Arduino-интенсив на 5 дней: программа для летнего лагеря и каникул

Составляя программу Arduino-интенсива на 5 дней, давай каждому дню одну новую идею, а последний день оставь для собственного мини-проекта участников: 1-й день — светодиоды и время, 2-й — кнопки и условия, 3-й — датчики, 4-й — звук и движение, 5-й — мини-проект и выставка. Каждый день строится по одной схеме: разминка, короткий урок, сборка, перерыв, вызов, обмен итогами. План в этой статье рассчитан на интенсивный лагерь по 3 часа в день, всего 15 часов, и на 12–16 участников, работающих в парах; эти числа — допущение, так что уменьшай или увеличивай их под свою группу.

В отличие от плана на семестр с одним занятием в неделю, в интенсивном лагере ничего не успевает забыться, зато накапливается усталость. Поэтому программа построена на коротких уроках и большом количестве сборки, а не на длинных объяснениях. Ниже есть таблица программы по дням, ход примерного дня по часам, список деталей на 8 групп, чек-лист подготовки, который начинается за две недели, варианты мини-проектов для 5-го дня, шаблон 3-минутной презентации, адаптация под возраст, идеи на время после лагеря и правила безопасности. Если занятия идут раз в неделю в течение семестра, этому ритму лучше подойдёт 8-недельный план по робототехнике и программированию.

Лагерь в двух словах: 5 дней, 3 часа, пары

Самая частая ошибка в интенсивном лагере — втиснуть слишком много в первый день. Поэтому программа идёт от простого к сложному: сначала выход (зажечь светодиод), потом вход (прочитать кнопку), затем аналоговое измерение (свет и расстояние), потом движение и звук (сервопривод и зуммер) и наконец мини-проект, который объединяет всё. Каждый день опирается на предыдущий: парктроник 3-го дня использует светодиод из 1-го дня, условие из 2-го и измерение расстояния из того же дня. Пары выбраны по простой причине: в тройках кому-то часто достаётся роль зрителя, а при работе поодиночке тому, у кого не получается, приходится ждать. В паре один участник собирает схему, а второй читает схему и код, и на перерыве они меняются ролями.

Программа по дням: темы, проекты и результат дня

Каждый проект из таблицы готов в приложении BlueGrays со списком деталей, схемой подключения и кодом. Проекты первых двух дней полностью бесплатны; Premium участникам не нужен. С 3-го дня в дело вступают проекты Premium: парктроник, сервопривод и варианты мини-проектов. Если они используются, Premium нужен каждому участнику, и практичнее всего оформить это через пакет для педагогов; как он работает, мы подробно рассказали в руководстве по кодам Premium для класса. Если хочется обойтись бесплатными проектами, в совете ниже есть вариант плана без Premium.

В первые два дня в конце каждого проекта участники меняют одно-единственное число, но сначала предсказывают результат. В проекте Светофор красный и зелёный горят по 2000 мс, а жёлтый — 300 мс; пары переписывают эти интервалы под настоящий перекрёсток. В проекте Бегущие огни на светодиодах шесть светодиодов на пинах 2–7 загораются друг за другом с интервалом 150 мс; если уменьшить это число до 50 и увеличить до 500, становится видно, что делают массив и цикл for. Во 2-й день Управление светодиодом кнопкой (удержание) и Включение и выключение светодиода кнопкой (вкл/выкл) используют одну и ту же схему, а разница только в коде. Это сравнение — самый короткий путь к идее «программа может что-то запоминать», и на ней держатся все проекты с датчиками в следующие дни. 3-й день — день измерений. В проекте Ночник на LDR светодиод на пине 13 загорается, когда значение фоторезистора, считанное с A0, падает ниже 50; пары закрывают датчик ладонью, следят за значением в мониторе порта и подстраивают порог под освещение в своей комнате. Измерение расстояния HC-SR04 (вывод в порт) каждые полсекунды выводит расстояние от 3 до 100 см, а Парктроник на HC-SR04 превращает то же измерение в предупреждение с двумя светодиодами на пинах 8 и 9 и зуммером на пине 10: если препятствие ближе 20 см, сигналы учащаются. В 4-й день Работа с сервоприводом поворачивает сервопривод на 0, 90 и 180 градусов, а Управление сервоприводом потенциометром позволяет вращать тот же сервопривод вручную потенциометром. Последние полчаса дня отводятся на выбор проекта для 5-го дня. Завершай обмен итогами каждого дня вопросом на выходе; по ответам видно, что повторить на разминке следующим утром:

1. 1-й день: что изменилось в светофоре, когда вместо delay(2000) стало delay(500)? Почему?
2. 2-й день: где разница между кнопкой, которая светит при удержании, и кнопкой, которая переключает при каждом нажатии, — в схеме или в коде?
3. 3-й день: значение LDR уменьшается в темноте или на свету? По какому принципу выбран порог для ночника?
4. 4-й день: куда повернётся сервопривод, если записать 90? Почему сервопривод следует за потенциометром, когда его крутят?
5. 5-й день: покажи по очереди, какие части проекта чувствуют, какие принимают решение и какие реагируют.

Пакет для педагогов: сколько кодов и когда их раздавать?

Для 5-дневного лагеря хватит месячного пакета для педагогов. Каждый месячный код добавляет 30 дней Premium аккаунту, на котором его активировали, и срок начинается в день активации. Если раздать коды в 1-й день, лагерь закончится через 5 дней, и у участников останется ещё около 25 дней, чтобы продолжать дома. Пакет — это разовая покупка, он не продлевается автоматически, и участникам не нужно привязывать карту к аккаунту Apple или Google. У неиспользованных кодов нет срока действия, поэтому оставшиеся коды переходят на следующий лагерь. Сравнить месячный и годовой пакеты по длительности курса поможет статья Пакет для педагогов: на месяц или на год; актуальную цену для твоей страны покажет экран Пакеты для педагогов в приложении.

• Начни со своего кода: до лагеря активируй один код на своём аккаунте; не утверждай программу, пока Premium-проекты не открыты и схемы не собраны своими руками.
• 1-й день, раздай на перерыве: на экране Мои коды отправь каждому участнику код кнопкой Копировать код или через «Поделиться». Когда участник нажимает на присланную ссылку, в его приложении открывается экран Активировать код с уже введённым кодом; без ссылки нужно зайти в Профиль › Активировать код и ввести код в формате BG-XXXX-XXXX-XXXX.
• Проверь сразу: в разделе «Мои коды» у каждого кода должен стоять статус Активен и имя того, на чьём аккаунте он активирован. Если решить проблемы с аккаунтами и входом в 1-й день, в 3-й день при переходе на Premium-проекты никому не придётся ждать.
• Говори открыто: при активации кода имя участника, имя пользователя, email и фото профиля становятся видны педагогу, который выдал код. Сообщи об этом участникам и родителям с самого начала.
• Знай исключения: аккаунт с активной подпиской Premium через App Store или Google Play не может активировать код; у такого участника Premium уже есть, так что его код оставь в запасе. Если кто-то уходит из лагеря в 1-й день, у месячного кода есть одна передача: оставшийся срок можно передать новому участнику.

Ход одного дня по часам: пример 3-го дня

Расписание ниже рассчитано на 3-часовой день с 10:00 до 13:00, и ту же схему можно использовать каждый день; меняются только проекты и вызов. В качестве примера взят 3-й день, потому что в нём сочетаются бесплатный проект и проект Premium. Короткий урок никогда не длится больше 20 минут; минимум 100 из 180 минут участники своими руками собирают схемы и меняют код.

Две функции приложения облегчают этапы сборки. Первая — режим Собираем вместе на странице проекта: он пошагово проводит через подготовку деталей, сборку схемы, загрузку кода, запуск и проверку, не даёт экрану погаснуть и напоминает паре, на каком шаге она остановилась. Вторая — перенос кода на компьютер: код с телефона можно взять кнопкой Копировать, а Копировать ссылку отправляет ссылку, которая открывает код на компьютере. Если у пары что-то не получается, она сначала смотрит раздел Если не получается во вкладке Разбор кода проекта и только потом поднимает руку. Это маленькое правило сокращает очередь за помощью и учит участников находить свои ошибки; все разделы страницы проекта мы разобрали в руководстве по странице проекта.

Список деталей: на группу и на 8 групп плюс запасной набор

Если разбить 16 участников на пары, получится 8 групп; с одним запасным набором готовится 9 наборов. Для лагеря на 12 человек хватит 6 групп и 7 наборов. Ни одна деталь не требует пайки. Количество на группу в таблице взято с небольшим запасом, потому что светодиоды, вставленные наоборот, и сломанные перемычки в первые дни встречаются очень часто. Если думаешь о покупке готовых стартовых наборов, сравни их содержимое с этим списком; что обычно входит в такие наборы, мы рассказали в статье Стартовый набор Arduino.

Чек-лист подготовки к лагерю

Раздели подготовку на три этапа по времени. Если установку программ и драйверов оставить на первый час лагеря, половина 1-го дня пропадёт; цель в том, чтобы к приходу участников с каждого компьютера хотя бы раз уже был загружен код. Список ниже можно скопировать и распечатать; в начале каждого пункта указано, когда его выполнять:

• За 2 недели: уточни число участников, рассчитай группы и количество наборов, закажи недостающие детали. Возьми светодиоды, резисторы и перемычки с запасом на случай задержки доставки.
• За 2 недели: пересчитай компьютеры. На каждом нужна Arduino IDE; на школьных компьютерах для этого могут понадобиться права администратора, так что поговори со школьным системным администратором. Шаги установки описаны в статье Установка Arduino IDE.
• За 2 недели: разошли родителям информационное письмо: даты и время, приглашение на выставку 5-го дня, то, что схемы работают только от 5 V через USB, что при активации кода имя участника, имя пользователя, email и фото профиля становятся видны педагогу и что Premium начинает действовать в день ввода кода и длится 30 дней.
• За 1 неделю: купи пакет для педагогов и активируй свой код. Собери каждый Premium-проект один раз своими руками и отметь, где возникают проблемы.
• За 1 неделю: проверь USB-микросхему на платах-клонах; для плат с микросхемой CH340 установи на компьютеры драйвер. Библиотека Servo входит в комплект Arduino IDE; для игры на память установи библиотеку LiquidCrystal_I2C через «Менеджер библиотек» (Library Manager).
• За 1 неделю: разложи наборы по пронумерованным коробкам и наклей на каждую список содержимого. Проверь USB-кабели по одному и пометь их: некоторые кабели только для зарядки, поэтому светодиод на плате загорается, а порт в Arduino IDE не появляется. Не используй кабели, которые участники приносят из дома; решения ошибок с портом и драйвером есть в статье Arduino: код не загружается.
• За 1 неделю: попроси участников установить приложение и создать аккаунт, чтобы раздача кодов в 1-й день заняла всего несколько минут.
• За 1 день: подключи плату к каждому компьютеру, загрузи код Мигающий светодиод, убедись, что светодиод мигает, и наклей сбоку на компьютер номер порта.
• За 1 день: проверь проектор, удлинители и расположение розеток; 9 компьютерам может понадобиться зарядка одновременно.
• За 1 день: распечатай таблицу программы по дням и правила безопасности и повесь их на стену. Варианты мини-проектов для 5-го дня выпиши на отдельный лист.
• За 1 день: проверь количество кодов на экране «Мои коды» и подготовь таблицу, чтобы сопоставить их со списком участников: имя, номер группы, статус кода.
• Первое утро: поставь на свой стол запасную коробку: лишние светодиоды, резисторы, перемычки, одна плата и два проверенных USB-кабеля.

5-й день: варианты мини-проектов

Мини-проект занимает первые два часа 5-го дня, а последний час отводится на выставку. Пары делают выбор в конце 4-го дня, так что недостающую деталь можно докупить накануне вечером. Каждый вариант объединяет как минимум два понятия из первых четырёх дней. Быстрым парам предложи проект уровня «Продвинутый» или добавить свои функции в готовый проект, а тем, кому трудно, — один из проектов в коробке уровня «Новичок». Время в таблице примерное и включает коробку и украшения.

Выставка и шаблон 3-минутной презентации

Выставка запоминается из всего лагеря лучше всего, и на ней участники своими словами рассказывают, чему научились. Расставь столы вдоль одной стены и положи перед каждой парой карточку с названием проекта и номером группы. Когда приходят родители или другие классы, пары по очереди делают 3-минутную презентацию и затем 1 минуту отвечают на вопросы; на 8 групп это примерно 35 минут. Перед презентациями дай каждой паре 10 минут на заполнение шаблона. Не проси пересказывать код наизусть; попроси объяснить одно число, которое пара поменяла, и что из этого вышло.

Адаптация плана под разный возраст и уровень

Скелет программы одинаков для любой группы; меняются темп, глубина объяснений и ожидания от 5-го дня. Пользуйся таблицей, когда участники уже знакомы; даже в одной возрастной группе опыт может сильно различаться. В группе со смешанным уровнем ставь в пару опытного участника и новичка, но не давай опытному всё время держать клавиатуру.

После лагеря: как продолжать дома

Главный риск интенсивного лагеря в том, что азарт последнего дня угасает за неделю. На закрытии покажи участникам три способа продолжить дома. Подбор проекта задаёт три вопроса: что хочется собрать, какая есть плата и какой опыт; в итоге он предлагает лучшее совпадение и бесплатный проект для разминки, который можно начать с теми же деталями. Вопросы дня каждый день открывают новый набор, занимают около 3 минут и после теста на уровень из 15 вопросов начинаются с подходящего уровня. Справочник по коду предлагает 36 карточек по Arduino C++ и MicroPython; ссылка Посмотреть в проектах в конце каждой карточки показывает проекты с этой командой, от простых к сложным. Код педагога, выданный в лагере, действует и после него, и Premium-проекты остаются открытыми, пока не закончатся 30 дней кода. Как пользоваться разделами Разбор кода и Твоя очередь в проектах лагеря дома, мы рассказали в руководстве по разделам «Разбор кода» и «Твоя очередь».

Безопасность и правила в классе

• Все схемы работают от 5 V через USB. Ничего не включается в розетку; проекты с лампой на 220 V из приложения в этот лагерь не входят.
• Перед тем как менять схему, отключи USB-кабель, а когда всё собрано, подключи снова.
• Никогда не соединяй пин 5V напрямую с GND: плата нагреется, и компьютер может отключить USB-порт.
• Светодиод всегда подключай через резистор. Если деталь греется или пахнет горелым, сначала выдерни USB-кабель, потом позови педагога.
• Если при подключении сервопривода плата перезагружается, сервопривод потребляет слишком большой ток; причину и решение ищи в статье Arduino постоянно перезагружается.
• Еда и напитки держатся подальше от стола с деталями. Ножки компонентов и концы перемычек острые, обращайся с ними осторожно.
• Прежде чем трогать схему другой пары, спроси разрешения. Если что-то не получается, сначала загляни в раздел Если не получается, потом проси помощи.
• В конце каждого дня пересчитай детали в коробке по списку содержимого и сдай коробку под её номером.

За пять дней участники своими руками собирают всю цепочку — от зажигания светодиода до маленькой системы, которая принимает решения по датчику; а главное, они знают, куда смотреть, когда схема не работает. В первом лагере проведи программу как есть, а ко второму поправь её с учётом того, какой день затянулся и какой проект понравился больше всего. Лучшая подготовка — открыть приложение BlueGrays на своём телефоне, просмотреть схемы подключения, списки деталей и код проектов лагеря и один раз собрать проект первого дня от начала до конца.