Omówienie działania środowiska Arduino IDE

W czasie tej lekcji uczniowie poznają środowisko Arduino IDE. Nauczą się wgrywać gotowe skrypty na kontroler i podłączać czujniki i urządzenia wyjścia.

CELE, POJĘCIA, MATERIAŁY ▼

Cele zajęć

Cele ogólne:
• Wyrabianie umiejętności rozumienia, analizowania i rozwiązywania problemów na bazie logicznego i abstrakcyjnego myślenia.
• Doskonalenie myślenia algorytmicznego.
• Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera oraz
innych urządzeń cyfrowych, poprzez układanie i programowanie algorytmów.
• Zgłębianie znajomość zasad działania urządzeń cyfrowych oraz wykonywania programów.
• Rozwijanie kompetencji społecznych, takich jak: komunikacja i współpraca w grupie, udział w projektach zespołowych oraz organizacja i zarządzanie projektami.

Cele szczegółowe
Uczeń potrafi:
• Uruchomić środowisko Arduino IDE.
• Określić znaczenie ikon na pasku narzędzi.
• Otworzyć przykładowy plik ze szkicem.
• Podłączyć sterownik Arduino do komputera.
• Zweryfikować szkic.
• Wybrać odpowiednią płytkę i port w Arduino IDE.
• Wgrać gotowy szkic na płytkę.
• Podłączyć do adaptera LOFI Brain czujniki, diody, wyświetlacz i serwomotor.
• Obserwować działanie przykładowych szkiców.

Treści programowe (związek z podstawą programową)

Podstawa programowa z informatyki – szkoła podstawowa:
Etap II – klasy IV – VIII, w tym klasy VII – VIII: II.3, III.3, IV.1, IV.2, IV.3, IV.4,
Etap II – klasy VII-VIII: I.1, I.2.a, I.4, II.1, II.2, II.5, III.3, IV.1.

Pojęcia kluczowe

• LOFI Robot CODEBOX
• sterownik Arduino
• adapter LOFI Brain
• czujniki: przycisk, potencjometr, czujnik odległości, czujnik natężenia światła
• dioda LED, wyświetlacz LED, serwomotor
• Arduino IDE
• zweryfikuj
• wgraj
• szeregowy monitor
• Szkic / skrypt / program.

Metody pracy

• Wykład problemowy,
• Dyskusja dydaktyczna związana z wykładem,
• Pokaz,
• Ćwiczenia laboratoryjne.

Materiały pomocnicze

• Zestaw LOFI Robot CODEBOX,
• Wyświetlacz LED 8×8 pikseli RGB,
• Komputery stacjonarne lub przenośne z zainstalowanym Arduino IDE,
• Komputer nauczyciela z zainstalowanym Arduino IDE, projektor, tablica projekcyjna.

ZWIŃ ▲

Czas na realizację zajęć:

1 godzina lekcyjna (45 minut)

Przebieg zajęć

1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy:
Czas na realizację tej części: ok 5 minut.

Pytamy uczniów o czym rozmawialiśmy podczas ostatniej lekcji?
• o nowym cyklu zajęć, w ramach którego będziemy projektować gry, programować w języku tekstowym i konstruować proste narzędzia elektro-mechaniczne,
• o Arduino i jego możliwościach wykorzystania,
• poznaliśmy nazwy kilku tekstowych języków programowania,
• oglądaliśmy zawartość zestawu LOFI Robot CODEBOX i podzieliliśmy się na grupy.

Dziś poznacie działanie środowiska Arduino IDE. Podłączymy do komputerów za pomocą USB Arduino i spróbujemy wgrać kilka przykładowych skryptów. Sami jednak jeszcze nie będziemy analizować ani pisać programów w języku C.

2. Część zasadnicza:

Czas na realizację tej części: ok 35 minut.

Przedstawiciel każdej grupy uczniów bierze od nauczyciela przypisany danej grupie zestaw. Uczniowie siadają przy komputerach.

Prosimy uczniów aby włączyli komputery i zalogowali się

Od tej pory nauczyciel wyświetla za pomocą projektora zawartość swojego ekranu, wykonuje i omawia następujące czynności oraz prosi uczniów, aby wykonywali po kolei to samo.

Prosimy aby uczniowie uruchomili Arduino IDE:

Omawiamy okno aplikacji:
• pasek menu zawiera polecenia: Plik, Edytuj, Szkic, Narzędzia, Pomoc
• pasek narzędzi zawiera 6 ikon:
zweryfikuj – służy do sprawdzenia poprawności składni, zanim będziemy chcieli wysłać program z komputera na Arduino,
wgraj – uruchamia kompilowanie szkicu i wgrywania program na Arduino,
nowy – otwiera nowe, czyste okno programu,
otwórz – do otwarcia wcześniej zapisanego projektu,
zapisz – do zapisania aktualnego projektu na dysku twardym komputera.
szeregowy monitor – wyświetlanie danych odbieranych z płytki Arduino w oknie monitora portu szeregowego.
• główną część programu stanowi okno / pole tekstowe, gdzie wpisuje się kod,
• poniżej znajduje się niebieski i czarny pasek, gdzie wyświetlane są komunikaty, np. podczas sprawdzania programu oraz kompilowania i wgrywania na płytkę Arduino,
• na samym dole jest pasek stanu gdzie wyświetla się informacja o tym jaki sterownik / rodzaj Arduino wybrano oraz na którym porcie Arduino jest podłączone.

Prosimy aby uczniowie rozpakowali LOFI Robot CODEBOX: wyjęli sterownik Arduino UNO wraz z adapterem LOFI Brain, czujniki, kable do czujników oraz wyświetlacz:
• wyświetlacz podłączamy do OUTPUT3,
• sterownik Arduino UNO podłączamy do komputera przez załączony kabel USB,
• uruchamiamy program Arduino IDE,
• ustawiamy w programie odpowiedni model płytki:
Narzędzia > Płytka > wybieramy Arduino Uno (może być Arduino/Genuino Uno)
• wybieramy odpowiedni port szeregowy:
Narzędzia > Port > np. COM3 (Arduino/Genuino Uno)
• otwieramy przykładowy program z wgranych wcześniej bibliotek LOFI:
Plik > Przykłady > LOFI > lofi_display_rainbow

Mówimy uczniom, że w tym momencie widzimy gotowy skrypt / program napisany w języku Arduino IDE / C, który możemy wgrać na płytkę Arduino UNO podłączoną do komputera, aby ten program zaczął działać. W tym celu:
• klikamy Zweryfikuj,
• “kompilowanie szkicu” będzie trwało kilkadziesiąt sekund,
• pojawi się napis “Kompilacja zakończona” – sprawdzamy czy nie ma błędów, jeśli nie to:
• klikamy wgraj – skrypt zostanie wgrany na płytkę Arduino, po wgraniu usłyszymy 3x krótki sygnał dźwiękowy z buzzera i na wyświetlaczu RGB 8×8 będzie widać efekt tęczy.

Następnie klikając Plik > Przykłady > LOFI > otwieramy kolejne przykłady z wgranych bibliotek LOFI i wgrywamy je na płytkę Arduino obserwując efekty działania.

Ilość przykładów jaki uczniowie mogą wgrać zależy od ilości czasu, jaki pozostał do zakończenia lekcji:
• lofi_display_duck – wyświetlacz podłączony do OUTPUT3 – kolejny efekt graficzny na wyświetlaczu RGB 8×8,
• lofi_display_sun – wyświetlacz podłączony do OUTPUT3 – kolejny efekt graficzny na wyświetlaczu RGB 8×8,
• lofi_biblioteka_display – wyświetlacz podłączony do OUTPUT3, do INPUT2 podłączamy potencjometr – efekty graficzne na wyświetlaczu RGB 8×8 w zależności od ruchów potencjometrem,
• lofi_display_numbers – wyświetlacz podłączony do OUTPUT3, do INPUT2 podłączony potencjometr – efekty graficzne na wyświetlaczu RGB 8×8 w zależności od ruchów potencjometrem
• lofi_servo_potencjometr – serwomotor podłączamy do OUTPUT1, do INPUT2 podłączony potencjometr – ruchy potencjometrem sterują serwomotorem,
• itd.

W zależności od pozostałego czasu możemy wgrać mniej lub więcej przykładów.

3. Podsumowanie i ewaluacja:

Czas na realizację tej części: ok. 5 minut.

Prosimy aby uczniowie ostrożnie spakowali zestawy. Jeden przedstawiciel każdej grupy przynosi zestaw na wyznaczone przez nauczyciela miejsce w klasie.

Zadajemy uczniom pytanie: Czego nauczyliśmy się na dzisiejszej lekcji?

• umiemy uruchomić Arduino IDE,
• potrafimy otwierać różne przykładowe skrypty,
• umiemy wgrywać je przez port USB na płytkę Arduino UNO,
• podłączamy do płytki urządzenia wejścia i wyjścia.

Na zakończenie opowiadamy uczniom, co będziemy robić i czego się nauczymy podczas kolejnej lekcji: będziemy poznawać składnię kodu w języku C. Sami zaczniemy pisać pierwsze własne proste skrypty i będziemy je testować.

O autorze scenariusza:

Grzegorz Zawistowski

Grzegorz Zawistowski

Nauczyciel informatyki w szkole podstawowej. Miłośnik komputerów, nowinek technicznych i robotyki. Szkoleniowiec i trener m.in, w #Superkoderach i Mistrzach Kodowania.