Թեթև քանդակ

Կառուցեք նյութեր (յուրաքանչյուր թիմի համար)

նյութեր
Բարձր տեխնոլոգիական տարբերակ

• Ուսանողական աշխատանքային թերթեր
• Ուսանողական թիմի նյութեր
  • համակարգիչ
  • Arduino միկրոկոնտրոլեր
  • Arduino IDE ծրագրակազմ
  • Հացաթուղթ (առանց զոդման)
  • Բազմաթիվ LEDS (նվազագույնը 4)
  • Բազմաթիվ ցատկող լարեր (նվազագույնը 4)
  • 330 օմ-ի բազմակի դիմադրիչներ (րոպե 4)
  • TinkerCad & TinkerCad սխեմաներ (անվճար- պարզապես անհրաժեշտ է գրանցվել)
  • Նախատիպերի նյութեր (ստվարաթուղթ, ստվարաթուղթ, տաք սոսինձ, ժապավեն)

Lowածր տեխնոլոգիայի սկսնակ և վիրտուալ տարբերակ (առանց Արուդինոյի և լայնաշերտ) 

• համակարգիչ
• Tinkercad & Tinkercad սխեմաներ (անվճար- պարզապես անհրաժեշտ է գրանցվել)
• Նախատիպերի նյութեր (ստվարաթուղթ, ստվարաթուղթ, տաք սոսինձ, ժապավեն)
• Լապտերներ (մեկական թիմի յուրաքանչյուր անդամի համար)

Դիզայնի մարտահրավեր

Թիմերը նախագծում են թեթև քանդակ (քանդակի մի ձև, որտեղ լույսերը արտահայտման հիմնական միջոցն են): Ստեղծեք լուսային շոու ՝ կիրառելով այն, ինչ նրանք սովորում են հիմնական սխեմաներից, հացահատիկից և միկրոկառավարիչներից և մոդելավորում են Tinkercad սխեմաներում և օգտագործում են CAD (Tinkercad կամ այլ փաթեթ) քանդակը նախագծելու համար էլեկտրոնիկայի ծածկման կամ լուսաբանման համար, որը կբարձրացնի լուսային ցուցադրումը:

Չափանիշ

• Նախագծում առնվազն 4 LED լուսադիոդ
• Քանդակի դիզայն CAD- ում
• Օգտագործված խառը մեդիա ՝ թեթև քանդակի նախատիպի համար
• Լրացուցիչ. 3D տպել քանդակի մեկ տարր (եթե հասանելիություն ունի)

Ուսանողների հետ միասին. Լարերի մշակում և կոդավորում

Բարձր տեխնոլոգիական տարբերակ

Առաջադրանք 1. Ստացեք 4 LEDS ՝ միացնելու և անջատելու համար, ապա կատարեք հետևյալ քայլերը

1. Դասարանը բաժանեք երկուական ուսանողներից բաղկացած խմբերի:
2. Հանձնարարեք ուսանողներին անդրադառնալ Նկար 1 -ին (անհրաժեշտության դեպքում) `դրանք էլեկտրագծերի միջոցով առաջնորդելու համար: Համոզվեք, որ եթե նրանք մտադիր են միացնել երկու լար, ապա դրանք տեղադրեք նույն շարքում: Թող յուրաքանչյուր ուսանողական խումբ լրացնի հետևյալը.
   • Սկսեք ՝ նախ մետաղալար վազելով GND քորոց Arduino- ի վրա (-) էլեկտրակայան տախտակի ձախ կողմում: Դա անելով ապահովվում է, որ այն ամենն, ինչ միացված է (-) հոսանքի երկաթուղուն, նույնպես միացված կլինի GND- ին: 
   • Ավելացրեք չորս LED, սկսած վերևից: Հիշեք, որ յուրաքանչյուր LED ունի երկար ոտք և կարճ ոտք: Ավելի երկար ոտքը միացրեք առաջին շարքին, իսկ կարճ ոտքը ՝ երկրորդ շարքին:
   • Հաջորդը, օգտագործեք 330 օմ դիմադրություն `երկրորդ շարքը (և LED- ի կարճ ոտքը) GND- ին միացնելու համար:
   • Ի վերջո, կապում 13 -ը LED- ի երկար ոտքին `օգտագործելով կարճ ցատկող մետաղալար` առաջին շարքին: Կրկնեք սա մնացած երեք LED- ների դեպքում:

   

   

    

3. Ուսանողներին հանձնարարեք Arduino ծրագրաշարում ստեղծել նոր ծածկագիր ՝ 4 LED- ները թարթելու համար: Անհրաժեշտության դեպքում, խնդրեք նրանց պատճենել Նկար 2 -ում ցուցադրված ծածկագիրը: Սա արագ և պարզ կոդի օրինակ է `բոլոր չորս LED- ները թարթելու համար: (Հիշեք. Կոդը օգտագործում է հատուկ կետադրական նշաններ և մեծատառ է):
   

   

    

4. Ուսանողներին խնդրեք վերբեռնել ծածկագիրը `կտտացնելով Աշխատեք Arduino- ով. Եթե ​​շարահյուսական սխալներ հայտնվեն, առաջարկեք ուսանողներին կրկնակի ստուգել իրենց մուտքագրումը: Երբ ուսանողները ստանում են հաղորդագրություն, որն ասում է «Կատարված է բեռնումը», խնդրեք նրանց նայել իրենց սխեմաներին. Բոլոր չորս LED- ները պետք է թարթեն (տես նկար 3):
   

   

    

5. Ուսանողների հետ վերանայեք, թե ինչ է անում ծածկագիրը `բացատրելով ծածկագրի յուրաքանչյուր հատվածը (տե՛ս նկար 4)
   Յուրաքանչյուր Arduino ծրագիր աշխատելու համար անհրաժեշտ է այս երկու գործառույթը.  անվավեր կարգավորում () {…} Սա ստիպում է ծրագրի մեկնարկին և մեկ անգամ գործարկում է {գանգուր փակագծերում} եղած ամբողջ կոդը:
   անվավեր օղակ ()  {…} Սա հիմնական գործառույթն է և անընդհատ կշրջվի:Դիտեք Robotics Backend տեսանյութը դատարկ պարամետրերի և դատարկ հանգույցի վերաբերյալ ավելի խորը բացատրության համար:թվային գրել (13, ԲԱՐՁՐ) հրահանգը սահմանում է լարումը 13 -րդ կապի վրա բարձր լարման (5V): Միացնում է LED- ները:digitalWrite (13, LOW) հրահանգը սահմանում է լարումը 13 -րդ կապի LOW լարման (0V գետնին): Անջատում է LED- ները:
   
   ուշացում (500) հրամանը դադարեցնում է ծրագիրը 500 միլիվայրկյան (1/2 վայրկյան) մինչև հաջորդ հրահանգին անցնելը:Լրացուցիչ օգնության համար տես Arudino լեզվի էջը. https://www.arduino.cc/reference/en/
   Լրացուցիչ օգնության համար տես նաև SparkFun Arduino ձեռնարկը ՝ https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

   

    

   Առաջադրանք 2. Սովորողները խաղում են տարբեր նախշերով

   • LED Chaser: Փոփոխեք ծածկագիրը այնպես, որ LED- ները միացվեն մեկ առ մեկ, մեկը մյուսի հետևից ձախից աջ, մինչև հաջորդ LED- ը միանալը վայրկյանի առնվազն 1/10 -ը, իսկ հետո բոլորը անջատվեն: Բոնուս: Այժմ փոփոխեք այն այնպես, որ LED- ները նույնպես անջատվեն մեկ -մեկ: Նմուշը տես այստեղ ՝ https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
   • Պտտվող LED: Փոփոխեք ծածկագիրը այնպես, որ ընդամենը մեկ LED լուսավորվի և շարժվի ձախից աջ, այնուհետև ետևում, այնպես որ թվում է, թե LED- ը ետ ու առաջ է ցատկում: Բոնուս: Այժմ փոփոխեք կոդը, որպեսզի այն արագանա և աստիճանաբար դանդաղեցնի:  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Տես #6 ոլորման LED)

    

   Առաջադրանք 3. Ուսանողները ստեղծում են յուրահատուկ «Լույսի շոու» 

   Էլեկտրոնիկայի նախագծման փուլ

   Տարբեր նախշերով խաղալուց հետո այժմ ուսանողները կստեղծեն իրենց ուրույն լուսային շոուն իրենց Light Sculpture մարտահրավերի համար: Թիմերը կմշակեն իրենց սեփական օրինակը, այնուհետև կմշակեն դրա համար ծածկագիր: Նրանք պետք է պլանավորեն LED- ների հաջորդականություն, որը եզակի բան է անում: Նրանք կարող են մտածել երաժշտություն ավելացնելը ՝ խորեոգրաֆը LED- ը թարթում է 15 վայրկյան երաժշտության: 

   Փաստաթուղթ 

   Թող թիմերը տեսաձայնագրություն կատարեն ՝ իրենց ստեղծագործությունը կիսելու համար:

   Էլեկտրոնիկայի փորձարկման փուլ. Մոդելավորեք և գործնականում փորձարկեք TinkerCad սխեմաներում. 
   Ուսանողներին հանձնարարեք նախքան իրենց լուսային շոուի նախատիպը TinkerCad Circuits- ում այն ​​կառուցելը: Փորձարկեք և վերափոխեք այնտեղ (Նկար 5): Երբ նրանք ունենան աշխատող նախատիպ, թող կառուցեն այն:

   

    

   Աշակերտները ստեղծում են Լույսի քանդակը
   Ուսանողներին հանձնարարեք նախագծել, այնուհետև նախատիպը պատրաստել քանդակի CAD- ով, այնուհետև քանդակի 3D տպագրությամբ (կամ ամբողջը): Ուսանողները կարող են օգտագործել այլ նյութեր ՝ ստվարաթուղթ, ստվարաթուղթ, ցելոֆան կամ ցանկացած այլ գտած նյութ խառը մեդիայի քանդակի համար:

   Ուսուցչի նշում. Խնդրեք ուսանողներին մտածել, թե ինչպես կարող են LED- ները նորից տեղակայել և փոփոխել իրենց ծածկագիրը `զովացուցիչ ազդեցություն ստեղծելու համար: Օգտագործեք երկարացման լարեր ՝ LED- ները սեղանի տախտակից տեղափոխելու համար: Այն բանից հետո, երբ ուսանողները կառուցեն իրենց քանդակները, ուղղեք դրանք ծրագրավորմանը: Առաջարկեք, որ նրանք ստեղծեն առնվազն երկու տարբեր «ռեժիմներ» կամ ծրագրեր, որոնք գործում են իրենց քանդակների վրա ՝ երկու ռեժիմների միջև երկու կամ երեք վայրկյան «անջատված» ժամանակահատվածով: Օրինակ ՝ առաջին ռեժիմը դարձրեք պարզ, փափուկ, դանդաղ փոփոխվող ձև, իսկ երկրորդը ՝ դիսկոտեկի/պարերի երեկոյի լույս:

   LԱOWՐ ՏԵԽԻ ԸՆՏՐՈԹՅՈՆ

   • Թող ուսանողները նախագծեն և նախատիպեն իրենց լուսային շոուն TinkerCad սխեմաներում: Հնարավորության դեպքում խնդրեք նրանց ֆիզիկապես կրկնել իրենց ցուցադրությունը լապտերներով: Յուրաքանչյուր մարդ դիզայնի մեջ դառնում է LED և կրկնում է դրա օրինակը: 
   • Հաջորդը, հանձնարարեք ուսանողներին նախագծել և նախատիպավորել թեթև քանդակները Tinkercad CAD- ով, այնուհետև քանդակի 3D տպագիր մասը (կամ ամբողջը): Ուսանողները կարող են օգտագործել այլ նյութեր ՝ ստվարաթուղթ, ստվարաթուղթ, ցելոֆան կամ ցանկացած այլ գտած նյութ խառը մեդիայի քանդակի համար: Համոզվեք, որ նրանք հաշվի են առնում լապտերներին հասանելիություն տրամադրելը:
   • Դրանք միասին դնելը: Փորձարկեք թեթև քանդակները ՝ կրկնօրինակելով քանդակի միջոցով լուսային ցուցադրումը:

Ավելի մեծ աշակերտների համար դասը կարող է կատարվել ընդամենը 1 դասաժամում: Այնուամենայնիվ, օգնելու ուսանողներին շտապ զգալ և ապահովել ուսանողների հաջողությունը (հատկապես կրտսեր ուսանողների համար), դասը բաժանեք երկու ժամանակաշրջանի ՝ ուսանողներին ավելի շատ ժամանակ տրամադրելով մտքերի փոթորկման, գաղափարները փորձարկելու և դրանց դիզայնը վերջնական տեսքի բերելու համար: Անցկացրեք թեստավորում և ամփոփում հաջորդ դասի ժամանակաշրջանում:

Արդուինոյի առաջադեմ ծրագրեր?                                                                

Flashրամեկուսիչ լույսերից այն կողմ

Եթե ​​դուք ավարտել եք Arduino Blink մարտահրավերը, Arduino տախտակի օգտագործման համար կան բազմաթիվ այլ ծրագրեր, որոնք կարող եք փորձել ինքնուրույն, որպես թիմ, դասարանում կամ ձեր իսկ ժամանակին: Նաև կարող եք գտնել առաջադեմ ձեռնարկներ այստեղ http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage ցույց տալու համար, թե ինչպես կարդալ անջատիչ, կարդալ պոտենցիոմետր, օգտագործել սեղմիչ ՝ LED- ը կառավարելու, մի քանի բարձրախոսների վրա հնչյուններ հնչեցնելու, LED գծապատկեր գրաֆիկի պատրաստելու, տեքստային տող ուղարկելու կամ նույնիսկ բարոմետրիկ ճնշման սենսորից ստացված արժեքները որպես ինտերնետային էջ.

Ստորև ներկայացված են որոշ գաղափարների օրինակներ, որպեսզի կարողանաք տեսնել, թե որքան բազմակողմանի են ձեր նոր հաշվողական հմտությունները:

Կառավարման տվիչներ

Փորձեք վերահսկել արտաքին սենսորը ձեր Arduino- ով: Դուք կարող եք օդը վերցնել աղտոտման համար, պարզել, թե որքան լուսավոր է տարածքը, ջրի սենսորով տեղադրել ջրհեղեղի ահազանգ կամ կցել շարժման դետեկտոր: Կամ, հաշվի առեք Arduino- ն էլեկտրամագնիսական դաշտերը չափող սենսորների վերահսկման, օդի խոնավության մակարդակի նմուշառման, ջերմաստիճանի չափման, օդում գազի առկայության կամ քամու արագությունը չափող անեմոմետրից տվյալների հավաքման համար: Նույնիսկ Arduino- ին կարող եք կցել շտրիխ սկաներ (որը նմանակում է ստեղնաշարը) կամ ստեղնաշար:

Տեսողական և աուդիո ծրագրեր

Ձեր arduino- ն կարող է ստեղծվել տեսախցիկի համակարգը կառավարելու և լուսանկարչության կարգավորումները վերահսկելու համար: Դա կարելի է անել սարքավորումների մեծ մասի միջոցով, ներառյալ ՝ Nikon, Canon, Sony, Minolta, Olympus և Pentax տեսախցիկները: Նույնիսկ Arduino- ին կարող եք կցել շտրիխ սկաներ (որը նմանակում է ստեղնաշարը) կամ ստեղնաշար:

Շարժիչներ և ռոբոտաշինություն

Arduino- ն հիանալի գործիք է շարժիչների և ռոբոտաշինության կառավարման համար: Փորձեք միացնել DC կամ stepper շարժիչներ: Դուք կարող եք կառավարել բարձր ճշգրիտ սլաքային շարժիչ ՝ օգտագործելով պոտենցիոմետր Arduino- ով:

Communityրագրավորողների համայնք

Կա աճող Arduino հավելվածների մշակողների համայնք, որոնք կիսում են կոդը, գաղափարներն ու օրինակները: Լրացուցիչ փաստաթղթեր են ստեղծվել Արդուինո համայնքի կողմից ՝ հանրորեն խմբագրվող խաղահրապարակի վիքի հասցեում http://playground.arduino.cc.

Ի՞նչ է Arduino- ն:  

Բաց կոդով հաշվարկ

Arduino- ն բաց կոդով ֆիզիկական հաշվողական հարթակ է, որը հիմնված է միկրոկոնտրոլերի պարզ տախտակի վրա և տախտակի համար ծրագրակազմ գրելու զարգացման միջավայր: Arduino- ն կարող է օգտագործվել ինտերակտիվ օբյեկտների մշակման համար ՝ տարբեր անջատիչներից կամ տվիչներից մուտքագրելով մուտքերը և վերահսկելով մի շարք լույսեր, շարժիչներ և այլ ֆիզիկական ելքեր: Arduino- ի նախագծերը կարող են լինել պարզ, օրինակ `լույսը միացնելն ու անջատելը, կամ շատ բարդ: Տախտակները կարող են հավաքվել ձեռքով կամ գնել նախապես հավաքված; բաց կոդով ծրագրակազմը կարելի է անվճար ներբեռնել: Arduino ծրագիրը աշխատում է Windows, Macintosh OSX և Linux օպերացիոն համակարգերի վրա:

Համակարգչային ծրագրավորում

Համակարգչային ծրագրավորումը (հաճախ կրճատվում է որպես ծրագրավորում կամ կոդավորում) համակարգչային ծրագրերի աղբյուրի կոդի նախագծման, գրելու, փորձարկելու, կարգաբերելու և պահպանելու գործընթաց է: Կոդը կարող է գրվել տարբեր ծրագրավորման լեզուներով: Programրագրավորումը հիմնականում հրահանգների շարք է, որոնք համակարգիչն կամ այլ սարքավորումներն օգտագործում են առաջադրանք կատարելու համար. Դա կարող է լինել լույս վառելը, դուռը բացելը կամ փաստաթուղթ գրելը:

Arduino զարգացման միջավայր

Arduino- ի զարգացման միջավայրը կամ ծրագրակազմը պարունակում են ծածկագիր գրելու համար տեքստային խմբագիր, հաղորդագրությունների տարածք, տեքստային վահանակ, ընդհանուր գործառույթների կոճակներով գործիքագոտի և մի շարք ընտրացանկեր: Այն միանում է Arduino ապարատին `ծրագրեր վերբեռնելու և նրանց հետ հաղորդակցվելու համար: Arduino- ի միջոցով գրված ծրագրակազմը կոչվում է «ուրվագիծ»: Այս ուրվագծերը գրված են տեքստային խմբագրիչում: Էսքիզները պահպանվում են .ino ֆայլի ընդլայնմամբ: Կան հատկություններ `կտրելու/տեղադրելու և տեքստ որոնելու/փոխարինելու համար: Հաղորդագրությունների տարածքը հետադարձ կապ է տալիս պահելու և արտահանելու ընթացքում, ինչպես նաև ցուցադրում է սխալներ: Վահանակը ցուցադրում է Arduino միջավայրի տեքստային ելքը, ներառյալ ամբողջական սխալի հաղորդագրությունները և այլ տեղեկություններ: Պատուհանի ներքևի աջ անկյունում ցուցադրվում են ընթացիկ տախտակը և սերիական նավահանգիստը:

Arduino ձեռնարկներ լրացուցիչ տեղեկությունների և օգնության համար:

Նշում. Այս էջի որոշ բովանդակություն և պատկերներ բխում են Arduino.cc- ից ՝ իրենց առաջարկվող Arduino- ի մեկնարկի ուղեցույցի միջոցով (http://arduino.cc/en/Guide/HomePage): Արդուինոյի տեքստը ստանալու սկսված ուղեցույցը լիցենզավորված է Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 լիցենզիայի ներքո: Ուղեցույցի կոդերի նմուշները հրապարակվում են հանրային տիրույթում:

TryEngineering- ից Arduino Blink դաս

• Ինժեներներ Աշխարհի գյուտարարներն ու խնդիրները լուծողները: Քսանհինգ հիմնական մասնագիտություններ ճանաչված են ճարտարագիտության ոլորտում:
• Ինժեներական նախագծման գործընթաց. Գործընթացների ինժեներներն օգտագործում են խնդիրները լուծելու համար: 
• Չափանիշներ. պայմաններ, որոնց դիզայնը պետք է համապատասխանի իր ընդհանուր չափին և այլն:
• Սահմանափակումներ. սահմանափակումներ նյութի, ժամանակի, թիմի չափի և այլն:
• Նախատիպ: Փորձարկվող ձեր լուծման աշխատանքային մոդելը:
• Կրկնում. Փորձարկումն ու վերափոխումը մեկ կրկնություն է: Կրկնել (բազմակի կրկնություններ)
• Լույսի արվեստ. Արվեստի ձև, որն օգտագործում է լույսը որպես արտահայտման միջոց:

Նկատի ունեցեք խելացի գործվածքների զարգացումը և ինչպես են էլեկտրոնիկան ներմուծվում «կրելի» սարքերում:

• Այցելեք հետևյալ կայքը ՝ VTT. Լուսավորություն, որը կարող եք թեքվել ցանկացած ձևի https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• Կարծում եք, որ սենսորները կարո՞ղ են տեղադրվել նաև թեթև հյուսվածքի մեջ: Ո՞ր տեսակներն են և ինչ անել:
• Կարո՞ղ եք մտածել որևէ առողջական իրավիճակի մասին, որը կարող է օգուտ քաղել Flexbright- ի այս կտորը կրող մեկից կամ գործվածքների մեջ ներկառուցված լույսերի ցուցադրումից:
• Ի՞նչ կասեք այս գործվածքի արվեստի կիրառման մասին: Ի՞նչ առավելություններ կունենան LED- ները `գործվածքում տեղադրված:

Ինտերնետային հղումներ.

• VTT: Լուսավորություն, որը կարող եք թեքվել ցանկացած ձևի https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• Flexbright LedFoil: http://flexbright.fi/index.php/products

Նշում: Այս շարքի դասերի պլանները համահունչ են հետևյալ ստանդարտներից մեկին կամ մի քանիսին.  

• ԱՄՆ Գիտության կրթության չափանիշներ (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• ԱՄՆ հաջորդ սերնդի գիտության չափանիշներ (http://www.nextgenscience.org/) 
• Միջազգային տեխնոլոգիական կրթության ասոցիացիայի տեխնոլոգիական գրագիտության չափանիշները (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• ԱՄՆ -ի Մաթեմատիկայի ուսուցիչների ազգային խորհուրդները և դպրոցական մաթեմատիկայի չափանիշները (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• ԱՄՆ -ի մաթեմատիկայի ընդհանուր հիմնական չափորոշիչները (http://www.corestandards.org/Math)
• Համակարգչային գիտության ուսուցիչների ասոցիացիա K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներ (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Գիտության կրթության ազգային չափորոշիչներ 5-8 դասարաններ (10-14 տարեկան)

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ Ա. Գիտությունը որպես հարցում
Գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգանան

• Գիտական ​​հետազոտություն կատարելու համար անհրաժեշտ կարողություններ 

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ Բ. Ֆիզիկական գիտություն
Իրենց գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգացնեն հասկացողությունը

• Նյութի հատկությունները և փոփոխությունները 
• Էներգիայի փոխանցում

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ E. Գիտություն և տեխնոլոգիա
5-8-րդ դասարանների գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգանան

• Տեխնոլոգիական նախագծման ունակություններ 
• Գիտության և տեխնոլոգիայի վերաբերյալ գիտելիքներ

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐՏ. Գիտությունը անձնական և սոցիալական տեսանկյուններից
Գործունեության արդյունքում բոլոր ուսանողները պետք է զարգացնեն հասկացողությունը

• Ռիսկերը և օգուտները 
• Գիտությունը և տեխնոլոգիան հասարակության մեջ 

Գիտության կրթության ազգային չափորոշիչներ 9-12 դասարաններ (14-18 տարեկան)

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ Ա. Գիտությունը որպես հարցում
Գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգանան

• Գիտական ​​հետազոտություն կատարելու համար անհրաժեշտ կարողություններ 

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ Բ. Ֆիզիկական գիտություն
Իրենց գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգացնեն հասկացողությունը

• Էներգիայի և նյութի փոխազդեցություն 

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐՏ. Գիտությունը անձնական և սոցիալական տեսանկյուններից
Իրենց գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգացնեն հասկացողությունը

• Գիտությունը և տեխնոլոգիան տեղական, ազգային և գլոբալ մարտահրավերներում  

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ E. Գիտություն և տեխնոլոգիա
Գործունեության արդյունքում բոլոր աշակերտները պետք է զարգանան

• Տեխնոլոգիական նախագծման ունակություններ 
• Գիտության և տեխնոլոգիայի վերաբերյալ գիտելիքներ 

Գիտության կրթության ազգային չափորոշիչներ 9-12 դասարաններ (14-18 տարեկան)

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈ STԹՅԱՆ ՍՏԱՆԴԱՐ G. Գիտության պատմություն և բնություն
Գործունեության արդյունքում բոլոր ուսանողները պետք է զարգացնեն հասկացողությունը

• Գիտությունը ՝ որպես մարդկային նախաձեռնություն 
• Պատմական հեռանկարներ 

Հաջորդ սերնդի գիտության չափանիշներ 6-8-րդ դասարաններ (11-14 տարեկան)

Տեխնիկական դիզայն
Իմացություն ցուցաբերող ուսանողները կարող են.

• MS-ETS1-1 Սահմանել նախագծման խնդրի չափանիշներն ու սահմանափակումները բավարար ճշգրտությամբ `հաջող լուծում ապահովելու համար` հաշվի առնելով համապատասխան գիտական ​​սկզբունքները և հնարավոր ազդեցությունները մարդկանց և բնական միջավայրի վրա, որոնք կարող են սահմանափակել հնարավոր լուծումները:

CSTA K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներ 6-9 դասարաններ (11-14 տարեկան)

Հաշվարկային մտածողություն. 

• 13. Հասկանալ համակարգչային հիերարխիա և վերացական հասկացությունը, ներառյալ բարձր մակարդակի լեզուները, թարգմանությունը, հրահանգների հավաքածուն և տրամաբանական սխեմաները:

Համագործակցություն 

• 1. Կիրառել արտադրողականություն/մուլտիմեդիա գործիքներ և ծայրամասային սարքավորումներ խմբային համագործակցության և ուսումնառության ընթացքում ուսուցման աջակցման համար:
• 3. Համագործակցել հասակակիցների, փորձագետների և այլոց հետ ՝ օգտագործելով համատեղ պրակտիկա, ինչպիսիք են զույգերի ծրագրավորումը, նախագծերի թիմերում աշխատելը և խմբային ակտիվ ուսուցման գործողություններին մասնակցելը:
• 4. collaborationուցադրեք համագործակցության համար անհրաժեշտ տրամադրվածություններ. Օգտակար հետադարձ կապի ապահովում, հետադարձ կապի ինտեգրում, բազմատեսակ հեռանկարների հասկացում և ընդունում, սոցիալականացում:

CSTA K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներ 6-9 դասարաններ (11-14 տարեկան)

Հաշվողական պրակտիկա և ծրագրավորում. 

• 1. Ընտրեք համապատասխան գործիքներ և տեխնոլոգիական ռեսուրսներ `մի շարք առաջադրանքներ կատարելու և խնդիրները լուծելու համար:
• 2. Օգտագործեք մի շարք մուլտիմեդիա գործիքներ և ծայրամասային սարքավորումներ `ուսումնական ծրագրում անձնական արտադրողականությունն ու ուսումը սատարելու համար:
• 5. Իրականացնել խնդրի լուծումներ `օգտագործելով ծրագրավորման լեզու, ներառյալ` շրջադարձային վարքագիծը, պայմանական արտահայտությունները, տրամաբանությունը, արտահայտությունները, փոփոխականները և գործառույթները:
• 8. problemուցաբերել տրամադրվածություն, որը կարող է լուծել խնդիրների վերջնական լուծումը և ծրագրավորումը (օրինակ `բարդության հարմարավետություն, համառություն, մտքերի փոթորիկ, հարմարվողականություն, համբերություն, շոշափելիքի հակում, ստեղծագործականություն, մարտահրավերների ընդունում):
• 9. Հավաքել և վերլուծել տվյալները, որոնք ստացվում են համակարգչային ծրագրի բազմաթիվ գործարկումներից:

Համակարգիչներ և կապի սարքեր. 

• 1. անաչեք, որ համակարգիչները ծրագրեր իրականացնող սարքեր են:
• 3. Ապացուցեք ապարատային և ծրագրային ապահովման միջև փոխհարաբերությունների ըմբռնումը:

CSTA K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներ 9-10 դասարաններ (14-16 տարեկան)

Հաշվարկային մտածողություն. 

• 2. Նկարագրեք ծրագրաշարի մշակման գործընթացը, որն օգտագործվում է ծրագրային ապահովման խնդիրները լուծելու համար (օրինակ ՝ նախագծում, կոդավորում, փորձարկում, ստուգում):

Համագործակցություն 

• 1. Աշխատեք թիմում `ծրագրային արտեֆակտ նախագծելու և մշակելու համար:
• 4. Բացահայտեք, թե ինչպես է համագործակցությունն ազդում ծրագրային ապահովման արտադրանքի նախագծման և զարգացման վրա:

Հաշվողական պրակտիկա և ծրագրավորում. 

• 3. Useրագրի ճշգրտությունն ապահովելու համար օգտագործեք վրիպազերծման և փորձարկման տարբեր մեթոդներ (օրինակ ՝ փորձարկման դեպքեր, միավորների փորձարկում, սպիտակ արկղ, սև արկղ, ինտեգրման թեստավորում)
• 4. Խնդիրները լուծելու համար կիրառել վերլուծության, նախագծման և իրականացման տեխնիկա (օրինակ ՝ օգտագործել ծրագրաշարի կյանքի ցիկլի մեկ կամ մի քանի մոդել):
• 8. Բացատրեք ծրագրի կատարման ընթացքը:

Համակարգիչներ և կապի սարքեր. 

• 4. Համեմատեք մուտքի և ելքի տարբեր ձևեր:

CSTA K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներ 10-12 դասարաններ (16-18 տարեկան)

Համագործակցություն 

• 3. Գնահատեք այլոց կողմից գրված ծրագրերը `ընթերցելիության և օգտագործման համար:

Տեխնոլոգիական գրագիտության չափանիշներ - բոլոր դարերը

Տեխնոլոգիայի բնույթը

• Ստանդարտ 3. Ուսանողները կզարգացնեն տեխնոլոգիաների միջև փոխհարաբերությունների և տեխնոլոգիայի և ուսումնասիրության այլ ոլորտների միջև կապերի ընկալումը:

Տեխնոլոգիա և հասարակություն

• Ստանդարտ 4. Ուսանողները կզարգացնեն տեխնոլոգիայի մշակութային, սոցիալական, տնտեսական և քաղաքական հետևանքների ընկալումը:
• Ստանդարտ 6. Ուսանողները կզարգացնեն տեխնոլոգիայի զարգացման և օգտագործման մեջ հասարակության դերի ընկալումը:
• Ստանդարտ 7. Ուսանողները կզարգացնեն պատմության վրա տեխնոլոգիաների ազդեցության ընկալումը:

Դիզայն

• Ստանդարտ 8. Ուսանողները կզարգացնեն դիզայնի հատկությունների ըմբռնումը:
• Ստանդարտ 9. Ուսանողները կզարգացնեն ինժեներական դիզայնի ըմբռնումը:
• Ստանդարտ 10. Ուսանողները կզարգացնեն խնդիրների լուծման, հետազոտության և զարգացման, գյուտի և նորարարության, ինչպես նաև փորձերի դերի ընկալումը:

Տեխնոլոգիական աշխարհի ունակություններ

• Ստանդարտ 11. Ուսանողները կզարգացնեն դիզայնի գործընթացը կիրառելու ունակություններ:
• Ստանդարտ 12. Ուսանողները կզարգացնեն տեխնոլոգիական արտադրանքներն ու համակարգերն օգտագործելու և պահպանելու ունակությունները:
• Ստանդարտ 13. Ուսանողները կզարգացնեն արտադրանքի և համակարգերի ազդեցությունը գնահատելու ունակություններ:

Նախագծված աշխարհը

• Ստանդարտ 17. Ուսանողները կզարգացնեն հասկացողությունը և կկարողանան ընտրել և օգտագործել տեղեկատվական և հաղորդակցական տեխնոլոգիաները:

Դուք և ձեր թիմակիցները կկիրառեք ձեր ստեղծագործական կողմը ՝ նախագծելու թեթև քանդակ, որն արտահայտում է թիմի անհատականությունը: Դուք նախագծելու, ծրագրավորելու և ներկայացնելու եք թեթև շոու, հացաբուլկեղեն և միկրոկառավարիչներ `օգտագործելով Tinkercad- ը: Եվ դուք նաև կստեղծեք ստեղծագործական ցուցադրություն ձեր թեթև քանդակի համար ՝ օգտագործելով ամենօրյա իրեր և նվերներ խմբին:

Դիզայնի մարտահրավերների չափանիշներ.

• Նախագծում առնվազն 4 LED լուսադիոդ
• Քանդակի դիզայն CAD- ում
• Օգտագործված խառը մեդիա ՝ թեթև քանդակի նախատիպի համար

ԼՈTՅՍ ՇՈՈ

Պլանավորման փուլ. Լույսի շոուի նախապատրաստում 

• Ստացեք 4 LED ՝ միացնելու և անջատելու համար: Միացրեք հացի տախտակը և Arduino- ն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1 -ում: Լրացրեք հետևյալը.
  • Սկսեք ՝ նախ մետաղալար վազելով GND քորոց Arduino- ի վրա (-) էլեկտրակայան տախտակի ձախ կողմում: Դա անելով ապահովվում է, որ այն ամենն, ինչ միացված է (-) հոսանքի երկաթուղուն, նույնպես միացված կլինի GND- ին:
  • Ավելացրեք չորս LED, սկսած վերևից: Հիշեք, որ յուրաքանչյուր LED ունի երկար ոտք և կարճ ոտք: Ավելի երկար ոտքը միացրեք առաջին շարքին, իսկ կարճ ոտքը ՝ երկրորդ շարքին:
  • Հաջորդը, օգտագործեք 330 օմ դիմադրություն `երկրորդ շարքը (և LED- ի կարճ ոտքը) GND- ին միացնելու համար:
  • Ի վերջո, կապում 13 -ը LED- ի երկար ոտքին `օգտագործելով կարճ ցատկող մետաղալար` առաջին շարքին: Կրկնեք սա մնացած երեք LED- ների դեպքում:

Նկար 1. Չորս LED- ների տեղադրում և էլեկտրամոնտաժ:

• Ստեղծեք նոր ուրվագիծ Arduino ծրագրաշարում և նմանվեք Նկար 2 -ում նշված կոդին: Սա արագ և պարզ կոդի օրինակ է `բոլոր չորս LED- ները թարթելու համար: Հիշեք. Կոդը օգտագործում է հատուկ կետադրական նշաններ և մեծատառ է:

• Հաջորդը վերբեռնեք կոդը `կտտացնելով Աշխատեք Arduino- ով. Եթե ​​շարահյուսական սխալներ հայտնվեն, կրկնակի ստուգեք ձեր մուտքագրումը: Երբ կստանաք հաղորդագրություն, որն ասում է «Կատարված է բեռնում», նայեք ձեր սխեմաներին. Բոլոր չորս LED- ները պետք է թարթեն:
  • Ի՞նչ է անում ծածկագիրը: - տե՛ս Նկար 3 -ում ծածկագրի յուրաքանչյուր հատվածի բացատրությունները:

Յուրաքանչյուր Arduino ծրագիր աշխատելու համար անհրաժեշտ է այս երկու գործառույթը.

անվավեր կարգավորում () {…} Սա ստիպում է ծրագրի մեկնարկին և մեկ անգամ գործարկում է {գանգուր փակագծերում} եղած ամբողջ կոդը:
անվավեր օղակ ()  {…} Սա հիմնական գործառույթն է և անընդհատ կշրջվի:

Դիտեք Robotics Backend տեսանյութը դատարկ պարամետրերի և դատարկ հանգույցի վերաբերյալ ավելի խորը բացատրության համար:

թվային գրել (13, ԲԱՐՁՐ) հրահանգը սահմանում է լարումը 13 -րդ կապի վրա բարձր լարման (5V): Միացնում է LED- ները:

digitalWrite (13, LOW) հրահանգը սահմանում է լարումը 13 -րդ կապի LOW լարման (0V գետնին): Անջատում է LED- ները:

ուշացում (500) հրամանը դադարեցնում է ծրագիրը 500 միլիվայրկյան (1/2 վայրկյան) մինչև հաջորդ հրահանգին անցնելը:

Լրացուցիչ օգնության համար տես Arudino լեզվի էջը. https://www.arduino.cc/reference/en/
Լրացուցիչ օգնության համար տես նաև SparkFun Arduino ձեռնարկը ՝ https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

• Այժմ զվարճացեք խաղալով տարբեր լուսային նախշերով
• LED Chaser: Փոփոխեք ծածկագիրը այնպես, որ LED- ները միացվեն մեկ առ մեկ, մեկը մյուսի հետևից ձախից աջ, մինչև հաջորդ LED- ը միանալը վայրկյանի առնվազն 1/10 -ը, իսկ հետո բոլորը անջատվեն: Բոնուս: Այժմ փոփոխեք այն այնպես, որ LED- ները նույնպես անջատվեն մեկ -մեկ: Նմուշը տես այստեղ ՝ https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
• Պտտվող LED: Փոփոխեք ծածկագիրը այնպես, որ ընդամենը մեկ LED լուսավորվի և շարժվի ձախից աջ, այնուհետև ետևում, այնպես որ թվում է, թե LED- ը ետ ու առաջ է ցատկում: Բոնուս: Այժմ փոփոխեք կոդը, որպեսզի այն արագանա և աստիճանաբար դանդաղեցնի:  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (Տես #6 ոլորման LED)

Դիզայնի փուլ. Եզակի լուսային ցուցադրություն

• Տարբեր նախշերով խաղալուց հետո, այժմ ստեղծեք ձեր ուրույն լուսային շոուն ՝ Light Sculpture մարտահրավերի համար: Նախագծեք ձեր սեփական օրինակը:
• Պլանավորեք LED- ների հաջորդականությունը, որը եզակի բան է անում: Առաջարկություն

Փորձարկման փուլ. CAD մոդելավորում

• Մոդելավորեք և փորձարկեք ձեր լուսային ցուցադրման գաղափարները TinkerCad Circuits- ում, նախքան ձեր լավագույն դիզայնը ընտրելն ու կառուցելը (տես Նկար 4): Փորձեք և վերափոխեք այնտեղ: Աշխատանքային նախատիպ ունենալուց հետո կառուցեք այն:

ԼՈTՅՍ ԳՅՈԹՅՈՆ

Դիզայնի փուլ. Թեթև քանդակ- CAD ձևավորում

• Նախագծեք ձեր քանդակը (ձեր էլեկտրոնիկայի պատյանը): Մտածեք և ուրվագծեք գաղափարներ: Ի՞նչ պատմություն կցանկանայիք պատմել ձեր քանդակը: Ո՞ր ձևն է լավագույնս արտացոլում ձեր լուսային շոուի հաղորդագրությունը:
• Օգտագործելով այն ամենը, ինչ սովորել եք մեր CAD ներածությամբ, ընտրեք ձեր CAD փաթեթը `ձեր քանդակը նախագծելու համար: Խորհուրդ ենք տալիս խառը տեխնիկա օգտագործել ձեր քանդակը կառուցելու համար: Այնուամենայնիվ, մեկ չափանիշ. Ձեր քանդակի առնվազն մեկ տարր պետք է 3D տպեք:

 Շինարարության փուլ. Թեթև քանդակագործություն- խառը մեդիա

• 3D տպեք ձեր մեկ տարրը (կամ ավելի)
• Օգտագործելով այլ նյութեր ՝ ստվարաթուղթ, ստվարաթուղթ, ցելոֆան կամ ցանկացած այլ գտած նյութ ՝ ձեր խառը մեդիա քանդակը ստեղծելու համար

Փորձարկման փուլ. CAD մոդելավորում

• Միավորեք ձեր էլեկտրոնիկան և ձեր կացարանը և փորձարկեք այն: Անհրաժեշտության դեպքում վերափոխել:

Փաստաթղթավորման փուլ. Տեսանյութ

• Կատարեք տեսագրություն ՝ ձեր ստեղծագործությունը գրավելու համար:
• Չափանիշներ. Տեղադրեք Collabratec- ին