Produkt med micro:bit - Eggetimer

Dette er et ferdig, brukbart produkt basert på mikrokontrollerkortet micro:bit, og er en typisk anvendelse av mikrokontroller. Produktet er tidtaker/varselklokke for kjøkkenet. Design, programmering og produksjon av det fysiske produktet inngår.

_20170324_155757.JPG

Bilde av produktet elevene designer

Design og bygg inn praktisk eggetimer med micro:bit

Creative Commons Licence

Innledning

Opplegget er opprinnelig utviklet for ungdomstrinnet, med teknologi i praksis eller Utdanningsvalg som regifag. Det kan med fordel samarbeides med  naturfag, kunst og håndverksfaget, matematikk, samfunnsfag og andre fag i ungdomsskolen. Også i vgs vil det kunne egne seg i flere fag og på ulike studieretninger. Prosjektet er sammensatt, og egner seg som et større, avsluttende prosjekt. Det er ikke et typisk nybegynnerprosjekt. Elevene bør ha en del erfaring med programmering av micro: bit

Viktig for oss var å lage et nyttig og praktisk produkt sammen med elevene, noe som elevene kunne ta med seg hjem, vise frem og være stolt av. På Ruseløkka skole, der prosjektet er gjennomført med ulike elevgrupper fire år på rad, har vi brukt PICAXE mikrokontroller og programmert i Basic, mens vi her har tilrettelagt opplegget for micro:bit. Arduino og andre varianter går like bra. Sluttproduktet er en eggetimer i en liten selvlaget plasteske med et micro:bit mikrokontrollerkort programmert av elevene selv, 

Hoveddelen i opplegget er programmering med øvelser som ikke bare gir rom for variasjon og kreativitet, men også konvergerer mot det endelige resultatet. Dessuten viser vi en enkel, men praktisk og generell innbyggingsboks av plast, og en bryterløsning.

Slik gjør du

Her er en lite veiledning med konkrete tips, råd og opplysninger for deg som lærer. Vi anbefaler også at du laster ned tilleggsfila som finner rett under. Her finner du mer detaljert veiledning, programforslag og arbeidstegninger.

Designdelen:

Ulike utforminger av innbyggingsboksen er en ting, men spesielt for et mikrokontrollerbasert produkt er det alltid morsomt og lærerikt å diskutere brukergrensesnittet med elevene. Det gjør også elevene mere bevisste og kritiske overfor moderne apparater de hele tiden møter, ... ovner av mange slag, apper på mobilen, automater .. listen er lang.

En god start er å lage en kravspesifikasjon, dvs en liste over hvilke funksjoner produktet skal ha og hvordan det kan brukes. Det kan gjøres ved å stille spørsmål og diskutere problemstillinger og løsninger i samlet klasse, og så konkludere med en kortfattet bruksanvisning for det ferdige produktet.

For eksempel kan vi få fram ideene at bryter A kan brukes til å programmere tiden, LED-matrisa er display og bryter B starter timingen. Og at vi trenger en lydgiver som gir alarm når tida er ute. Spørsmålet om batteritid er viktig, og en løsning med av/på -bryter drøftes: tiltbryter vs en vanlig mekanisk bryter... eller?

Montering av ekstra komponenter:

Vår anbefalte løsning for AV/PÅ bryter er en såkalt tiltswitch, som er en liten sylinder der ei lita kule kan bvege se fram og tilbake og lage kontakt eller bryte den. Vi må også inn med en kondensator for å takle dårlig kontakt i tiltbryteren, og dessuten en lydgiver for alarm når tida er ute. De tre komponentene på bildet er rimelige og kan bestilles per epost hos rolfi@tisco.no 

Montering på kort og i batterikrets.

  • Disse tre komponentene loddes inn som vist i billedserien i tilleggsfilen. 
  • Kondensatoren loddes inn mellon 0V (jord) og +3V
  • Lydgiveren (et piezoelement) loddes inn mellom P2 og 0V (jord)
  • Tiltbryteren limes fast til batteriholderen med smeltelim. Den røde ledningen fra batteriet kuttes slik at de to delene kan loddes fast til hver side av tiltbryteren. 

Elevene kan lodde inn komponentene på kort og i batterikrets selv, eller du kan sette en gruppe elever i gang med denne klargjøringen av kortene.

Programmet:

Du finner et eksempel på program til eggetimeren i tilleggsfilen under.

Dette er et opplegg for elever som har arbeidet med micro:bit en tid. For det å lage et program som dette, krever planlegging på flere nivå, og kodingen kommer ikke først.

Vi har valgt å basere vårt løsningseksempel på å lage en såkalt tilstandsmaskin ("state machine"). Det går ut på å tenke igjennom hvilke ulike, naturlige tilstander et slikt system vil kunne befinne seg i, for eksempel:

  1. Nettopp slått på og venter på input fra brukeren via bryter A
  2. Innstilling av antall minutter via bryter A
  3. Vente på startsignal fra bryter B
  4. Selve nedtellingen, tidtakingen
  5. Tiden er ute, alarmsignal

Neste skritt blir å finne ut av hvilke inputs("events") som skal få systemet til å skifte fra en tilstand til til en annen. Et eksempel: Dersom systemet er i tilstand 3 (over), så skal det skifte til tilstand 4 når B trykkes, ikke ellers.

Dette er de fleste elevene med på, men selv om de kan greie å lage mange av elementene i koden på egen hånd (som f. eks nedtellingen), så vil de trenger hjelp til å lage en god overordnet kodestruktur (vi har brukt en while-struktur i programeksempelet (se bakerst). men andre måter kan være like gode .. eller kanskje bedre).

I det ferdige programmet vil hver slik tilstand være en forholdsvis liten programsløyfe, og progresjonen i programmeringen blir å gi elevene små oppgaver der de må lage deler av disse sløyfene. Den overordnede strukturen kan de rett og slett få gjennomgått og kopiert dersom det blir for vrient.

Vi tenker oss at elevene starter å programmere med BLOCKY, og for et prosjekt som dette fungerer det helt greitt. (Men begrensningene er jo der, og c eller java gir jo unektelig flere muligheter...)

Innbyggingboksen: 

Her kan det være rom for mange ulike varianter, men skal LED-matrisa brukes som display, så gir det endel begrensninger. Den enkleste metoden vi har kunnet se, er dokumentert i bildene på de neste sidene. Her er det brukt gjennonskinnelig plast, slik at LED'ene vises gjennom plasten uten at det trengs noe vindu.

Arbeidstegning til akkurat denne esken finnes i tilleggsfilen under. Ferdigkappede deler gir best resultat…De kan skjæres til med linjal og tapetkniv eller det kan brukes elektrisk sag.

Med en plastknekker bøyes så esken til, Plastknekkeren er et lite apparat som varmer opp plast langs en rett linje, slik at plasten kan bøyes i ønsket vinkel. Plastknekkeren er enkel å bruke for elevene, anskaffelse se www.tisco.no.

Når de to delene, lokk og bunn er ferdig bøyd til, monteres kortet i boksen.

Dersom micro:bit skal reprogrammeres må dere også lage hull til USB-kontakten. Det står ikke i tegningen , 10mm * 5mm er passe, kan lages med drill, kniv og fil etter at at boksen er ferdig bøyd.

DSC_0582 (2).JPG

" class="media-element file-full" typeof="foaf:Image" src="https://iktipraksis.iktsenteret.no/sites/default/files/styles/hovedbilde/public/DSC_0582%20%282%29_2.JPG?itok=sp6uab62" width="570" height="689" alt="" />

Tilkobling av kondensator og lydgiver til micro:bit kortet.

Creative Commons Licence

 

 

Mål

Elevene blir nærmere kjent med  sanntidsprogrammering og begrepet tilstandsmaskiner.  Særlig sentralt i opplegget er imidlertid produktdesign, der den mest interessante delen er diskusjon og valg av funksjonalitet og brukergrensesnitt. Elevene gir også en fysisk form på produktet og må lese arbeidstegning, vise måleferdigheter og bruke ulike verktøy. Opplegget kan med andre ord bygge oppunder arbeidet mot kompetansemål i mange fag og på mange fagområder

Utstyr

Dere trenger et micro:bit kort per elev og pc. For enkleste anskaffelse av ekstrakomponenter til kortet, samt plast og plasknekker, ta kontakt med Rolf Ingebrigtsen e-post , rolfi@tisco.no  telefon 924 43 803.

Forberedelse

Lærerne må ha prøvd ut alle delene av prosjektet i forkant. Både programmeringsdelen og produksjonsdelen. Det bør legges mye forberedelse i å gjøre starten, design av produktet i samlet gruppe, engasjerende og relevant for alle. 

Tips

Last opp filen under som innholder løsningsforslag på programmeringsoppgaven og arbeidstegning og arbeidsanvisninger til plastboksen. Viktig at lærerne prøver det ut i god tid. Det gjelder både programmeringsdelen og produksjonsdelene.

Gruppestørrelsen har vært 15-20 elever, i perioder har vi vært 2 lærere inne. Opplegget har vært brukt som avsluttende prosjektoppgave, etter at elevene har arbeidet i et halvt år med innføringsoppgaver og enklere øvelser i programmering. 

Før elevene settes til å produsere innbyggingsboksene er det viktig at de får prøvd seg i enkelt plastforming, med skjærematte, tapetkniv og plastknekker. Se eksempel på enkle elevprodukter på www.tisco.no på siden som handler om plastforming.

 

Oppgaveforslag

Dette avhenger av elevgruppa. Det vil være lurt at innledende programmeringsøvelser og oppgaver peker fram mot dette opplegget over en viss tid. Ideer til dene typen oppgaver vil du finne i et hefte tilrettelagt for microkontrollerkortet fra Picaxe på www.tisco.no.

Vurdering

Selvstendighet og kreativitet vil veie tungt i et slikt større prosjekt. Her vil forståelse og evne til anvendelse av fagkunnskap komme godt til syne.  Det vil være naturlig å vurdere alle ledd i prosessen:  innspill, evne til å stille relevante spørsmål og vise kreativitet i designfasen med samlet gruppe, forståelse og nøyaktighet i arbeidet med montering av elektroniske komponenter, evne til å utnytte rammen for programmering (tilstandsmaskinen) og prøve ut egne anvendelser, kreativitet og nøyaktighet i design, produksjon og montering i boksen.

Evaluering av opplegg

Dette opplegget har vi gjennomført 4 år på rad med elevgrupper på 15-20 elever av gangen på ungdomstrinnet på Ruseløkka skole. Det har da vært en avsluttende del av pensum innen faget Teknologi i praksis eller en del av faget Utdanningsvalg. Vi har fått svært gode tilbakemeldinger. Elevene lærer mye nytt og det de lærer er knyttet til produkter de ser rundt seg og bruker hver dag. Ikke minst er det stas å få med seg hjem et produkt de har vært med å utvikle og produsere helt fra grunnen av.

Ta gjerne kontakt med oss. Vi hører gjerne deres spørsmål og erfaringer og ønsker dere lykke til!

 

Filvedlegg: 
Lag et læringsopplegg

Har du gjennomført et læringsopplegg i skole eller barnehage som andre pedagoger kan ha interesse av? Del det gjerne på denne siden.

Relaterte opplegg

Relaterte blogginnlegg

  • mobilblogg

    Blogging fra mobilen

    Lærerstudenter bruker Tumblr i utlandspraksis
  • Gulrot-piano med Arduino

    Gulrot og Arduino går godt sammen, om en vet hva en skal gjøre. Dette har elever på mellomtrinnet funnet ut av, og de storkoser seg når de jobber med dette opplegget.
  • Rom for læring - kreativ sone

    Jeg trodde programmering og IKT handlet mye mer om installering og kjedelige PC-ting, men det er mye mer interessant – det er mange flere muligheter.

Finn oss på sosiale medier