Лека скулптура

Спонсориран урок от KEYSIGHT Technologies

Това предизвикателство насърчава учениците да ангажират своята творческа страна, за да проектират лека скулптура, която изразява личността на екипа. Те ще проектират, програмират и представят светлинно шоу с основни схеми, макети и микроконтролери, използвайки Tinkercad. Те също така проектират креативен дисплей за своя светъл дизайн, използвайки ежедневни предмети и подаръци за групата.

  • Разгледайте Арудино и основите на макета
  • Симулирайте с Tinkercad Electronics
  • Проектирайте лека скулптура с креативен светлинен модел и дисплей

Възрастови нива: 11-18

Строителни материали (за всеки екип)

материали
Високотехнологичен вариант

  • Ученически работни листове
  • Материали за ученически екип
    • компютър
    • Микроконтролер Arduino
    • Arduino IDE софтуер
    • Платка (без спойка)
    • Множество светодиоди (мин. 4)
    • Множество джъмперни проводници (мин. 4)
    • Множество резистори 330 ома (мин 4)
    • TinkerCad и TinkerCad схеми (безплатно- просто трябва да се регистрирате)
    • Прототипни материали (картон, картон, горещо лепило, лента)

Нискотехнологичен начинаещ и виртуален вариант (без Arudino и широколентов достъп) 

  • компютър
  • Tinkercad & Tinkercad Circuits (безплатно- просто трябва да се регистрирате)
  • Прототипни материали (картон, картон, горещо лепило, лента)
  • Фенерчета (по един за всеки член на екипа)

Леко изкуство

Творчество със светлина
Светлината често се използва като инструмент в изкуството. Помислете за фойерверки, които сте виждали, които са синхронизирани с музиката ... или как витражите оживяват, когато са осветени отзад. С напредъка на технологиите, много видове осветление сега се използва за изразяване на празник, мисъл или идея.

Осветлението се използва за добавяне на визуален слой към концерти, за добавяне на драма към театрални постановки и за добавяне на цвят към вечери или сватби.

Дизайнерите на осветление са ограничени само от въображението си и от наличните за тях материали и ресурси!  

 

Прочетете тази статия, написана от Лий Фостър на Fostertravel.com за скулптури на светло изкуство в Сан Франциско. Източник: https://www.fostertravel.com/light-art-sculptures-proliferate-in-san-francisco/

 

Леките арт скулптури се разпространяват в Сан Франциско
От Лий Фостър, 4 декември 2018 г.

Сравнително нова форма на изкуство сега се разпространява в Сан Франциско. Нарича се „светло изкуство“, което означава използването на светлина за създаване на художествени скулптури през нощта. Самият град е тъмно платно. Следователно светлинното изкуство се очертава като основна форма на художествено изразяване в Сан Франциско през последните години.

Най -драматичната от тези инсталации е „The Bay Lights“ на Лео Виляреал, която постоянно осветява западната част на моста в залива Сан Франциско Оукланд. Това изключително популярно „временно“ осветление в миналото се появи по -късно като многогодишна визуална радост. В обобщение, бащите и майките на Сити мъдро реагираха на популярното искане това произведение на изкуството да стане постоянно.

Художниците създадоха много други големи светлинни като арт инсталации в града. Те са завладяващи да гледат през цялата година, но особено в периода на декемврийските празници. Декември обаче е най -мрачното време в годината, Зимното слънцестоене. В резултат на това хората търсят някакво послание за просветление по отношение на тяхното състояние.

Ето няколко инсталации, които да обмислите целогодишно, но особено в периода на празниците.

Кей 14, източно от фериботната сграда

Кей 14 е първият голям обществен кей на изток от Фериботната сграда, само на кратка разходка. Този кей е пешеходна пътека. Това е най -доброто ви и първо място, където можете да се насладите на светло изкуство в Сан Франциско. От края на този кей можете да видите отблизо прекрасното осветление на заливния мост.

Въпреки това, по време на ваканционния период, застанете в края на този кей и погледнете назад към хоризонта на Сан Франциско. В празничния период сградите на Embarcadero Center са осветени като коледни подаръци.

Бей Лайтс, на моста на залива Сан Франциско-Оукланд

Леката скулптура на Лео Виляреал, „Светлини на залива“, на моста в залива Сан Франциско-Оукланд, Западен пролет

 

Лео Виляреал постави висока летва за конкуриращите се светлинни художници. Той имаше хем изобретателността, хем политическата сила, за да организира светлинен дисплей на Бей Бридж. Впоследствие работата му става както местна, така и любима на посетителите. Този оригинален и оживен шедьовър на осветлението е турне по сила.

Исторически това начинание ще се разглежда като паралел на осветяването на Айфеловата кула в Париж през нощта. Вилареал представя най -голямата светодиодна светлинна скулптура в света, широка около 1.8 мили и висока 500 фута. Той е програмирал индивидуално около 25,000 75 LED светлини. Първоначално светлата скулптура празнува XNUMXth годишнина от рождението на Бей Бридж (1936) с този никога не повтарящ се и ослепителен дисплей на светлина. Светлините висят на вертикалните нишки от стоманен кабел, поддържащи моста. Накратко, временната инсталация стана емблематична, с призиви за многогодишно представяне. Текущият израз е постоянен.

Светулка, Златната порта в Полк

Лека скулптура „Светулка“ в Сан Франциско

Ned Кан "светулка”Е на 525 Авеню Голдън Гейт, където авеню Голдън Гейт се среща с улица Полк, в района на Гражданския център. Кан е художник по опазване на околната среда, който спечели комисията да създаде тази 12-етажна кинетична скулптура от Комисията по изкуствата в Сан Франциско.

Неговото платно е предната част на централата на Комисията за комунални услуги (PUC) на Сан Франциско. „Светулката“ на Kahn се състои от хиляди пет-инчови квадратни, прозрачни поликарбонатни панели. Той окачи панелите, за да се движат свободно на вятъра. Следователно, през деня ефектът изглежда като вълна. През нощта обаче движението се превръща в жива вълнообразна светлина. Панелите се свързват с електрически ключове, които задействат малки LED светлини.

Светлините имитират светулки, застрашен вид, който се нуждае от крайречна среда за оцеляването си. „Светулка“ е постоянна инсталация. Застанете непосредствено под скулптурата на тротоара и погледнете нагоре, за да получите пълния ефект на блещукащи светулки през нощта.

Езикът на птиците

Скулптура за светло изкуство „Език на птиците“ в Сан Франциско

Леката скулптура на Брайън Гогин и Дорка Кийн, наречен "Езикът на птиците, ”Е в кръстовището на авеню Бродуей и Колумб в Северния плаж. Това е постоянна инсталация, част от колекцията на Civic Art, която може да се види 24 часа на ден и включва аспект на нощно осветление.

Комисията по изкуствата в Сан Франциско разреши произведението. Средствата идват от програма за изкуство от два процента, зареждана от разработчиците. Това парче е част от пешеходна пътека между Чайнатаун ​​и Северния плаж. Инсталацията представя книги, сякаш в полет. В резултат на това книгите приличат на птици в движение. С други думи, те могат да бъдат гълъби в полет. Крилата пърхат в различни позиции. През нощта LED светлини, вградени в книгите, създават променящи се визуални модели.

Тази скулптура е една от първите публични произведения на изкуството със слънчева енергия в Калифорния. За да изясним, скулптурата изпомпва енергия в мрежата на града в слънчеви дни.

Пешеходците, които вървят тук, ще забележат думи на тротоара под книгите. Думите сякаш падат от страници на книгите. Най -важното е, че думите са на английски, италиански и китайски, отразявайки близките общности.

Ефективността на съвременните източници за създаване на светлина значително намалява разходите за енергия на скулптурата светлина като изкуство. Накратко, скулптурата на Нед Кан „Светулка“ е толкова ефективна, че използва по-малко енергия от една старомодна 75-ватова крушка.

27 Настоящи постоянни инсталации за светлинно изкуство в Сан Франциско

Хората от туризма в SFTRAVEL.com проследяват постоянните светлинни арт инсталации в Сан Франциско. Ето текущия списък:  https://www.fostertravel.com/light-art-sculptures-proliferate-in-san-francisco/

Ролята на светлинните изкуства

Медиумът в миналото за изкуството обикновено е бил физически обекти, като изваян камък и излят бронз. Освен това, друга популярна форма е боя, нанесена върху повърхност, като платно. Въпреки това, в тези съвременни скулптури светлина като изкуство в Сан Франциско, новите материали и стратегии показват своята изобретателност. Компютърът или вятърът могат да контролират изкуството. Светлината, видима през нощта, сама по себе си може да бъде спестена слънчева светлина, събрана от обекта на изкуството през слънчевата част на деня.

Още ресурси за леки скулптури

Видео връзки

  • Изкуството на леката скулптура на Уилям Лесли https://www.youtube.com/
  • Невероятни леки скулптури на фестивала Winter Light в Портланд https://www.youtube.com/
  • Кристален полилей - Кинетична лека скулптура https://www.youtube.com/
  • Илюзионни фойерверки Британското първенство по музикални фойерверки https://www.youtube.com/
  • Светлини, движещи се в ритъма на музиката: https://www.youtube.com/

Интернет връзки

Design Challenge

Екипите проектират лека скулптура (форма на скулптура, където светлините са основната среда на изразяване). Създайте светлинно шоу, прилагайки наученото от основните схеми, макети и микроконтролери и симулирайте в Tinkercad Circuits и използвайте CAD (Tinkercad или друг пакет), за да проектирате скулптурата за жилище или покриване на електрониката, която ще подобри светлинното шоу.

Критерии

  • Минимум 4 светодиода в дизайна
  • Проектирайте скулптура в CAD
  • Използвана смесена медия за окончателен прототип на лека скулптура
  • По избор: 3D отпечатване на един елемент от скулптурата (ако има достъп)

Заедно със студентите: окабеляване и кодиране

ВИСОКА ТЕХНИЧЕСКА ОПЦИЯ

Задача 1: Включете и изключете 4 светодиода, след което изпълнете следните стъпки

  1. Разделете класа на групи от по двама ученици.
  2. Накарайте учениците да се обърнат към Фигура 1 (ако е необходимо), за да ги насочат през окабеляването. Уверете се, че ако възнамеряват да свържат два проводника, те трябва да поставят проводниците в един и същи ред. Нека всяка ученическа група изпълни следното:
    • Започнете, като първо пуснете проводник от GND щифт на Arduino към (-) силова релса от лявата страна на макета. Това гарантира, че всичко, което е включено в (-) захранващата шина, също ще бъде свързано към GND. 
    • Добавете четири светодиода, започвайки отгоре. Не забравяйте, че всеки светодиод има дълъг крак и къс крак. Включете по -дългия крак в първия ред и по -късия крак във втория ред.
    • След това използвайте 330-омов резистор, за да свържете втория ред (и късата част на светодиода) към GND.
    • Накрая, свържете щифт 13 към дългия крак на светодиода, като използвате къс джъмпер проводник към първия ред. Повторете това за останалите три светодиода.

    Фиг 1

     

  3. Накарайте учениците да създадат нов код в софтуера на Arduino, за да мигнат 4 -те светодиода. Ако е необходимо, накарайте ги да копират кода, показан на Фигура 2. Това е бърз и прост пример за код, за да мигнат и четирите светодиода. (Запомнете: Кодът използва специални препинателни знаци и е чувствителен към малки и големи букви.)
    Фиг 2

     

  4. Накарайте учениците да качат кода, като кликнат Бягайте на Arduino. Ако се появят някакви синтаксични грешки, предложите на учениците да проверят отново въвеждането си. След като учениците получат съобщение „Готово качване“, накарайте ги да разгледат схемите им - и четирите светодиода трябва да мигат (вижте Фигура 3).
    Фиг 3

     

  5. Прегледайте с учениците какво прави кодът, като обясните всеки раздел от кода (вижте Фигура 4)
    Всяка програма Arduino се нуждае от тези две функции, за да работи:  анулира настройвам () {…} Това кара програмата да стартира и да изпълнява веднъж целия код в {curly brackets}.
    анулира цикъл ()  {…} Това е основната функция и ще работи непрекъснато.Вижте видеоклипа на Robotics Backend за по -задълбочено обяснение относно настройката на void и void loop.digitalWrite (13, ВИСОКО) команда задава напрежението на щифт 13 до ВИСОКО напрежение (5V). Включва светодиодите.digitalWrite (13, НИСКО) команда задава напрежението на щифт 13 на НИСКО напрежение (0V земя). Изключва светодиодите.

    забавяне (500) командата спира програмата за 500 милисекунди (1/2 в секунда), преди да премине към следващата инструкция.Вижте езикова страница на Arudino за повече помощ: https://www.arduino.cc/reference/en/
    Вижте също урока SparkFun Arduino за повече помощ: https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

    Фиг 4

     

    Задача 2: Учениците играят с различни модели

    • LED преследвач: Променете кода така, че светодиодите да се включват един по един, един след друг отляво надясно, с поне 1/10 от секундата, преди да се включи следващият светодиод, и след това всички да се изключат. Бонус: Сега го променете така, че светодиодите също да се изключват един по един. Вижте извадката тук: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
    • Скролиращ светодиод: Променете кода, така че само един светодиод да се включи и да се движи отляво надясно и след това назад - така че изглежда, че светодиодът подскача напред -назад. Бонус: Сега променете кода, така че да се ускорява и да се забавя постепенно.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Вижте #6 Светодиод за превъртане)

     

    Задача 3: Учениците създават уникално „Светлинно шоу“ 

    Фаза на проектиране на електрониката

    След като играят с различни модели, сега учениците ще създадат свое уникално светлинно шоу за своето предизвикателство Light Sculpture. Екипите ще проектират свой собствен модел и след това ще разработят код за него. Те трябва да планират поредица от светодиоди, които правят нещо уникално. Те могат да обмислят добавяне на музика - мигащ LED хореограф към 15 секунди музика. 

    Документ 

    Накарайте екипите да направят видеозапис, за да уловят създаването си, за да бъдат споделени.

    Етап на тестване на електрониката: Симулирайте и тествайте практически в схеми на TinkerCad: 
    Накарайте учениците да се опитат да прототипират светлинното си шоу в TinkerCad Circuits, преди да го създадат. Тествайте и препроектирайте там (Фигура 5). След като имат работещ прототип, накарайте го да го изгради.

     

    Учениците създават Светла скулптура
    Накарайте учениците да проектират и след това да направят прототип на леките скулптури в CAD и след това 3D отпечатване на част (или всички) на скулптурата. Студентите могат да използват други материали като картон, картон, целофан или други намерени материали за смесена скулптура.

    Забележка на учителя: Предизвикайте учениците да помислят как могат да поставят отново светодиодите и да променят кода си, за да създадат страхотен ефект. Използвайте удължителни проводници, за да преместите светодиодите от макета. След като учениците конструират своите скулптури, насочете ги обратно към програмирането им. Предложете им да създадат минимум два различни „режима“ или програми, които да се изпълняват върху техните скулптури с период от две или три секунди „изключване“ между двата режима. Например, направете първия режим прост, мек, бавно променящ се модел, а втория - светлина за диско/танцово парти.

    НИЗКА ТЕХНИЧЕСКА ОПЦИЯ

    • Накарайте учениците да проектират и прототипират своето светлинно шоу в TinkerCad Circuits. Ако е възможно, накарайте ги да се опитат да възпроизведат физически шоуто си с фенерчета. Всеки човек се превръща в светодиод в дизайна и възпроизвежда своя модел. 
    • След това накарайте учениците да проектират и след това да направят прототип на леките скулптури в Tinkercad CAD и след това 3D отпечатване на част (или всички) на скулптурата. Учениците могат да използват други материали като картон, картон, целофан или други намерени материали за смесена скулптура. Уверете се, че обмислят осигуряване на достъп за фенерчетата.
    • Сглобявайки ги заедно. Тествайте светлинните скулптури, като копирате светлинното шоу през скулптурата.

Модификация на времето

Урокът може да бъде направен само за 1 клас за по -големите ученици. Въпреки това, за да помогнете на учениците да не се чувстват прибързани и да осигурят успех на учениците (особено за по -малките ученици), разделете урока на два периода, като дадете на учениците повече време за мозъчна атака, тестване на идеи и финализиране на техния дизайн. Проведете тестването и разбора през следващия учебен период.

Разширени приложения на Arduino?                                                                

Отвъд мигащите светлини

Ако сте завършили Arduino Blink Challenge, има много други приложения за използване на дъска на Arduino, които можете да изпробвате сами, като екип, в класната стая или в свободното си време. Можете също да намерите разширени уроци на адрес http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage за да ви покаже как да прочетете превключвател, да прочетете потенциометър, да използвате бутон за управление на светодиод, да възпроизвеждате тонове на множество високоговорители, да направите LED лентова диаграма, да изпратите текстов низ или дори да изведете стойностите от сензор за барометрично налягане като уеб страница.

По -долу са дадени няколко примерни идеи, за да видите колко многостранни са вашите нови компютърни умения!

Сензори за управление

Опитайте да контролирате външен сензор с вашия Arduino. Можете да пробвате въздух за замърсяване, да определите колко светла е дадена зона, да настроите аларма за наводнение с датчик за вода или да прикрепите детектор за движение. Или помислете дали да използвате Arduino за управление на сензори, които измерват електромагнитни полета, да вземат проби от въздуха за нива на влажност, да измерват температурата, да установят дали във въздуха има газ или да съберат данни от анемометър, който измерва скоростта на вятъра. Можете дори да прикачите скенер за баркод (който симулира клавиатура) или клавиатура към Arduino.

Визуални и аудио приложения

Вашият arduino може да бъде настроен да управлява система от камери и да контролира настройките на фотографията. Това може да стане с повечето оборудване, включително Nikon, Canon, Sony, Minolta, Olympus и Pentax камери. Можете дори да прикачите скенер за баркод (който симулира клавиатура) или клавиатура към Arduino.

Двигатели и роботика

Arduino е чудесен инструмент за управление на двигатели и роботика. Опитайте да свържете DC двигатели или стъпкови двигатели. Можете да управлявате много точен стъпков двигател с помощта на потенциометър с Arduino.

Общност на разработчиците

Има нарастваща общност от разработчици на приложения на Arduino, които споделят код, идеи и примери. Допълнителна документация е създадена от общността на Arduino в публично редактируемата уики на детската площадка на адрес http://playground.arduino.cc.

Какво е Arduino?  

Изчисления с отворен код

Arduino е физическа изчислителна платформа с отворен код, базирана на обикновена микроконтролерна платка и среда за разработка за писане на софтуер за платката. Arduino може да се използва за разработване на интерактивни обекти, приемане на входове от различни ключове или сензори и управление на различни светлини, двигатели и други физически изходи. Проектите на Arduino могат да бъдат прости - като например включване и изключване на светлина - или много сложни. Дъските могат да бъдат сглобени на ръка или закупени предварително сглобени; софтуерът с отворен код може да бъде изтеглен безплатно. Софтуерът Arduino работи на операционни системи Windows, Macintosh OSX и Linux.

Компютърно програмиране

Компютърното програмиране (често съкратено до програмиране или кодиране) е процесът на проектиране, писане, тестване, отстраняване на грешки и поддържане на изходния код на компютърните програми. Кодът може да бъде написан на много различни езици за програмиране. Програмирането е основно набор от инструкции, които компютър или друго устройство използва за изпълнение на задача - може да включва светлината, да отваря врата или да пише документ.

Среда за развитие на Arduino

Средата или софтуерът за разработка на Arduino съдържа текстов редактор за писане на код, област за съобщения, текстова конзола, лента с инструменти с бутони за общи функции и поредица от менюта. Той се свързва с хардуера на Arduino, за да качва програми и да комуникира с тях. Софтуерът, написан с помощта на Arduino, се нарича „скица“. Тези скици са написани в текстовия редактор. Скиците се записват с разширението на файла .ino. Има функции за изрязване/поставяне и за търсене/замяна на текст. Областта за съобщения дава обратна връзка, докато запазва и експортира, а също така показва грешки. Конзолата показва извеждане на текст от средата Arduino, включително пълни съобщения за грешки и друга информация. Долният десен ъгъл на прозореца показва текущата платка и серийния порт.

Уроци по Arduino за повече информация и помощ.

Забележка: Част от съдържанието и изображенията на тази страница са получени от Arduino.cc чрез препоръчаното от тях ръководство за стартиране на Arduino (http://arduino.cc/en/Guide/HomePage). Текстът на Arduino получаване на стартираното ръководство е лицензирано под лиценз Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0. Примерните кодове в ръководството се пускат в публичното пространство.

От TryEngineering Arduino Blink Урок

  • инженери: Изобретатели и решаващи проблеми на света. Двадесет и пет основни специалности са признати в областта на инженерството.
  • Процес на инженерно проектиране: Технологичните инженери използват за решаване на проблеми. 
  • Критерии: условия, на които дизайнът трябва да отговаря като общия му размер и др.
  • Ограничения: ограничения с материал, време, размер на екипа и др.
  • Прототип: Работен модел на вашето решение за тестване.
  • Повторение: Тестът и редизайнът са една итерация. Повтаряне (множество повторения)
  • Леко изкуство: Форма на изкуството, която използва светлината като средство за изразяване.

Помислете за развитието на интелигентни тъкани и за това как електрониката е включена в „носимите“.

  • Посетете следния уебсайт: VTT: Осветление, което можете да огънете във всякаква форма https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
  • Мислите ли, че сензорите също могат да бъдат вградени в леката тъкан? Кои видове и какво да правите?
  • Можете ли да се сетите за някакви здравословни ситуации, които биха могли да се възползват от това някой да носи този плат Flexbright или да има дисплей на светлини, вграден в тъканите?
  • Какво ще кажете за арт приложения за тази тъкан? Какви биха били предимствата на светодиодите, вградени в плат?

Интернет връзки:

Забележка: Плановете за уроци от тази поредица са съобразени с един или повече от следните набори от стандарти:  

Национални стандарти за научно образование 5-8 клас (на възраст 10-14)

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ А: Науката като запитване
В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

  • Способности, необходими за извършване на научни изследвания 

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Б: Физически науки
В резултат на своите дейности всички ученици трябва да развият разбиране за

  • Свойства и промени на свойствата в материята 
  • Прехвърляне на енергия

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Д: Наука и технологии
В резултат на дейности в 5-8 клас всички ученици трябва да се развиват

  • Способности за технологичен дизайн 
  • Разбиране за науката и технологиите

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ F: Наука в лична и социална перспектива
В резултат на дейностите всички ученици трябва да развият разбиране за

  • Рискове и ползи 
  • Наука и технологии в обществото 

Национални стандарти за научно образование 9-12 клас (на възраст 14-18)

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ А: Науката като запитване
В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

  • Способности, необходими за извършване на научни изследвания 

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Б: Физически науки
В резултат на своите дейности всички ученици трябва да развият разбиране за

  • Взаимодействия на енергия и материя 

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ F: Наука в лична и социална перспектива
В резултат на своите дейности всички ученици трябва да развият разбиране за

  • Наука и технологии в местни, национални и глобални предизвикателства  

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Д: Наука и технологии
В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

  • Способности за технологичен дизайн 
  • Разбиране за науката и технологиите 

Национални стандарти за научно образование 9-12 клас (на възраст 14-18)

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ G: История и природа на науката
В резултат на дейностите всички ученици трябва да развият разбиране за

  • Науката като човешко начинание 
  • Исторически перспективи 

Научни стандарти от следващо поколение 6-8 степени (на възраст 11-14)

Инжинерен дизайн
Учениците, които демонстрират разбиране, могат:

  • MS-ETS1-1 Определете критериите и ограниченията на проектния проблем с достатъчна прецизност, за да осигурите успешно решение, като вземете предвид съответните научни принципи и потенциалното въздействие върху хората и природната среда, което може да ограничи възможните решения.

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 6-9 клас (на възраст 11-14)

Изчислително мислене: 

  • 13. Разберете понятието йерархия и абстракция в изчисленията, включително езици на високо ниво, превод, набор от инструкции и логически схеми.

Сътрудничество: 

  • 1. Приложете инструменти за производителност/мултимедия и периферни устройства за групово сътрудничество и подкрепете ученето в цялата учебна програма.
  • 3. Сътрудничество с връстници, експерти и други, като се използват съвместни практики, като програмиране по двойки, работа в екипи по проекти и участие в групови дейности за активно обучение.
  • 4. Излагайте диспозиции, необходими за сътрудничество: предоставяне на полезна обратна връзка, интегриране на обратна връзка, разбиране и приемане на множество гледни точки, социализация.

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 6-9 клас (на възраст 11-14)

Изчислителна практика и програмиране: 

  • 1. Изберете подходящи инструменти и технологични ресурси за изпълнение на различни задачи и решаване на проблеми.
  • 2. Използвайте разнообразни мултимедийни инструменти и периферни устройства, за да поддържате личната производителност и обучение в цялата учебна програма.
  • 5. Прилагайте решения на проблеми, използвайки език за програмиране, включително: циклично поведение, условни изрази, логика, изрази, променливи и функции.
  • 8. Демонстрирайте диспозиции, които подлежат на открито решаване на проблеми и програмиране (напр. Комфорт със сложност, постоянство, мозъчна атака, адаптивност, търпение, склонност към калайджия, креативност, приемане на предизвикателство).
  • 9. Събирайте и анализирайте данни, които се извеждат от множество изпълнения на компютърна програма.

Компютри и комуникационни устройства: 

  • 1. Осъзнайте, че компютрите са устройства, които изпълняват програми.
  • 3. Демонстрирайте разбиране за връзката между хардуер и софтуер.

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 9-10 клас (на възраст 14-16)

Изчислително мислене: 

  • 2. Опишете процеса на разработка на софтуер, използван за решаване на софтуерни проблеми (например проектиране, кодиране, тестване, проверка).

Сътрудничество: 

  • 1. Работете в екип, за да проектирате и разработите софтуерен артефакт.
  • 4. Определете как сътрудничеството влияе върху проектирането и разработването на софтуерни продукти.

Изчислителна практика и програмиране: 

  • 3. Използвайте различни методи за отстраняване на грешки и тестване, за да осигурите коректност на програмата (напр. Тестови случаи, единично тестване, бяла кутия, черна кутия, интеграционно тестване)
  • 4. Прилагайте техники за анализ, проектиране и внедряване за решаване на проблеми (напр. Използвайте един или повече модели на жизнения цикъл на софтуера).
  • 8. Обяснете процеса на изпълнение на програмата.

Компютри и комуникационни устройства: 

  • 4. Сравнете различните форми на въвеждане и извеждане.

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 10-12 клас (на възраст 16-18)

Сътрудничество: 

  • 3. Оценявайте програми, написани от други, за четливост и използваемост.

Стандарти за технологична грамотност - всички възрасти

Природата на технологиите

  • Стандарт 3: Студентите ще развият разбиране за връзките между технологиите и връзките между технологиите и други области на обучение.

Технология и общество

  • Стандарт 4: Студентите ще развият разбиране за културните, социалните, икономическите и политическите ефекти на технологиите.
  • Стандарт 6: Учениците ще развият разбиране за ролята на обществото в развитието и използването на технологиите.
  • Стандарт 7: Учениците ще развият разбиране за влиянието на технологиите върху историята.

Дизайн

  • Стандарт 8: Студентите ще развият разбиране за характеристиките на дизайна.
  • Стандарт 9: Студентите ще развият разбиране за инженерния дизайн.
  • Стандарт 10: Студентите ще развият разбиране за ролята на отстраняване на неизправности, изследвания и разработки, изобретения и иновации и експериментиране при решаването на проблеми.

Способности за един технологичен свят

  • Стандарт 11: Учениците ще развият способности да прилагат процеса на проектиране.
  • Стандарт 12: Учениците ще развият способности да използват и поддържат технологични продукти и системи.
  • Стандарт 13: Учениците ще развият способности за оценка на въздействието на продуктите и системите.

Проектираният свят

  • Стандарт 17: Студентите ще развият разбиране и ще могат да избират и използват информационни и комуникационни технологии.

Вие и вашите съотборници ще се включите в творческата си страна, за да проектирате лека скулптура, която изразява личността на екипа! Ще проектирате, програмирате и представяте светлинно шоу, макети и микроконтролери, използвайки Tinkercad. Освен това ще проектирате креативен дисплей за вашата лека скулптура, използвайки ежедневни предмети и подаръци за групата.

Критерии за предизвикателство при проектирането:

  • Минимум 4 светодиода в дизайна
  • Проектирайте скулптура в CAD
  • Използвана смесена медия за окончателен прототип на лека скулптура

СВЕТЛО ШОУ

Етап на планиране: Светлинното шоу Подготовка 

  • Вземете и изключете 4 светодиода. Свържете дъската за хляб и Arduino, както е показано на Фигура 1. Изпълнете следното:
    • Започнете, като първо пуснете проводник от GND щифт на Arduino към (-) силова релса от лявата страна на макета. Това гарантира, че всичко, което е включено в (-) захранващата шина, също ще бъде свързано към GND.
    • Добавете четири светодиода, започвайки отгоре. Не забравяйте, че всеки светодиод има дълъг крак и къс крак. Включете по -дългия крак в първия ред и по -късия крак във втория ред.
    • След това използвайте 330-омов резистор, за да свържете втория ред (и късата част на светодиода) към GND.
    • Накрая, свържете щифт 13 към дългия крак на светодиода, като използвате къс джъмпер проводник към първия ред. Повторете това за останалите три светодиода.

Фигура 1. Поставяне и окабеляване на четирите светодиода.

  • Създайте нова скица в софтуера на Arduino и изглеждайте като кода, показан на Фигура 2. Това е бърз и прост пример за код, за да мига и четирите светодиода. Запомнете: Кодът използва специални препинателни знаци и е чувствителен към малки и големи букви.
Фиг 2

 

  • След това качете кода, като щракнете върху Бягайте на Arduino. Ако се появят синтаксични грешки, проверете отново въвеждането. След като получите съобщение „Готово качване“, погледнете схемите си - четирите светодиода трябва да мигат!
    • Какво прави кодът? - вижте обясненията за всеки раздел от кода на фигура 3).

Всяка програма Arduino се нуждае от тези две функции, за да работи:

анулира настройвам () {…} Това кара програмата да стартира и да изпълнява веднъж целия код в {curly brackets}.
анулира цикъл ()  {…} Това е основната функция и ще работи непрекъснато.

Вижте видеоклипа на Robotics Backend за по -задълбочено обяснение относно настройката на void и void loop.

digitalWrite (13, ВИСОКО) команда задава напрежението на щифт 13 до ВИСОКО напрежение (5V). Включва светодиодите.

digitalWrite (13, НИСКО) команда задава напрежението на щифт 13 на НИСКО напрежение (0V земя). Изключва светодиодите.

забавяне (500) командата спира програмата за 500 милисекунди (1/2 в секунда), преди да премине към следващата инструкция.

Вижте езикова страница на Arudino за повече помощ: https://www.arduino.cc/reference/en/
Вижте също урока SparkFun Arduino за повече помощ: https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

Фиг 3

 

  • Сега се забавлявайте да играете с различни модели на светлина
  • LED преследвач: Променете кода така, че светодиодите да се включват един по един, един след друг отляво надясно, с поне 1/10 от секундата, преди да се включи следващият светодиод, и след това всички да се изключат. Бонус: Сега го променете така, че светодиодите също да се изключват един по един. Вижте извадката тук: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
  • Скролиращ светодиод: Променете кода, така че само един светодиод да се включи и да се движи отляво надясно и след това назад - така че изглежда, че светодиодът подскача напред -назад. Бонус: Сега променете кода, така че да се ускорява и да се забавя постепенно.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Вижте #6 Светодиод за превъртане)

 

Фаза на проектиране: Уникално светлинно шоу

  • След като играете с различни модели, сега създайте свое собствено уникално светлинно шоу за вашето предизвикателство Light Sculpture. Създайте свой собствен модел.
  • Планирайте последователност от светодиоди, които правят нещо уникално. Предложение: помислете за хореография на мигащи светодиоди за 15 секунди музика.

Фаза на тестване: CAD симулация

  • Симулирайте и тествайте идеите си за светлинни шоута в TinkerCad Circuits, преди да изберете най -добрия си дизайн и да го изградите (вижте Фигура 4). Тествайте и препроектирайте там. След като имате работещ прототип, изградете го.
Фиг 4

 

ЛЕКА СКУЛПТУРА

Етап на проектиране: Лека скулптура- CAD дизайн

  • Проектирайте своята скулптура (корпуса за вашата електроника). Вземете мозъчна атака и начертайте идеи. Каква история искате да разкаже вашата скулптура? Каква форма най -добре отразява посланието на вашето светлинно шоу?
  • Използвайки всичко, което сте научили с нашето CAD въведение, изберете вашия CAD пакет, за да проектирате вашата скулптура. Препоръчваме да използвате смесена техника за изграждане на скулптура. Един критерий обаче: Трябва да отпечатате 3D поне един елемент във вашата скулптура.

 Строителна фаза: Лека скулптура- смесена техника

  • 3D печат на вашия един елемент (или повече)
  • Използвайки други материали като картон, картон, целофан или други намерени материали, за да създадете вашата смесена медия скулптура

Фаза на тестване: CAD симулация

  • Комбинирайте вашата електроника и жилището си и го тествайте. Препроектирайте, ако е необходимо.

Фаза на документиране: Видео

  • Направете видео запис, за да заснемете вашето творение.
  • Критерии: Публикувайте в Collabratec

Превод на план за уроци

Студентски сертификат за завършване, който може да се изтегли