Autor: Patryk Synowiec
Temat: Arduino – budowa budzika
Grupa docelowa:
Szkoła ponadpodstawowa, liceum ogólnokształcące, technikum, zakres rozszerzony
Podstawa programowa:
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów.
Zakres rozszerzony. Uczeń spełnia wymagania określone dla zakresu podstawowego, a ponadto:
1) w zależności od problemu rozwiązuje go, stosując metodę wstępującą lub zstępującą;
2) do realizacji rozwiązania problemu dobiera odpowiednią metodę lub technikę algorytmiczną i struktury danych;
II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera i innych urządzeń cyfrowych.
Zakres podstawowy. Uczeń:
1) projektuje i programuje rozwiązania problemów z różnych dziedzin, stosuje przy tym: instrukcje wejścia/wyjścia, wyrażenia arytmetyczne i logiczne, instrukcje warunkowe, instrukcje iteracyjne, funkcje z parametrami i bez parametrów, testuje poprawność programów dla różnych danych; w szczególności programuje algorytmy z punktu I.2);
2) do realizacji rozwiązań problemów prawidłowo dobiera środowiska informatyczne, aplikacje oraz zasoby, wykorzystuje również elementy robotyki;
Zakres rozszerzony. Uczeń spełnia wymagania określone dla zakresu podstawowego, a ponadto:
1) projektuje i tworzy rozbudowane programy w procesie rozwiązywania problemów, wykorzystuje w programach dobrane do algorytmów struktury danych, w tym struktury dynamiczne i korzysta z dostępnych bibliotek dla tych struktur;
2) stosuje zasady programowania strukturalnego i obiektowego w rozwiązywaniu problemów;
3) sprawnie posługuje się zintegrowanym środowiskiem programistycznym przy pisaniu, uruchamianiu i testowaniu programów;
4) przygotowując opracowania rozwiązań złożonych problemów, posługuje się wybranymi aplikacjami w stopniu zaawansowanym:
a) tworzy i edytuje dwuwymiarowe oraz trójwymiarowe wizualizacje i animacje, stosuje właściwe formaty plików graficznych,
b) uczestniczy w opracowaniu dokumentacji projektu zespołowego, pracując przy tym w odpowiednim środowisku,
IV. Rozwijanie kompetencji społecznych.
Zakres podstawowy. Uczeń:
1) aktywnie uczestniczy w realizacji projektów informatycznych rozwiązujących problemy z różnych dziedzin, przyjmuje przy tym różne role w zespole realizującym projekt i prezentuje efekty wspólnej pracy;
6) poszerza i uzupełnia swoją wiedzę korzystając z zasobów udostępnionych na platformach do e‑nauczania.
Zakres rozszerzony. Uczeń spełnia wymagania określone dla zakresu podstawowego, a ponadto:
1) przy realizacji zespołowego projektu programistycznego posługuje się środowiskiem przeznaczonym do współpracy i realizacji projektów zespołowych, w tym środowiskiem w chmurze; współtworzy zasoby udostępniane na platformach do e‑nauczania;
V. Przestrzeganie prawa i zasad bezpieczeństwa.
Zakres podstawowy. Uczeń:
1) postępuje zgodnie z zasadami netykiety oraz regulacjami prawnymi dotyczącymi: ochrony danych osobowych, ochrony informacji oraz prawa autorskiego i ochrony własności intelektualnej w dostępie do informacji; jest świadomy konsekwencji łamania tych zasad;
2) respektuje obowiązujące prawo i normy etyczne dotyczące korzystania i rozpowszechniania oprogramowania komputerowego, aplikacji cudzych i własnych oraz dokumentów elektronicznych;
3) stosuje dobre praktyki w zakresie ochrony informacji wrażliwych (np. hasła, pin), danych i bezpieczeństwa systemu operacyjnego, objaśnia rolę szyfrowania informacji;
Kształtowane kompetencje kluczowe:
kompetencje cyfrowe;
kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;
kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.
Cele operacyjne (językiem ucznia):
Dowiesz się, jak podpiąć moduł RTC DS3231 z Arduino Uno.
Zbudujesz układ na płytce stykowej.
Poznasz sposób deklaracji nowych znaków na wyświetlaczu LCD.
Strategie nauczania:
konstruktywizm;
konektywizm.
Metody i techniki nauczania:
Formy pracy:
Środki dydaktyczne:
komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;
zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;
tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;
oprogramowanie Arduino IDE 1.8.12 (lub nowszej wersji);
moduł Arduino UNO Rev3 lub wybrany odpowiednik;
płytka stykowa;
moduł DS3231;
Arduino Uno;
przewody połączeniowe męsko żeńskie;
przewody połączeniowe męsko męskie;
potencjometr 10 kΩomega;
tranzystor NPN BC548 w obudowie TO92;
buzzer z generatorem;
rezystor o wartości 1 kΩomega;
4x przycisk tact switch 6x6 mm;
wyświetlacz LCD 16x2.
Przebieg lekcji
Przed lekcją:
Przygotowanie do zajęć. Nauczyciel loguje się na platformie i udostępnia e‑materiał: „Arduino – budowa budzika”. Uczniowie zapoznają się z treściami w sekcji „Przeczytaj”.
Faza wstępna:
Nauczyciel wprowadza uczniów szczegółowo w temat lekcji i jej cele. Może posłużyć się wyświetloną na tablicy zawartością sekcji „Wprowadzenie”.
Rozpoznanie wiedzy uczniów. Uczniowie tworzą pytania dotyczące tematu zajęć, na które odpowiedzą w trakcie lekcji.
Faza realizacyjna:
Praca z tekstem. Uczniowie analizują treści z sekcji „Przeczytaj” wyświetlone na tablicy.
Praca z multimedium. Uczniowie zapoznają się z prezentacją multimedialną i pracując w parach lutują zaprezentowany układ.
Ćwiczenie umiejętności. Uczniowie wykonują ćwiczenia nr 1‑8 z sekcji „Sprawdź się”. Nauczyciel sprawdza poprawność wykonanych zadań, omawiając je wraz z uczniami.
Faza podsumowująca:
Na koniec zajęć nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdania: „Na dzisiejszych zajęciach nauczyłam/łem się jak…”.
Praca domowa:
Uczniowie wykonują Polecenia 1‑3 z sekcji „Przeczytaj”.
Wskazówki metodyczne: