Занятия для детей в клубе "Лоцман"

На фото одно из первых занятий по электронике: ребята собирают простые схемы, измеряют электрические параметры. 
Занятия в нашем клубе имеют общеразвивающую направленность. Приходя в клуб, ребёнок погружается в мир компьютеров, электроники, программирования, техники, и получает столько знаний и навыков, сколько "сможет унести".
Наши занятия не похожи на уроки в школе, у нас вообще не образовательное учреждение. Только в самом начале мы используем "классический" формат, где "учитель" объясняет темы "ученикам" или все одновременно выполняют одну практическую работу. Потом, даже при групповых занятиях, работа детей в большой степени индивидуализирована. Таким образом, каждый может работать в комфортном ему темпе — один или в паре с товарищем.
В процессе занятий развивается самостоятельность, способность к саморазвитию, самообразованию. Здесь происходит передача опыта от старшего к младшему, от более опытного к менее опытному. В то же время, всё это происходит под контролем опытного педагога, который всегда может помочь, показать путь.

Электроника

Электроника — это одна из основ современной техники. Без понимания основ электроники невозможно заниматься робототехникой, моделированием. Без знаний электроники невозможно даже понять, как работает любой бытовой прибор — от настольной лампы до компьютера.

Тематические блоки

  • Электрический ток, проводники и диэлектрики.
  • Напряжение, сопротивление, сила тока, закон Ома.
  • Использование измерительных приборов.
  • Резисторы, светодиоды, кнопки, расчёт параметров цепи.
  • Последовательное и параллельное соединение.
  • Делитель напряжения из двух резисторов. Резистивные датчики.
  • Потенциометры, варианты использования потенциометра.
  • Полупроводниковые устройства: диоды и транзисторы.
  • Использование транзистора и потенциометра для управления мотором.
  • Электромагниты. Реле и его использование.
  • Принципы работы мотора и генератора.
  • Конденсаторы, их назначение и цепи с конденсаторами.
  • Микросхемы и электронная логика.

Что мы используем

  • Резисторы, светодиоды, кнопки, конденсаторы, диоды, транзисторы, потенциометры, моторы, реле, фоторезисторы, термисторы.
  • Монтажные платы, провода, аккумуляторы и другие источники питания.
  • Мультиметры.
  • Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
  • Сайт Tinkercad.com для виртуального моделирования.

Робототехника на Arduino

Робот — это не обязательно железный человек с механическим голосом. :) Робот это техническое устройство, управляемое программой. Мы делаем различные схемы и устройства на основе микроконтроллеров и пишем для них программы. Работаем мы на платформе "Ардуино".

Тематические блоки

  • Общее устройство плат Arduino, питание платы и подключаемых устройств.
  • Цифровые и аналоговые сигналы. Ввод и вывод. Цифровые и аналоговые порты на платах Arduino.
  • Последовательные порты и работа с ними.
  • Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
  • Использование резистивных датчиков с Arduino.
  • Использование пьезоэлемента ("пищалки").
  • Дальномеры, их использование с Arduino.
  • Сервомоторы, управление ими.
  • Управление моторами постоянного вращения с помощью Arduino.
  • Использование отражательных инфракрасных датчиков для обнаружения препятствий и для движения по линии.
  • Работа с LCD и OLED экранами разных типов.
  • Управление Arduino через Bluetooth и другие беспроводные протоколы.
  • Энкодеры для измерения движения.
  • Понятие прерывания. Использование прерываний.
  • Светодиодные устройства вывода: 7-сегментные индикаторы, светодиодные матрицы и их сборки.
  • Управление микросхемой - выходным сдвиговым регистром.
  • Датчики положения в пространстве: гироскоп, акселерометр, компас.
  • Датчики цвета, движения, температуры, влажности, газов и другие датчики.
  • Шаговые моторы и управление ими.
  • Подключение Arduino к сети через Ethernet или WiFi. Создание web-сервера на Arduino.

Что мы используем

  • Платы Arduino и совместимые.
  • Датчики разных типов: дальномеры, фоторезисторы, отражательные датчики, энкодеры, датчики положения в пространстве и другие.
  • "Шилды" разного назначения.
  • Устройства вывода: экраны, светодиодные дисплеи.
  • Моторы разных типов: постоянного вращения, серво, шаговые.
  • Резисторы, светодиоды, кнопки, конденсаторы, транзисторы, потенциометры.
  • Монтажные платы, провода, аккумуляторы и другие источники питания.
  • Модули Bluetooth, WiFi и другие беспроводные модули.
  • Мультиметры, паяльник, различные инструменты.
  • 3d принтер.
  • Поля для движения по линии и других робототехнических задач.
  • Программное обеспечение: Arduino IDE.
  • Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
  • Сайт tinkercad.com для виртуального моделирования схем.

Что такое Ардуино?

leonardo_600.png
Arduino Leonardo — одна из популярных плат из многочисленного семейства Arduino. Мы используем также платы Uno, Nano, совместимые платы на микроконтроллерах серии ESP и другие.
Многие имеют опыт освоения робототехники на наборах Lego. А мы изучаем электронику, робототехнику, программирование на базе платформы Arduino.
Ардуино — это небольшая плата, в которую можно загружать программы. Программируется Ардуино на полноценном языке программирования C++. К Ардуино можно подключать датчики, светодиоды, моторы, дисплеи и многое другое.
Ардуино не ограничено какими-либо "фирменными" деталями. Схемы и конструкции собираются из чего угодно, используются самые обычные провода, резисторы, диоды, переключатели, любые моторы и прочие компоненты.
На Ардуино можно собирать любые проекты, а не только учебно-соревновательные. Можно даже управлять домашними приборами, собрать метеостанцию, автоматизировать полив домашних растений и кормление рыбок и так далее.
Таким образом, работая с Ардуино, вы приобретёте реальные знания и умения, которые пригодятся в будущем.

Программирование

Мы не изучаем программирование как отдельную дисциплину. Программирование нам требуется для практических задач: управления устройствами на основе Ардуино. Для этого мы пишем программы на одном из самых известных языков программирования — C++ ("си плюс плюс"). Для программирования Ардуино поначалу достаточно базовых знаний этого языка. А потом можно постепенно изучать новые, всё более продвинутые приёмы.

Тематические блоки

  • Синтаксис C++, общая структура программы на C++, макроопределения, комментарии.
  • Особенности среды разработки Arduino IDE. Блоки setup и loop. Настройки. Загрузка программы в плату.
  • Функции ввода и вывода для цифровых портов. 
  • Функции времени.
  • Функции аналогового ввода и псевдоаналогового вывода (ШИМ).
  • Работа с последовательным портом. Класс Serial и его методы.
  • Оператор условия if/else.
  • Переменные, массивы и типы данных. Особенности разных плат.
  • Работа с текстовыми данными.
  • Математика в программировании: математические функции, арифметические и логические операции, побитовые операции.
  • Пользовательские функции, их объявление и использование.
  • Циклы разных типов (for и while).
  • Использование готовых библиотек.
  • Работа с прерываниями Arduino.
  • Особенности программирования для платформы ESP.

Что мы используем

  • Аппаратное обеспечение: платы Arduino, ESP и другие совместимые.
  • Дополнительные модули и детали для сборки схем.
  • Программное обеспечение: Arduino IDE.
  • Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
  • Сайт tinkercad.com для виртуального моделирования и программирования.

3d моделирование и печать

Часто бывает, что для твоего робота или другого проекта нужна какая-то небольшая деталь, которую в готовом виде взять негде. Тогда поможет 3d принтер! Только нужно немного подучиться. :)

Тематические блоки

  • Основы 3d печати: технологии, принтеры, возможности.
  • Программы для 3d моделирования разного назначения: для творческих и дизайнерских задач, для трёхмерной анимации, для технического моделирования.
  • Работа в программе SketchUp. Создание моделей для технического творчества.
  • Сайты с готовыми моделями в интернете. Модификация моделей под свои нужды.
  • Практика по 3d печати. Выбор материалов, настройка принтера.
  • Работа в программах фирмы Autodesk: Fusion 360, Inventor (пока это только в планах).

Что мы используем

  • 3d принтеры, пластик для них разных видов.
  • Программное обеспечение: SketchUp и другие программы.
  • Справочные материалы с использованием Google Класса.
  • Сайт thingiverse.com и другие сайты с коллекциями трёхмерных моделей.

Информатика и компьютерная грамотность

Практически всё, что мы делаем на занятиях — мы делаем с использованием компьютеров. А значит, нужно уметь грамотно и эффективно ими пользоваться. Нужно понимать устройство компьютера, знать полезные комбинации клавиш, уметь работать в разных операционных системах, а также в командной строке. Нужно грамотно использовать офисные программы, современные облачные технологии, разбираться в работе интернета и локальной сети...

Тематические блоки

  • История и разновидности компьютеров.
  • Устройство компьютера, компьютерное "железо".
  • Виды информации и действия с ней.
  • Организация хранения информации на дисках: файлы, директории, пути, имена и расширения...
  • Программы прикладные, системные, служебные, средства разработки программ.
  • Разновидности и форматы файлов, их связь с программами. Ассоциации.
  • Операционные системы. Средства виртуализации.
  • Файловые менеджеры. Приёмы работы в Far.
  • Архивы и архиваторы.
  • Интерфейс Windows. Комбинации клавиш и другие приёмы работы.
  • Единицы информации. Пересчёт одних единиц в другие.
  • Системы счисления: двоичная, шестнадцатеричная.
  • Работа с текстом и офисными программами. Кодировки текста.
  • Основы работы с графикой, звуком, видео.
  • Интерфейс командной строки. Работа с архивами в командной строке.
  • Принципы работы локальных сетей и интернета.
  • Облачные технологии и совместная работа.

Что мы используем

  • Конечно же компьютеры. :)
  • Компьютерные комплектующие и системные блоки в качестве наглядных пособий.
  • Программное обеспечение: Windows, Linux, Microsoft Office, Open Office, Far, FastStone image viewer, разные браузеры и другие программы.
  • Наш учебный сайт school.lotsman.ru, где размещены онлайн-уроки и тесты.
  • Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.

Создание сайтов

Базовые знания в области создания web-страничек и сайтов в наше время входят в необходимый минимум компьютерной грамотности. В нашем клубе эти знания могут пригодиться в разных ситуациях. Во-первых, у нас есть наши сайты, в развитии и наполнении которых участвуют дети (например, этот сайт). Во-вторых, желающие могут делать свои сайты. А в-третьих, мы даже на Arduino делаем веб-странички. :)

Тематические блоки

  • Понятия веб-странички и сайта. Статические и динамические сайты. CMS.
  • Доменные имена. Хостинг. Веб-серверы.
  • Основы языка HTML. Создание странички-визитки.
  • Создание мини-сайта из нескольких страниц. Использование CSS.
  • Составляющие динамического сайта. Понятие о базе данных, скриптах.
  • Конструкторы сайтов. Google сайты. CMS.
  • CMS Joomla — установка, настройка.
  • CMS Wordpress — установка, настройка.
  • CMS для образования Moodle.
  • Основы оптимизации сайтов и дизайна.
  • Создание собственного сайта или работа с сайтами организации.
  • Создание собственного web-сервера.
  • Создание web-сервера на Arduino.

Что мы используем

  • Программное обеспечение: текстовый редактор (Far или другой), браузеры.
  • Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
  • Наш учебный сайт school.lotsman.ru, где размещены онлайн-уроки и тесты.
  • Сайты организации lotsman.ru и kids-club.ru — для обучения работе с динамическими сайтами.
  • Бесплатные хостинги и виртуальные серверы на AWS Amazon.
  • Платы ESP (Arduino-совместимые).