Innovacijni-metodi-zaluchennya-ta-praktichnoyi-realizaciyi-idej-uchniv-u-STEM-osviti

1.

Інноваційні методи
залучення та
практичної
реалізації ідей учнів
у STEM-освіті
Від теорії до практики:
Досвід гуртка
"КіберКраїна"
Напрямки діяльності:
Комплексне інженерне проєктування:
3D-моделювання та 3D-друк (CAD/CAM)
Електротехніка та мікроконтролерні системи
Основи штучного інтелекту (ШІ) / Інтернету
речей (IoT)
Доповідач: Барабанов Владислав Володимирович
Посада: Керівник гуртка "КіберКраїна"

2.

Щорічна участь у Конкурсі "STEM-освіта в дії"
Гурток 'КіберКраїна' демонструє стабільну ефективність STEM-навчання протягом
трьох років, беручи участь у конкурсі 'STEM-освіта в дії'. Наша методика забезпечила
здобуття призових місць у 2023 та 2024 роках.
3
3
Роки поспіль участі
Призові місця
у конкурсі 'STEM-освіта в дії'
2023 та 2024 роках
Про Конкурс "STEM-освіта в дії"
Цей щорічний конкурс відзначає найкращі практики впровадження STEM-технологій
в освітній процес. Наша стабільна якість дозволила нам здобути призові місця три
роки поспіль.
Ключова Методологія: Фокус на Прикладній Інженерній Творчості
Наша робота зосереджена на прикладній інженерній творчості та вирішенні
реальних проблем з побуту. Ми розвиваємо практичні навички, готуючи учнів до
реальних викликів.

3.

Від ідеї до готового продукту: Філософія "КіберКраїни"
В основі нашої методології лежать два ключові принципи, що забезпечують високу мотивацію та практичну цінність
навчання. Ці принципи допомагають учням долати страх перед складними технологіями та втілювати свої ідеї в життя.
Мотиваційний Принцип: Залучення
Практичний Принцип: Реалізація
Бажання є первинним, навички – набуваються.
Concept-to-Product: Від Концепту до Прототипу
Ми спершу знімаємо психологічний бар'єр страху
Кожна ідея, незалежно від її початкової складності,
перед складними технологіями. Заохочуємо учнів до
проходить повний цикл реалізації. Ми гарантуємо, що
сміливості генерувати навіть найфантастичніші ідеї,
кожна дитина трансформує свій задум у
адже щирий інтерес — це найпотужніший каталізатор
функціональний, осяжний виріб або працюючий
успіху та навчання.
прототип, здобуваючи цінний досвід розробки.

4.

Релевантність: STEM, що вирішує
реальні проблеми
Наші проєкти глибоко інтегровані в повсякденне життя, навчаючи дітей
використовувати технології як потужний інструмент для вирішення актуальних
викликів та покращення навколишнього світу.
Актуальність та Вплив
Ми навчаємо дітей бачити технології не
Проблемно-Орієнтоване
Навчання (PBL)
як абстрактну науку, а як практичний
Методологія PBL спонукає учнів
інструмент для покращення власного
самостійно ідентифікувати реальні
життя та суспільства. Теми для проєктів
життєві проблеми або незручності
обираються з реальних побутових,
(наприклад, вдома, у школі, в
соціальних та прикладних потреб, що
транспорті) та застосовувати технології
робить навчання максимально
(програмування, моделювання,
значущим і цікавим.
схемотехніку) для розробки та
впровадження конкретних,
функціональних рішень. Це розвиває
критичне мислення та інноваційність.

5.

Освоєння 3D-моделювання: професійні інструменти для майбутнього
Ми віримо, що навчання на індустріальних стандартах готує наших випускників до реальних викликів та надає їм конкурентну перевагу на ринку праці. Саме тому наші програми інтегрують роботу з передовим програмним
забезпеченням, таким як Autodesk Fusion 360.
Autodesk Fusion 360: Індустріальний стандарт
Навчання етичному та легальному використанню
Це потужний, хмарний інструмент для CAD, CAM та CAE, який використовується професійними інженерами
Ми навчаємо учнів не лише навичкам 3D-моделювання, але й формуємо усвідомлене ставлення до
по всьому світу для комплексної розробки продуктів. Він інтегрує моделювання, симуляцію та виготовлення
використання програмного забезпечення. Завдяки освітнім програмам розробника, діти вчаться працювати
в єдиному середовищі.
з ліцензійним ПЗ, розуміючи важливість авторських прав та етичних норм.
Доступ до ліцензійного програмного забезпечення
Учні отримують повний функціонал професійного ПЗ, що підвищує їхню компетентність та
конкурентоспроможність.
Початковий доступ: 1 місяць безкоштовного пробного періоду для ознайомлення.
Подальша підтримка: Оформлення офіційної довідки від закладу для отримання 1 року безкоштовної
освітньої ліцензії.
Такий підхід забезпечує дітям не тільки технічні знання, але й практичний досвід роботи з інструментами, які вони зустрінуть у майбутній професійній діяльності, надаючи їм потужний старт у STEM-кар'єрі.

6.

Проєкт (2023-2024): «Кольорова Музика»
Перший проєкт-переможець продемонстрував вміння поєднувати творчість та інженерію для створення інноваційних інтерактивних систем.
Мета Проєкту:
Вирішувана Проблема:
Розробка інтерактивної системи, здатної динамічно перетворювати звукові коливання на візуальний ряд за допомогою світлодіодних матриць. Цей проєкт мав
Подолання обмежень стандартних аудіосистем шляхом створення інтерактивних візуальних елементів для модернізації інтер'єру та досягнення нового рівня
на меті поглибити розуміння студентами взаємозв'язку між звуком та світлом, а також принципами проєктування таких систем.
занурення у музику. Проєкт зосереджувався на перетворенні пасивного прослуховування на активний візуально-звуковий досвід.
Візуалізація Проєкту:
Ось кілька зображень, що демонструють концепцію та реалізацію проєкту «Кольорова Музика», поєднуючи світло, колір та звук в єдину гармонійну композицію.
Методологія та Задіяні Технології:
Реалізація проєкту вимагала інтеграції знань у кількох ключових технологічних напрямках:
Мікроконтролерне програмування:
Обробка аналогових сигналів:
Керування світлодіодними матрицями:

7.

Проєкт 2024-2025: «Інтелектуальна Сигнально-Габаритна Система Транспортного Засобу»
Цей проєкт демонструє зріле інженерне мислення, ставши інноваційною відповіддю на нагальну потребу підвищення безпеки та видимості транспортних засобів на дорозі. Розроблена система значно покращує інформованість інших
учасників руху.
Мета Проєкту
Актуальність Проблеми Безпеки
Розробка вдосконаленої сигнально-габаритної системи, що забезпечує підвищену інформативність для інших
Підвищення видимості та чіткої комунікації намірів водія (гальмування, поворот, аварійна зупинка) є критично
учасників руху, особливо в умовах обмеженої видимості, задля мінімізації дорожньо-транспортних пригод.
важливим для запобігання аварійним ситуаціям на дорозі та забезпечення безпеки всіх учасників руху.
Деталі Реалізації Проєкту
Для досягнення поставлених цілей було реалізовано комплексний підхід, що включав розробку апаратного та програмного забезпечення, а також проєктування корпусу.
Схемотехніка та Електроніка
Моделювання Корпусу та 3D-Друк
Програмування Алгоритмів
Проєктування та монтаж електронних компонентів для стабільної та
Розробка ергономічного та міцного корпусу системи в Fusion 360 з
Розробка та оптимізація складних алгоритмів керування світловими
надійної роботи системи освітлення та передачі сигналів.
подальшим виготовленням за допомогою 3D-друку.
індикаторами для забезпечення їх динамічної та адаптивної роботи.
Візуалізація Проєкту та Результати
Наступні зображення демонструють ключові етапи розробки та фінальний вигляд інтелектуальної сигнально-габаритної системи.

8.

Проєкт цього року "Табата таймер"
Проєкт "Табата Таймер" є прикладом ефективного застосування сучасних технологій для створення персоналізованих інструментів для спорту та здорового способу життя. Цей компактний пристрій дозволяє точно відстежувати інтервали
високоінтенсивних тренувань (HIIT), покращуючи ефективність занять та мотивацію користувачів.
Мета Проєкту
Актуальність Проблеми
Розробка автономного, портативного та інтуїтивно зрозумілого таймера для інтервальних тренувань Табата, який
Багато людей стикаються з труднощами у відстеженні часових інтервалів під час інтенсивних тренувань, що знижує їхню
забезпечує точне відстеження часу, звукові та візуальні сигнали, та сприяє підвищенню ефективності тренувального
концентрацію та ефективність. Стандартні таймери часто не мають необхідної функціональності або зручності
процесу.
використання, що створює потребу у спеціалізованому рішенні.
Деталі Реалізації Проєкту
Для успішної реалізації проєкту "Табата Таймер" було застосовано комплексний підхід, що охоплює розробку апаратної частини, програмного забезпечення та продуманого дизайну корпусу.
Апаратна частина
Програмна реалізація
Дизайн та Корпус
Використання мікроконтролера ESP32 для керування логікою таймера.
Написання прошивки на C++ з використанням Arduino IDE. Розробка
Проєктування компактного та міцного корпусу в Fusion 360, оптимізованого
Інтеграція OLED-дисплея для відображення інформації та зумера для
алгоритмів для точного відліку часу, перемикання між інтервалами
для 3D-друку. Корпус забезпечує зручне розміщення всіх компонентів,
звукових сповіщень. Забезпечення стабільного живлення та ергономічних
(робота/відпочинок) та управління візуальними/звуковими сигналами.
захист електроніки та легкість використання під час тренувань.
кнопок керування.
Можливість налаштування параметрів тренування.
Візуалізація Проєкту та Результати
Наступні зображення демонструють ключові етапи розробки та фінальний вигляд інтелектуального Табата Таймера.

9.

Проєкт Майбутнього (2025-2026): Інтелектуальні Рішення
Наш поточний проєкт «Розумний домофон» є відповіддю на актуальні технологічні тренди — Інтернет Речей (IoT) та автоматизацію, спрямовані на підвищення безпеки та зручності
сучасного житла.
«Розумний
Домофон»
Архітектура Системи та Функціональні Модулі
Модуль Розумного Домофону
Хмарний Сервер
Центральний пристрій системи: збір відео- та аудіоданих, високоякісна камера, мікрофон, динамік для двостороннього зв'язку.
Надійна інфраструктура для обробки, аналізу та безпечного зберігання даних. Забезпечує масштабованість, відмовостійкість та
Надійний та стійкий до зовнішніх впливів.
доступність. Використовує сучасні протоколи шифрування.
Мобільний Додаток
Система Аутентифікації
Інтуїтивний інтерфейс для сповіщень, перегляду відео, спілкування та дистанційного доступу. Розроблено для iOS та Android
Багаторівнева перевірка доступу: розпізнавання облич, PIN-коди, електронні ключі. Високий рівень безпеки та гнучке керування
платформ.
доступом для мешканців та гостей.

10.

Формування Інженерних Компетентностей: Наш Підхід та Бачення
Досвід гуртка «КіберКраїна» доводить, що системна робота з акцентом на практичну реалізацію ідей є найбільш ефективною для формування
майбутніх інженерних кадрів.
Цілеспрямоване Залучення через Релевантність
Висока Практична Компетентність
Наші випускники володіють не лише міцними теоретичними
Вибір проєктів, що вирішують реальні побутові проблеми та
знаннями, але й ключовими практичними навичками роботи з
відповідають актуальним технологічним трендам (як-от IoT),
професійним інструментарієм та технологіями, такими як CAD-
забезпечує високу внутрішню мотивацію учнів та глибше
моделювання, програмування мікроконтролерів та 3D-друк, що є
розуміння предмета через безпосереднє застосування знань.
фундаментом для успішної кар'єри в інженерії.
Наше Бачення: Інноватори Майбутнього
Гуртки "КіберКраїна" — це стратегічна платформа для підготовки майбутніх українських інженерів, винахідників та інноваторів, які завдяки
набутим навичкам і мисленню будуть активно розбудовувати та модернізувати нашу державу.