Светодиодная лента: принцип работы, сборка и программирование электрической схемы

Автор: Кондрашина Татьяна Александровна

Организация: МБОУ «СОШ №3»

Населенный пункт: Владимирская область, город Вязники

Автор: Семакова Татьяна Николаевна

Организация: МБОУ «СОШ №3»

Населенный пункт: Владимирская область, город Вязники

Тема: «Светодиодная лента: принцип работы, сборка и программирование электрической схемы»

Класс: 10

Тип урока: интегрированный (физика+информатика), практико-ориентированный.

Цель урока: сформировать у обучающихся знания о принципах работы светодиодных лент, их физических характеристиках и способах программируемого управления с использованием микроконтроллеров (на примере Arduino) через практические навыки проектирования и реализации светодинамических систем.

Задачи урока:

• повторить понятия «электрический ток», «цепь», «сопротивление»;
• изучить физические принципы работы светодиодов и технические характеристики светодиодных лент;
• освоить основы программирования микроконтроллеров для управления светодиодной лентой;
• развить инженерное и алгоритмическое мышление;
• развить навыки коллективной проектной работы;
• формировать навыки безопасной работы с цифровым оборудованием.

Планируемые результаты:

Предметные:

• учащиеся умеют собирать простейшие электрические схемы и программировать их работу;
• использовать понятия электрический ток, светодиоды;
• характеризовать физические явления и процессы, используя закон Ома для участка цепи;
• владение языком программирования высокого уровня (Python, Java, C++, C#), умение использовать основные управляющие конструкции, умение осуществлять анализ предложенной программы, формулировать предложения по улучшению программного кода;
• владение навыками работы с основными видами программного обеспечения для решения учебных задач по выбранной специализации.

Метапредметные:

Познавательные универсальные учебные действия

1) базовые логические действия:

• самостоятельно формулировать и актуализировать проблему;
• определять цели деятельности, задавать параметры и критерии их достижения;
• разрабатывать план решения проблемы;
• вносить коррективы в деятельность, оценивать соответствие результатов целям, оценивать риски последствий деятельности;
• координировать и выполнять работу в условиях реального, виртуального и комбинированного взаимодействия;
• развивать креативное мышление при решении жизненных проблем.

2) базовые исследовательские действия:

• владеть навыками учебно-исследовательской и проектной деятельности;
• осуществлять различные виды деятельности по получению нового знания, его интерпретации, преобразованию и применению в различных учебных ситуациях;
• формировать научный тип мышления, владеть научной терминологией, ключевыми понятиями и методами;
• ставить и формулировать собственные задачи в образовательной деятельности и жизненных ситуациях;
• анализировать полученные в ходе решения задачи результаты;
• уметь переносить знания в познавательную и практическую области жизнедеятельности;
• уметь интегрировать знания из разных предметных областей;
• выдвигать новые идеи, предлагать оригинальные подходы и решения, ставить проблемы и задачи, допускающие альтернативные решения.

3) работа с информацией:

• использовать средства информационных и коммуникационных технологий с соблюдением требований эргономики, техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения.

Коммуникативные универсальные учебные действия

1) общение:

• владеть различными способами общения и взаимодействия, аргументированно вести диалог, уметь смягчать конфликтные ситуации;
• развёрнуто и логично излагать свою точку зрения с использованием языковых средств.

2) совместная деятельность:

• понимать и использовать преимущества командной и индивидуальной работы;
• выбирать тематику и методы совместных действий с учётом общих интересов и возможностей каждого члена коллектива;
• принимать цели совместной деятельности, организовывать и координировать действия по их достижению;
• оценивать качество своего вклада и каждого участника команды в общий результат по разработанным критериям;
• предлагать новые проекты, оценивать идеи с позиции новизны, оригинальности, практической значимости;
• осуществлять позитивное стратегическое поведение в различных ситуациях, проявлять творчество и воображение, быть инициативным.

Регулятивные универсальные учебные действия

1) самоорганизация:

• самостоятельно осуществлять познавательную деятельность;
• самостоятельно составлять план решения проблемы с учётом имеющихся ресурсов, собственных возможностей и предпочтений;
• давать оценку новым ситуациям;
• расширять рамки учебного предмета на основе личных предпочтений;
• делать осознанный выбор, аргументировать его, брать ответственность за решение;
• оценивать приобретённый опыт;
• способствовать формированию и проявлению широкой эрудиции в разных областях знаний, постоянно повышать свой образовательный и культурный уровень.

2) самоконтроль:

• давать оценку новым ситуациям, вносить коррективы в деятельность, оценивать соответствие результатов целям;
• владеть навыками познавательной рефлексии;
• принимать мотивы и аргументы других при анализе результатов деятельности.

3) принятия себя и других:

• принимать себя, понимая свои недостатки и достоинства;
• принимать мотивы и аргументы других при анализе результатов деятельности;
• признавать своё право и право других на ошибку;
• развивать способность понимать мир с позиции другого человека.

Личностные:

• саморегулирование и самоконтроль;
• внутренняя мотивация;
• способность понимать эмоциональное состояние других, учитывать его при осуществлении коммуникации;
• социальные навыки, включающие способность выстраивать отношения с другими людьми.

гражданского воспитания:

• осознание своих прав и обязанностей;

патриотического воспитания:

• ценностное отношение к историческому наследию, достижениям России в науке, технологиях, понимание значения физики и информатики как науки в жизни современного общества;

духовно-нравственного воспитания:

• сформированность нравственного сознания, этического поведения;
• способность оценивать ситуацию и принимать осознанные решения, ориентируясь на морально-нравственные нормы и ценности;

эстетического воспитания:

• эстетическое отношение к миру, включая эстетику научного и технического творчества;
• способность воспринимать различные виды искусства, в том числе основанного на использовании информационных технологий;

физического воспитания:

• соблюдение требований безопасной эксплуатации средств информационных технологий;

трудового воспитания:

• готовность к активной деятельности технологической направленности;
• интерес к сферам профессиональной деятельности, связанным с физикой и информатикой, основанными на достижениях науки физики и информатики и научно-технического прогресса, умение совершать осознанный выбор будущей профессии и реализовывать собственные жизненные планы;
• готовность и способность к образованию и самообразованию.

ценности научного познания:

• осознание ценности научной деятельности, готовность осуществлять проектную и исследовательскую деятельность индивидуально и в группе.

Формы работы: фронтальная, групповая, практическая, проектная.

Оборудование и материалы: Arduino Uno, макетная плата, провода, светодиоды, резисторы, компьютеры с Arduino IDE, лампочки, источник питания, соединительные провода, ключ, амперметр, вольтметр, рабочие листы к уроку.

 

 

 

 

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность учащихся	Планируемый результат
1. Мотивационно-целевой этап	Деятельность учителя физики: приветствует учащихся, проверяет готовность класса; демонстрирует мотивационный ролик (практическое применение светодиодных лент в современном мире); организует обсуждение темы урока и постановку цели урока; проводит инструктаж по технике безопасности при работе с электрооборудованием. Деятельность учителя информатики: проверяет наличие необходимого оборудования (Arduino, ноутбуки); напоминает правила работы с программным обеспечением (Arduino IDE); помогает учащимся распределиться по рабочим группам.	смотрят мотивационный ролик; обсуждают тему и цель урока; знакомятся с правилами ТБ; объединяются в группы по 3–4 человека.	Готовый к активной работе класс; понимание учащимися темы и цели урока; положительная атмосфера.
2. Этап актуализации опорных знаний	Деятельность учителя физики: Учитель проводит фронтальный опрос по теме «Электрический ток»: Что представляет собой электрический ток? Назовите характеристики электрического тока. Какой закон описывает зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением? Что такое светодиод? Что представляет собой светодиодная лента? Какие физические параметры важны для светодиодных лент? Деятельность учителя информатики: актуализирует знания по алгоритмизации и базовым конструкциям программирования: алгоритм - это основные алгоритмические конструкции - программа – это	отвечают на вопросы учителя физики и информатики; выделяют ключевые характеристики светодиодных лент; задают вопросы по теме.	Повторены базовые понятия об электричестве и принципах работы цепи; об алгоритмизации и базовым конструкциям программирования.
3. Основной этап - практическая работа	Деятельность учителя физики: контролирует правильность подключения элементов схемы; помогает с расчётом параметров питания (напряжение, ток); консультирует по вопросам физики процессов (например, нагрев ленты, падение напряжения); следит за соблюдением ТБ. Деятельность учителя информатики: показывает примеры простых программ для управления светодиодами на Arduino; объясняет, как считывать и интерпретировать данные компонентов; помогает с написанием и отладкой кода в Arduino IDE; подсказывает алгоритмы для создания эффектов (мерцание, плавное изменение цвета); помогает устранять ошибки в программах; следит за соблюдением ТБ. Практические задания для групп: Задание 1 (для всех групп одинаковое) Собрать электрическую схему, чтобы горели две лампочки. Измерить силу тока и напряжение в цепи, рассчитать мощность цепи. Начертить схему электрической цепи и сделать вывод, при каких условиях горят лампочки? Задание 2 Сборка светодиодной ленты и ее программирование с использованием микроконтроллеров (на примере Arduino) (каждая группа получает свое задание) · группа 1: реализация плавного включения/выключения ленты; · группа 2: создание эффекта «бегущий огонь»; · группа 3: программирование включения по нажатию кнопки; · группа 4: реализация управления яркостью с помощью потенциометра.	собирают электрическую цепь, измеряют силу тока и напряжение в цепи, фиксируют, при каких условиях лампочки горят; рассчитывают мощность электрической цепи; собирают схему подключения ленты из светодиодов к Arduino; рассчитывают необходимые параметры питания; пишут программу для управления лентой; тестируют работу системы; корректируют код и схему при необходимости; заполняют рабочие листы; готовят краткое описание своего проекта.	Учащиеся умеют собирать и проверять электрическую цепь.   Учащиеся собрали рабочую схему управления светодиодами.   Получают первый программируемый результат – работающая лента.
4. Этап самоконтроля и рефлексии	Деятельность учителя физики: подводит итоги практической работы; отмечает наиболее удачные технические решения; задаёт вопросы на осмысление физических принципов, лежащих в основе работы светодиодных лент. Деятельность учителя информатики: анализирует подходы к программированию, использованные группами; выделяет наиболее эффективные алгоритмы; даёт обратную связь по качеству кода и структурированию программ. Домашнее задание: Исследовать применение светодиодных лент в умных домах и городской инфраструктуре (реферат или презентация, 5–7 слайдов). Дополнительно (по желанию): разработать программу для создания нового светодинамического эффекта и протестировать её.	представляют результаты своей работы (краткая демонстрация); участвуют в обсуждении: что получилось, какие были трудности, как их преодолевали; заполняют форму обратной связи https://ahaslides.com/BSTNB записывают домашнее задание.	Самооценка и осознание практической пользы полученных знаний.

 

Опубликовано: 23.11.2025