Разминки на уроке программирования: 15 готовых идей для Arduino

Лучшие разминки на уроке программирования — это короткие задания на 5–10 минут, которые напрямую связаны с темой дня, не требуют подготовки и вовлекают в работу весь класс одновременно. На уроке Arduino это может быть предсказание того, что сделают четыре строки кода на доске, разыгрывание setup() и loop() вместе с учениками, чтение цветных полос на резисторах или поиск ошибки в одной строке. Смысл разминки не в развлечении: она собирает рассеянное внимание и строит мостик к главному вопросу урока. В день, когда собирается светофор, спроси: «Почему жёлтый горит всего мгновение?»; на уроке про кнопку сыграй в «Стоп-старт»; на уроке про LDR предложи угадать показание датчика.

Эта статья — банк упражнений. Сначала идёт одна таблица со временем, материалами, правилами и целевым понятием 15 разминок; затем конкретный пример каждой, таблица соответствия, которая подскажет, какая разминка подходит к теме недели, способы проводить разминки с приложением BlueGrays через проектор, варианты для дистанционных уроков и план разминок на 8 недель, который можно скопировать и использовать. Примеры рассчитаны на 40-минутный урок по Arduino Uno с 24 учениками, и для каждого хватает доски, проектора или нескольких листов бумаги. Порядок тем по неделям есть в 8-недельном плане по робототехнике и программированию, а о том, как удержать на одном уроке учеников разного уровня, читай в статье о разноуровневом классе.

Как выбрать разминку: четыре принципа

Допустим, 24 ученика возвращаются с перемены и вразнобой заходят в класс: половина всё ещё обсуждает прошлый урок, несколько человек не могут дождаться, когда откроют коробку с набором, а кто-то смотрит в телефон. Упражнение в первые 10 минут должно развернуть эту энергию к теме урока. Проверяй каждую разминку по четырём критериям ниже; если упражнение не проходит хотя бы по одному, оно лучше подойдёт для конца урока или для кружка, чем для начала.

• Связь с темой: разминка должна быть маленьким анонсом понятия, которое встретится на уроке. В день кнопок и if/else играй в «Стоп-старт», в день циклов for — танцуй «Танец цикла». Загадка, не связанная с темой, разбудит класс, но когда начнётся урок, объяснять придётся снова с нуля.
• 5–10 минут: заведи таймер и покажи оставшееся время ученикам. На 40-минутном уроке разминка дольше 10 минут крадёт время у сборки и проверки схемы, а 3-минутная разминка часто проходит как перекличка.
• Участвуют все: упражнение, в котором один ученик отвечает у доски, а остальные 23 смотрят, — это не разминка. Выбирай формат, где каждый что-то пишет, показывает пальцем или встаёт с места: листок с предсказанием, мини-доска, жесты, разговор в парах.
• Без подготовки или максимум две минуты: большинству упражнений из этого банка нужны несколько строк на доске или один экран на проекторе. То, для чего нужны карточки или рисунки, достаточно распечатать один раз и использовать весь год.

Заканчивай каждую разминку одной фразой-мостиком: «Только что delay(300) прочитали как 0,3 секунды; сегодня это число будем менять сами». Эта фраза связывает разминку с остальным уроком и объясняет ученикам, зачем была игра. Не ставь оценки за разминку: неверное предсказание — самые ценные данные, которые она даёт. Сразу видно, кто на каком понятии застрял, и когда начинается урок, первым делом стоит подойти к столу этого ученика. А если записывать ошибки из разминки в углу доски, проще выбрать вопрос на выходе в конце урока.

15 разминок: готовый банк

Время в таблице указано для класса из 24 человек. Где в колонке материалов написано «нет», хватит доски и маркера; где написано «проектор», достаточно вывести экран телефона или планшета на проектор, и ученикам не нужно доставать телефоны. В последней колонке указано, к какому понятию дня готовит упражнение. В следующих четырёх разделах упражнения сгруппированы по типам, и каждое разобрано на конкретном примере.

Разминки на чтение кода: предсказание, ошибки и одно слово

Предскажи: что делает этот код? требует меньше всего подготовки и приносит больше всего пользы, потому что материал уже готов. В BlueGrays вкладка Разбор кода каждого проекта делит код на части в разделе Шаг за шагом и под каждой частью даёт объяснение. Например, в бесплатном проекте «Светофор» один шаг состоит из четырёх строк: LOW на пинах 2 и 4, HIGH на пине 3, затем delay(300). Напиши этот фрагмент на доске или увеличь его на проекторе так, чтобы был виден только код, и спроси: «Какой светодиод загорится и на сколько секунд?» Когда каждый запишет ответ, прочитайте объяснение вместе с классом; там сказано, что жёлтый горит всего 0,3 секунды, а в настоящих светофорах дольше. Фраза-мостик приходит сама: «Сегодня это время и поменяем». Задание Твоя очередь в том же проекте просит сделать так, чтобы жёлтый после зелёного горел 1,5 секунды, и разминка превращается в первое задание урока.

Для «Найди ошибку» напиши на доске одну строку и сделай её короткой, чтобы все успели прочитать за 30 секунд. Тридцать секунд молча думают, потом все одновременно показывают ошибку пальцем или отмечают на бумаге. Не называй ответ первым: попроси тех, кто правильно показал ошибку, предсказать, какое сообщение покажет Arduino IDE. Пять строк ниже — одни из самых частых ошибок на начальных уроках, рядом с каждой написано, что произойдёт. Как ошибки компиляции выглядят на экране, собрано в статье про exit status 1.

• В digitalWrite(13, HIGH) нет точки с запятой в конце: компилятор обычно сообщает об ошибке на следующей строке, и ученик смотрит не туда.
• digitalwrite(13, HIGH); написано со строчной w: Arduino различает регистр букв, и появляется ошибка «'digitalwrite' was not declared in this scope» (функция не объявлена в этой области видимости).
• В if (value = 50) стоит одинарный знак равенства: код компилируется, но value присваивается 50, и условие каждый раз считается истинным; для сравнения нужно ==.
• В for (int i = 0; i < 6; i++); после скобки стоит точка с запятой: тело цикла пустое, а так как i используется в фигурных скобках ниже, компилятор пишет «'i' was not declared in this scope» (i не объявлена в этой области видимости).
• if (analogRead(A0) > 1100) никогда не выполняется: на Arduino Uno analogRead() возвращает не больше 1023. Код компилируется, но светодиод так и не загорается, поэтому это самая коварная ошибка.

millis одним словом выявляет представления, которые есть у учеников перед уроком про отсчёт времени. Раздай всем по стикеру и дай задание: «Одно слово, которое приходит в голову при слове millis(), — на стикер». Слова обычно делятся на три группы: те, что ведут в правильную сторону, вроде «часы», «секундомер» или «счётчик»; те, где millis() путают с delay(), вроде «ждать» или «пауза»; и «не знаю». Собери стикеры на доске в эти три группы и свяжи их одной фразой: millis() сообщает, сколько миллисекунд прошло с запуска платы, и не останавливает её. Подробности — в статье про millis() и delay(). Вопрос на выходе наоборот — это повторение прошлого урока: напиши на доске ответ на вопрос на выходе прошлого урока, например «Чем выше порог, тем меньше должно стемнеть, чтобы светодиод включился», и спроси: «Какой был вопрос?» Восстанавливая вопрос, ученики вспоминают понятие прошлой недели, а если правильных вопросов находится несколько, получается короткое и полезное обсуждение.

Разминки с движением: Человек-Arduino, «Стоп-старт» и танец цикла

Человек-Arduino уже на самом первом уроке показывает без экрана, как выполняется программа. Подготовь пять карточек: «setup: сделать пин 9 выходом», «loop 1: записать HIGH в пин 9», «loop 2: молча досчитать до 3», «loop 3: записать LOW в пин 9», «loop 4: молча досчитать до 3». Один ученик — это Arduino, он читает карточки вслух, другой — светодиод на пине 9: на HIGH рука вверх, на LOW рука вниз. Arduino читает карточку setup один раз и откладывает её, а карточки loop читает по порядку снова и снова. После трёх кругов спроси: «Почему карточку setup больше не читали?» Затем убери обе карточки «досчитать до 3». «Светодиоду» приходится поднимать и опускать руку так быстро, что класс начинает смеяться, и это самый простой способ объяснить, почему без паузы светодиод не мигает, а выглядит тускло и горит постоянно. Карточки строка в строку совпадают с кодом бесплатного проекта «Мигающий светодиод»; добавь второго ученика-светодиод на другом пине, и упражнение станет мостиком к проекту «Два попеременно мигающих светодиода».

Сигнальная игра «Стоп-старт» — это репетиция if/else в движении. Напиши на доске: «Если рука учителя поднята — встань, иначе — сядь». Первые два раунда простые. В третьем раунде поменяй правило на «если рука поднята и в ней красная ручка», а в четвёртом поменяй ветку else: «иначе — подними правую руку». Каждое неверное движение показывает, что неправильно прочитано условие или ветка else. В конце скажи, что ту же структуру ученики увидят в строке if (digitalRead(13) == HIGH) на уроке про кнопку; эта строка — то самое условие из бесплатного проекта «Управление светодиодом кнопкой (удержание)». Танец цикла — для циклов for: напиши на доске for (int i = 0; i < 4; i++), класс хлопает один раз за проход и называет значение i: 0, 1, 2, 3. Потом вместо i < 4 напиши i <= 4 и спроси: «Сколько хлопков?» Затем вместо i++ — i = i + 2. Эти две замены заранее ловят классическую ошибку «на единицу» при работе с массивами. Когда дойдёт очередь до цикла for на шесть светодиодов в проекте «Бегущие огни на светодиодах», ученики сами объяснят, почему там написано i < 6: в массиве шесть элементов с номерами от 0 до 5.

Разминки по схемам и расчётам: цветовой код, Ом, пины, схемы, датчики

Гонка цветового кода — самый быстрый способ познакомить с резисторами из наборов. Дай каждой паре пять резисторов или напиши на доске пять цветовых последовательностей: красный-красный-коричневый (220 Ω), оранжевый-оранжевый-коричневый (330 Ω), коричневый-чёрный-красный (1 kΩ), жёлтый-фиолетовый-красный (4,7 kΩ) и коричневый-чёрный-оранжевый (10 kΩ). За 3 минуты пары записывают номиналы, потом вместе с классом проверь их на проекторе в бесплатной утилите цветового кода резисторов («Цветовой код»): номинал появляется по мере выбора полос. Хитрость гонки в направлении чтения: четвёртая полоса обычно золотая, и читать начинают с противоположного конца. Если провести эту разминку перед первым уроком со схемой, путаница между 220 Ω и 10 kΩ, а вместе с ней светодиод, который не горит или светится еле-еле, почти исчезают.

Для треугольника Ома нарисуй на доске треугольник: V наверху, I и R в нижних углах. Буква, которую закрываешь пальцем, — это искомая величина: закрой R, и останется V, делённое на I. Затем задай три вопроса. Сколько миллиампер течёт через резистор 250 Ω при питании 5 V? (20 mA.) Какой резистор нужен, чтобы получить 30 mA от батарейки на 9 V? (300 Ω.) Последний вопрос связан с уроком: на пине 5 V с красным светодиодом, на котором падает около 2 V, и нужным током 20 mA резистор равен (5 − 2) / 0,02 = 150 Ω; если в наборе нет 150 Ω, бери ближайший больший номинал, 220 Ω, и ток упадёт примерно до 14 mA, а светодиод всё равно хорошо светится. Проверь результаты в бесплатных утилитах: калькуляторе закона Ома и калькуляторе резистора для светодиода. Если хочется посвятить закону Ома целый урок, готовый план есть в статье «Закон Ома на уроке». Охота на пины знакомит с платой до перехода к макетной плате: «Покажи пин с PWM» (3, 5, 6, 9, 10 и 11, на Uno они помечены ~), «покажи аналоговый вход» (A0–A5), «покажи два пина, через которые плата общается с компьютером» (0 и 1, RX и TX), «покажи GND». По каждой команде пары показывают пин на своей плате, а ты ходишь между партами и проверяешь. Вся плата разобрана в статье про пины Arduino Uno.

Неправильная схема превращает чтение схем в игру. Нарисуй схему со светодиодом и тремя намеренными ошибками: светодиод перевёрнут (короткая ножка идёт к пину), резистора нет вовсе, а светодиод подключён к пину 9, тогда как код под схемой зажигает пин 13. Пары обводят ошибки и рядом с каждой пишут исправление; пара, которая нашла все три, выходит к доске и объясняет одну из них. Третья ошибка самая ценная, потому что показывает: схема и код должны совпадать. Если класс ещё не знает условных обозначений, сначала загляни в статью о чтении электрических схем. Угадай показание датчика готовит к аналоговому чтению. До урока собери на своём столе схему бесплатного проекта «Измерение освещённости с LDR»; код каждые полсекунды выводит значение LDR в монитор порта. Скрыв экран, попроси предсказать значения для трёх ситуаций: обычный свет в классе, LDR закрыт рукой и фонарик телефона поднесён близко. Предсказания должны быть от 0 до 1023; ученик, который не знает этот диапазон, напишет 5000 или -20, и сразу становится видно, чему именно нужно научиться. В этой схеме LDR стоит со стороны 5 V, поэтому при большем освещении значение растёт; так как точные числа зависят от помещения, побеждают пары, которые правильно расставили три предсказания по порядку.

Разминки с приложением и выступлениями: вопрос дня, от блоков к коду, мини-выступления

Разминка «Вопрос дня» использует раздел Вопросы дня в BlueGrays. Каждый день в 00:00 приходит новый набор из 5 вопросов десяти типов, среди которых «Понятие», «Вывод кода», «Найди ошибку», «Схема», «Расчёт» и «Блоки». Выведи экран телефона на проектор, открой следующий вопрос набора и прочитай его классу. Каждый думает 30 секунд, потом все одновременно показывают свой вариант пальцами: один палец — A, два пальца — B, три — C, четыре — D. Ты нажимаешь ответ большинства, и приложение сразу показывает правильный вариант с коротким объяснением. Если под вопросом появляется карточка Этот вопрос из проекта, откройте проект и вместе найдите строку из вопроса в настоящем коде; ссылка Карточка темы ведёт к нужной карточке в Справочнике по коду. Так как в наборе 5 вопросов в день, пять разных классов могут получить по вопросу в один и тот же день. Вопросы подбираются под уровень твоего аккаунта, поэтому иногда оказываются выше уровня класса; тогда отсеивать варианты вместе — тоже хорошая разминка. Подробно раздел описан в статье про вопросы дня.

Для «От блоков к коду» открой бесплатный проект «Мигающий светодиод» и включи Показать блоками в разделе кода; на месте кода появятся блоки той же программы. Пока блоки на проекторе, пары записывают ту же программу на C++ на бумаге: «настройка (один раз)» становится setup(), «настроить пин 9 как OUTPUT» — pinMode(9, OUTPUT), а «ждать 100 мс» — delay(100). Через 5 минут выключи переключатель, покажи настоящий код, и пусть каждая пара сравнит свой листок строка за строкой. Чаще всего расходятся точки с запятой и заглавные буквы, и эти расхождения — самый короткий путь к той части урока, где пишется код. С классами, которые уже видели блоки, делай наоборот: покажи код, и пусть угадают блоки. Полный список соответствий блоков и кода есть в таблице перехода от блоков к C++. Мини-выступление: мой прошлый проект отлично работает в проектные недели: три ученика по 2 минуты рассказывают о схеме, собранной на прошлом уроке, или о проекте на телефоне. Правило простое: что сделано, что изменено, где возникла трудность. После каждого выступления класс задаёт один вопрос. Выбирай выступающих в конце предыдущего урока, чтобы было время подготовиться; за 9 минут получается и повторение, и короткий, безопасный опыт выступления перед классом для тех, кто обычно молчит.

Какая разминка к какой теме? Таблица соответствия

В таблице ниже собраны самые частые темы вводной четверти по Arduino и для каждой предложены одна основная разминка и одна запасная. Колонка с запасной пригодится, когда на одну тему уходит второй урок или когда основная разминка не заходит конкретному классу. Вопрос-мостик — последняя фраза разминки; ответ на него находится в первом задании урока. Все проекты из таблицы бесплатны в BlueGrays — со схемой, кодом и разделом «Разбор кода».

Разминки с BlueGrays: советы для проектора

• Вопросы дня: вход — через раздел Уроки на вкладке Учёба внизу экрана; набор обновляется каждый день и бесплатен. На уроке Arduino выбери в настройке «Язык кода в вопросах» вариант Arduino, чтобы в наборе не попадался код на MicroPython. Если в тот же день нужно больше вопросов, есть Тренировка, но это функция Premium.
• Шаги «Разбора кода»: в бесплатных проектах открыты. Сводка Что делает этот код? — игра на угадывание в одно предложение, раздел Шаг за шагом — предсказание по частям, Если не получается — вопрос «почему мог появиться такой симптом?», а задание Твоя очередь — готовый материал для перехода от разминки к уроку. Устройство раздела описано в статье про «Разбор кода».
• Бесплатные утилиты: из 18 утилит в разделе Утилиты для электроники бесплатны 7: утилита цветового кода резисторов, «SMD-код», калькулятор закона Ома, калькулятор резистора для светодиода, «Код конденсатора», «Код катушки» и «Напряжения LED». Для гонки цветового кода и треугольника Ома больше ничего не нужно. Все утилиты представлены в статье про электронный калькулятор.
• Показать блоками: в проектах с блочным видом это переключатель в разделе кода; пока он включён, вкладка Разбор кода становится вкладкой Разбор блоков. Блоки — для чтения: в приложении их нельзя расставлять, и в плату они не загружаются, а для разминки «От блоков к коду» именно это и нужно. Фильтр в списке проектов может показать только проекты с блоками.
• Настройка проектора: подключи телефон кабелем или через беспроводную трансляцию экрана, прибавь яркость и увеличивай фрагменты кода, чтобы их могли прочитать задние ряды. Оставь экран для разминки открытым на перемене, чтобы не терять первую минуту урока в меню.

Разминки для дистанционных и онлайн-уроков

Онлайн разминка ещё важнее, потому что не видно, действительно ли ученик с выключенной камерой занят уроком. Большинство упражнений работают и удалённо с небольшими изменениями; главное правило то же: все отвечают одновременно. Используй чат, но говори «напиши ответ и нажми Enter, когда скажу «сейчас»», чтобы никто не списывал первый появившийся ответ. Об остальной части онлайн-урока (подготовка, как просить у учеников чёткие фото схем, работа с группами) читай в статье про онлайн-урок по Arduino.

8-недельный план разминок, который можно скопировать

План рассчитан на 8-недельный вводный курс, где каждая неделя опирается на бесплатный проект. В каждой строке — тема недели, основная разминка и её длительность, запасная разминка, подготовка до урока и вопрос-мостик, которым заканчивается разминка. Скопируй таблицу в свой планер; если темы другие, подбери новую разминку по таблице соответствия. Чек-лист под ней составлен так, чтобы пройти его за две минуты перед каждым уроком.

• Название и длительность разминки написаны в углу доски, таймер готов.
• Экран для проектора («Разбор кода», «Вопросы дня», «Показать блоками» или утилита) открыт до урока.
• Карточки, коробки с резисторами или стикеры лежат на столе у двери.
• Понятно, как все отвечают одновременно: пальцы, бумага, мини-доска или чат.
• Вопрос-мостик записан и связан с первым заданием урока.
• Готов небольшой листок, чтобы отмечать учеников, у которых не получилось на разминке; первый обход начнётся с их столов.
• Когда время выйдет, незаконченный вопрос перейдёт в вопрос на выходе.

Достаточно один раз распечатать банк разминок, и до конца года готовить ничего нового не придётся: каждую неделю выбираешь строку из таблицы соответствия и пишешь на доске вопрос-мостик. Со временем станет видно, какие разминки работают в твоём классе, и таблицу можно дополнить своими заметками. Бесплатные проекты, шаги «Разбора кода» и утилиты для разминок «Предскажи», «От блоков к коду» и «Вопрос дня» можно открыть в приложении BlueGrays до урока и держать наготове для проектора.