ПРОЄКТНИЙ МЕТОД У STEM-ОСВІТІ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ПРОГРАМНО-АПАРАТНОЇ ПЛАТФОРМИ ARDUINO
DOI:
https://doi.org/10.31110/2413-1571-2023-038-4-003Ключові слова:
проєктний метод, STEM-освіта, платформа Arduino, програмування, інженерне мистецтвоАнотація
Формулювання проблеми. Одним із перспективних методів навчання у STEM-освіті є метод проєктів. Проєктний метод у STEM-освіті обумовлює актуальність і дослідницький характер теми проєкту, забезпечення взаємозв’язку теоретичних знань із практикою, практичне втілення результатів проєкту. Проєкт, як засіб реалізації STEM-освіти, дозволяє інтегрувати знання з різних предметних галузей під час розв'язання реальних задач, створення діючих макетів, що обумовлює їх практичне використання.
Матеріали і методи. Використано методи аналізу та систематизації науково-педагогічної літератури; узагальнення результатів вітчизняного і зарубіжного досвіду щодо використання проєктного методу у STEM-освіті із застосуванням програмно-апаратної платформи Arduino. Наведено експериментальну методику створення діючого фізіотерапевтичного лазерного пристрою для лікування нежитю. Застосовано програмне комп’ютерне моделювання для імітації роботи пристрою з розробкою коду для плати Arduino UNO.
Результати. На прикладі виконання STEM-проєкту «Розробка фізіотерапевтичного лазерного пристрою для лікування нежитю» показано як можна інтегрувати низку різнорівневих, дидактичних і дослідницьких завдань. Наведено узагальнений опис основних структурних елементів плати Arduino Uno. Сформульовано типовий алгоритм ознайомлення з роботою плати Arduino. Вказано основні розділи курсу фізики, знання яких є базовими для реалізації проекту. Показано як використання бітової матриці станів лазера дозволяє створювати циклічні режими опромінення, що періодично змінюють один одного. Наведено приклад коду з обробкою бітової матриці станів лазера. Скетч керує режимами напівпровідникового лазера, відображає час опромінення на рідкокристалічному дисплеї та подає звуковий сигнал по закінченню часу опромінювання, що задається потенціометром. Подано фрагмент симуляційного моделювання фізіотерапевтичного пристрою в середовищі Tinkercad Circuits.
Висновки. Практичний досвід використання проєктного методу в STEM-освіті показав, що він дозволяє студентам активно досліджувати реальну проблему, застосовувати отримані знання на практиці, розвивати навички співпраці, комунікації та критичного мислення. Виконання проєкту сприяє поєднанню різних видів діяльності, таких як пізнавальна, творча, практична, дослідницька, а також розвитку навичок мислення, мотивації та відповідальності за свою діяльність. Впровадження проєктного методу дає можливість забезпечити якісну підготовку фахівців з природничих наук, здатних ефективно застосовувати свої знання та навички у практичних ситуаціях та сприяти подальшому розвитку STEM-галузей в Україні.
Завантажити
Посилання
Baran, V. S., Vlasiuk, H. H., Onykiienko, Yu.O., & Smolenska, O.I. (2019) Osnovy mikroprotsesornoi tekhniky: laboratornyi praktykum [Fundamentals of microprocessor technology: laboratory practice]. Natsionalnyi tekhnichnyi universytet Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut imeni Ihoria Sikorskoho» – National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute». https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/27992/1/OMPT_laboratorni.pdf. (in Ukrainian).
Barron, B. (2003). When smart groups fail. The Journal of the learning sciences, 12(3), 307–359.
Baxter, G. D. (1994). Therapeutic Lasers: Theory and Practice. Churchill Livingstone.
Herliand, T. M. (2017) Stratehiia vykorystannia proektnykh tekhnolohii u profesiinii pidhotovtsi maibutnikh kvalifikovanykh robitnykiv [The strategy of using design technologies in the professional training of future skilled workers]. Proektni tekhnolohii navchannia u profesiinii pidhotovtsi maibutnikh kvalifikovanykh robitnykiv – Project learning technologies in professional training of future skilled workers. (Kyiv, 25 zhovt. 2017). 23–25. IPTO NAPN Ukrainy. (in Ukrainian).
Honcharova, N. О. (2015). Hlosarii terminiv, shcho vyznachaiut sutnist poniattia STEM [Glossary of terms that define the essence of the concept of STEM]. Informatsiinyi zbirnyk dlia dyrektora shkoly ta zaviduiuchoho dytiachym sadochkom – An information collection for school principals and kindergarten managers, 17–18 (41), 90–92. (in Ukrainian).
Honda, A. R., Nikolenko, Ya. V., & Lyashenko, Yu. O. (2021). Metodychni rekomendatsii do praktykumu z fizychnykh osnov vymiriuvan ta tekhnichnykh zasobiv avtomatyzatsii na bazi ARDUINO ta RASPBERRY [Methodic Guidelines of Physical Measurement and Technical Tools Automation Based on ARDUINO and RASPBERRY PI]. Visnyk Cherkaskoho universytetu. Seriia «Fizyko-matematychni nauky» – Bulletin of the Cherkasy Bohdan Khmelnytsky National University. Seriia «Fizyko-matematychni nauky», 1, 126–141. http://eprints.cdu.edu.ua/5203. (in Ukrainian).
Iakovenko, N. P., & Samoilenko, V. B. (2018). Fizioterapiia [Physiotherapy]. VSV «Medytsyna». (in Ukrainian).
Kryvonos, О. М. (2017). Robototekhnika v shkoli [Robotics in School]. Teoriia i praktyka vykorystannia informatsiinykh tekhnolohii v navchalnomu protsesi – Theory and practice of using information technologies in the educational process, (90–91). National Pedagogical Dragomanov University. https://core.ac.uk/download/pdf/85129061.pdf. (in Ukrainian).
Kushnir, N. O., Valko, N. V., Osipova, N. V., & Kuzmych, L. V. (2017). Vidkryti osvitni resursy dlia orhanizatsii navchannia u konteksti STEM-osvity [Open Educational Resources to Organize Training in the Context of STEM-Education]. Vidkryte osvitnie e-seredovyshche suchasnoho universytetu – Open Educational e-Environment of Modern University, 3, 247–255. http://nbuv.gov.ua/UJRN/oeeemu_2017_3_41. (in Ukrainian).
Morgan, A. (1983). Theoretical aspects of project-based learning in higher education. British Journal of Educational Technology, 14(1), 66–78.
Ognianyk, V., & Nichyshyna, V. (2018). Metodyka orhanizatsii proektnoi diialnosti maibutnikh uchyteliv matematyky u protsesi vyvchennia temy «Kratni intehraly ta yikh zastosuvannia» [The Methodology of Organizati on Project Work for Training Teachers In Mathematics in the Process of Learning the Topic «Multiple Integrals and the Use of It»]. Naukovi zapysky molodykh uchenykh – Scientific Notes of Young Scientists, (2). https://phm.cuspu.edu.ua/ojs/index.php/SNYS/article/view/1532/1551. (in Ukrainian).
Pantyo, V. V., Nikolaychuk, V. І., & Pantyo, V. І. (2009). Vplyv nyzkointensyvnoho lazernoho vyprominiuvannia na biolohichni obiekty (ohliad literatury) [Influence of Low-Intensive Laser Radiation on Biological Objects (Examination of Literature)]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia Biolohiia – Sci. Bull. Uzhgorod Univ. Series: Biology, (26), 99–106. (in Ukrainian).
Patrykeeva, О., Vasylashko, І., Lozova, О., & Gorbenko, S. (2017). Uprovadzhennia STEM-osvity u zahalnoosvitnikh ta pozashkilnykh navchalnykh zakladakh: metodychnyi aspekt [Implementation of STEM-education in general and extramural educational institutions: methodical aspect]. Ridna shkola – Native school, 9–10, 90–95. http://nbuv.gov.ua/UJRN/rsh_2017_9-10_18. (in Ukrainian).
Salnyk, І. V., Somenko, D. V., & Siryk, Е. P. (2023). Vykorystannia platformy Arduino u pidhotovtsi vchyteliv fizyky do STEM oriientovanoho navchannia [Using the Arduino Platform in the Preparation of Physics Teachers for STEM-oriented Education]. Informatsiini tekhnolohii i zasoby navchannia – Information Technologies and Learning Tools, 95(3), 124–142. (in Ukrainian).
Sokrut, V. M., & Kazakov, V. M. (Eds.). (2008). Fizychni chynnyky v medychnii reabilitatsii [Physical factors in medical rehabilitation]. Donetsk National Medical University. (in Ukrainian).
Stryzhak, О. Ye., Slipukhina, І. А., Polikhun, N. І., & Chernetckiy, І. S. (2017). STEM-osvita: osnovni definitsii [STEM-Education: Main Definitions]. Informatsiini tekhnolohii i zasoby navchannia – Information Technologies and Learning Tools, 62(6), 16–33. (in Ukrainian).
Tuner, J., & Hode, L. (2002). Laser Therapy Clinical Practice & Scientific Background. Prima Books.
Wieneke, S., & Gerhard, Ch. (2018) Lasers in Medical Diagnosis and Therapy: Basics, applications and future prospects. Institute of Physics Publishing. https://iopscience.iop.org/book/mono/978-0-7503-1275-2.pdf.
Zavadska, T. S., Boiko, I. I., & Boiko, A. G. (2021). Fotodynamichna terapiia v onkolohii [Photodynamic Therapy in Oncology]. Onkolohiia – Oncology, 23(1–2), 53–56. (in Ukrainian).
Zorenko, I. S., & Shcherbyna, I. Yu. (2010). Vykorystannia proektnoho metodu pid chas vyvchennia uchniamy anhliiskoi movy [The use of the project method during students' learning of the English language]. Aktualni problemy navchannia ta vykhovannia liudei z osoblyvymy potrebamy – Actual problems of education and upbringing of people with special needs, 7(9), 289–299. (in Ukrainian).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Як цитувати
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Олексій Воронкін, Сергій Лущин
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
- Автори передають журналу право першої публікації свого рукопису на умовах ліцензії Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно використовувати (читати, копіювати і роздруковувати) представлені матеріали, здійснювати пошук та посилатись на опубліковані статті, поширювати їх повний текст з будь-якою законною некомерційною метою (у тому числі, з навчальною або науковою) та обов'язковим посиланням на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі.
- Опубліковані оригінальні статті в подальшому не можуть використовуватись користувачами (окрім авторів) з комерційною метою або поширюватись сторонніми організаціями-посередниками на платній основі.
Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0)