Кружок электроники для детей – Кружок электроники: программа занятий / Habr

Кружок электроники: программа занятий / Habr

На прошлой неделе был пост про организацию занятий по электронике в школе. В этом посте, как и обещал, постараюсь изложить свои соображения насчет программы и методики ведения таких занятий.

На данный момент мы успели провести уже три занятия и даже съездили на чемпионат по робо-сумо (пока, конечно, в качестве зрителей). Поэтому хочу поделиться своими первыми впечатлениям.


Нет, эта картинка — не результат трех занятий )

Осторожно, высокое напряжение

Для начала неплохо бы продумать самые общие вещи. Например, какая будет материальная база для занятий? Это в значительной степени зависит от технического оснащения школы и того помещения, где ребята будут мастерить мигающие светодиоды и, чуть позже, терминаторов. Я буду говорить об обычной школе, где кроме кружка днем идут уроки. В домах творчества и различных клубах ситуация, естественно, другая.
Есть несколько вариантов:
1. В классе, выделенном для занятий, ничего, кроме розетки 220 В, нет. Самый сложный вариант. Надо искать где-то блоки питания для каждого человека. Неочевидная проблема заключается в том, что перед каждым занятием всю эту сеть низковольтного питания надо сначала подключить (удлинители, сами БП, провода на каждый стол), а после — все обратно убрать. Как-то переоборудовать класс не разрешают — материальная ответственность, никто с этим связываться не будет. Второй вариант — как можно быстрее перейти к программированию и потом заниматься исключительно им, и тогда нужен только компьютер и проектор. Понятно, что это не подходит — ребятам нужно совершенно другое.
2. Бывает, что в школьных кабинетах физики каждая парта уже оборудована розеткой или клеммником, на который подведены 36 или 42 В. Считается, что это относительно безопасное напряжение. В таком случае надо только изготовить блоки питания на 5 и/или 12 Вольт, которые будут постоянно установлены на партах. Иногда даже случается, что у преподавателя есть возможность менять напряжение на розетках школьных парт при помощи ЛАТР — вообще прекрасный вариант.
Кстати, можно найти довольно много разных паяльников на напряжение 12, 24,36 и 42В.
3. Ну и наконец бывает, что по классу разведено питание 5 В до каждой парты. Этого достаточно для проведения большинства опытов, а так же для работы маломощных приборов, и аналоговых и цифровых. Обычно такая разводка питания делается самостоятельно преподавателем физики с помощью довольно толстых проводов (для предотвращения значительно просадки напряжения).

К сожалению, в моем случае кабинет физики относится к варианту номер 1. На учительском столе есть ноутбук, МФУ, стоит телевизор, видеомагнитофон и муз. центр, а над головой висит проектор. За спиной — небольшой белый экран для проектора и, собственно, школьная доска. Никаких стопок макбуков, как вот тут, нет и не предвидится. Что ж, буду использовать то, что есть. Наличие проектора очень обрадовало — у меня накопилось много интересных роликов, которые так редко показывают на уроках физики и они будут очень кстати для понимания теории.

Исходя из всего этого, решено снабдить каждого юного радиолюбителя блоком питания на 5В. У большинства они уже наверняка есть: почти любая зарядка от телефона, планшета, плеера и т.д. У кого нет — я раздам из собственных запасов. Так же пользуемся батарейными блоками — удобно, мобильно и безопасно. Это то, что касается электропитания. Про макетки, компоненты и остальное — чуть позже. В ближайшее время буду обсуждать «переезд» в кабинет информатики, потому что без компьютеров в скором времени будет тяжело.

Срез знаний

Не менее важная задача — определить «начальные условия», то есть хотя бы примерный текущий уровень знаний будущих инженеров. Без этого, как мне кажется, будет трудно поставить цели и тем более их выполнить. Еще до нашей первой встречи я подготовил анкету и раздал ее на первом же занятии. Объяснил для чего это надо и как заполнять. Но все равно основные моменты я выяснял в беседе на занятиях: спрашивал про их уроки физики, информатики и математики, про увлечения, про наличие опыта в починке чего-либо, про увлечения, наличие радиолюбителей в семье и так далее.
Результаты такие:
— большинство просто забыло принести эту анкету на второе занятие
— двое шестиклассников и один семиклассник все же сделали это
— девятиклассники забили в полном составе
— заметно, что между 6 и 7 классом настоящая пропасть
— информатики считай, что не было. Максимум — офис. Однако один парень сказал, что было что-то Лого-подобное и еще один даже кое-что писал на Си
— уровень английского еще не успел понять, но то, что было в анкетах, никак не поможет на англоязычных ресурсах. Что ж, значит пока в даташити не полезем.
— у всех есть компьютер и Интернет
— сразу у нескольких человек папа или дедушка — инженеры и знают что к чему. Это очень хорошо для меня, думаю, с ними дело пойдет значительно веселее
— даже девятиклассники не до конца уверены как изображается батарейка на схеме. Те, кто по-младше, совсем таких вещей не видели.

Исходя из этого сделал такие выводы:
1. Начинать с самого начала. Нельзя полагаться на то, что все из них знают что такое электрический ток, например. Ну, это было понятно с самого начала.
2. Придерживаться какого-то четкого плана и сроков будет очень непросто. Судя по тому, как ребята принесли мне анкеты )
3. Когда дойдем до программирования, то так же надо начинать с нуля. Чуть дальше я более детально опишу свои соображения.
4. Английская часть сети для них пока не существует. Придется ссылаться только на русские ресурсы и документацию. Ясно, что я не смогу их мотивировать усиленно учить английский — ребята пока что не понимают, зачем это надо.

5. Как можно активнее использовать Сеть. За 4 часа в неделю всего не рассказать и на все вопросы не ответить, но есть компьютеры, телефоны или планшеты. Поэтому надо постараться приучить их искать ответы в сети, общаться между собой и задавать мне вопросы не только в классе.

Я уже завел дневник на LiveJournal, канал на YouTube для будущих роликов и аккаунт в скайпе. Когда на последнем занятии я рассказал про все это и попросил активнее пользоваться, то все почти в один голос сказали, что нужна группа во Вконтакте. Что ж, придется пойти навстречу, и я чуть позже сделаю такую группу. Как я понял из разговоров, ребята гораздо чаще бывают во Вконтакте, чем на любом другом сайте (тут мне в очередной раз хочется сделать едкое замечание, но я не могу, я ж теперь преподаватель =))
В предыдущем посте был вопрос о видеозаписи. Я пытался записать первые два занятия, но делать это обычной видеокамерой оказалось крайне неудобно: узкий угол зрения и неудобно переставлять штатив, чтобы в разные моменты времени снимать то доску, то, например, макетную плату или какие-то эксперименты. В ближайшее время постараюсь разжиться экшн-камерой и вот тогда будет легче. Есть планы выкладывать самое интересное на канал YouTube.

Есть ли у вас план, мистер Фикс?

Теперь главное: что собственно мы собираемся делать и с чего начать? У меня не было четкого ответа до того, как мы начали занятия. Я лишь примерно представлял себе возможные варианты. На сегодняшний день прошло уже 3 занятия, и я более-менее понял уровень подготовки ребят. Мой хитрый план такой:
— Самые основы: что такое электрический ток. Попытаться увязать это понятие с обычным трубопроводом, то есть использовать для наглядного и интуитивного обучение гидродинамическую модель (ГДМ).
— Источник питания (батарейка) и провода. Аналогии в ГДМ — насос, резервуар с водой и трубы.
— Устройство макетной платы.
— Простейшая схема на макетке — батарейка, провода и лампочка.
— Резистор и его влияние на лампочку и всю цепь. Аналогии в ГДМ — узкие трубы.
— Несколько резисторов в разных вариантах включения.
— Светодиоды; кнопки. Простые схемы с ними и аналогии в ГДМ (клапан и задвижка).
— Что такое микросхема. Взять простую плату и наглядно показать где тут МС, резисторы, кнопки, проводники и источник питания.
— Аналоговый и цифровой сигнал
— Микросхемы стандартной логики (не буду останавливаться на этом слишком подробно, но все равно это нужно сделать).
— Простейшие счетчики, генераторы, регистры, мультиплексоры, дешифраторы и т.д. Несколько занятий.
— Емкость и индуктивность.
— Arduino: что это и для чего. Что такое микроконтроллер со ссылками на МС стандартной логики.
— Поморгать светодиодом.
— Дальше будет все вперемешку, в зависимости от проекта у конкретного человека: кто-то будет пищать спикером, кто-то крутить сервопривод, выводить циферки на семисегментные индикаторы или обрабатывать массив кнопок.

Вот так. Сначала общие вещи, которые нужны для любой поделки, потом по мере возникновения вопросов и проблем. Понятие емкости и индуктивности я планирую объяснять далеко не в начале, скорее всего когда будут возникать «боевые» задачи. То же самое с переменным током. Где-то в отдаленной перспективе будут радиоволны, еще очень нескоро.
Общий смысл в том, чтобы как можно быстрее получить осязаемый результат. С самого начала я предложил ребятам разделить их работу на две части: у каждого свой небольшой проект + один общий проект, но посложнее. Так же обозначил для них приблизительный срок — до новогодних каникул. Считаю, что надо сразу привыкать к наличию временных рамок, иначе можно аморфно заниматься непонятно чем весь год без видимого результата.

Сейчас все больше склоняюсь к тому, чтобы объединить ребят по 2-3 человека над одним проектом и отказаться от общего проекта вообще. Если слишком долго копаться в теории и ничего не делать руками, то интерес очень быстро пропадет и народ просто разбежится.
Как верно подсказывали в комментариях, везде, где это возможно, я стараюсь объяснить теорию при помощи аналогии электрических цепей и водопровода. Это давно известный и хорошо себя зарекомендовавший метод, школьнику гораздо легче представить насос и заслонку, чем невидимые носители заряда и, например, диод.
Основной акцент будет делаться на цифровой электронике, а аналоговые вещи будут обсуждаться по необходимости. Поэтому постараюсь как можно раньше приступить к работе с Arduino: с ней гораздо проще и быстрее можно получить работающее устройство, и к тому же можно мастерить и программировать дома. Почему я выбрал именно Arduino, я думаю, понятно. Если нет — отвечу в комментариях.
Благодаря нескольким хорошим людям, которые откликнулись на первый пост, удалось насобирать 7 плат Arduino, и некоторым школьникам я их уже раздал. Да, пока они не знают с какой стороны ее взять, но некоторые успеют что-нибудь про это самостоятельно почитать.

Начало

За три занятия пока успели немного, но первое занятие было вводным и исключительно для сбора информации, раздачи анкет и разговоров про нелегкую школьную жизнь. На втором начали с рисования схемы батарейка + лампочка. Почти для всех это оказалось абсолютной китайской грамотой и пришлось говорить о том, как элементы отображаются на схемах. Затем не без труда составили аналогичную цепь, но «в терминах водопровода». А потом я попытался объяснить, что так оставлять нельзя и обязательно надо добавить резистор. Вот тут было напряженный (для меня) момент: половина начала активно зевать, другая половина просто с полным непониманием смотрела на доску. Поэтому было решено немедленно переходить к показательному выступления, и я достал макетку с резисторами и светодиодом. Сначала объяснил, что такое макетная плата и как в ней соединены контакты. Затем при помощи девятиклассников, с подробным обсуждением всего происходящего, собрали схему и подключили блок питания. Но ясно, что этот опыт не из самых зрелищных ) И тут удалось привлечь их внимание: я предложил сжечь светодиод, убрав из цепи резистор. При слове «сжечь» в глазах появляются искры, и рты расплываются в улыбке. Так что пошли и прожарили этот несчастный светодиод, и попутно каждый смог убедиться, что он прилично греется. После этого объяснения про ток, резистор и их взаимосвязь пошли гораздо веселее и продуктивнее: теперь хоть понятно о чем я говорил.
Третье занятие было похоже на второе, а началось с повторения и разных вопросов с моей стороны. Опять с трудом, но уже почти без моей помощи, смогли нарисовать несложную схему из трех элементов. Опять почти правильно нарисовали ГДМ всего этого. А дальше я рассказал, что резисторы бывают разными и что лампочка будет светить по-разному в зависимости от этого. На макетке все это незамедлительно проверили, повтыкали разные резисторы. А потом кое-как, но все же почти самостоятельно, разобрались что будет, если включить их параллельно. ГДМ тут очень помогает, и что важно — не потребовалось никаких формул. С последовательным включением почему-то возникли сложности. Ну что ж, не все сразу )
Самое главное, что было — начали обсуждать свои будущие проекты. Сначала половина хотела сделать некоего «робота», но после моих наводящих вопросов и разговоров ребята начали понемногу спускаться с небес на землю. Итак, пока вот что они придумали для себя:
— роборука с зажимом
— зарядка для аккумуляторов
— робот, ездящий по полосе
— автоматическая точилка для карандашей
— простая радиоуправляемая машинка

А четвертое занятие не состоялось. Вместо него я предложил поехать на чемпионат России по робо-сумо! Как мне казалось, это будет для них интересно и сможет мотивировать. Однако в результате поехало всего три человека из примерно десяти, притом что соревнования проходили практически в то же время, что и занятие. Может быть, не пустили родители (для поездки обязательно нужно иметь разрешение со стороны родителей, что те не против), а может просто решили не заморачиваться и остаться дома, я пока этого не знаю. К сожалению, родители тоже не проявили почти никакого интереса, поехала только мама одного шестиклассника.

Соревнования по робо-сумо

Возможно, кому-то будет интересно как мы съездили на эти соревнования. Еще за несколько дней до этого я договорился встретиться там с несколькими людьми, которые хотели познакомиться и обменяться опытом. Добрались до МИЭМ, ребята сели в зале и стали наблюдать за рингом при помощи двух проекторов (роботы-сумоисты довольно маленькие, и даже на близком расстоянии сложно рассмотреть все что там творится). Конечно, очень здорово, что есть такие мероприятия, на которые можно вот так запросто прийти и посмотреть на работу таких увлеченных людей и их роботов. Я познакомился с Владимиром, который предложил помощь в ведении кружка. Так же познакомился с Алексеем, который уже второй год проводит аналогичные занятия, но только на базе библиотеки. Так же было интересно послушать про то, как у него все начиналось и какая была программа занятий.
Когда был небольшой перерыв в конкурсной программе, я заметил, что на дальних столах что-то активно мигает всеми цветами. Пригласил ребят посмотреть — оказалось, что это были стенды, собранные на макетных платах. Вместо тысячи слов — ссылка на форум. Когда летом я лазил по сети и изучал все по теме кружков, то надолго завис на этом форуме. Это именно то, что надо для начинающих! Подробное описание самой макетной платы, способов подключения питания, изготовления и прокладки проводов, сделанных из дешевого кабеля, и самое главное — подробно разжеванные задания на использование микросхем стандартной логики. Кроме этого на форуме есть много чего полезного, и летом я все это прочитал. Вот так на соревнованиях по робо-сумо я познакомился с замечательным человеком, руководителем занятий электроникой на базе студенческого конструкторского исследовательского бюро МИФИ, Василием Васильевичем Зуйковым. Полностью увлеченный своей работой человек, с которым можно проговорить не один час. Там же он подарил нашему кружку набор для занятий по его программе: макетная плата, провода, батарейный блок, набор логики 155 серии и даже свою необычную и функциональную визитку. Фотография в заголовке поста сделана как раз у этого стенда. Между делом я старался рассказать ребятам кое-что про устройство этих схем и компоненты, используемые для их построения, но внимание слушателей все время переключалось на роботов, которые разъезжали по сцене ) Ничего, скоро они сами будут собирать нечто похожее.

Вот тут хороший отчет о самих соревнованиях.

Благодарность

Хочу отдельно рассказать о том, насколько бурной и позитивной была реакция на первый пост. Мне написало огромное количество народу, и я прошу прощения, если не всем успел вовремя ответить. Несколько человек из других школ попросились на занятия (к сожалению, на данный момент это невозможно).
Пообщался по скайпу с таким же начинающим преподавателем из Астаны, а так же еще одним человеком, у которого за плечами 10 лет практики в подобных делах.
Написал Руслан, который затем подошел к школе и передал целый пакет с полезными железками: паяльник, несколько ЖК-индикаторов, светодиоды, моторчики, блоки питания, платы Ардуино и даже целых 2 набора LaunchPad от TI. Написал uSasha, с которым я так же встретился и который передал ребятам полный комплект аппаратуры радиоуправления, а так же замечательную плату Meggy Jr RGB и кабель программирования. Написал Анатолий, который отправил GSM-модем и эвалюэйшен-плату FPGA.
Владимир, про которого я уже упоминал, вообще предложил свою помощь в ведении занятий! Надеюсь, что все получится.
Написал Дмитрий, который организовал кружок «Радиотехника» в с. Мильково Камчатского края. Он тоже много чего интересного рассказал про свои приключения: очень непросто организовать такую штуку, когда до областного центра 300 км, да и там нет специализированных магазинов. Было бы великолепно, если бы он поделился своим опытом со всеми.
Познакомился с Ильей и Олегом, организаторами проекта РоботКласс — тоже классное начинание! Встретился с Виталием, у которого приличный опыт преподавания программирования школьникам.
Несколько человек предложили финансовую помощь, за что им большое спасибо.
А еще меня очень порадовало, что темой интересуется не только сильная половина человечества, но также и прекрасная. Алена, тебе привет )
И наконец, только что я вернулся со встречи с Алексеем, Кириллом и Александром, которые уже несколько лет ведут занятия по робототехнике и с которыми я познакомился на робо-сумо. У ребят полно идей, они уже хорошо представляют что нужно детям и как это до них донести (это и программирование, и электроника, и конструирование). Узнал много нового. Очень надеюсь, что такие встречи по обмену опытом у нас теперь будет проходить на постоянной основе.

Вот сколько людей за эти две недели! Сложилось впечатление, что темой дополнительного образования озабочено очень приличное количество народу, по крайней мере в Москве. Это общительное, крайне дружелюбное и молодое сообщество, члены которого друг другу помогают. Ура!

habr.com

Современный детский технический кружок VS советские СЮТы / Habr

Больше всего полемики под подобными статьями возникает как раз в сравнении старого и нового. Одни говорят о современном капитализме и изменении догм и правил у детей, другие, что с советскими кружками умерла целая эпоха воспитания из детей настоящих инженеров. Попытаемся разобраться, в чём соль вопроса.



Безусловно, современные технические кружки в основной массе коммерческие. 80% из них франшизные. 80% из всех кружков робототехники — на Lego. Образование отошло на второй план. Оно, несомненно, является одним из трёх китов современных кружков, но во главе всего стоит интерактив и заинтересованность детей. Ведь основное в коммерции — это продажи. Современному ребёнку продать образовательный курс практически невозможно, ему должно быть прежде всего интересно. А вот родителю продать образовательный курс для ребёнка уже на порядок легче. Из этого родился франкенштейн — в курсе должны быть элементы образования, чтобы ребёнок пришёл на занятия, в курсе должны быть элементы интерактива и интереса, чтобы ребёнок продолжил ходить на занятия. Первого должно быть ровно столько, чтобы родитель видел несомненную пользу. Второго должно быть как можно больше, от этого зависит насколько с горящими глазами ребёнок будет идти на занятие и сколько человек приведёт с собой в процессе.

Взять к примеру Лего робототехнику. Почему она оказалась так успешна в России? Сложно найти ребёнка, у которого не было хотя бы одного конструктора в детстве. На мой взгляд, интерактив там прокачен просто великолепно. Самые базовые элементы механики и логики также присутствуют — образовательный процесс, на который идут родители. Роботы из конструкторов Лего — то, на что идут дети.

Ведь когда говоришь: «Мы соберём робота на микроконтроллере, который будет находить выход из лабиринта, поставим на него моторы, разберёмся с питанием, датчиками расстояния и поместим всё это в полусамодельный корпус и делать будем 2 месяца», — это одно. С другой стороны: «Уже на первом занятии ты соберешь робота на конструкторе Лего, который найдёт выход из лабиринта и сам запрограммируешь его», — это совсем другое. Реальные статистические данные — на Лего дети пойдут гораздо охотнее (другой вопрос о возрастной группе, Лего отлично заходит детям 7-10 лет). Соотношение интереса к образованию у них идеальное. В технической робототехнике попытались подкрутить соотношение в пользу образования и полезности. Сразу получили ответ рынка — к ним ходит значительно меньше детей. В своих кружках я нашёл формат, который может соперничать с Лего — технический кружок с проектной деятельностью. О нём уже рассказывал в прошлых статьях.

А что же с техническими кружками в советское время?


Сказать честно, я их уже не застал, но общался с доброй сотней людей, которая в них ходила. Плюс в комментариях к прошлым статьям собрался ни один десяток, рассказывающий о том, как было раньше. Поэтому я хорошо могу описать нынешние кружки робототехники, соль советских СЮТов попытаюсь описать из тех рассказов, что собрал за жизнь. Если что-то упущу, вы конечно поправите в комментариях.)

В советское время не было такого понятия в кружках, как интерактив. Вернее, оно кончено органически присутствовало, но было далеко не главным. Все были увлечены одной идеей, технический прогресс развивался семимильными шагами. В технических кружках дети чувствовали приверженность к чему-то большему, чем они сами. Понимали, что кружок даёт фундамент для будущей профессии.

Поэтому практическое образование заходило в голову гораздо лучше. Да и в большей степени ответственность в принятии решения в тот момент не была настолько сконцентрирована в руках родителя, как сейчас. Ходить или не ходить в тот или иной кружок во многом решал сам ребёнок. В итоге в авиамодельных кружках собирали просто невероятные модели самолётов. Несмотря на то, что авиамодельные кружки есть и сейчас, их очень мало, но всё же есть, в них действует правило интерактива, и дети собирают быстрые самолёты (в смысле быстро собирают — пару месяцев максимум), а не те, которые выглядят неимоверно круто и собираются целыми поколениями.

В конце советской эпохи материалов в кружках не хватало, делали из чего есть, но в момент рассвета технический кружок был раем для ребёнка. Там он получал море навыков, которые применяет до сих пор, спустя десятки лет. Аккуратность и ответственность за свою работу прививались ребёнку с первых занятий. Сейчас есть чёткая граница, когда ребёнка можно ругать за неаккуратное выполнение и заставлять всё переделывать. Если перейти эту границу, ребёнок просто бросает кружок.

Правила охраны труда в детских кружках были развиты на высоте, из них зародились современные спецификации, однако в советское время каждая школа была оборудована рядом станков, на которых детей учили работать. И каждый школьник того времени собирал свой стул, выточенный на токарном станке, или рукоятку шпателя или отвертки. Я обошёл ни один десяток современных школ по вопросам детской робототехники, лишь у 5% до сих пор дети работают за станками в кабинете труда. Остальные школы не смогли подготовить станки под нынешние нормы безопасности, или не завели на них три фазы, отвечающие современным нормам, или они просто не могут найти трудовика, готового работать за этими станками. Поэтому станки стоят с обрубленными проводами.

Я сам учился в школе, где на трудах мы просто без перерыва переписывали учебник. Кто перепишет аккуратнее всех и начертит самые красивые рисунки, тот и получал пятёрку по трудам. Кабинеты физики и лаборантские завалены оборудованием. Они обеспеченны настолько хорошо, что любой коммерческий кружок обзавидуется. Я говорю не о том оборудовании, которое применяется на занятиях, оно зачастую в плачевном состоянии, а о том, что просто хранится на полках и ждёт своего часа, чтобы отправится на помойку. Один раз я помогал делать ремонт в кабинете физики: вдоль стены расположились стеллажи с оборудованием, а сверху, отдельно, находился ещё один ряд узких полок с отдельными от основных дверцами. Так вот эти дверцы из года в год закрашивались стандартной белой школьной краской, в следствие чего были намертво запечатаны. Я понимал, что за ними хранится какой-то клад, поэтому с большими усилиями вскрыл каждую. Оборудования там было просто великое множество, в том числе и для нескольких лабораторных, подходящих под современный учебник физики. Остаток дня ушёл на то, чтобы уговорить преподавателя проводить лабораторные на этом оборудовании.

В чём смысл данной статьи?


Несмотря на то, что время изменилось и сейчас в кружках действуют другие принципы, я понимаю, что в развитии мы должны опираться на фундамент прошлого опыта. Советские СЮТы и кружки моделирования были чем-то невероятным, но их опыт сейчас практически потерян. Наши дети уже и не будут знать, что это такое. За последние два года под моим началом было открыто 12 кружков робототехники по России. В общей сложности я проконсультировал 30 человек по открытию кружка. Хотелось бы внедрять важные и успешные принципы технических кружков советской эпохи, в чём и прошу Вашей помощи. Помощи от обычного рассказа, как это было раньше и ссылками на книги и статьи, вплоть до идей и наработок учебных программ и совместного открытия технического кружка.

habr.com

Кружок Электроники для детей в СПб

Санкт-Петербург

  • Санкт-Петербург

  • Выбрать другой город
    • Асино
    • Великие Луки
    • Волжский
    • Грозный
    • Омск
    • Казань
    • Краснодар
    • Красноярск
    • Курск
    • Минск
    • Месягутово
    • Нижний Новгород
    • Новосибирск
    • Пермь
    • Псков
    • Санкт-Петербург
    • Северск
    • Сочи
    • Томск
    • Открыть школу в своём городе
  • Выбрать другой город

cmit.ru

Кружок электроники: программа занятий

На прошлой неделе был пост про организацию занятий по электронике в школе. В этом посте, как и обещал, постараюсь изложить свои соображения насчет программы и методики ведения таких занятий.

На данный момент мы успели провести уже три занятия и даже съездили на чемпионат по робо-сумо (пока, конечно, в качестве зрителей). Поэтому хочу поделиться своими первыми впечатлениям.


Нет, эта картинка — не результат трех занятий )

Осторожно, высокое напряжение

Для начала неплохо бы продумать самые общие вещи. Например, какая будет материальная база для занятий? Это в значительной степени зависит от технического оснащения школы и того помещения, где ребята будут мастерить мигающие светодиоды и, чуть позже, терминаторов. Я буду говорить об обычной школе, где кроме кружка днем идут уроки. В домах творчества и различных клубах ситуация, естественно, другая.
Есть несколько вариантов:
1. В классе, выделенном для занятий, ничего, кроме розетки 220 В, нет. Самый сложный вариант. Надо искать где-то блоки питания для каждого человека. Неочевидная проблема заключается в том, что перед каждым занятием всю эту сеть низковольтного питания надо сначала подключить (удлинители, сами БП, провода на каждый стол), а после — все обратно убрать. Как-то переоборудовать класс не разрешают — материальная ответственность, никто с этим связываться не будет. Вторая вариант — как можно быстрее перейти к программированию и потом заниматься исключительно им, и тогда нужен только компьютер и проектор. Понятно, что это не подходит — ребятам нужно совершенно другое.
2. Бывает, что в школьных кабинетах физики каждая парта уже оборудована розеткой или клеммником, на который подведены 36 или 42 В. Считается, что это относительно безопасное напряжение. В таком случае надо только изготовить блоки питания на 5 и/или 12 Вольт, которые будут постоянно установлены на партах. Иногда даже случается, что у преподавателя есть возможность менять напряжение на розетках школьных парт при помощи ЛАТР — вообще прекрасный вариант.
Кстати, можно найти довольно много разных паяльников на напряжение 12, 24,36 и 42В.
3. Ну и наконец бывает, что по классу разведено питание 5 В до каждой парты. Этого достаточно для проведения большинства опытов, а так же для работы маломощных приборов, и аналоговых и цифровых. Обычно такая разводка питания делается самостоятельно преподавателем физики с помощью довольно толстых проводов (для предотвращения значительно просадки напряжения).

К сожалению, в моем случае кабинет физики относится к варианту номер 1. На учительском столе есть ноутбук, МФУ, стоит телевизор, видеомагнитофон и муз. центр, а над головой висит проектор. За спиной — небольшой белый экран для проектора и, собственно, школьная доска. Никаких стопок макбуков, как вот тут, нет и не предвидится. Что ж, буду использовать то, что есть. Наличие проектора очень обрадовало — у меня накопилось много интересных роликов, которые так редко показывают на уроках физики и они будут очень кстати для понимания теории.
Исходя из всего этого, решено снабдить каждого юного радиолюбителя блоком питания на 5В. У большинства они уже наверняка есть: почти любая зарядка от телефона, планшета, плеера и т.д. У кого нет — я раздам из собственных запасов. Так же пользуемся батарейными блоками — удобно, мобильно и безопасно. Это то, что касается электропитания. Про макетки, компоненты и остальное — чуть позже. В ближайшее время буду обсуждать «переезд» в кабинет информатики, потому что без компьютеров в скором времени будет тяжело.

Срез знаний

Не менее важная задача — определить «начальные условия», то есть хотя бы примерный текущий уровень знаний будущих инженеров. Без этого, как мне кажется, будет трудно поставить цели и тем более их выполнить. Еще до нашей первой встречи я подготовил анкету и раздал ее на первом же занятии. Объяснил для чего это надо и как заполнять. Но все равно основные моменты я выяснял в беседе на занятиях: спрашивал про их уроки физики, информатики и математики, про увлечения, про наличие опыта в починке чего-либо, про увлечения, наличие радиолюбителей в семье и так далее.
Результаты такие:
— большинство просто забыло принести эту анкету на второе занятие
— двое шестиклассников и один семиклассник все же сделали это
— девятиклассники забили в полном составе
— заметно, что между 6 и 7 классом настоящая пропасть
— информатики считай, что не было. Максимум — офис. Однако один парень сказал, что было что-то Лого-подобное и еще один даже кое-что писал на Си
— уровень английского еще не успел понять, но то, что было в анкетах, никак не поможет на англоязычных ресурсах. Что ж, значит пока в даташити не полезем.
— у всех есть компьютер и Интернет
— сразу у нескольких человек папа или дедушка — инженеры и знают что к чему. Это очень хорошо для меня, думаю, с ними дело пойдет значительно веселее
— даже девятиклассники не до конца уверены как изображается батарейка на схеме. Те, кто помладше, совсем таких вещей не видели.

Исходя из этого сделал такие выводы:
1. Начинать с самого начала. Нельзя полагаться на то, что все из них знают что такое электрический ток, например. Ну, это было понятно с самого начала.
2. Придерживаться какого-то четкого плана и сроков будет очень непросто. Судя по тому, как ребята принесли мне анкеты )
3. Когда дойдем до программирования, то так же надо начинать с нуля. Чуть дальше я более детально опишу свои соображения.
4. Английская часть сети для них пока не существует. Придется ссылаться только на русские ресурсы и документацию. Ясно, что я не смогу их мотивировать усиленно учить английский — ребята пока что не понимают, зачем это надо.
5. Как можно активнее использовать Сеть. За 4 часа в неделю всего не рассказать и на все вопросы не ответить, но есть компьютеры, телефоны или планшеты. Поэтому надо постараться приучить их искать ответы в сети, общаться между собой и задавать мне вопросы не только в классе.

Я уже завел дневник на LiveJournal, канал на YouTube для будущих роликов и аккаунт в скайпе. Когда на последнем занятии я рассказал про все это и попросил активнее пользоваться, то все почти в один голос сказали, что нужна группа во Вконтакте. Что ж, придется пойти навстречу, и я чуть позже сделаю такую группу. Как я понял из разговоров, ребята гораздо чаще бывают во Вконтакте, чем на любом другом сайте (тут мне в очередной раз хочется сделать едкое замечание, но я не могу, я ж теперь преподаватель =))
В предыдущем посте был вопрос о видеозаписи. Я пытался записать первые два занятия, но делать это обычной видеокамерой оказалось крайне неудобно: узкий угол зрения и неудобно переставлять штатив, чтобы в разные моменты времени снимать то доску, то, например, макетную плату или какие-то эксперименты. В ближайшее время постараюсь разжиться экшн-камерой и вот тогда будет легче. Есть планы выкладывать самое интересное на канал YouTube.

Есть ли у вас план, мистер Фикс?

Теперь главное: что собственно мы собираемся делать и с чего начать? У меня не было четкого ответа до того, как мы начали занятия. Я лишь примерно представлял себе возможные варианты. На сегодняшний день прошло уже 3 занятия, и я более-менее понял уровень подготовки ребят. Мой хитрый план такой:
— Самые основы: что такое электрический ток. Попытаться увязать это понятие с обычным трубопроводом, то есть использовать для наглядного и интуитивного обучение гидродинамическую модель (ГДМ).
— Источник питания (батарейка) и провода. Аналогии в ГДМ — насос, резервуар с водой и трубы.
— Устройство макетной платы.
— Простейшая схема на макетке — батарейка, провода и лампочка.
— Резистор и его влияние на лампочку и всю цепь. Аналогии в ГДМ — узкие трубы.
— Несколько резисторов в разных вариантах включения.
— Светодиоды; кнопки. Простые схемы с ними и аналогии в ГДМ (клапан и задвижка).
— Что такое микросхема. Взять простую плату и наглядно показать где тут МС, резисторы, кнопки, проводники и источник питания.
— Аналоговый и цифровой сигнал
— Микросхемы стандартной логики (не буду останавливаться на этом слишком подробно, но все равно это нужно сделать).
— Простейшие счетчики, генераторы, регистры, мультиплексоры, дешифраторы и т.д. Несколько занятий.
— Емкость и индуктивность.
— Arduino: что это и для чего. Что такое микроконтроллер со ссылками на МС стандартной логики.
— Поморгать светодиодом.
— Дальше будет все вперемешку, в зависимости от проекта у конкретного человека: кто-то будет пищать спикером, кто-то крутить сервопривод, выводить циферки на семисегментные индикаторы или обрабатывать массив кнопок.

Вот так. Сначала общие вещи, которые нужны для любой поделки, потом по мере возникновения вопросов и проблем. Понятие емкости и индуктивности я планирую объяснять далеко не в начале, скорее всего когда будут возникать «боевые» задачи. То же самое с переменным током. Где-то в отдаленной перспективе будут радиоволны, еще очень нескоро.
Общий смысл в том, чтобы как можно быстрее получить осязаемый результат. С самого начала я предложил ребятам разделить их работу на две части: у каждого свой небольшой проект + один общий проект, но посложнее. Так же обозначил для них приблизительный срок — до новогодних каникул. Считаю, что надо сразу привыкать к наличию временных рамок, иначе можно аморфно заниматься непонятно чем весь год без видимого результата.
Сейчас все больше склоняюсь к тому, чтобы объединить ребят по 2-3 человека над одним проектом и отказаться от общего проекта вообще. Если слишком долго копаться в теории и ничего не делать руками, то интерес очень быстро пропадет и народ просто разбежится.
Как верно подсказывали в комментариях, везде, где это возможно я срараюсь объяснять теория при помощи аналогии электрических цепей и водопровода. Это давно известный и хорошо себя зарекомендовавший метод, школьнику гораздо легче представить насос и заслонку, чем невидимые носители заряда и, например, диод.
Основной акцент будет делаться на цифровой электронике, а аналоговые вещи будут обсуждаться по необходимости. Поэтому постараюсь как можно раньше приступить к работе с Arduino: с ней гораздо проще и быстрее можно получить работающее устройство, и к тому же можно мастерить и программировать дома. Почему я выбрал именно Arduino, я думаю, понятно. Если нет — отвечу в комментариях.
Благодаря нескольким хорошим людям, которые откликнулись на первый пост, удалось насобирать 7 плат Arduino, и некоторым школьникам я их уже раздал. Да, пока они не знают с какой стороны ее взять, но некоторые успеют что-нибудь про это самостоятельно почитать.

Начало

За три занятия пока успели немного, но первое занятие было вводным и исключительно для сбора информации, раздачи анкет и разговоров про нелегкую школьную жизнь. На втором начали с рисования схемы батарейка + лампочка. Почти для всех это оказалось абсолютной китайской грамотой и пришлось говорить о том, как элементы отображаются на схемах. Затем не без труда составили аналогичную цепь, но «в терминах водопровода». А потом я попытался объяснить, что так оставлять нельзя и обязательно надо добавить резистор. Вот тут было напряженный (для меня) момент: половина начала активно зевать, другая половина просто с полным непониманием смотрела на доску. Поэтому было решено немедленно переходить к показательному выступления, и я достал макетку с резисторами и светодиодом. Сначала объяснил, что такое макетная плата и как в ней соединены контакты. Затем при помощи девятиклассников, с подробным обсуждением всего происходящего, собрали схему и подключили блок питания. Но ясно, что этот опыт не из самых зрелищных ) И тут удалось привлечь их внимание: я предложил сжечь светодиод, убрав из цепи резистор. При слове «сжечь» в глазах появляются искры, и рты расплываются в улыбке. Так что пошли и прожарили этот несчастный светодиод, и попутно каждый смог убедиться, что он прилично греется. После этого объяснения про ток, резистор и их взаимосвязь пошли гораздо веселее и продуктивнее: теперь хоть понятно о чем я говорил.
Третье занятие было похоже на второе, а началось с повторения и разных вопросов с моей стороны. Опять с трудом, но уже почти без моей помощи, смогли нарисовать несложную схему из трех элементов. Опять почти правильно нарисовали ГДМ всего этого. А дальше я рассказал, что резисторы бывают разными и что лампочка будет светить по-разному в зависимости от этого. На макетке все это незамедлительно проверили, повтыкали разные резисторы. А потом кое-как, но все же почти самостоятельно, разобрались что будет, если включить их параллельно. ГДМ тут очень помогает, и что важно — не потребовалось никаких формул. С последовательным включением почему-то возникли сложности. Ну что ж, не все сразу )
Самое главное, что было — начали обсуждать свои будущие проекты. Сначала половина хотела сделать некоего «робота», но после моих наводящих вопросов и разговоров ребята начали понемногу спускаться с небес на землю. Итак, пока вот что они придумали для себя:
— роборука с зажимом
— зарядка для аккумуляторов
— робот, ездящий по полосе
— автоматическая точилка для карандашей
— простая радиоуправляемая машинка

А четвертое занятие не состоялось. Вместо него я предложил поехать на чемпионат России по робо-сумо! Как мне казалось, это будет для них интересно и сможет мотивировать. Однако в результате поехало всего три человека из примерно десяти, притом что соревнования проходили практически в то же время, что и занятие. Может быть, не пустили родители (для поездки обязательно нужно иметь разрешение со стороны родителей, что те не против), а может просто решили не заморачиваться и остаться дома, я пока этого не знаю. К сожалению, родители тоже не проявили почти никакого интереса, поехала только мама одного шестиклассника.

Соревнования по робо-сумо

Возможно, кому-то будет интересно как мы съездили на эти соревнования. Еще за несколько дней до этого я договорился встретиться там с несколькими людьми, которые хотели познакомиться и обменяться опытом. Добрались до МИЭМ, ребята сели в зале и стали наблюдать за рингом при помощи двух проекторов (роботы-сумоисты довольно маленькие, и даже на близком расстоянии сложно рассмотреть все что там творится). Конечно, очень здорово, что есть такие мероприятия, на которые можно вот так запросто прийти и посмотреть на работу таких увлеченных людей и их роботов. Я познакомился с Владимиром, который предложил помощь в ведении кружка. Так же познакомился с Алексеем, который уже второй год проводит аналогичные занятия, но только на базе библиотеки. Так же было интересно послушать про то, как у него все начиналось и какая была программа занятий.
Когда был небольшой перерыв в конкурсной программе, я заметил, что на дальних столах что-то активно мигает всеми цветами. Пригласил ребят посмотреть — оказалось, что это были стенды, собранные на макетных платах. Вместо тысячи слов — ссылка на форум. Когда летом я лазил по сети и изучал все по теме кружков, то надолго завис на этом форуме. Это именно то, что надо для начинающих! Подробное описание самой макетной платы, способов подключения питания, изготовления и прокладки проводов, сделанных из дешевого кабеля, и самое главное — подробно разжеванные задания на использование микросхем стандартной логики. Кроме этого на форуме есть много чего полезного, и летом я все это прочитал. Вот так на соревнованиях по робо-сумо я познакомился с замечательным человеком, руководителем занятий электроникой на базе студенческого конструкторского исследовательского бюро МИФИ, Василием Васильевичем Зуйковым. Полностью увлеченный своей работой человек, с которым можно проговорить не один час. Там же он подарил нашему кружку набор для занятий по его программе: макетная плата, провода, батарейный блок, набор логики 155 серии и даже свою необычную и функциональную визитку. Фотография в заголовке поста сделана как раз у этого стенда. Между делом я старался рассказать ребятам кое-что про устройство этих схем и компоненты, используемые для их построения, но внимание слушателей все время переключалось на роботов, которые разъезжали по сцене ) Ничего, скоро они сами будут собирать нечто похожее.

Вот тут хороший отчет о самих соревнованиях.

Благодарность

Хочу отдельно рассказать о том, насколько бурной и позитивной была реакция на первый пост. Мне написало огромное количество народу, и я прошу прощения, если не всем успел вовремя ответить. Несколько человек из других школ попросились на занятия (к сожалению, на данный момент это невозможно).
Пообщался по скайпу с таким же начинающим преподавателем из Астаны, а так же еще одним человеком, у которого за плечами 10 лет практики в подобных делах.
Написал Руслан, который затем подошел к школе и передал целый пакет с полезными железками: паяльник, несколько ЖК-индикаторов, светодиоды, моторчики, блоки питания, платы Ардуино и даже целых 2 набора LaunchPad от TI. Написал uSasha, с которым я так же встретился и который передал ребятам полный комплект аппаратуры радиоуправления, а так же замечательную плату Meggy Jr RGB и кабель программирования. Написал Анатолий, который отправил GSM-модем и эвалюэйшен-плату FPGA.
Владимир, про которого я уже упоминал, вообще предложил свою помощь в ведении занятий! Надеюсь, что все получится.
Написал Дмитрий, который организовал кружок «Радиотехника» в с. Мильково Камчатского края. Он тоже много чего интересного рассказал про свои приключения: очень непросто организовать такую штуку, когда до областного центра 300 км, да и там нет специализированных магазинов. Было бы великолепно, если бы он поделился своим опытом со всеми.
Познакомился с Ильей и Олегом, организаторами проекта РоботКласс — тоже классное начинание! Встретился с Виталием, у которого приличный опыт преподавания программирования школьникам.
Несколько человек предложили финансовую помощь, за что им большое спасибо.
А еще меня очень порадовало, что темой интересуется не только сильная половина человечества, но также и прекрасная. Алена, тебе привет )
И наконец, только что я вернулся со встречи с Алексеем, Кириллом и Александром, которые уже несколько лет ведут занятия по робототехнике и с которыми я познакомился на робо-сумо. У ребят полно идей, они уже хорошо представляют что нужно детям и как это до них донести (это и программирование, и электроника, и конструирование). Узнал много нового. Очень надеюсь, что такие встречи по обмену опытом у нас теперь будет проходить на постоянной основе.

Вот сколько людей за эти две недели! Сложилось впечатление, что темой дополнительного образования озабочено очень приличное количество народу, по крайней мере в Москве. Это общительное, крайне дружелюбное и молодое сообщество, члены которого друг другу помогают. Ура!

Автор: GoodSolder

Источник

www.pvsm.ru

Кружок электроники без конструкторов для детей в Сочи

Сочи

  • Сочи

  • Выбрать другой город
    • Асино
    • Великие Луки
    • Волжский
    • Грозный
    • Омск
    • Казань
    • Краснодар
    • Красноярск
    • Курск
    • Минск
    • Месягутово
    • Нижний Новгород
    • Новосибирск
    • Пермь
    • Псков
    • Санкт-Петербург
    • Северск
    • Сочи
    • Томск
    • Открыть школу в своём городе
  • Выбрать другой город

cmit.ru

Кружок электроники для детей в Красноярске

Красноярск

  • Красноярск

  • Выбрать другой город
    • Асино
    • Великие Луки
    • Волжский
    • Грозный
    • Омск
    • Казань
    • Краснодар
    • Красноярск
    • Курск
    • Минск
    • Месягутово
    • Нижний Новгород
    • Новосибирск
    • Пермь
    • Псков
    • Санкт-Петербург
    • Северск
    • Сочи
    • Томск
    • Открыть школу в своём городе
  • Выбрать другой город

cmit.ru

Кружок электроники без конструкторов для детей в Волжском

Волжский

  • Волжский

  • Выбрать другой город
    • Асино
    • Великие Луки
    • Волжский
    • Грозный
    • Омск
    • Казань
    • Краснодар
    • Красноярск
    • Курск
    • Минск
    • Месягутово
    • Нижний Новгород
    • Новосибирск
    • Пермь
    • Псков
    • Санкт-Петербург
    • Северск
    • Сочи
    • Томск
    • Открыть школу в своём городе
  • Выбрать другой город

cmit.ru

Разное

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о