Редактирование: Использование свободного ПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS (OSEDUCONF-2019)

;{{SpeakerInfo}}: 
* {{Speaker|Алексей Ерпелев}}
* {{Speaker|Владимир Симонов}}
<blockquote>
В докладе рассматривается использование свободного программного обеспечения для платформ Arduino и Iskra JS при обучении студентов направлений подготовки ИВТ, ИСТ и ПИН основам программирования, электроники и робототехники. Была выбрана тематика «умного дома» и проектирование устройств для него, как наиболее универсальная. Макет умного дома реализован на базе плат Iskra JS (JavaScript), Arduino (C++), а также различных модулей: ультразвукового дальномера, светодиодов (LED-лент и отдельных светодиодов), ИК-приёмника, зуммеров, сервоприводов, датчиков-измерителей климатических параметров.
</blockquote>

{{VideoSection}}
{{vimeoembed|315021950|800|450}}
{{youtubelink|R05JFYV64wc}}
{{SlidesSection}}
[[File:СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf|left|page=-|300px]]

{{----}}

== Thesis ==
Современное технологическое развитие дало возможность создавать приборы, устройства и их комплексы для улучшения условий социальной жизни человека [1]. Такие технологии можно объединить общим названием — «умный дом» (УД). К устройствам управления умным домом относятся контроллеры, сенсоры, актуаторы, индикаторы различных типов и иные устройства. Данные устройства работают не только на проприетарном, но и на свободном программном обеспечении. Так, например, микроконтроллер Arduino работает на свободном ПО Arduino IDE, которое позволяет на языке программирования C++ реализовывать сложные по своей структуре устройства и макеты. Данный микроконтроллер используется в обучении студентов по специальностям ИВТ, ИСТ и ПИН для освоения профильных компетенций — способностью сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-5) и способностью разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-2).

С целью демонстрации использования свободного программного обеспечения в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома», авторами была поставлена и решена задача разработки соответствующего макета (платы IskraJS (JavaScript), Arduino (C++), ультразвуковой (УЗ) дальномер, светодиоды (LED-лента и отдельные светодиоды), ИК-приёмник, зуммеры, сервоприводы, датчики-измерители климатических параметров и др).

Разработанный экспонат представляет собой макет дома с «умными» функциями. Размеры экспоната 400х600х500 мм, при этом выполняется следующее: управление внутренним освещением от срабатывания УЗ дальномера; регистрация перемещения человека по комнатам датчиками движения; управление открытием/закрытием дверей и освещением от ИК-пульта; озвучивание от зуммера случайными музыкальными композициями; управление воротами УД с помощью RFID, а также ряд иных функций.

При выполнении проекта «умный дом» студенты изучают языки программирования, получают навыки сборки устройств из электронных компонентов и опыт проектирования схем устройств в виртуальных средах, например TinkerCad. Также студенты учатся составлять алгоритмы работы модулей и устройств, обработки информации; указанные алгоритмы реализовываются с использованием нескольких языков программирования c выдачей сигналов на исполнительные устройства. Таким образом, студентами осваиваются соответствующие компетенции ФГОС.

Логическим завершением проектирования является 3D-прототипирование для изготовления корпусных элементов (компетенция №45 Worldskills), что является актуальным требованием современного обучения в вузах.

Анализируя полученный результат, можно отметить его эффективность и привлекательность.

Разработанный экспонат демонстрирует возможности свободного программного обеспечения для освоения студентами компетенций по направлениям подготовки ИВТ, ИСТ и ПИН. При этом технологии УД являются базовыми для изучения студентами технических специальностей программирования, электроники, автоматики, основ робототехники и прототипирования [3, 4]. Развитие данного направления «умный дом» в обучении студентов предполагает дальнейшее усложнение проекта в сторону увеличения количества используемых функций (шлагбаум, сканер отпечатка пальца и т.д. и усложнения алгоритмов) и применения более сложных технологий обмена данными, что реализуется на базе одноплатных компьютеров, например Raspberry Pi.
{{----}}
[[File:{{#setmainimage:СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS!.jpg}}|center|640px]]
{{LinksSection}}
<!-- <blockquote>[©]</blockquote> -->

* [1] Обзор системы умного дома Samsung SmartThings // Smart.Home Market URL: https://smart-home.market/obzor-sistemy-umnogo-doma-samsung-smartthings-s3026 (дата обращения: 02.12.2018).
* [2] Сайт, посвящённый разработкам в области электроники — URL: http://amperka.ru/ (дата обращения: 02.12.2018). 
* [3] Проектирование студентами высших учебных заведений реальных устройств при изучении ряда дисциплин, связанных с обработкой информации и данных [Текст]* / Симонов В.Л., Аметова М.М., Хмыров Н.А. и др. // Информационные технологии в образовании: материалы науч.-практ. конф. — Саратов, 2017.— С. 296–298. 
* [4] Справочник по отечественным и иностранным электронным компонентам / Режим доступа URL: http://www.chipinfo.ru/ (дата обращения 02.12.2018).
{{vklink|1395}}                                          
<references/>




{{stats|disqus_comments=0|refresh_time=2019-12-30T15:10:17.146346|vimeo_plays=24|youtube_comments=0|youtube_plays=26}}