Тема мейкерства как часть образовательного процесса, которую надо освоить не только потому, что интересно, а потому что необходимо, возникла, когда в нашей школе появился BBC micro:bit – миниатюрная программируемая плата, по функционалу и возможностям сравнимая с микрокомпьютером.
Учебно-методические материалы, которые сопровождали выход BBC micro:bit в свет (https://microbit.org/), направляли и подталкивали педагогов именно в этом направлении: не делать изучение программирование самоцелью, не останавливаться на неинтересных и скучноватых для учеников моделях, не использовать по возможности готовые конструкторы и другие дорогостоящие материалы, а творить из того, что под рукой.
Маленький размер (4 х 5 см), небольшой вес, удобная форма – аккуратный плоский прямоугольник – всё это позволяет BBC micro:bit вшивать в одежду и легко встраивать в различные объекты, выполненные из бумаги, картона, одноразовых стаканчиков, палочек и трубочек, и вообще всего того, что найдётся под рукой. Вместо проводов в ход могут идти токопроводящие нити, фольга, металлизированный скотч. Всё это отличает BBC micro:bit от популярных и давно применяющихся в образовании микроконтроллерных плат, например, Arduino.
Опыта и навыка работы в этом направлении не было, получалось всё не так, как хотелось бы, поэтому курс на Новаторе «Проектная деятельность учителя-мейкера» известных мейкеров Лоры Кравченко и Наталии Яниковой восприняла как подарок судьбы. Огромное спасибо ведущим за качественную, грамотную и профессиональную работу. Курс вместил в себя массу материалов, в которых ещё разбираться и разбираться, при этом в нём нет ничего лишнего, отличные авторские видеоролики, хороший баланс теории и практики. Спасибо также и коллегам-участникам за интенсивный обмен мнениями, идеями и опытом. Можно только пожалеть, что в школьную майскую напряжённую пору не все желающие отважились присоединиться к этой работе.
Результатом изучения теоретического материала курса и небольшой, но эффективной практики, стала разработка занятия, которой и хочу поделиться. И хотя проект в основе своей опирается на использование BBC micro:bit, но предложенные авторами курса Лорой Кравченко и Наталией Яниковой и использованные в разработке общие подходы могут быть полезны и интересны и вне этой темы. Да и чудесный BBC micro:bit медленно, но уверенно входит в российские школы.
Предполагается, что с проектом справятся ученики 10 класса, освоившие начальные шаги в программировании (независимо от того, в какой среде проходило обучение), знакомые, по крайней мере, с переменными, ветвлением, сложными логическими условиями.
Итак,
Разработка занятия «Тренажёр музыкальной памяти»
Мотивирующая составляющая
Среди компьютерных игр можно выделить те, которые не только нас развлекают, но и тренируют важнейшие способности человека, в частности, способность запоминать информацию разного вида. Эти игры пользуются большой популярностью, и спрос на них будет всегда, потому что хорошая память ― это высокое качество жизни и профессиональный успех (мотивирующее видео: https://youtu.be/6xPdPOYINZk).
В этом проекте ученики поменяют роль пользователей игр на роль разработчиков. И ― кто знает ― может быть, полученный опыт станет их стартовой площадкой к профессиональной деятельности в этой сфере.
Содержание проекта
Для создания игрового устройства используются программируемые платы BBC micro:bit. Эти устройства могут генерировать и воспроизводить звук заданной частоты. Суть игры заключается в том, что на первом этапе с помощью условной клавиатуры проигрывается произвольная мелодия и сохраняется в памяти BBC micro:bit в виде последовательности чисел, соответствующих частотам звучания нот. На втором этапе пользователь проигрывает мелодию так, как он её запомнил. Эта запись также сохраняется. Две записи сравниваются программой, которая определяет, совпали они или нет.
Так как у BBC micro:bit всего три основных порта ввода / вывода (пина), а требуется значительно больше ―7 для нот (минимум) и один для колонки или наушников, то используются две платы. Одна ― для генерирования звука с помощью условной клавиатуры, другая ― для проигрывания и хранения последовательности нот. Для передачи информации между платами используется Bluetooth соединение.
Для получения результата необходимо решить инженерную задачу: как с помощью трёх цифровых входов генерировать 7 выходных сигналов – 7 различных нот. Комбинаторика нам подсказывает, что теоретически это сделать нетрудно: 3 цифровых сигнала дадут нам 8 различных комбинаций, 7 из которых можно использовать. Например, для ноты До ― 001, Ре ― 010, Ми ― 011 и т. д. Дело за малым — решить задачу практически.
UPD: вопрос об использовании платы расширения BBC micro:bit, которая позволяет использовать не 3, а около двух десятков портов micro:bit, вынесен в комментарии
Для работы над проектом потребуются устройства:
- BBC micro:bit (2 шт).
- Соединительные провода типа “крокодил” (6 шт).
- Источники питания (батарейки AAA в специальном кейсе ― 4 шт, или Powerbank ― 2 шт, или специальные источники питания для BBC micro:bit Kitronik Mi:power). Возможно питание от компьютера.
- Колонки или наушники.
- Для разработки программного кода и записи его на BBC micro:bit необходим компьютер, подключённый к сети Интернет и кабель USB - микро USB.
Подручные материалы:
- Тонкая медная проволока без изоляции и изолирующего лака или токопроводящая нить.
- Картон, фольга, металлизированный скотч.
Инструменты:
- Канцелярский нож, ножницы
- Металлическая линейка
- Шило или толстая игла.
Лирическое отступление
На этом этапе я уже не только разобралась в теории, что нужно сделать, но и, наступая на многочисленные грабли, спрятанные в разных местах, освоила и практическую сторону проекта.
Вот так может выглядеть клавиатура:
А вот так она работает (момент тестирования): https://youtu.be/J6VO2XA_pN4
Могут быть разные мнения, но мне кажется, это обязательное требование — перед тем как предлагать задачу ученикам, пройти все необходимые шаги её решения, знать, что работает, что нет, где есть подводные камни, какие шаги эффективные, какие нет. Но знать – не значит навязывать. И впереди — самое сложное: направить детей для поиска решения в нужном направлении. А какое оно — нужное? И как не сломать самостоятельный поиск инструкциями и подсказками, сохранив при этом целенаправленное движение?
Не утомляя читателей большим текстом, даю ссылку на вариант «Руководства для учащихся», составленного по предложенному Лорой и Наталией плану, который начинается определением целей и задач проекта и включает циклический процесс: разработка и построение прототипа, тестирование, анализ результатов, устранение ошибок и оптимизация.
Руководство для учащихся и для учителя >>https://clck.ru/GPV29
В таких технологических STEM-проектах тесно и неразрывно переплетаются темы разных предметных областей — физики, математики, информатики, инженерного искусства, а для того, чтобы смыть лак с медной проволоки, понадобились знания химии. В ходе работы над проектом осваиваются научные концепции, связанные с работой электрических цепей, числовыми характеристиками звука, различными способами кодирования информации, особенностями беспроводной связи. Для достижения результата ученикам необходимо написать объёмный и непростой программный код, в котором используются различные алгоритмические конструкции, сложные логические условия, различные структуры данных. Важно, что развитие навыков программирования и программного управления органично вписывается в практическую деятельность, а значимый для ученика результат ― игра, разработанная собственными силами, ― является весомым мотивирующим фактором и стимулом к обучению и мейкерству. По крайней мере, девочка, которая ассистировала при съёмке клипа, вместо того, чтобы принять мою благодарность, сама стала меня благодарить за возможность как-то прикоснуться к «такому интересному проекту» и очень интересовалась, будут ли у них на уроках такие работы.
Занятие, которое здесь описано, пока ещё не было реализовано, но я надеюсь на его успех. И надеюсь на разнообразие интересных решений «тренажёра», которые найдут ученики.
Ещё по теме:
Microbit in Wonderland https://novator.team/post/824
Группа в FB https://www.facebook.com/groups/microbit.ru/
