Delavnice programiranja in elektronike za otroke - ideje

S Codeweekom sem imel nekaj delavnic programiranja in elektronike za otroke (tretja triada osnovne šole), včeraj in danes smo imeli za punce iz socialno ogroženih družin.

V programu imamo kar nekaj stvari, iščem pa še ideje kaj bi lahko delali.

Včeraj so otroci izdelali napravo, ki s pomočjo ultrazvočnega senzorja meri razdaljo do ovire (v cm) in to izpisuje preko serijske konzole na računalnik. Če je ovira oddaljena pol metra ali manj, pa začne piskati. Frekvenca piskanja se z bližanjem ovire poveča. (Use case je na primer merjenje nivoja tekočine v sodu, zaznavanje prisotnosti predmeta (in delno detekcija: recimo v garažni hiši lahko z merjenjem razdalje od stropa dol ugotovimo ali je parkirno mesto prazno, ali je spodaj avto, ali morda kombi), zaznavanje odpiranja vrat,...).

Podvarianta je, da se naredi še ultrazvočni radar (tega sicer včeraj nismo delali), kjer je treba znati malo fizike (izračun hitrosti iz meritve razdalje).

Druga naprava (v bistvu je bilo to na istem boardu), je bilo magnetno stikalo, ki je v primeru, da je bilo zaprto prižgalo (na Arduino) vgrajeno LED diodo, ko se je stikalo odprlo, pa se je ta dioda ugasnila in prižgala zunanja ledica (ki so jo morali seveda zvezati gor). Seveda je bilo treba tudi izpisovati stanje stikala preko serijske konzole na računalnik. (Use case je: alarmna naprava, števec prometa,...).

V planu imamo tudi programiranje senzorja za temperaturo in vlago, ki bo podatke posredoval preko serijske konzole na računalnik (ampak senzorji še niso prišli). Imamo sicer 20 kompletov, tako da komot dela večja skupina otrok.

Danes pa otroci niso programirali, pač pa so pri kemijskih poskusih uporabili že sestavljene naprave, pri čemer smo jim razložili delovanje naprav. Naprave sem sicer sestavil jaz, če bi bilo časa več, bi skupina otrok sama sestavila tako napravo. Torej, naprave (temeljijo na Arduinu, podatke pošljemo na računalnik v Python aplikacijo, ki riše grafe):

- pH meter, pri čemer je bilo treba sondo umeriti, torej je treba uporabiti tudi nekaj znanja matematike (izračun linearne premice iz dveh točk in potem to formulo vkomponirati v program v Arduino). pH meter potem na računalniku "riše" krivuljo izmerjenega pHja, delovanje sonde pa smo potem preverili z indikatorjem s pH lističi.

- Detektor plinov (tudi alkohola, se pravi, alkotest). Senzorji sicer niso umerjeni, pokažemo samo kako zaznamo prisotnost plina. Oziroma, imamo celo dva umerjena senzorja, ki na računalnik "rišeta" zaznane vrednosti v ppm.

- Temperaturno tipalo, ki v živo "riše" graf temperature (to smo uporabili pri endotermnih in eksotermnih reakcijah).

- Detektor trdnih delcev, kjer prižgemo kresničko in potem merimo PM 10 in PM 2.5 delce.

- Naprava, ki meri vrednost UV indeksa, le-to izpiše na OLED zaslon in nas opozori kdaj se je treba namazati s sončno kremo (tega danes sicer nismo uporabili).

Skratka, iščem še kakšno idejo kaj bi lahko naredili. In sicer:

a) nekaj relativno preprostega, kar otroci sestavijo sami (na breadboardu), se pravi vsak sam sestavi in stestira svojo napravo
in
b) bolj kompleksno napravo, za katero (predhodno) izdelamo tudi PCB in potem skupina sestavi (in zlota) eno ali dve napravi. Po možnosti pa natisnemo še ohišje na 3D printerju, tako, da gredo otroci skozi cel proces razvoja prototipa.

Po možnosti naj bi bile ideje vezane na uporabo senzorjev. Razmišljal sem že o Hall efektu, čeprav bi se načeloma rad izognil vsemu, kar diši po visokih napetostih in močnih tokovih, da ne bi prišlo komu na misel kaj preveč šariti po električni napeljavi...

Na www.elektronik.si sem zasledil, da imajo tabore. Ce nisi od tam poglej kaj pocnejo.

Vidim da manjka še nekaj možnih senzorjev, iz katerih je možno marsikaj narediti:

• NFC (tagi in reader)
  - skoraj vsak telefon je tudi senzor, je velik potencial za nadobudne za "hekanje" doma s parimi NFC značkami
  - lahko je aplikativna uporaba izven običajne uporabe: na primer značke za predvajanje glasbe. Če otroke povprašaš po idejah, se lahko spomnijo nepričakovanih načinov uporabe
• Kamera
  - zaznava objektov
  - zaznava obraza in pošiljanje selfijev na Insta .... OK, tale predlog je trolanje :D

Upam pa da se punce in fantje naučijo tudi programiranja - ali so slučajno za to že imeli delavnice? Namreč občutek imam, da je poudarek tukaj na elektroniki.
_{Še zdaj se spomnim svojih osnovnošolskih časov in začetkov v LOGO.}

Mogoče preprost robot z dvema servomotorjema in uporom občutljivim na svetlobo?

Če gre za programiranje, bi jaz raje začel z osnovami, kot pa s sestavljanjem digitalnih vezij in serijskimi komunikacijami, za katere sem precej skeptičen, če jih osnovnošolci razumejo.

V osnovni šoli smo po zaslonu preganjali logo želvo (mislim da se še zmeraj organizirajo tudi šolska tekmovanja), na faksu pa smo sprva na zaslonu risali razne oblike, sestavljene iz zvezdic.
Če je to premalo zanimivo, se lahko uporabi recimo kakšno fizično želvo, ki riše na papir.

https://rootrobotics.com/products/root-...
Zahtevnost likov, ki jih je treba narisati, se pa prilagaja starosti in znanju učencev. Najmlajši rišejo pravokotnike, srednji hiše, naprednejši pa sladoledni kornet s tremi kepicami na vrhu.
Na ta način je treba vklopiti možgane in pokazati nekaj matematičnega znanja, vsaka napaka pa je kaznovana s tem, da je slika "pokvarjena"

Alternativa je recimo kakšna robotska roka, s katero se prav tako lahko riše in piše:
https://www.dobot.cc/dobot-magician/pro...
Tudi takšne vaje smo delali na faksu (seveda z bolj resnim robotom), pa so marsikomu predstavljale kar velik izziv.

Ja, precej ambiciozne delavnice. Upam, da jim uspe narediti zaznavo obrazov!

poweroff je 27. feb 2019 ob 20:39 izjavil:

Aja, z eno dijakinjo pa delava napravo, ki bo znala odčitati barvo in jo mapirati na eno izmed 12 glavnih ("osnovnih") barv in potem preko zvočnika povedati ime te barve. Kolikor sem gledal je samo delo s senzorjem relativno preprosto, tudi igranje WAV datoteke preko zvočnika je relativno enostavno za implementirat, glavni problem bo uporabiti evklidsko razdaljo (dijakinja je v 2. letniku). Tako da taka reč tudi za mlajše otroke odpade. Bi pa lahko naredil, da recimo odčita barvo in potem barvna dioda zasveti v istem odtenku barve (recimo za nočno ugotavljanje kakšne barve je nek predmet).

Kaj pa, če bi tukaj malo transformirali podatke - uporabi drug barvni sistem kot pa RGB. Ja, taki so senzorji. Ja, človeško oko tudi zaznava v RGB. Če pa se RGB čudežno pretvori v HSV / HSL / CMYK pa je kategorizacija barv lahko bistveno lažja. Pri HSV bi bilo potrebno preveriti koliko je velik kot z if stavki, ter dodati še izjemi za belo in črno. (Nekoliko ugibam kako je narejeno.)

Po drugi strani tudi možgani preračunajo RGB v drug barvni sistem (na primer NCS) preden začnejo z resnim procesiranjem vizualnih informacij. Tako da si lahko tudi vi drznete uporabiti HSV :D Smisel učenja bi bil še vedno dosežen.

Nekaj prirocnih idej je zbranih na http://www.circuitstoday.com/simple-ele... (npr. pozarni alarm deluje precej kul, pa ni prevec tezavno za narediti).

Goegoff je 1. mar 2019 ob 08:14 izjavil:

poweroff je 27. feb 2019 ob 17:28 izjavil:

V planu imamo tudi programiranje senzorja za temperaturo in vlago, ki bo podatke posredoval preko serijske konzole na računalnik (ampak senzorji še niso prišli).

S senzorji za vlago (in mogoče tudi temperaturo) bi se verjetno dalo narediti avtomatizirano namakalno napravo za sobne rastline?

Zal zelo tezko. :) Vlago v prsti se praviloma dlje meri z induktivnimi senzorji in ne obicajnimi za relativno vlaznost. Problem imas tudi pri doziranju vode, ker noces, da tece povsod. To narediti robustno je bolj tezko, kot si mislis.

Kakor sem ze omenil, pridruzite se njim:

https://www.elektronik.si/phpBB2/viewto...

imajo premisljen koncept...

Kucat kodo za scratchija je uvod, da se otroci spoznajo s programiranjem. Da spoznajo zanke, da spoznajo vejitve in podobno. Že 6 letni otrok z veseljem dela s scratchem.

Ja, je. Samo osnove mora dobit, da bo potem lahko to sprogramiral, da se ledica prižiga in ugaša.
Zato je meni LEGO toliko bolj všeč, ker lahko otroku dam možnost, da sestavi zadevo in jo potem še sprogramira, pa ko vidi, da je narobe sestavljeno, popravi tako s kockami, kot v programu.

Arduino je bolj primeren za otroke, je manj kompliciran.

TheBlueOne je 1. mar 2019 ob 08:31 izjavil:

Zal zelo tezko. :) Vlago v prsti se praviloma dlje meri z induktivnimi senzorji in ne obicajnimi za relativno vlaznost. Problem imas tudi pri doziranju vode, ker noces, da tece povsod. To narediti robustno je bolj tezko, kot si mislis.

Kakor sem ze omenil, pridruzite se njim:

https://www.elektronik.si/phpBB2/viewto...

Ja, za vlaznost zemlje sem ze gledal senzorje, so relativno poceni in enostavni. Da pa voda ne tece povsod bi bil pa izziv, ja.

Drugace pa ze sodelujemo z Drustvom elektronikov, s5tech.net.

TheBlueOne je 1. mar 2019 ob 10:04 izjavil:

Drugace jaz bi otrokom dal delat druge stvari, manj teorije in programiranja, vec igranja.

LEGO Boost
LEGO mindstorm
LEGO Technic

krneki0001 je 1. mar 2019 ob 10:21 izjavil:

TheBlueOne je 1. mar 2019 ob 10:04 izjavil:

Drugace jaz bi otrokom dal delat druge stvari, manj teorije in programiranja, vec igranja.

LEGO Boost
LEGO mindstorm
LEGO Technic

Brez skrbi, poznam, sem odrastel z LEGO kockami, svoj cas imel zeljo delat za LEGO. :) Kot osnova super, super koncept, ker samo vrzes denar in otroci se ucijo.

Ampak na drugi strani pa vse to otroci zelo hitro prerastejo in se ne naucijo nic o:
- Materialih
- Obdelava materialov
- Integracija tehnologij

Za moj okus je LEGO za lene starse ali taksne, ki jih tehnika nekoliko manj zanima, modelarstvo pa za tiste, ki so sami malo otroci in so intuziasti za tehniko.

link_up je 1. mar 2019 ob 10:36 izjavil:

tisti senzorji so tako poceni zaradi tega, ker 1,2,3 oksidirajo in postanejo zanic. Niso nekaj, kar bi imel skos v zemlji.

Ni nujno, imas induktivne izolirane s plastiko.

@nebivedu sam ne bi pocel drugace. :) Kasneje bi dodal modelarstvo, ker sem sam malo froc in bi bil super izgovor zaradi didakticne vrednosti za otroke.

Kratek update...

Torej, to delavnico smo pozimi uspešno izvedli... En dan smo obiskali tudi kemijski laboratorij na IJS in delali kemijske poskuse ter pri tem uporabili različne senzorje.

Dogodka se je udeležila tudi deklica, ki je je govorila, da sovraži kemijo, ker nič ne razume.

Te dni od vodje Codeweeka dobim mail, da se je ta ista deklica pred kratkim udeležila še ene Codeweekove delavnice. In tam je povedala, da je zaradi zimske delavnice in ekipe, ki jo je pripravila vzljubila kemijo in - letos jo bo imela zaključeno 5.

V začetku julija imamo Šolo eksperimentalne kemije, ki je pa žal že zasedena, pa tudi sicer je namenjena malo starejšim (od 6. razreda dalje). Je pa res, da imamo vsako leto tudi kakšnega mlajšega, recimo 1. ali 2. razred.

Codeweek pa bo imel še nekaj, najbolje, da preveriš na njihovi strani. Poleti jaz sicer ne bom imel delavnic, sem pa Codeweeku posodil kup opreme.