Факультет математики, природничих наук та технологій
Постійне посилання на фондhttps://dspace.cusu.edu.ua/handle/123456789/58
Переглянути
12 результатів
Результати пошуку
Документ Методика навчання технологій комп’ютерного зору в STEM-проєктах із використанням апаратно-обчислювальних платформ(Видавничий дім «Гельветика», 2025) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена Михайлівна; Косицький, Станіслав Ігоревич; Sadovyi, Mykola; Somenko, Dmytro; Tryfonova, Olena; Kosytskyi, Stanislav(ua) У сучасних умовах розвитку цифрового суспільства ключову роль у підготовці здобувачів освіти відіграє формування цифрової компетентності. Одним із перспективних напрямів її розвитку є використання технологій комп’ютерного зору. У цій статті розглядається практичний аспект застосування комп’ютерного зору на прикладі розробки та програмування вентилятора із самонаведенням на основі мікроконтролера ESP32CAM, що є одним із прикладів інтеграції інтелектуальних систем в освітній процес. Стаття аналізує теоретичні та практичні аспекти створення автоматизованих систем управління, які використовують методи розпізнавання об’єктів й облич за допомогою комп’ютерного зору. Розглядається апаратне забезпечення, включно з мікроконтролером ESP32CAM, серводвигунами, системою кріплення та елементами живлення. Описуються особливості програмного забезпечення, зокрема алгоритми обробки зображень, використання бібліотек машинного навчання та методи оптимізації процесу розпізнавання. Особливу увагу приділено питанням інтеграції таких технологій у систему освіти. У статті пропонуються шляхи впровадження навчальних проєктів на основі комп’ютерного зору в шкільну, професійну та вищу освіту. Наведено приклади застосування проєкту в межах STEM-освіти, курсів з програмування та робототехніки, вивчення вбудованих систем та інтернету речей (IoT). Акцентується увага на міждисциплінарному підході. Крім того, у статті розглядається можливість використання таких проєктів у наукових дослідженнях, проведенні хакатонів і практичних занять у лабораторіях технічних університетів. Обговорюються перспективи вдосконалення алгоритмів комп’ютерного зору для підвищення точності розпізнавання об’єктів, використання глибоких нейронних мереж та розширення функціональності пристрою шляхом під’єднання до хмарних сервісів для обробки даних у реальному часі. (en) In modern digital society, the development of digital competence plays a crucial role in preparing learners. One of the promising areas of its development is the use of computer vision technologies. This article explores the practical aspects of using computer vision through the development and programming of a self-guiding fan based on the ESP32CAM microcontroller, demonstrating an example of integrating intelligent systems into the educational process. The article analyzes the theoretical and practical aspects of creating automated control systems that utilize object and facial recognition methods via computer vision. The hardware components are examined, including the ESP32CAM microcontroller, servo motors, mounting systems, and power supply elements. Additionally, the software aspects are described, particularly image processing algorithms, the use of machine learning libraries, and optimization methods for improving recognition processes. Special attention is given to the integration of such technologies into the education system. The article suggests ways to incorporate computer vision-based educational projects into school, vocational, and higher education curricula. Examples are provided of how this project can be utilized within STEM education, programming and robotics courses, embedded systems studies, and the Internet of Things (IoT). Emphasis is placed on an interdisciplinary approach. Moreover, the article discusses the potential applications of such projects in scientific research, hackathons, and practical laboratory sessions in technical universities. The paper explores ways to improve computer vision algorithms to enhance object recognition accuracy, the use of deep neural networks, and the expansion of device functionality through cloud service integration for real-time data processing.Документ Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Мехатроніка»(ІВ ЦДУ, 2024) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена МихайлівнаУ методичних рекомендаціях подано вимоги до виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Мехатроніка» для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю «Професійна освіта (Цифрові технології)». Матеріали включають детальні інструкції щодо проведення лабораторних робіт, таких як вивчення технології кодування сигналів, робота з платою Arduino Uno, налаштування середовища програмування Arduino IDE, дослідження характеристик електронних компонентів та аналіз систем передачі механічного руху. Рекомендовано для студентів закладів вищої освіти галузі знань 01 Освіта / Педагогіка спеціальності Професійна освіта (Цифрові технології) першого (бакалаврського) рівня вищої освіти.Документ Методичні рекомендацій з виробничої (педагогічної) практики для студентів спеціальності 015 Професійна освіта(ІВ ЦДУ, 2024) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена Михайлівна; Щирбул, Олександр МиколайовичВідповідно до Стандарту спеціальності 015 Професійна освіта (за спеціалізаціями) спеціалізація: 015.39 Цифрові технології, освітньої програми та навчального плану підготовки студентів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти педагогічна практика є складовою частиною підготовки випускників до викладацької діяльності. Мета педагогічної практики полягає у набутті студентами практичних навичок та досвіду викладацької роботи у закладах освіти, де зможуть працювати випускники після отримання диплома бакалавра. Методичні рекомендації складено відповідно до Положення про організацію практичної підготовки в Центральноукраїнському державному університеті імені Володимира Винниченка. Рекомендовано для студентів закладів вищої освіти галузі знань 01 Освіта / Педагогіка предметних спеціальностей Професійна освіта (Цифрові технології) першого (бакалаврського) рівня вищої освіти.Документ Методичні вказівки до виробничої практики за спеціалізацією. Частина 1(2024) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена МихайлівнаУ посібнику викладені програма виробничої практики на підприємстві, методичні вказівки щодо підготовки до практики, проходження практики та оформлення звітної документації. Видання розраховано на студентів закладів вищої освіти, що навчаються за освітньо-професійною програмою Професійна освіта (Цифрові технології) перший (бакалаврський) рівень вищої освіти.Документ Методичні рекомендації до підготовки курсових робіт з методики професійного навчання та методики навчання інформатичних дисциплін(ІВ ЦДУ імені Володимира Винниченка, 2024) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена МихайлівнаМетодичні рекомендації для підготовки курсових робіт із навчальних дисциплін методики професійного навчання та методики навчання інформатичних дисциплін розроблено на основі Стандарту вищої освіти спеціальності 015 Професійна освіта (за спеціалізаціями), спеціалізація: 015.39 Цифрові технології, освітньо-професійної програми Професійна освіта (Цифрові технології) першого (бакалаврського) рівня вищої освіти. Визначено структуру, окреслено основний понятійний апарат, змістову частину кожного розділу, приведено норми оформленням навчальної науково-дослідної роботи, критерії оцінювання та ін. Володіння студентами-бакалаврами компетентністю в частині навчального наукового дослідження та навичками творчої роботи допомагає їм активно включатися в професійну діяльність, переводити наукові знання в площину практичного використання.Документ Методичні рекомендації до підготовки курсових робіт за спеціалізацією(ІВ ЦДУ імені Володимира Винниченка, 2024) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена МихайлівнаУ методичних рекомендаціях подано вимоги до виконання й оформлення курсових робіт за спеціалізацією, виконаних здобувачами першого (бакалаврського) рівня вищої освіти. Розкрито основні терміни та положення, пов’язані з організацією, виконанням та оформленням робіт, критеріями оцінювання, а також регламент захисту. Рекомендовано для студентів закладів вищої освіти галузі знань 01 Освіта / Педагогіка спеціальності Професійна освіта (за спеціалізаціями) першого (бакалаврського) рівня вищої освіти.Документ Розвиток техніко-технологічної компетентності під час виконання навчального проєкту з використанням цифрових ресурсів(Видавничий дім «Гельветика», 2023) Садовий, Микола Ілліч; Соменко, Дмитро Вікторович; Трифонова, Олена Михайлівна; Доброван, Катерина Михайлівна; Sadovyi, M.; Somenko, D.; Tryfonova, O.; Dobrovan, K.(ua) Сучасне суспільство висуває до майбутнього фахівця вимоги не лише щодо вміння застосовувати цифрові технології в повсякденному житті, а й щодо здатності особистості бути успішною на ринку праці (здатності планувати свою діяльність, розподіляти час тощо). Одним із способів забезпечення зазначених потреб у навчальній діяльності є проєктні технології. Метою нашого дослідження є розробка методики реалізації проєктних технологій навчання в закладах професійної (професійно-технічної) освіти; формування проєкту «Автоматична годівниця для домашніх тварин на базі апаратно-обчислювальної платформи Arduino» для закладів професійної (професійно-технічної) освіти. Для досягнення мети використано такі методи: теоретичні – аналіз, синтез і систематизація; емпіричні – моделювання. У контексті цифрового освітнього середовища використання проєктних технологій набуває нового рівня. Проєктні технології дозволяють формувати навички самостійної роботи, розвивати творчі та критичні здібності здобувачів освіти, забезпечують інтерактивність та взаємодію учасників освітнього процесу. При цьому розвивається проєктно-технологічна компетентність. З метою забезпечення розвитку проєктно-технологічної компетентності в закладах професійної освіти ми пропонуємо зі студентами виконувати мініпроєкти, які у ближній перспективі показують реалізацію отриманих теоретичних знань на практиці. У статті наведено як приклад методику розвитку проєктно-технологічної компетентності в умовах цифрового освітнього середовища під час виконання проєкту «Автоматична годівниця для домашніх тварин на базі апаратно-обчислювальної платформи Arduino». Запропонований проєкт створення автоматизованої годівниці є багатокомпонентним. Під час розробки було використано інтерактивний підхід до навчання, що передбачає залучення здобувачів освіти до активного процесу навчання через роботу над проєктом. Цей підхід сприяє поглибленню розуміння теоретичних концепцій, набуттю практичних навичок у сфері професійної освіти, розвитку проєктно-технологічної компетентності, яка забезпечує становлення конкурентоспроможного фахівця в умовах динамічно змінного цифрового суспільства. (en) Modern society demands not only the ability to use digital technologies in everyday life, but also the ability of an individual to be successful in the labor market: the ability to plan one’s activities, allocate time, etc., to the future specialist. Project technologies are one of the ways to meet the specified needs in educational activities. The purpose of our research is to develop a methodology for the implementation of project learning technologies in institutions of professional (vocational and technical) education; formation of the project “Automatic feeder for pets based on the hardware and computing platform Arduino” for institutions of professional (vocational and technical) education. To achieve the goal, the following methods were used: theoretical: analysis, synthesis and systematization; empirical: modeling. In the context of the digital educational environment, the use of project technologies takes on a new level. Project technologies make it possible to form skills of independent work, develop creative and critical abilities of education seekers, ensure interactivity and interaction of participants in the educational process. At the same time, project and technological competence is developing. In order to ensure the development of project-technological competence in vocational education institutions, we offer students to carry out mini-projects that, in the near term, show the practical implementation of the acquired theoretical knowledge. The article provides an example of the methodology for the development of project-technological competence in the conditions of a digital educational environment during the implementation of the project “Automatic feeder for pets based on the hardware and computing platform Arduino”. The proposed project of creating an automated feeder is multi-component. During development, an interactive approach to learning was used, which involves the involvement of students in the active learning process through work on the project. This approach contributes to the deepening of the understanding of theoretical concepts, the acquisition of practical skills in the field of professional education, the development of project-technological competence, which ensures the formation of a competitive specialist in the conditions of a dynamically changing digital society.Документ Вивчення та дослідження студентами закладів вищої освіти робототехнічних систем з дистанційним керування(Видавничий дім «Гельветика», 2024) Кононенко, Сергій Олексійович; Соменко, Дмитро Вікторович; Kononenko, Serhii Oleksiyovych; Somenko, Dmytro Viktorovych(ua) У статті описана методика і техніка вивчення та дослідження робототехнічних систем студентами закладів вищої освіти. Зміни, що обумовленні формуванням Society 5.0, впливом Четвертої промислової революції, досягненням цілей сталого розвитку, а також процесами глобалізації, висувають нові вимоги перед освітнім процесом в Україні. Сучасний етап розвитку суспільства характеризується як появою нових професій, так і трансформацією або зникненням інших. Це обумовлює необхідність перманентного оновлення професійних навичок, тобто навчання протягом життя. Щодо педагогічних працівників, то перед ними постає питання як перманентної адаптації навчального процесу, так і відповідно трансформації компетенцій, які мають бути сформовані у здобувачів . Пріоритетність питань, що пов’язані з освітньою діяльністю, підкреслює і зацікавленість ними на міжнародному рівні. Так, серед проголошених резолюцією Генеральної Асамблеї Організації Об’єднаних Націй від 25 вересня 2015 року No 70/1 глобальних Цілей сталого розвитку до 2030 року п. 4 зазначено забезпечення всеохоплюючої і справедливої якісної освіти та заохочення можливості навчання впродовж усього життя для всіх. Підготовка майбутніх фахівців зі спеціальностей технологічної та професійної освіти включає в себе вивчення робототехнічних систем. На сучасному етапі підготовки студентів постають нові завдання при вирішенні вказаних питань. А саме: використання сучасних засобів у розробці робототехнічних систем, створення необхідного програмного забезпечення, впровадження відповідної мікропроцесорної техніки, застосування нових виконуючих механізмів. При створенні машин з комп’ютерним керуванням робототехнічний підхід має наступні переваги у порівнянні з традиційними засобами автоматизації: низьку вартість завдяки уніфікації й стандартизації елементів та інтерфейсів; високу точність рухів внаслідок застосування інтелектуального керування; високу надійність; конструктивну компактність модулів; поліпшені динамічні характеристики машин; можливість комплектування функціональних модулів у складні системи під конкретні завдання. Зараз робототехнічні системи знаходять широке застосування в таких областях як: верстатобудування; робототехніка, авіаційній, космічній та військовій техніці; автомобілебудуванні; конструюванні нетрадиційних транспортних засобів (електровелосипеди, гіроборди, інвалідні візки) та медичного обладнання; розробці побутової техніки (пральні, швейні, посудомийні та інші машини) тощо. (en) The article describes the methods and techniques of studying and researching robotic systems by students of higher educational institutions. Changes caused by the formation of Society 5.0, the impact of the Fourth Industrial Revolution, the achievement of the Sustainable Development Goals, as well as the processes of globalization, put forward new requirements for the educational process in Ukraine. The current stage of development of society is characterized by both the emergence of new professions and the transformation or disappearance of others. This necessitates the permanent renewal of professional skills, i.e. lifelong learning. As for teachers, they face the question of both the permanent adaptation of the educational process and, accordingly, the transformation of competencies that must be formed in applicants. The priority of issues related to educational activities also emphasizes the interest in them at the international level. Thus, among the global Sustainable Development Goals by 2030 proclaimed by the United Nations General Assembly Resolution No. 70/1 of September 25, 2015, paragraph 4 is to ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all. The training of future specialists in the specialties of technological and vocational education includes the study of robotic systems. At the present stage of students' training, new tasks arise in solving these issues. Namely: the use of modern tools in the development of robotic systems, the creation of the necessary software, the introduction of appropriate microprocessor technology, the use of new actuating mechanisms. When creating computer-controlled machines, the robotic approach has the following advantages over traditional automation tools: low cost due to the unification and standardization of elements and interfaces; high accuracy of movements due to the use of intelligent control; high reliability; structural compactness of modules; improved dynamic characteristics of machines; the ability to complete functional modules into complex systems for specific tasks. Currently, robotic systems are widely used in such areas as: machine tool building; robotics, aviation, space and military equipment; automotive industry; design of non-traditional vehicles (electric bicycles, gyroboards, wheelchairs) and medical equipment; development of household appliances (laundry, sewing, dishwasher and other machines), etc.Документ Активізація пізнавальної діяльності студентів у лабораторному практикумі з дослідження γ-випромінювання засобами цифрових технологій(Видавничий дім «Гельветика», 2024) Подопригора, Наталія Володимирівна; Ковальов, Леонід Євгенійович; Соменко, Дмитро Вікторович; Чередник, Діана Степанівна; Podoprygora, N.; Kovalev, L.; Somenko, D.; Cherednyk, D.(ua) У статті досліджується вплив цифрових технологій на активізацію пізнавальної діяльності студентів у лабораторному практикумі з дослідження γ-випромінювання. Стаття присвячена дослідженню методів організації та виконання експериментальних завдань із вивчення γ-випромінювання, які ґрунтуються на циклах експериментального й теоретичного дослідження. Здійснюється порівняння результатів реального та віртуального експериментів, яке дає змогу продемонструвати узгодження циклів експериментального й теоретичного дослідження. Це підкреслює важливість використання цифрових інструментів у навчанні фізики та свідчить про те, що віртуальні експерименти можуть бути ефективним доповненням до реальних досліджень. Результати дослідження засвідчують, що запропоновані варіанти організації дослідницьких і прикладних експериментів, а також феноменологічних, функціональних і константантних дослідів свідчать про забезпечення вищої якості наукового пізнання студентами. Важливим аспектом дослідження є акцент на потребі активізації пізнавальної діяльності студентів. Використання програмного забезпечення для імітації виконання фізичних дослідів і лабораторних робіт з фізики може допомогти в цьому. Описуються особливості програмного забезпечення, що має відповідати таким вимогам: інтерактивність та візуалізація – можливість інтерактивної взаємодії з користувачем, графічна візуалізація результатів експериментів для кращого розуміння фізичних процесів; реалістичність – використання реалістичних параметрів, видача достовірних фізичних даних; можливість налаштування параметрів – зміна параметрів експериментів для дослідження різних сценаріїв та отримання різних результатів; аналіз результатів – функції для аналізу отриманих даних, включно з побудовою графіків, обробкою результатів і порівняння з теоретичними моделями; підтримка викладачів і студентів – інструменти для створення й обміну лабораторними роботами; можливості спільної роботи над проєктами викладачів і студентів (доступ до спільного хмарного середовища). Обґрунтовується, що програмне забезпечення, яке відповідає цим вимогам, ефективно допомагатиме студентам і викладачам у проведенні лабораторних робіт з фізики, а також розширить їх можливості для вивчення та дослідження фізичних явищ. Перспективи подальших досліджень вбачаються в розробці й апробації такого програмного забезпечення. (en) This article investigates the impact of digital technologies on enhancing students' cognitive activity in laboratory studies of γ-radiation. The study focuses on the development and implementation of experimental tasks based on the cycles of experimental and theoretical research. The comparison of real and virtual experiments allows us to demonstrate the alignment between the cycles, emphasize the importance of digital tools in physics education, and highlight the potential of virtual experiments to complement real-world research. The research findings indicate that the proposed research and applied experimental tasks, as well as phenomenological, functional, and constant experiments, significantly improve the quality of students' scientific knowledge. The study emphasizes the need to stimulate students' cognitive activity and highlights the potential of using software for simulating physical experiments and laboratory work in physics to achieve this goal. The article outlines the features of such software, which should meet the following requirements: Interactivity and visualization: enabling interactive user interaction and graphical visualization of experimental results for a better understanding of physical processes. Realism: using realistic parameters and providing reliable physical data. Parameter customization: allowing for the modification of experimental parameters to explore different scenarios and obtain diverse results. Result analysis: providing functions for analyzing the obtained data, including plotting graphs, processing results, and comparing them with theoretical models. Support for teachers and students: offering tools for creating and sharing laboratory work, as well as opportunities for collaborative project work between teachers and students (access to a shared cloud environment). The article argues that software meeting these requirements will effectively assist students and teachers in conducting laboratory work in physics and expand their opportunities for studying and exploring physical phenomena. The prospects for further research lie in the development and testing of such software.Документ Формування предметних компетентностей у студентів природничо-математичної та цифрової галузей засобами Digital Twins(ЦДУ ім. В. Винниченка, 2024) Садовий, Микола Ілліч; Трифонова, Олена Михайлівна; Соменко, Дмитро Вікторович; Sadovyi, Mykola Illich; Tryfonova, Olena Mykhaylivna; Somenko, Dmytro Viktоrovych(ua) У статті розглядається проблема формування предметних компетентностей у студентів природничо-математичної та цифрової галузей за допомогою засобів цифрових двійників (Digital Twins). Невпинний розвиток науково-технічного прогресу, обумовлений прискореним упровадженням досягнень наукових досліджень у всі сфери життя, скороченням часу між науковими відкриттями та їхнім упровадженням, характеризується сучасною промисловою революцією 4.0. Ця революція передбачає інтеграцію автоматизації в усі сфери виробництва, ефективний технологічний устрій, збір, обмін, збереження й передавання даних в єдину саморегульовану систему з мінімізацією ручної праці та втручанням людини у зазначені процеси. Впровадження цифрових технологій вимагає скорочення витрат на збір даних, їх аналіз та моделювання реальних об’єктів для прийняття ефективних рішень у реальному часі. Таку роль значною мірою виконують цифрові двійники. Цифрові двійники дозволяють створювати точні віртуальні копії реальних об’єктів, що сприяє оптимізації різних процесів у промисловості, аграрному секторі, транспорті, торгівлі, освіті та побуті. Вони забезпечують можливість постійного моніторингу, аналізу та вдосконалення реальних систем, знижуючи ризики та витрати на експерименти в реальних умовах. Використання цифрових двійників стає все більш актуальним у контексті розвитку технологій Інтернету речей (IoT), штучного інтелекту, хмарних обчислень та великих даних. У статті аналізується значущість цифрових двійників для формування новітніх компетентностей у студентів природничоматематичної та цифрової галузей. Автори підкреслюють, що сучасна освітня система повинна адаптуватися до вимог ринку праці, забезпечуючи студентів навичками, необхідними для ефективного використання цифрових двійників у професійній діяльності Пропонується інтеграція технологій цифрових двійників у навчальні програми технічних спеціальностей, що включає як теоретичне вивчення концепцій і принципів роботи цифрових двійників, так і практичні заняття з використанням відповідного програмного забезпечення та обладнання. Впровадження таких програм дозволить підготувати висококваліфікованих фахівців, здатних до інноваційної діяльності в умовах цифрової економіки. Навчання з використанням цифрових двійників сприятиме розвитку критичного мислення, навичок аналізу та прийняття рішень, а також підвищенню адаптивності до швидких змін технологічного середовища. Відповідно, у статті робиться висновок про необхідність реформування освітніх програм для забезпечення підготовки спеціалістів, які володіють компетентностями в галузі цифрових двійників, що є ключовим фактором успіху в сучасному світі цифрових технологій. (en) The article addresses the issue of developing subject competencies in students of natural, mathematical and digital fields through the use of Digital Twins. The relentless advancement of scientific and technological progress, driven by the accelerated implementation of scientific research achievements in all areas of life and the reduction of the time between scientific discoveries and their implementation, is characterized by the current Industrial Revolution 4.0. This revolution involves the integration of automation in all spheres of production, an efficient technological setup, and the collection, exchange, storage, and transmission of data in a single self-regulating system with minimal manual labor and human intervention in the specified processes. The implementation of digital technologies requires a reduction in costs for data collection, analysis, and modeling of real objects to make effective decisions in real-time. Digital Twins play a significant role in this. Digital Twins allow for the creation of precise virtual copies of real objects, contributing to the optimization of various processes in industry, agriculture, transportation, trade, education, and everyday life. They provide the capability for continuous monitoring, analysis, and improvement of real systems, reducing risks and costs associated with experiments in real conditions. The use of Digital Twins is becoming increasingly relevant in the context of the development of the Internet of Things (IoT), artificial intelligence, cloud computing, and big data technologies. The article analyzes the significance of Digital Twins for the development of new competencies in students of natural, mathematical and digital fields. The authors emphasize that the modern education system must adapt to the demands of the labor market, providing students with the skills necessary for the effective use of Digital Twins in professional activities. The integration of Digital Twin technologies into technical specialty curricula is proposed, including both theoretical study of the concepts and principles of Digital Twins and practical exercises using appropriate software and equipment. Implementing such programs will prepare highly qualified specialists capable of innovative activities in the conditions of the digital economy. Education using Digital Twins will foster the development of critical thinking, analytical skills, and decision-making abilities, as well as increase adaptability to the rapid changes in the technological environment. Consequently, the article concludes that there is a need to reform educational programs to ensure the training of specialists with competencies in the field of Digital Twins, which is a key factor for success in the modern world of digital technologies.