Лёгкая скульптура

Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)

матэрыялы
Варыянт высокіх тэхналогій

• Рабочыя лісты вучняў
• Матэрыялы студэнцкай каманды
  • кампутар
  • Мікракантролер Arduino
  • Праграма Arduino IDE
  • Макет (без паяння)
  • Некалькі святлодыёдаў (мін. 4)
  • Некалькі правадоў перамычкі (мін. 4)
  • Некалькі рэзістараў 330 Ом (мін. 4)
  • Схемы TinkerCad і TinkerCad (бясплатна- трэба толькі зарэгістравацца)
  • Матэрыялы для прататыпаў (кардон, кардон, гарачы клей, стужка)

Нізкатэхналагічны пачатковец і віртуальны варыянт (без Arudino і шырокапалоснага доступу) 

• кампутар
• Tinkercad & Tinkercad Circuits (бясплатна- трэба толькі зарэгістравацца)
• Матэрыялы для прататыпаў (кардон, кардон, гарачы клей, стужка)
• Ліхтарыкі (па адным для кожнага члена каманды)

Design Challenge

Каманды ствараюць лёгкую скульптуру (форму скульптуры, дзе святло з'яўляецца асноўным сродкам выражэння). Стварыце светлавое шоу, ужываючы тое, што яны даведаліся з асноўных схем, макетаў і мікракантролераў, і мадэлюйце ў схемах Tinkercad і выкарыстоўвайце САПР (Tinkercad або іншы пакет), каб распрацаваць скульптуру для жылля або пакрыць электроніку, якая ўзмоцніць светлавое шоу.

Крытэрыі

• Мінімум 4 святлодыёда ў дызайне
• Дызайн скульптуры ў САПР
• Выкарыстоўваецца змешаная тэхніка для канчатковага прататыпа лёгкай скульптуры
• Дадаткова: 3D -друк аднаго элемента скульптуры (калі ёсць доступ)

Разам са студэнтамі: праводка і кадаванне

ВЫСОКАЯ ТЭХНІКА

Задача 1: Дайце 4 індыкатарам міргаць, а потым выканайце наступныя дзеянні

1. Падзяліце клас на групы па два вучні кожная.
2. Папрасіце студэнтаў звярнуцца да малюнка 1 (пры неабходнасці), каб правесці іх па праводцы. Пераканайцеся, што калі яны маюць намер злучыць два правады, яны ўстаўляюць правады ў адзін шэраг. Няхай кожная студэнцкая група выканае наступнае:
   • Пачніце, спачатку правёўшы провад ад Выснова GND на Arduino да (-) сілавая рэйка з левага боку макета. Гэта гарантуе, што ўсё, што падключана да (-) рэек харчавання, таксама будзе падлучана да GND. 
   • Дадайце чатыры святлодыёда, пачынаючы зверху. Памятайце, што кожны святлодыёд мае доўгую і кароткую ножку. Уключыце больш доўгую нагу ў першы шэраг, а больш кароткую - у другі.
   • Далей з дапамогай рэзістара 330 Ом падключыце другі шэраг (і кароткую ножку святлодыёда) да GND.
   • Нарэшце, падключыце штыфт 13 да доўгай ножкі святлодыёда з дапамогай кароткага перамычкі да першага шэрагу. Паўтарыце гэта для астатніх трох святлодыёдаў.

   

   

    

3. Папрасіце студэнтаў стварыць новы код у праграмным забеспячэнні Arduino, каб 4 святлодыёды міргалі. Пры неабходнасці скапіруйце код, паказаны на малюнку 2. Гэта хуткі і просты прыклад кода, каб усе чатыры святлодыёда міргалі. (Памятайце: код выкарыстоўвае спецыяльныя знакі прыпынку і адчувальны да рэгістра.)
   

   

    

4. Дайце студэнтам загрузіць код, націснуўшы Запусціце Arduino. Калі з'явяцца сінтаксічныя памылкі, прапануйце вучням яшчэ раз праверыць набраны тэкст. Пасля таго, як студэнты атрымаюць паведамленне "Загрузка завершана", папрасіце іх паглядзець на іх схемы - усе чатыры святлодыёда павінны міргаць (гл. Малюнак 3).
   

   

    

5. Азнаёмцеся са студэнтамі, што робіць код, тлумачачы кожны раздзел кода (гл. Малюнак 4)
   Для працы кожнай праграмы Arduino патрэбныя дзве функцыі:  ануляваць усталяваць () {…} Гэта прымушае праграму запускацца і запускае ўвесь код у {фігурных дужках} адзін раз.
   ануляваць цыкл ()  {…} Гэта асноўная функцыя і будзе працаваць пастаянна.Глядзіце відэа Robotics Backend для больш глыбокага тлумачэння налады пустаты і цыклу пустаты.digitalWrite (13, ВЫСОКАЯ) каманда ўсталёўвае напружанне на выводзе 13 да ВЫСОКАГА напружання (5В). Уключае святлодыёды.digitalWrite (13, НІЗКІ) каманда ўсталёўвае напружанне на выводзе 13 у нізкае напружанне (зазямленне 0В). Выключае святлодыёды.
   
   затрымка (500) каманда прыпыняе праграму на 500 мілісекунд (1/2 секунды), перш чым перайсці да наступнай інструкцыі.Для атрымання дадатковай дапамогі наведайце старонку мовы Арудзіна: https://www.arduino.cc/reference/en/
   Таксама для атрымання дадатковай дапамогі глядзіце падручнік па SparkFun Arduino: https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

   

    

   Заданне 2: Вучні гуляюць з рознымі ўзорамі

   • Святлодыёдны пераследнік: Змяніце код так, каб святлодыёды ўключыліся адзін за адным, адзін за адным злева направа, прынамсі за 1/10 секунды да ўключэння наступнага святлодыёда, а потым усе выключаліся. Бонус: Цяпер змяніце яго так, каб святлодыёды таксама выключаліся адзін за адным. Глядзіце ўзор тут: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
   • Святлодыёд пракруткі: Змяніце код так, каб уключаўся толькі адзін святлодыёд і рухаўся злева направа, а потым назад - так што здаецца, што святлодыёд падскоквае наперад і назад. Бонус: Цяпер змяніце код так, каб ён паскараўся і паступова запавольваўся.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Гл. #6 Святлодыёд пракруткі)

    

   Заданне 3: Вучні ствараюць унікальнае “Светлавое шоу” 

   Фаза праектавання электронікі

   Пасля гульні з рознымі ўзорамі цяпер студэнты будуць ствараць сваё ўласнае унікальнае светлавое шоу для сваёй задачы Light Sculpture. Каманды распрацуюць уласны ўзор, а затым распрацуюць код для яго. Ім трэба спланаваць паслядоўнасць святлодыёдаў, якія робяць нешта унікальнае. Яны могуць разгледзець магчымасць дадання музыкі - мігаючы святлодыёд харэографа да 15 секунд музыкі. 

   Дакумент 

   Папрасіце каманды зрабіць відэазапіс, каб зафіксаваць іх стварэнне, якім можна падзяліцца.

   Фаза тэставання электронікі: мадэляванне і тэставанне практычна ў схемах TinkerCad: 
   Папрасіце студэнтаў паспрабаваць стварыць прататып свайго светлавога шоу ў TinkerCad Circuits, перш чым стварыць яго. Выпрабуйце і перапраектуйце там (малюнак 5). Пасля таго, як у іх будзе працоўны прататып, дайце яму пабудаваць яго.

   

    

   Студэнты ствараюць светлавую скульптуру
   Папрасіце студэнтаў распрацаваць, а затым стварыць прататып лёгкіх скульптур у САПР, а затым 3D -друк часткі (ці ўсёй) скульптуры. Студэнты могуць выкарыстоўваць іншыя матэрыялы, такія як кардон, кардон, цэлафан або любыя іншыя знойдзеныя матэрыялы для змешанай скульптуры.

   Заўвага настаўніка: Паспрабуйце студэнтаў падумаць, як яны маглі б змяніць святлодыёды і змяніць іх код, каб стварыць класны эфект. Для перамяшчэння святлодыёдаў з макета выкарыстоўвайце падаўжальнікі. Пасля таго, як студэнты пабудуюць свае скульптуры, накіруйце іх на праграмаванне. Прапануйце ім стварыць мінімум два розных "рэжыму" або праграмы, якія працуюць на іх скульптурах з двух- або трохсекундным перыядам "выключэння" паміж двума рэжымамі. Напрыклад, зрабіце першы рэжым простым, мяккім, павольна зменлівым узорам, а другі - святлом дыска/танцавальнай вечарыны.

   НІЗКАЯ ТЭХНІКА

   • Прапануйце студэнтам распрацаваць і стварыць прататып свайго светлавога шоу ў TinkerCad Circuits. Па магчымасці, паспрабуйце фізічна паўтарыць сваё шоу з дапамогай ліхтарыкаў. Кожны чалавек становіцца святлодыёдам у дызайне і паўтарае яго шаблон. 
   • Далей прапануйце студэнтам распрацаваць, а затым стварыць прататып лёгкіх скульптур у Tinkercad CAD, а затым 3D -друк часткі (ці ўсёй) скульптуры. Студэнты могуць выкарыстоўваць іншыя матэрыялы, такія як кардон, кардон, цэлафан або любыя іншыя знойдзеныя матэрыялы для змешанай скульптуры. Пераканайцеся, што яны разглядаюць магчымасць забеспячэння доступу да ліхтарыкаў.
   • Сабраўшы іх разам. Выпрабуйце светлавыя скульптуры, паўтарыўшы светлавое шоу праз скульптуру.

Урок можна прайсці ўсяго за 1 клас для старэйшых школьнікаў. Аднак, каб дапамагчы студэнтам не адчуваць прыспешлівасці і забяспечыць поспех студэнтаў (асабліва для малодшых школьнікаў), падзеліце ўрок на два перыяды, даючы студэнтам больш часу на мазгавы штурм, тэставанне ідэй і дапрацоўку іх дызайну. Правядзіце тэставанне і аналіз у наступны класны час.

Пашыраныя прыкладання Arduino?                                                                

За мігалкамі

Калі вы завяршылі Arduino Blink Challenge, існуе мноства іншых прыкладанняў для выкарыстання платы Arduino, якія вы можаце паспрабаваць самастойна, у камандзе, у класе або ў вольны час. Вы таксама можаце знайсці дадатковыя падручнікі па адрасе http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage каб паказаць, як чытаць перамыкач, чытаць патэнцыяметр, выкарыстоўваць кнопачку для кіравання святлодыёдам, прайграваць тоны на некалькіх дынаміках, ствараць святлодыёдную дыяграму, адпраўляць тэкставы радок ці нават выводзіць значэнні з датчыка ціску ў якасці вэб-старонка.

Ніжэй прыведзены некаторыя ўзоры ідэй, каб вы маглі ўбачыць, наколькі вашы разнастайныя вылічальныя навыкі рознабаковыя!

Датчыкі кіравання

Паспрабуйце кіраваць знешнім датчыкам з дапамогай Arduino. Вы можаце ўзяць пробу паветра на забруджванне, вызначыць, наколькі светлая тэрыторыя, наладзіць сігналізацыю паводкі з дапамогай датчыка вады ці далучыць датчык руху. Або падумайце аб выкарыстанні Arduino для кіравання датчыкамі, якія вымяраюць электрамагнітныя палі, выбіраюць паветра для вызначэння ўзроўню вільготнасці, вымяраюць тэмпературу, вызначаюць, ці ёсць у паветры газ, або збіраюць дадзеныя з анемометра, які вымярае хуткасць ветру. Вы нават можаце далучыць да Arduino сканер штрых -кода (які імітуе клавіятуру) або клавіятуру.

Візуальныя і аўдыё прыкладання

Ваш arduino можна наладзіць для кіравання сістэмай камеры і кіравання наладамі фатаграфіі. Гэта можна зрабіць з дапамогай большасці абсталявання, у тым ліку камер Nikon, Canon, Sony, Minolta, Olympus і Pentax. Вы нават можаце далучыць да Arduino сканер штрых -кода (які імітуе клавіятуру) або клавіятуру.

Маторы і робататэхніка

Arduino - выдатны інструмент для кіравання рухавікамі і робататэхнікай. Паспрабуйце падключыць рухавікі пастаяннага току або крокавыя рухавікі. Вы можаце кіраваць высокадакладным крокавым рухавіком з дапамогай патэнцыяметра з Arduino.

Супольнасць распрацоўшчыкаў

Расце суполка распрацоўшчыкаў прыкладанняў Arduino, якія дзеляцца кодам, ідэямі і прыкладамі. Дадатковая дакументацыя была створана супольнасцю Arduino на публічна рэдагуемай вікі гульнявой пляцоўкі па адрасе http://playground.arduino.cc.

Што такое Arduino?  

Вылічэнні з адкрытым зыходным кодам

Arduino-гэта фізічная вылічальная платформа з адкрытым зыходным кодам на аснове простай платы мікракантролера і асяроддзе распрацоўкі для напісання праграмнага забеспячэння для платы. Arduino можна выкарыстоўваць для распрацоўкі інтэрактыўных аб'ектаў, прымаючы ўваходныя дадзеныя ад розных выключальнікаў або датчыкаў, а таксама кіруючы рознымі агнямі, рухавікамі і іншымі фізічнымі вывадамі. Праекты Arduino могуць быць простымі - напрыклад, уключэннем і выключэннем святла - або вельмі складанымі. Дошкі можна сабраць уручную або набыць загадзя сабранымі; праграмнае забеспячэнне з адкрытым зыходным кодам можна спампаваць бясплатна. Праграмнае забеспячэнне Arduino працуе на аперацыйных сістэмах Windows, Macintosh OSX і Linux.

Камп'ютэрнае праграмаванне

Кампутарнае праграмаванне (часта скарочанае да праграмавання або кадавання) - гэта працэс распрацоўкі, напісання, тэсціравання, адладкі і падтрымання зыходнага кода кампутарных праграм. Код можна напісаць на розных мовах праграмавання. Праграмаванне - гэта ў асноўным набор інструкцый, якія кампутар або іншая прылада выкарыстоўвае для выканання задачы - гэта можа быць запальванне святла, адкрыццё дзвярэй або напісанне дакумента.

Асяроддзе распрацоўкі Arduino

Серада распрацоўкі або праграмнае забеспячэнне Arduino змяшчае тэкставы рэдактар ​​для напісання кода, вобласць паведамленняў, тэкставую кансоль, панэль інструментаў з кнопкамі для агульных функцый і шэраг меню. Ён падключаецца да абсталявання Arduino, каб загружаць праграмы і мець зносіны з імі. Праграмнае забеспячэнне, напісанае з дапамогай Arduino, называецца "эскізам". Гэтыя замалёўкі напісаны ў тэкставым рэдактары. Эскізы захоўваюцца з пашырэннем файла .ino. Ёсць магчымасці для выразання/ўстаўкі і пошуку/замены тэксту. Вобласць паведамлення дае зваротную сувязь пры захаванні і экспарце, а таксама адлюстроўвае памылкі. Кансоль адлюстроўвае вывад тэксту з асяроддзя Arduino, уключаючы поўныя паведамленні пра памылкі і іншую інфармацыю. У правым ніжнім куце акна адлюстроўваецца бягучая плата і паслядоўны порт.

Падручнікі па Arduino для атрымання дадатковай інфармацыі і дапамогі.

Заўвага: Некаторы змест і выявы на гэтай старонцы атрыманы з Arduino.cc з дапамогай рэкамендаванага кіраўніцтва па пачатку працы з Arduino (http://arduino.cc/en/Guide/HomePage). Тэкст Arduino атрыманне пачатае кіраўніцтва прадастаўляецца пад ліцэнзіяй Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0. Узоры кода ў кіраўніцтве перадаюцца ў адкрыты доступ.

Ад TryEngineering Arduino Blink Урок

• Інжынеры: Вынаходнікі і рашальнікі праблем свету. Дваццаць пяць асноўных спецыяльнасцей прызнаны ў галіне машынабудавання.
• Працэс інжынернага праектавання: Інжынеры -тэхнолагі выкарыстоўваюць для вырашэння праблем. 
• крытэрыі: умовы, якім дызайн павінен адпавядаць, напрыклад, яго агульны памер і г.д.
• Абмежаванні: абмежаванні па матэрыяле, часу, колькасці каманды і г.д.
• Прататып: Працуе мадэль вашага рашэння для праверкі.
• Ітэрацыя: Тэст і рэдызайн - адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі ітэрацый)
• Лёгкае мастацтва: Форма мастацтва, якая выкарыстоўвае святло як сродак выяўлення.

Разгледзім развіццё разумных тканін і тое, як электроніка ўключаецца ў "носныя".

• Наведайце наступны вэб -сайт: VTT: асвятленне можна сагнуць у любую форму https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• Як вы думаеце, датчыкі таксама могуць быць убудаваныя ў лёгкую тканіну? Якія віды і што рабіць?
• Ці можаце вы падумаць пра якія -небудзь сітуацыі са здароўем, якія могуць быць карысныя таму, хто носіць гэтую тканіну Flexbright або мае дысплей агнёў, убудаваных у тканіны?
• Што наконт мастацкіх аплікацый да гэтай тканіны? У чым выгаднасць святлодыёдаў, убудаваных у тканіну?

Інтэрнэт -спасылкі:

• VTT: Асвятленне можна сагнуць у любую форму https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• Flexbright LedFoil: http://flexbright.fi/index.php/products

нататка: Планы ўрокаў гэтай серыі ўзгадняюцца з адным або некалькімі з наступных набораў стандартаў:  

• ЗША Стандарты навуковай адукацыі (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Навуковыя стандарты наступнага пакалення ЗША (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарты Міжнароднай тэхналагічнай адукацыйнай асацыяцыі тэхналагічнай пісьменнасці (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Прынцыпы і стандарты школьнай матэматыкі Нацыянальнага савета настаўнікаў матэматыкі ЗША (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты ЗША па матэматыцы (http://www.corestandards.org/Math)
• Стандарты інфарматыкі K-12 Асацыяцыі настаўнікаў інфарматыкі (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 5-8 класы (10-14 гадоў)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі
У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне

• Уласцівасці і змены ўласцівасцей у рэчыве 
• Перадача энергіі

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка
У выніку дзейнасці ў 5-8 класах усе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі

ЗМЕСТ СТАНДАРТ F: Навука ў асабістай і сацыяльнай перспектывах
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Рызыкі і выгады 
• Навука і тэхніка ў грамадстве 

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 9-12 класы (14-18 гадоў)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі
У выніку сваёй дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Узаемадзеянне энергіі і матэрыі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ F: Навука ў асабістай і сацыяльнай перспектывах
У выніку сваёй дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Навука і тэхніка ў мясцовых, нацыянальных і глабальных праблемах  

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 9-12 класы (14-18 гадоў)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ G: Гісторыя і прырода навукі
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Навука як справа чалавека 
• Гістарычныя перспектывы 

Навуковыя стандарты наступнага пакалення 6-8 класы (узрост 11-14)

Інжынерны дызайн
Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• MS-ETS1-1 Вызначце крытэрыі і абмежаванні праблемы праектавання з дастатковай дакладнасцю для забеспячэння паспяховага рашэння з улікам адпаведных навуковых прынцыпаў і патэнцыйнага ўздзеяння на людзей і навакольнае асяроддзе, якія могуць абмежаваць магчымыя рашэнні.

Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 6-9 класы (узрост 11-14)

Вылічальнае мысленне: 

• 13. Зразумейце паняцце іерархіі і абстракцыі ў вылічэннях, уключаючы мовы высокага ўзроўню, пераклад, набор інструкцый і лагічныя схемы.

супрацоўніцтва: 

• 1. Прымяніць прадуктыўнасць/мультымедыйныя прылады і перыферыйныя прылады да групавога супрацоўніцтва і падтрымаць навучанне па ўсёй праграме.
• 3. Супрацоўнічайце з аднагодкамі, экспертамі і іншымі, выкарыстоўваючы практыку сумеснай працы, напрыклад, праграмаванне ў парах, працу ў камандах праектаў і ўдзел у групавых мерапрыемствах актыўнага навучання.
• 4. Пакажыце дыспазіцыі, неабходныя для супрацоўніцтва: забеспячэнне карыснай зваротнай сувязі, інтэграцыя зваротнай сувязі, разуменне і прыняцце розных пунктаў гледжання, сацыялізацыя.

Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 6-9 класы (узрост 11-14)

Вылічальная практыка і праграмаванне: 

• 1. Выберыце адпаведныя інструменты і тэхналагічныя рэсурсы для выканання розных задач і вырашэння праблем.
• 2. Выкарыстоўвайце мноства мультымедыйных сродкаў і перыферыйных прылад для падтрымкі асабістай прадукцыйнасці і навучання на працягу ўсяго навучальнага плана.
• 5. Укараняйце рашэнні задач з дапамогай мовы праграмавання, у тым ліку: цыклічныя паводзіны, умоўныя аператары, логіку, выразы, зменныя і функцыі.
• 8. Прадэманстраваць схільнасці да адкрытага рашэння праблем і праграмавання (напрыклад, камфорт са складанасцю, настойлівасць, мазгавы штурм, адаптацыйнасць, цярпенне, схільнасць да важдання, творчасць, прыняцце выкліку).
• 9. Збор і аналіз дадзеных, якія выводзяцца з некалькіх запускаў кампутарнай праграмы.

Кампутары і прылады сувязі: 

• 1. Прызнайце, што кампутары - гэта прылады, якія выконваюць праграмы.
• 3. Прадэманстраваць разуменне ўзаемасувязі паміж апаратным і праграмным забеспячэннем.

Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 9-10 класы (узрост 14-16)

Вылічальнае мысленне: 

• 2. Апішыце працэс распрацоўкі праграмнага забеспячэння, які выкарыстоўваецца для вырашэння праграмных задач (напрыклад, праектаванне, кадаванне, тэсціраванне, праверка).

супрацоўніцтва: 

• 1. Праца ў камандзе над распрацоўкай і распрацоўкай артэфакта праграмнага забеспячэння.
• 4. Вызначце, як супрацоўніцтва ўплывае на распрацоўку і распрацоўку праграмных прадуктаў.

Вылічальная практыка і праграмаванне: 

• 3. Выкарыстоўвайце розныя метады адладкі і тэставання для забеспячэння правільнасці праграмы (напрыклад, тэставыя прыклады, адзінкавае тэставанне, белая скрынка, чорная скрынка, інтэграцыйнае тэсціраванне)
• 4. Прымяненне метадаў аналізу, праектавання і ўкаранення для вырашэння праблем (напрыклад, выкарыстанне адной або некалькіх мадэляў жыццёвага цыкла праграмнага забеспячэння).
• 8. Растлумачце працэс выканання праграмы.

Кампутары і прылады сувязі: 

• 4. Параўнайце розныя формы ўводу і вываду.

Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 10-12 класы (узрост 16-18)

супрацоўніцтва: 

• 3. Ацэньвайце праграмы, напісаныя іншымі для чытальнасці і зручнасці выкарыстання.

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

Прырода тэхнікі

• Стандарт 3: Студэнты будуць развіваць разуменне адносін паміж тэхналогіямі і сувязяў паміж тэхналогіямі і іншымі галінамі даследавання.

Тэхналогія і грамадства

• Стандарт 4: Студэнты будуць развіваць разуменне культурных, сацыяльных, эканамічных і палітычных эфектаў тэхналогій.
• Стандарт 6: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі грамадства ў развіцці і выкарыстанні тэхналогій.
• Стандарт 7: Студэнты выпрацуюць разуменне ўплыву тэхналогій на гісторыю.

дызайн

• Стандарт 8: Студэнты будуць развіваць разуменне атрыбутаў дызайну.
• Стандарт 9: Студэнты будуць развіваць разуменне інжынернага праектавання.
• Стандарт 10: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі ліквідацыі непаладак, даследаванняў і распрацовак, вынаходніцтваў і інавацый і эксперыментаў у вырашэнні праблем.

Здольнасці для тэхналагічнага свету

• Стандарт 11: Студэнты будуць развіваць здольнасці прымяняць працэс праектавання.
• Стандарт 12: Студэнты будуць развіваць здольнасці выкарыстоўваць і падтрымліваць тэхналагічныя прадукты і сістэмы.
• Стандарт 13: Студэнты будуць развіваць здольнасці ацэньваць уплыў прадуктаў і сістэм.

Распрацаваны свет

• Стандарт 17: Студэнты выпрацуюць разуменне і змогуць выбіраць і выкарыстоўваць інфармацыйна -камунікацыйныя тэхналогіі.

Вы і вашы таварышы па камандзе далучыцеся да вашай творчай баку, каб распрацаваць лёгкую скульптуру, якая выяўляе індывідуальнасць каманды! Вы будзеце распрацоўваць, праграмаваць і прэзентаваць светлавое шоу, макеты і мікракантролеры з дапамогай Tinkercad. Вы таксама распрацуеце крэатыўны дысплей для сваёй светлай скульптуры з выкарыстаннем прадметаў побыту і падарункаў групе.

Крытэрыі дызайнерскіх выклікаў:

• Мінімум 4 святлодыёда ў дызайне
• Дызайн скульптуры ў САПР
• Выкарыстоўваецца змешаная тэхніка для канчатковага прататыпа лёгкай скульптуры

СВЯТОЕ ШОУ

Этап планавання: Падрыхтоўка да светлавога шоу 

• Уключыце і выключыце 4 індыкатара. Падключыце хлебную дошку і Arduino, як паказана на малюнку 1. Выканайце наступнае:
  • Пачніце, спачатку правёўшы провад ад Выснова GND на Arduino да (-) сілавая рэйка з левага боку макета. Гэта гарантуе, што ўсё, што падключана да (-) рэек харчавання, таксама будзе падлучана да GND.
  • Дадайце чатыры святлодыёда, пачынаючы зверху. Памятайце, што кожны святлодыёд мае доўгую і кароткую ножку. Уключыце больш доўгую нагу ў першы шэраг, а больш кароткую - у другі.
  • Далей з дапамогай рэзістара 330 Ом падключыце другі шэраг (і кароткую ножку святлодыёда) да GND.
  • Нарэшце, падключыце штыфт 13 да доўгай ножкі святлодыёда з дапамогай кароткага перамычкі да першага шэрагу. Паўтарыце гэта для астатніх трох святлодыёдаў.

Малюнак 1. Размяшчэнне і праводка чатырох святлодыёдаў.

• Стварыце новы эскіз у праграмным забеспячэнні Arduino і будзе выглядаць як код, паказаны на малюнку 2. Гэта хуткі і просты прыклад кода, каб усе чатыры святлодыёда міргалі. Памятайце: код выкарыстоўвае спецыяльныя знакі прыпынку і адчувальны да рэгістра.

• Далей загрузіце код, націснуўшы Запусціце Arduino. Калі з'явяцца сінтаксічныя памылкі, яшчэ раз праверце набраны тэкст. Як толькі вы атрымаеце паведамленне "Загрузка завершана", паглядзіце на свае схемы - усе чатыры святлодыёда павінны міргаць!
  • Што робіць код? - гл. Тлумачэнні кожнага раздзела кода на малюнку 3).

Для працы кожнай праграмы Arduino патрэбныя дзве функцыі:

ануляваць усталяваць () {…} Гэта прымушае праграму запускацца і запускае ўвесь код у {фігурных дужках} адзін раз.
ануляваць цыкл ()  {…} Гэта асноўная функцыя і будзе працаваць пастаянна.

Глядзіце відэа Robotics Backend для больш глыбокага тлумачэння налады пустаты і цыклу пустаты.

digitalWrite (13, ВЫСОКАЯ) каманда ўсталёўвае напружанне на выводзе 13 да ВЫСОКАГА напружання (5В). Уключае святлодыёды.

digitalWrite (13, НІЗКІ) каманда ўсталёўвае напружанне на выводзе 13 у нізкае напружанне (зазямленне 0В). Выключае святлодыёды.

затрымка (500) каманда прыпыняе праграму на 500 мілісекунд (1/2 секунды), перш чым перайсці да наступнай інструкцыі.

Для атрымання дадатковай дапамогі наведайце старонку мовы Арудзіна: https://www.arduino.cc/reference/en/
Таксама для атрымання дадатковай дапамогі глядзіце падручнік па SparkFun Arduino: https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

• Цяпер атрымлівайце задавальненне ад гульні з рознымі ўзорамі святла
• Святлодыёдны пераследнік: Змяніце код так, каб святлодыёды ўключыліся адзін за адным, адзін за адным злева направа, прынамсі за 1/10 секунды да ўключэння наступнага святлодыёда, а потым усе выключаліся. Бонус: Цяпер змяніце яго так, каб святлодыёды таксама выключаліся адзін за адным. Глядзіце ўзор тут: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
• Святлодыёд пракруткі: Змяніце код так, каб уключаўся толькі адзін святлодыёд і рухаўся злева направа, а потым назад - так што здаецца, што святлодыёд падскоквае наперад і назад. Бонус: Цяпер змяніце код так, каб ён паскараўся і паступова запавольваўся.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Гл. #6 Святлодыёд пракруткі)

Фаза дызайну: Унікальнае светлавое шоу

• Пасля таго, як вы пагулялі з рознымі ўзорамі, зараз стварыце сваё ўласнае унікальнае светлавое шоу для вашага задачы Light Sculpture. Стварыце свой уласны ўзор.
• Плануйце паслядоўнасць святлодыёдаў, якія робяць нешта унікальнае. Прапанова: разгледзьце харэаграфію мігаючых святлодыёдаў на 15 секунд музыкі.

Фаза тэставання: мадэляванне САПР

• Мадэлюйце і правярайце свае ідэі светлавога шоу ў схемах TinkerCad, перш чым выбраць лепшы дызайн і пабудаваць яго (гл. Малюнак 4). Тэст і рэдызайн там. Стварыце яго, калі ў вас будзе працоўны прататып.

ЛЕГКАЯ СКУЛЬПТУРА

Стадыя дызайну: Светлая скульптура- CAD-дызайн

• Дызайн вашай скульптуры (корпус для вашай электронікі). Мазгавы штурм і накіды ідэй. Якую гісторыю вы хочаце расказаць вашай скульптуры? Якая форма лепш за ўсё адлюстроўвае пасыл вашага светлавога шоу?
• Выкарыстоўваючы ўсё, што вы даведаліся з нашым увядзеннем у САПР, абярыце свой пакет САПР для дызайну сваёй скульптуры. Мы рэкамендуем выкарыстоўваць змешаныя сродкі для стварэння вашай скульптуры. Аднак адзін крытэр: Вы павінны 3D раздрукаваць хаця б адзін элемент у сваёй скульптуры.

 Этап будаўніцтва: Лёгкая скульптура- змяшаная тэхніка

• 3D -друк вашага аднаго элемента (або больш)
• Выкарыстоўвайце іншыя матэрыялы, такія як кардон, кардон, цэлафан або любыя іншыя знойдзеныя матэрыялы, каб стварыць сваю скульптуру са змешанай тэхнікай

Фаза тэставання: мадэляванне САПР

• Аб'яднайце электроніку і жыллё і пратэстуйце яе. Пры неабходнасці перапраектуйце.

Фаза дакументавання: Відэа

• Зрабіце відэазапіс, каб зафіксаваць сваё тварэнне.
• Крытэрыі: Публікацыя ў Collabratec