MICROCONTROLLER CIRCUIT TECHNIQUE AND THREE-DIMENSIONAL MODELING TOOLS IN THE STEM-TRAINING SYSTEM OF ROBOTICS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/pet-2025-1-7

Keywords:

microcontroller circuit engineering, robotics, STEM-oriented learning, design technologies

Abstract

The concept of STEM education is based on the practical application of knowledge and skills for their further use in professional activities. The project approach allows students to understand how STEM knowledge is applied in real life. The paper analyzes the developed and tested concept of combining the capabilities of educational robotics tools, three-dimensional prototyping and programming microcontroller platforms. 3D prototyping in robotics is effective because the user can quickly obtain results and implement their ideas in the design process. A robotic STEM project completed in the learning process can be not only an object of study, but also a tool for modeling, design, a tool in an educational experiment, a digital laboratory, a tool for programming microcontrollers. As an example, the technological aspects of manufacturing and programming SMARS platforms are given. SMARS (Screwless Modular Assemblable Robotic System) is a screwless modular assembled robotic system, a currently popular technological educational tool. These are simple robotic platforms designed for educational purposes with a minimum number of components that can be assembled without special additional tools. The sequence of project implementation and the specifics of programming their electronic parts – Arduino microcontroller platforms – are described. The main functions that SMARS can perform and additional design elements that expand the possibilities of its use are analyzed. Work on the design and manufacture of structures opens up wide opportunities for studying issues of a technological nature and activating the cognitive activity of students.In the process of project work, design and creative abilities are developed, and the foundations of professional and digital competence are formed.

References

About Arduino. URL: https://www.arduino.cc/en/about

Завалевський Ю., Гущина Н., Василашко І., Коршунова О., Патрикеєва О. Створення педагогічних умов для впровадження дослідницького методу навчання з використанням IT- та STEM-технологій у закладах загальної середньої освіти. Наукові записки Малої академії наук України. № 2-3(21-22). 2021. С. 50–60. URL: http://www.snman.science/index.php/sn/article/download/ 80/76

Беглова Н.М., Беглов Я.І., Бєгов К.К. Застосування платформи Arduino для вивчення принципів програмування зі школи до університету. Proceedings of XI International Scientific and Practical Conference Berlin, Germany. 1-3 July 2024. C. 39–52 URL: https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2024/07/CURRENT-CHALLENGES-OF- SCIENCE-AND-EDUCATION-1-3.07.2024.pdf#page=39

Каталог освітніх програм та вибіркових освітніх компонентів. URL: https://vnu.edu.ua/uk/all-educations

Мартинюк О. С. Тривимірне прототипування як складник STEM-технологій у конструктивно-технічній і науково-дослідній роботі студентів та учнів. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна / [редкол.: П. С. Атаманчук (голова, наук. ред.) та ін.]. 2019. Випуск 25. Кам’янець-Подільський. С. 61–64.

Мартинюк О.С. Особливості підготовки здобувачів освіти з використанням робототехнічних STEM-проєктів. Проблеми та інновації в математичній, цифровій, природничій і професійній освіті: збірник матеріалів ХVІІ-ї Міжнародної науково-практичної онлайн-інтернет конференції, м. Кропивницький, 20-27 червня 2024 року / Відп. ред. М. І. Садовий. 2024. С. 129–131.

Arduino controlled 2-joint 8-servo 4-legged Walking Robot. URL: https://www.thingiverse.com/thing:4905975

В. Кошовий Особливості впровадження STEM-проєктів робототехніки на базі контролера Arduino на уроках інформатики. Науково-методичний, інформаційно-освітній журнал, 2024. № 2(101). С. 53–63 URL: https:// doi.org/10.54662/veresen.2.2024.05

Остапчук С.А., Садовий М.І. До проблеми використання платформи Arduino у вивченні робототехніки. Наукові записки. Центральноукраїнського державного університету імені Володимира Винниченка Серія «Педагогічні науки». Кропивницький, 2018. Вип. 168. С. 178–181.

Про затвердження плану заходів щодо реалізації Концепції розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) до 2027 року. URL: https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennya-planu-zahodiv-sh-a131r

Садовий М.І., Соменко Д.В., Трифонова О.М. Робототехнічні комплекти в освітньому процесі. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна. Кам’янець-Подільський, 2021. Вип. 27. С. 125–128.

Столяр, Т., Сербин, Б. Використання технологій Arduino в робототехніці на уроках інформатики. ІХ Всеукраїнська науково-практична конференція з міжнародною участю «Сучасні інформаційні технології в освіті та науці», 21-22 листопада 2024 р., Житомир. С. 237–239.

STEМ-освіта. URL: https://imzo.gov.ua/stem-osvita/

David T. Butterworth Teaching C/C++ programming with LEGO Mindstorms. 3rd International Conference on Robotics in Education (RIE). Prague, Czech Republic. September 2012. URL: https://www.researchgate.net/ publication/327903430_Teaching_CC_programming_with_LEGO_Mindstorms

Eguchi A. Robotics as a Learning Tool for Educational Transformation. Proceedings of 4th International Workshop Teaching Robotics, Teaching with Robotics & 5th International Conference Robotics in Education, Padova (Italy), 24-37. URL: http://www.terecop.eu/TRTWR-RIE2014/files/00_WFr1/00_WFr1_04.pdf.

SMARS modular robot. URL: https://www.thingiverse.com/thing:2662828

What is SMARS? URL: https://www.smarsfan.com/about/what_is_smars

Published

2025-04-30

How to Cite

MARTYNIUK О. (2025). MICROCONTROLLER CIRCUIT TECHNIQUE AND THREE-DIMENSIONAL MODELING TOOLS IN THE STEM-TRAINING SYSTEM OF ROBOTICS. Physics and Educational Technology, (1), 55–61. https://doi.org/10.32782/pet-2025-1-7