Методика интеграции IoT в урок информатики

Цель лекции:

Познакомить учащихся с методикой внедрения элементов Интернета вещей в учебный процесс по информатике. Показать, как использовать IoT-платформы, аппаратное и программное обеспечение в рамках школьного курса для развития цифровой грамотности, навыков проектирования, критического мышления и STEAM-компетенций.

1. Значение IoT в образовательном процессе

Интернет вещей (IoT) — это современное направление, которое может быть интегрировано в уроки информатики на разных уровнях:

Вводные уроки о концепции умных устройств и их роли в жизни.
Проектная и исследовательская деятельность.
Практическое программирование и работа с сенсорами.
Тема безопасности в цифровой среде.

Интеграция IoT способствует формированию у школьников прикладных знаний в программировании, понимания архитектуры «умных» систем, навыков анализа данных и их визуализации.

2. Компетенции, формируемые через IoT

Интеграция IoT на уроках информатики позволяет:

Формировать алгоритмическое мышление через программирование Arduino/ESP32;
Развивать навыки работы с данными — сбор, анализ, визуализация (например, в ThingsBoard);
Закладывать основы сетевой грамотности — через работу с протоколами MQTT/HTTP;
Формировать ответственное цифровое поведение — через изучение вопросов кибербезопасности (TLS, аутентификация).

3. Обоснование методики интеграции IoT в урок информатики

3.1. Соответствие требованиям обновлённой школьной программы

Интеграция элементов Интернета вещей (IoT) в школьный курс информатики отвечает задачам, поставленным в:

Типовой учебной программе по информатике (5–11 классы) (утвержденной МОН РК / МОН РФ / других стран СНГ) — где указано, что обучающиеся должны осваивать:
- основы проектной и исследовательской деятельности,
- принципы построения компьютерных систем и сетей,
- анализ и обработку информации,
- вопросы кибербезопасности.

Пример: в старших классах уже включены темы: “умный дом”, “мобильные приложения”, “интернет вещи”. IoT объединяет их в один прикладной и междисциплинарный контекст.

3.2. Фокус на формировании цифровых и метапредметных компетенций

IoT-проекты позволяют реализовать:

Цифровую грамотность — через работу с микроконтроллерами, сенсорами, дашбордами, сетевыми протоколами.
Инженерное мышление и системный подход — через построение архитектуры IoT-системы.
Навыки анализа данных — через визуализацию и экспорт данных (ThingsBoard → Excel/Sheets).
Коммуникативные и кооперативные навыки — при групповом проектировании.
Информационную безопасность — на прикладном уровне (TLS, аутентификация).

Эти компетенции соответствуют стандарту “Цифровые навыки 21 века” (например, UNESCO ICT Competency Framework for Teachers, 2018).

3.3. STEM/STEAM-подход в действии

IoT на уроках информатики становится основой для:

Межпредметной интеграции (информатика + физика + технология),
Решения практических задач (например, «умный полив», «умный дом»),
Инженерной подготовки учащихся — на простом, визуализированном уровне.

Модель обучения через проектную деятельность в STEM-контексте признана одной из самых эффективных для развития критического мышления, креативности и технических навыков.

3.4. Современные педагогические подходы

Методика строится на:

Концепции “перевернутого класса” — самостоятельное знакомство с теорией, а на уроке — применение на практике;
Обучении через действие (Learning by doing): лабораторные работы, работа с реальными устройствами (ESP32, Arduino);
Конструктивистском подходе (Пиаже, Паперт) — обучение через конструирование собственных решений;
Формативном оценивании — постоянная обратная связь, а не только итоговый балл.

3.5. Примеры международной практики

В странах ЕС (Финляндия, Эстония), США, Южной Корее IoT и робототехника входят в предмет “Технология” и “Computer Science” в школах.
В проектах FabLab, MakeX, Arduino Education, а также конкурсах First LEGO League и Intel ISEF IoT используется как платформа для школьных проектов.
Платформы вроде BBC micro:bit в Великобритании показывают, как мини-компьютеры, сенсоры и радиосвязь внедряются в начальную и среднюю школу.

4. Примеры интеграции в школьные темы

5. Методические рекомендации

Используйте перевёрнутый класс: предварительное изучение понятий (через видео, презентации), а в классе — практика.
Проектная работа: интеграция знаний в создание систем «умный дом», «умный полив», «умный термометр».
Платформы и инструменты: Tinkercad Circuits, Arduino IDE, ThingsBoard, Google Sheets, MQTT Dash.
Групповая работа: учащиеся учатся не только технике, но и взаимодействию.
Рефлексия: обсуждение результатов, сложностей, поиска решений.

6. Оценивание

Формирующее: проверка понимания на каждом этапе проекта (вопросы, мини-тесты).
Суммативное: защита мини-проекта, презентация дашборда или безопасного подключения.

Дополнительный материал:

Введение в Интернет вещей: учебное пособие / Е.В. Глушак, А.В. Куприянов. – Самара: Издательство Самарского университета, 2023. – 104 с.: ил.
Введение в Интернет вещей [Электронный ресурс]: учебное пособие / П.А. Кокунин, И.И. Латыпов, Л.С. Латыпова. – Электрон. текстовые дан. (1 файл: 6,42 Мб). – Казань: Издательство Казанского университета, 2022. – 147 с. – Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. – URL: https://kpfu.ru/portal/docs/F_378200975/IOT.pdf. – Загл. с титул. экрана.
Архитектура интернета вещей / пер. с анг. М. А. Райтмана. Ли П. – М.: ДМК Пресс, 2019. – 454 с.: ил.