочего дня были включены различные формы организации занятий физической культурой (физкультпаузы, физкультминутки, занятия избранным
видом спорта) с целью профилактики утомления, появления возможных хронических заболеваний, а также нормализации деятельности различных систем организма.
В рамках подготовки к защите выпускной квалификационной работы были созданы и поддерживались безопасные условия жизнедеятельности, которые снижали возможность возникновении чрезвычайных ситуаций.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Акбаров А.А. Традиционные и инновационные методы обучения: применение методов активного обучения в учебном процессе // Ленинградский государственный университет имени А. С. Пушкина. 2015. С. 52-56.
2. Анисова Т.Л., Марков В.К., Устинова Л.В. Использование метода малых групп при обучении математике в вузе // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 215.
3. Белицкий К.А. Практические аспекты развития образовательных компетенций // Развитие современного образования в контексте педагогической компетенциологии. 2023. С. 260-261.
4. Богданова Д.А. О ситуации с преподаванием информатики в школах США // Московский педагогический государственный университет. 2021. С. 17-26.
5. Босова Л.Л., Павлов Д.И. «Новая» грамотность и формирование ее компонентов при обучении информатике в начальной школе // Наука и школа. 2019. С. 156-166.
6. Вострокнутов И.Е., Григорьев С.Г., Сурат Л.И. 35 лет школьной информатике. Как создавался фундамент современной информатики и информатизации образования // Чебышевский сборник. 2021, т. 22, вып. 1, С. 502-519.
7. Гаврилина О.В. Методические аспекты использования визуально- ориентированной среды программирования Scratch в начальной школе // Январские педагогические чтения. 2020. №6 (18). С. 105-109.
8. Гималетдинова К.Р. Психолого-педагогические основы использования наглядных методов обучения в исследованиях различных ученых и педагогов // Психологически безопасная образовательная среда: проблемы проектирования и перспективы развития. 2020. С. 100-104.
9. Гирцунова С.В., Кречетова Л.В., Михнева Е.А. Современные педагогические технологии обучения // Идеи В.А. Сухомлинского в теории и практике (к 100-летию со дня рождения выдающегося педагога-гуманиста В.А. Сухомлинского). 2018. С. 132-135.
10. Гладких Ю.П., Гопонов Ю.А., Елисеева О.О. Использование современных технических средств для привлечения интереса учащихся к информатике // Педагогический опыт: от теории к практике. 2017. С. 236-237.
11. Горбунова Т.В., Леонова Е.А. Педагогические технологии в обучении студентов - будущих учителей информатики программированию в среде Scratch // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. 2019. №3 (43). С. 105-110.
12. Горшко Ю.Н. Проблемы и перспективы дистанционного обучения в современной школе // Развитие образования. 2020. С. 21-25.
13. Гребнева Д.М. Разработка интегрированных уроков по информатике и физике с использованием конструктора Arduino // Наука и перспективы. 2019. №4. С. 56-70.
14. Гукова М.О., Ватанабе М. Школьная система образования в Японии // Мир культуры: культуроведение, культурография, культурология. 2017. №8. С. 38-40.
15. Диканская Ю.В. Тенденции развития онлайн-сервисов в образовании // Московский педагогический государственный университет. 2019. С. 5.
16. Дудковская И.А. Достижение метапредметных результатов обучения обучающихся на уроках информатики посредством использования игровых методов обучения // Актуальные вопросы саморазвития личности: психолого-педагогический аспект. 2022. С. 249-252.
17. Евдокимова В.Е., Черепанова А.А. Использование среды программирования SCRATCH на уроках информатики в начальных классах // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. 2022. С. 62-65.
18. Едакина К.П. Использование интерактивных технологий как средства творческого развития обучающихся на уроках информатики // Образование. Карьера. Общество. 2021. С. 9-10.
19. Ефимова Э.В., Кох С.В. Использование активных методов обучения для организации повторения и контроля на уроках информатики. Метод "Домино" // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. 2018. С. 187-194.
20. Зайтаев М.Ю. Теория и методика обучения и воспитания // Технопарк универсальных педагогических компетенций. 2023. С. 202-203.
21. Зотова Н.К., Воронина Ю.В. Отличительные черты современного урока // Вестник ОГУ. 2011. №17. С. 222-227.
22. Исмагилов Ф.С. Проектная деятельность на уроках информатики на базе платформы Arduino // Современное программирование. 2021. С. 277-
279.
23. Исследование условии включения элементов геймификации в изучении основ алгоритмизации и программирования для повышения качества образовательных результатов обучающихся / Герасимова Е.К., Гавриловская Н.В., Соболева Е.В. [и др.] // Перспективы науки и образования. 2021. С. 461-
477.
24. Кириченко М.А. Японское образование: дистанционное обучение и другие вызовы современности // Восточная Азия: факты и аналитика. 2020.
№2. С. 51-65.
25. Киселев А.А. Активные методы обучения в условиях
«Цифровизации»: проблемы и пути их решения // Развитие и распространение лучшего опыта в сфере формирования цифровых навыков в образовательной организации. 2019. С. 65-68.
26. Кузьмин С.В. Особенности преподавания курса внеурочной деятельности «Основы программирования микроконтроллеров» в общеобразовательной школе // Педагогическое мастерство и современные педагогические технологии. 2017. С. 141-147.
27. Лапчик Е.С. Методические аспекты применения технологии геймификации при обучении информатике в основной школе // Проблемы современного педагогического образования. 2023. С. 176-180.
28. Лукьянова Н.А. Методология современного урока в рамках ФГОС// Педагогика, психология, общество: актуальные вопросы. 2020. С. 92-95. (дата обращения: 5.02.2023). 29. Максимов П.В., Корнилов Ю.В. Анализ одноплатных компьютеров, потенциально пригодных для использования в обучении // Педагогическое мастерство и педагогические технологии. 2015. С. 244-246.
30. Никифорова Т.Г., Григорьева Р.Л. Методы обучения программированию Pascal с помощью визуализации информации на языке Scratch для повышения ИКТ-компетенций обучающихся // Опыт образовательной организации в сфере формирования цифровых навыков. 2019. С. 216-222.
31. Петрущенков А.В., Токарев М.В., Баканова А.А. Использование платформы Arduino в учебном процессе вуза, осуществляющего подготовку педагогов-информатиков // Приоритетные направления развития образования и науки. 2017. С. 154-157.
32. Поваляева В.Г. Групповые формы обучения на уроках информатики // Вестник научных конференций. 2020. С. 96-97.
33. Серегин М.С. Использование платформы Arduino в образовательной деятельности // Инновационная наука. 2019. С. 62-64.
34. Ситников П.Л. Использование платформы ARDUINO в образовательной деятельности // Образование и наука в современных условиях. 2015. С. 134-135.
35. Стадольник А.И. Использование визуальной среды программирования EV3 ClassRoom для формирования алгоритмического мышления учащихся на уроках информатики // Актуальные проблемы методики обучения информатике и математике в современной школе. 2021. С. 253-263.
36. Установка Python и сред разработки // Онлайн школа Фоксфорд.
37. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования: утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 17.10.2010 г. №1897.
38. Формирование цифровой культуры в образовательной организации / Куравлева И.П., Губанова Е.В., Еремеева Е.А. [и др.] // Наука и Просвещение, 2021. С. 33-35.
39. Хенер Е.К. Сопоставительный анализ целей изучения информатики в общем образовании // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2018. С. 500-507.
40. Чепик О.В. Применение методических подходов в образовательных технологиях // Педагогические и социальные вопросы образования. 2020. С. 17-20.
41. Шехова Т.П. Педагогические технологии стимулирования учебно- познавательной деятельности // Педагогика, психология, общество: актуальные вопросы. 2020. С. 249-251.