Уроки CyberPi (RUS). Методическое пособие для учителя Знакомство с контроллером 9 проектов начального уровня с CyberPi в среде mBlock 5
 Скачать 3.3 Mb.
|
|
© education.makeblock.com 1 CyberPi Методическое пособие для учителя Знакомство с контроллером 9 проектов начального уровня с CyberPi в среде mBlock 5 © education.makeblock.com 2 1. Педагогический подход С помощью Makeblock Education развитие знаний и навыков представляет собой сочетание цифровых и физических инструментов, которые работают вместе, чтобы обеспечить практический опыт обучения. Учащиеся активно занимаются темой урока, чтобы решить проблему или создать что-то новое. Это позволяет им разрабатывать теоретические концепции на основе практического опыта и переносить и применять эти концепции обратно к практическим задачам, углубляя их понимание. Это включает обучение на ошибках посредством подробного и систематического анализа задействованных процессов. При практическом обучении учащиеся играют более активную роль во время урока, а не просто слушают лекцию учителя. 2. Введение в CyberPi CyberPi - это мощный микроконтроллер, разработанный Makeblock Education для компьютерных наук и обучения STEAM. Благодаря сетевым возможностям преподаватели могут проводить очень интерактивные и интеллектуальные уроки. Это может быть, например, подключение нескольких CyberPi через беспроводную локальную сеть (Wi-Fi- LAN) в классе, проведение интерактивной викторины или мониторинг среды в классе и обмен информацией. CyberPi также может напрямую подключаться к Интернету для распознавания речи, сбора данных об окружающей среде или передачи данных через Google Spreadsheets. В качестве среды программирования используется mBlock5. Он представляет собой платформу программирования для различных устройств, включая CyberPi, разработанную для обеспечения расширенного образовательного опыта и непрерывного роста для учащихся. Благодаря расширениям в mBlock5 преподаватели могут легко интегрировать передовые технологии, такие как Data Science, IoT и AI, в свои уроки. Благодаря интеграции блочного кодирования и Python, mBlock5 предлагает учащимся путь обучения для развития от базовых до профессиональных навыков программирования. CyberPi имеет несколько встроенных датчиков и исполнительных механизмов, которые можно программировать. Учащиеся могут визуализировать текст, данные и изображения на цветном дисплее, записывать звуковые данные или воспроизводить аудиофайлы в зависимости от входа датчика. Это позволяет создавать увлекательные учебные проекты, актуальные для учащихся в реальном мире, например, звуковую машину, объединяющую светодиоды и динамик в CyberPi, или создание собственного игрового контроллера благодаря встроенным в CyberPi кнопкам, джойстику и гироскопу. Это некоторые из проектов, которые являются частью этих уроков. Сфера деятельности может быть дополнительно расширена за счет объединения CyberPi с платами расширения и множеством различных компонентов. Например, Pocket Shield имеет встроенную батарею, которая делает CyberPi портативным и автономным для выполнения действий при отключении от компьютера. Pocket Shield также помогает подключаться к другим внешним компонентам, таким как сервоприводы или двигатели постоянного тока, чтобы обеспечить движение в проекте. Он также может подключаться к светодиодным лентам и широкому спектру датчиков и исполнительных механизмов сторонних производителей, которые обычно используются для проектов DIY. ВВЕДЕНИЕ © education.makeblock.com 3 CyberPi также совместим с модулями mBuild, разработанными Makeblock Education. Это интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы, которые можно напрямую подключать без сложной проводки или настройки, что позволяет студентам тратить больше времени на придумывание и создание программ. Обзор функций CyberPi: CyberPi микроконтроллер Pocket Shild © education.makeblock.com 4 CyberPi и модули mBuild 3. Программирование CyberPi. mBlock5 можно использовать как в компьютерах и ноутбуках, так и на мобильных устройствах. Он совместим с различными операционными системами, такими как Windows, Mac, Linux, Chromebook, iOS, Android. Будучи ПО с открытым исходным кодом, mBlock5 предлагает возможность создавать новые расширения для программного и аппаратного обеспечения, что означает, что преподаватели могут настраивать инструменты кодирования в соответствии со своими потребностями. Пользователи также могут искать и публиковать проекты в сообществе Makeblock. Блочное программирование Интерфейс mBlock5 состоит из следующих компонентов: © education.makeblock.com 5 Подробную информацию о характеристиках и использовании mBlock5 можно найти в https://education.makeblock.com/help/category/mblock-block-based/ 4. Краткое описание уроков. Серия уроков с CyberPi была разработана для учащихся от 11 до 14 лет и их преподавателей. Это коллекция из 9 занятий начального уровня, обзор содержания которых представлен ниже: Название деятельности Описание Ключевые идеи 1. Познакомьтесь с CyberPi Встречайте CyberPi, многофункциональный микроконтроллер с множеством датчиков, кнопок и полноцветным экраном. Откройте для себя множество ключевых функций CyberPi, изучив примеры программ в mBlock. Компоненты и особенности CyberPi. Навигация по программному обеспечению mBlock. Установите связь между программным обеспечением и оборудованием. 2. Звуковая машина На этом уроке студенты создают дискотеку, используя встроенные светодиоды и динамик. Эта программа будет использовать кнопки CyberPi для запуска событий и запуска скриптов. Студенты также запрограммируют кнопку для отключения всех звуков и индикаторов, а также кнопку для перезапуска CyberPi. Компоненты ввода и вывода на CyberPi. Написание алгоритма. Создание программы в mBlock. 3. Диктофон Объединив динамик, микрофон и интегрированное хранилище, студенты превратят CyberPi в карманный аудиомагнитофон и устройство воспроизведения. Посредством итеративного процесса студенты будут оценивать свои проекты и улучшать свои диктофоны. Записывайте звук с помощью CyberPi. Воспроизведение записей. Используйте итеративный процесс проектирования. 4. Итерация диктофона Продолжая работу над проектом «Звукозапись», студенты получат обратную связь от коллег и обдумают свое первоначальное решение. Затем студенты спланируют и создадут многофункциональный проект звукозаписи. Собирайте и оценивайте отзывы коллег. Используйте итеративный процесс проектирования. 5. Игровой контроллер На этом уроке учащиеся превратят CyberPi в игровой контроллер, объединив программирование устройства и сценическое программирование в mBlock. Студенты изучат примеры программ, чтобы узнать, как Совместите программирование персонажа и программирование устройства. Парное программирование. Декомпозиция и абстракция. © education.makeblock.com 6 CyberPi может управлять движением спрайта. Затем с помощью парного программирования учащиеся изменят существующую игру, чтобы запрограммировать игровой контроллер CyberPi. 6. Данные с датчиков Узнайте, как встроенные датчики CyberPi отображают громкость и интенсивность освещения в окружающей среде. Студенты узнают о представлении данных и построении графиков значений датчиков. Представление данных. Отладка программ. Что такое датчики. 7. Микшер цветов Студенты познакомятся с переменными для создания цветового микшера CyberPi. Эта программа будет использовать джойстик и кнопки для управления значениями цвета R, G, B всех встроенных светодиодов. Затем учащиеся будут использовать условные выражения, чтобы гарантировать, что значения R, G, B не выходят за пределы допустимого диапазона. Хранение данных с переменными. Использование условных операторов. 8. Измеритель силы встряски На этом уроке студенты создадут забавную игру с CyberPi, в которой игрок встряхивает CyberPi в течение десяти секунд. Учащиеся запрограммируют игру, чтобы подсчитать, во сколько раз сила сотрясения превышает 50. Ведение счета. Использование таймера CyberPi. Отображение текста на дисплее CyberPi. 9. Подарок с сигнализацией. Студенты будут использовать CyberPi для создания программы, которая определяет, встряхнул ли друг их подарок на день рождения. Используя беспроводную связь, студенты будут отправлять сообщения между вычислительными устройствами, позволяя одному устройству управлять другим. Использование беспроводных сетей. Связь между устройствами. © education.makeblock.com 7 Предмет: Информатика Продолжительность: 45 минут Уровень сложности: Начальный Цели К концу этого урока студенты смогут: • Определить ключевые особенности CyberPi. • Подключить CyberPi к компьютеру с помощью программного обеспечения mBlock. • Изучат примеры программ для CyberPi с помощью программного обеспечения mBlock. Обзор Встречайте CyberPi - многофункциональный микроконтроллер с множеством датчиков, кнопок и полноцветным экраном. Откройте для себя множество ключевых функций CyberPi, изучив примеры программ в mBlock. Ключевые моменты • Компоненты и особенности CyberPi • Навигация по программному обеспечению mBlock • Установите связь между программным обеспечением и оборудованием. Необходимо для урока • Компьютеры с установленным mBlock 5 или веб-версией mBlock • CyberPi с кабелем USB-C • Pocket Shild (опция) • Примеры программ, включенных в программное обеспечение mBlock План урока (45 минут) Тайминг Контент 5 минут Встречайте CyberPi 15 минут Экскурсия по мБлоку 5 Подключите CyberPi добавить расширение CyberPi для тестирования живого режима Изучите пример программы Тестовый режим загрузки 20 минут Изучите примеры программ 5 минут Подумайте о функциях и возможностях CyberPi Идеи мозгового штурма для программ CyberPi Домашнее задание Урок 1 Встречайте CyberPi © education.makeblock.com 8 Активности Введение [5 минут] Встречайте CyberPi 1. Помогите ученикам распаковать CyberPi. Покажите учащимся следующие компоненты и предложите учащимся найти их в своем наборе CyberPi Kit: а. CyberPi б. Кабель USB-C c. Pocket Shild (не входит в базовый комплект) d. Датчики mBuild (не входят в базовый комплект) 2. Попросите учащихся прочитать надписи на коробке CyberPi и краткое руководство. Затем попросите учащихся написать краткое изложение того, что они узнали о функциях и возможностях CyberPi Теоретическая часть [15 минут] Экскурс в mBlock 5 1. Откройте программное обеспечение mBlock 5 или веб-версию mBlock 5. 2. Познакомьте студентов со следующими ключевыми областями интерфейса программы : Меню Сцена Область блоков Область программирования © education.makeblock.com 9 Название области Функции Меню Выбор языка Создание, открытие и сохранение файлов Примеры программ, файл справки и т.д. Сцена Просмотр стадии проекта Выбор и редактировать спрайтов и фонов. Подключение аппаратных устройств Область блоков Найдите и выберите блоки сценария, собранные в категории с цветовой кодировкой Найдите и добавьте расширения Область программирования Комбинируйте блоки для создания программ или скриптов. Перетаскивайте блоки и располагайте их в определенном порядке для управления спрайтами, фоном и / или устройствами. Подключите CyberPi 1. Подключите CyberPi к компьютеру с помощью прилагаемого кабеля. CyberPi должен загрузиться, и на экране отобразится либо последняя загруженная программа, либо главное меню. 2. На вкладке «Устройства» в mBlock нажмите кнопку «Добавить». Выберите CyberPi и нажмите ОК. 3. Щелкните кнопку Подключить. Затем выберите порт USB и нажмите «Подключение». 4. В случае успешного подключения кнопка изменится на «Отключить». Если вы используете английский язык интерфейса, то это выглядит так: Не подключено Подключено © education.makeblock.com 10 1. Обратите внимание, CyberPi подключен в режиме реального времени. Давайте проверим соединение. 2. В области блоков выберите категорию светодиодов. Нажмите на блок: . Наблюдайте за CyberPi. Светодиодная лента должна отображать указанные цвета. 3. Используйте примеры программ. 1. Щелкните Учебники справа сверху в Меню. Выберите "Примеры программ". 2. Выберите ярлык CyberPi, чтобы увидеть примеры программ для CyberPi. 3. Найдите и выберите программу «Rainbow Lights». 4. Предложите учащимся прочитать код и предсказать, что произойдет. 5. Подключите CyberPi в режиме реального времени («Жить»). 6. Нажмите на блок . Наблюдайте за CyberPi, поскольку светодиодная лента отображает указанные цвета. (Обратите внимание: светящаяся желтая рамка окружает сценарий в области сценария, указывая на то, что сценарий запущен.) Щелкните блоки, чтобы остановить программу. 7. Объясните учащимся разницу между режимом реального времени и режимом загрузки. Режим Описание Реального времени (Жить) Программа запускается на компьютере (не хранится на CyberPi) CyberPi должен оставаться подключенным к компьютеру. Проект mBlock должен оставаться открытым. Должен использоваться для сценического программирования Загрузки Программа загружена и хранится на CyberPi. Программа запускается и выполняется внутри CyberPi CyberPi можно отключить от компьютера Программное обеспечение mBlock может быть закрыто Программа останется на CyberPi до тех пор, пока на ее место не будет загружена новая программа. 1. Переключите CyberPi в режим загрузки и нажмите кнопку «Загрузить». 2. Появится окно «Ход загрузки», которое исчезнет после завершения загрузки. CyberPi перезагрузится и будет выполнять программу Rainbow Lights. Каждый раз при запуске CyberPi запускается программа Rainbow Lights. © education.makeblock.com 11 Практическая часть [20 минут] Изучите примеры программ 1. Попросите студентов изучить 3 любых примера программ для CyberPi, включенных в mBlock. Некоторые примеры включают: o Зуммер o Мерцание, маленькая звездочка o Реактивные индикаторы голоса o Напоминание о триггере o Простой таймер o Счетчик шагов o Диаграмму обнаружения движения 2. Пока учащиеся рассматривают проекты, попросите их задокументировать для каждой исследуемой программы следующее: o Напишите описание программы. o Определите, какие компоненты CyberPi используются для каждой задачи в программе. o Сделайте выводы о том, что именно какие части кода проекта выполняют. Выводы [5 минут] Рефлексия и мозговой штурм 1. Организуйте обсуждение учащимися, чтобы они рассказали о понравившихся примерах проектов. Предложите учащимся определить функции и возможности CyberPi, которые им больше всего интересны. 2. Попросите учащихся задокументировать то, что они надеются узнать, выполняя эти уроки, и любые вопросы, которые могут у них возникнуть. 3. Теперь, когда учащиеся увидели несколько примеров с CyberPi в действии, предложите им провести мозговой штурм для решения проблемы повседневной жизни, которую можно решить с помощью CyberPi и mBlock. Дополнительное задание: Если учащимся требуется дополнительная поддержка при использовании mBlock, рассмотрите возможность выполнения ими заданий по началу работы с mBlock 5 на домашнем компьютере. © education.makeblock.com 12 Предмет: Информатика Продолжительность: 45 минут Уровень сложности: Начальный Цели К концу этого урока студенты смогут: • Определите входы и выходы CyberPi. • Напишите алгоритм для планирования и разработки программы в mBlock. • Создайте программу в mBlock, используя кнопки CyberPi для запуска событий. • Выберите и используйте программные блоки для управления динамиком и светодиодной лентой. Обзор На этом уроке студенты создают звуковую машину, используя встроенные светодиоды и динамик. Эта программа будет использовать кнопки CyberPi для запуска событий и запуска скриптов. Студенты также запрограммируют кнопку для отключения всех звуков и индикаторов, а также кнопку для перезапуска CyberPi. Ключевые моменты • Компоненты ввода и вывода на CyberPi • Написание алгоритма • Создание программы в mBlock Необходимо для урока • Компьютеры с установленным mBlock 5 или веб-версией mBlock • CyberPi с кабелем USB-C • Pocket Shild (опция) • Пример программы, Sound Mashine, включенный в программное обеспечение mBlock Урок 2 Звуковая машина © education.makeblock.com 13 План урока (45 минут) Тайминг Контент 5 минут Входные и выходные данные 15 минут Планируйте программу с псевдокодом Напишите алгоритм Напишите и загрузите программу Перезагрузите CyberPi. 20 минут Создание звуковой машины 5 минут Презентация проектов Домашнее задание © education.makeblock.com 14 Активности Введение [5 минут] Входные и выходные данные 1. Обсудите со студентами следующие определения. Понятие Определение* Input Устройство или компонент, позволяющий передавать информацию компьютеру. |