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「教師運算思維推動計畫」研習紀錄1/3(Day 1) 無次要群組 列印 推薦
作者或來源 zfang 2016-07-25 19:39:31
關鍵字 1scracth 2Arduino 3開放硬體
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不正常人類人腦智慧研究所
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105.0725~0727,我參加運算思維推動計畫研習(第二梯次),三天18小時@西屯國小,由江昭漢老師主講。這個研習應該是只有參與計畫的20所學校的負責老師才有資格參加,我是看到參加第一梯次的朋友(東光國小亮君老師)PO文,厚著臉皮跑去西屯國小找江老師,哀求他讓我旁聽... 原本打算帶筆電坐在後面,剛好有老師沒來,我就順理成章成為學生啦!運氣很好^^。

除了學習"學習內容"之外,我也學老師怎麼引導怎麼教。雖然一周前才學過相關的東西,也記在筆記本上,但沒寫出來,有學的我都忘了,哭哭。

以下是課程流水帳~~

 

介紹scracth與運算思維

老師先簡單介紹scracth。進入google 搜尋scracth,找到這隻抓東西的貓。「看到scratch.mit.edu的mit,會不會認為mit就是台灣製造,台灣好棒呢?」mit指的是麻省理工,如果是台灣,最後面都會再加上.tw,沒有加的通常是美國。

scracth在雲端上就能操作,但實務上怕網路塞車,所以學校教學上會安裝scracth offline(離線版)。上網搜尋"scracth offline下載",離線版的安裝有三個步驟,下載完步驟1、2後,步驟3建議可下載第一個。目前版本V448。

接著介紹運算思維推動計畫與FB社團,並分享幾個可以自學scracth與了解運算思維是什麼的網站。

 

運算思維最近很夯,去TPET8也聽到好幾場關於運算思維的演講。因為有被寫入12年國教:培養學生運算思維能力,所以這個名詞被重視著。之前是高中,現在國中也要加入,所以之後會有不少運算思維相關研習與考試。

其中在Bebras中,老師特別推薦牛刀小試,每一題都像是智力測驗。我做了三題,只有第一題對。老師說,若能把這些題目用scratch來做設計也不錯,其實用scratch就可以教運算思維。

 

 

Arduino與驅動連線

有別於之前學scratch都是先從遊戲,這次的研習幾乎都沒讓貓咪跑過。我們直接由開放硬體進入scratch。

這三天課程是用這一盒,學員可以用老師幫我們爭取來的優惠價格購買,我買了!老師還幫我們用3D列印出底座,一方面保護避免短路,一方面可將這些小裝置與樂高結合。

老師從Arduino的網站介紹這片板子,我們使用的是入門Arduino uno。(3D印表機用的則是Arduino Mega 2560)

電腦跟板子做媒合要有驅動程式ch340 driver (來自大陸)。所以到台中數位教學平台科技教育開放硬體的S2相關下載ch341ser.zip與942.exe。安裝之後再插上usb,如果有接通會在裝置和印表機處可以看到CH340(我的位置在COM3)。

其中有一個很重要的軟體叫做Transformer,上頭寫著宇宙機器人。老師說這是媒人婆,代表要板子(Arduino)服從電腦(scratch)的命令,執行連線配對後,在scratch會出現更多積木,變綠燈就代表已連接。使用的時候,Transformer與scratch都要打開。在這裡,我們是用S2A。

 

 

用開放硬體學scratch~讓紅綠燈LED亮起來

首先練習數位輸出,利用板子上原本就有的LED紅燈來控制。0代表暗(沒電),1是亮(有電),讓腳位13的LED一明一滅。也從序列型程式引入迴圈重複的概念,並利用等待幾秒來控制。有意思的事都要先"啟用"某某腳位為"什麼",例如在這裡,數位腳位13為輸出。

接著操作RYG三個燈的輸出裝置。這裡必須要接線,認識GND代表接地,減號也是接地。老師說幾年前他是利用麵包板接電阻接LED燈,現在已經模組化,更方便了。接的時候要注意腳位。線有好幾種顏色,所以要記住GND是什麼顏色。如果GND是綠色線,就要將另一端綠色線接到板子上的減號(-)。

13 12 11 10  一
     G  Y  R GND

記得腳位10、11、12都要宣告啟用。

之後,並教幾個用按鍵控制明滅的方法。

 

 

RGB三合一與PWM(模擬類比輸出)

「原本程式不變,但輸出裝置改用它的兄弟。觀察有什麼不一樣?」RYG三燈與RGB三合一,這二個是好朋友組合。

改用RGB三合一,可以直接拔掉原本的LED輸出裝置。但這時老師請我們接在腳位5、6、9,並設定PWM。原來,PWN模擬類比輸出(0-255),就可以玩混色了。LED的燈光很傷眼,之前TPET8上,演講分享的老師有提醒,要請小朋友用A4紙擋在燈前面,才不會造成傷害。

也在此引入變數觀念,並設定讓燈光亮度越來越高。(原本程式是寫讓燈一明一滅再變更亮,後來發現讓燈持續亮著再變更亮,眼睛比較能觀察出變化。所以就把等待0.1秒拿掉。)

接著引入運算與亂數的觀念,讓燈光隨機變色。還教偵測+控制等待。等待某件事成立,例如等待按下空白鍵。並調整等待的位置,看看結果和原本有什麼不同。一樣的序列,位置不同,影響的結果也不一樣。

值得注意的是,我原本是用中文輸入法,結果發現空白鍵完全不回應我,直到改成英文輸入模式,才接收。(當老師要能抓錯,程式錯?線太鬆或接錯?甚至是這種輸入切換。都需要經驗。)

到這裡,老師說~國小學生都很容易接受。(耶~~ 我有國小程度了喔!)

 

用按鈕開關來做控制

之前是利用鍵盤上的按鍵控制,現在引入輸入裝置:按鈕開關。習慣上數位腳位2、3為輸出。GVS,G接地、V正電、S訊號。以下面相片為例,橘紅咖啡分別代表GVS。(鮮豔四線是腳位5、6、9的RGB三合一,灰黑白則是RYG三燈)

從等待按下空白鍵,改成等待讀取數位腳位2的值=1。

另外,除了按鈕開關,也教了微動開關與水銀開關。微動開關就像滑鼠的左右鍵,水銀開關上塗了熱熔膠作為保護,避免玻璃破碎水銀溢出。

老師也告訴我們,如果電腦課也讓學生拔來插去,老師一定會疲於奔命。如果要用於電腦教學,方便好用,上面可以用motoduino,該有的(基本的)輸出輸入裝置都有整合,學生只要抽拔USB。我的學校(福科國中)比較敢投資,我們使用的是價錢貴上七倍的可互動mbot。

 

 

小試身手?利用開關控制明滅

放學前半小時,老師出了一題:如何控制按一下會讓燈亮,再按一下燈會滅呢?看起來很簡單,卻讓我想好久,邊改邊改測試。最終還是沒想通。

老師教我們分解問題。按住亮、放開不亮,比較簡單。這是簡單電路,有電沒電的問題。

但他出的題目是要按一下就做動作變化。老師分析0~255的意思,我們要抓的是訊號變化。

他提供二個方向。第一個是用二個變數的設計,還加入"和"的觀念。聽完講解,好像懂又好像不懂,拍照,再重新拉積木。(程度不夠啊~只好從解答中試著找規律。)

結果照老師的方式居然不能成功。看樣子,老師故意出題目給我們,不讓我們依樣畫葫蘆,而是要調整幾個地方。東光的亮君老師發現把第二個如果的位置改一下,就能成功了!

後來(第二天)老師才說,其實他原先的程式是可行的,是程式與板子間有點溝通問題。程式是下命令很快的人,板子是做事稍慢的人,所以如果命令太快會將我們的某些命令忽略,因此~可以加入等待0.1秒,等板子聽懂且執行。這感覺跟人也很像~~~

Yu-chang Liu老師提供,簡單的「按一下燈亮, 按一下燈暗」程式分享:

 
 
Hsiao-fen Tseng 老師的解:
 
 
 

至於,還有一種解是利用""讓他進入0,等待變成1"的方法,老師讓我們自己try,因為要下課了,腦袋空空的我就有聽沒有懂(也沒有試)了...

第一天的6小時課程,下課。

 

 

 

END
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