Материал: 10176245_831175obrazovat

внешних устройств, таких как датчики или различные микросхемы. Рассмотрим основные ее элементы на примере микроконтроллера

Arduino UNO (рис. 16).

Рисунок 16. Основные элементы микроконтроллера Arduino UNO

К ним относятся: 1 - Разъем Питания (от батареи) - Может использоваться с блоками питания 9 - 12 Вольт. 2 - Разъем USB (USB Порт) - Может использоваться для питания схем, а также для связи с компьютером. 3 - Индикатор (RX: Прием) - Используется для индикации приема данных. 4 - Индикатор (TX: Передача) - Используется для индикации передачи данных. 5 - Индикатор (Порт 13: поиск неисправностей) - Во время работы скетча показывает правильно ли всё работает. 6 - Порты (ARef, Ground, Digital, Rx, Tx) - опорное напря-

жение, земля, цифровые порты, порты приема и передачи данных. 7 -

71

Индикатор (Индикатор питания) - сигнализирует о подаче питания на плату Arduino. 8 - Reset (сброс) - ручной перезапуск платы Arduino, приводит к перезапуску вашей программы. 9 - Разъем IC SP (Порт программирования) - дает возможность программировать, минуя за-

грузчик самой платы. 10 - Порты (Analog In, Power In, Ground, Power Out, Reset) - аналоговые, входящие, исходящие, питание и земля.

Помимо Arduino UNO стандартной длины существуют платы

Arduino Pro, Arduino Leonardo. Также представлены платы с расширенным набором штыревых линеек Arduino Mega, Arduino Due и умень-

шенных габаритов Arduino Nano, Arduino Micro.

Поскольку «Arduino» является зарегистрированным товарным знаком, сторонние производители вносящие изменения в архитектуру платформы используют другие обозначения для своих продуктов. Клоны совместимы с Arduino программно и аппаратно, что означает они могут использовать программы написанные для Arduino и использовать соответствующие дополнительные модули (Shields). Список клонов достаточно велик и постоянно растет: серия Freeduino (SB, Max Serial, Through-Hole), CraftDuino, Seeeduino, Roboduino, Microduino и т.п.

На российском рынке продвижением образовательных конструкторов на Arduino активно занимается компания «Амперка». Она предлагает для пользователей целый спектр оригинальных наборов для тех, кто делает первые шаги в робототехнике, создании электронных устройств и обучении программированию (рис. 17). Помимо самих робототехнических наборов компанией предлагаются достаточно подробно разработанные инструкции по сборке различных электронных устройств от самых простых до более сложных.

Например, одноименный образовательный набор «Амперка» включает не только электронные компоненты в виде резисторов, светодиодов, транзисторов, моторов, сенсоров, LCD-экрана и платы с микроконтроллером Arduino UNO, но и специально разработанное учебное пособие «Основы программирования микроконтроллеров»27.

27 Бачинин А. и др. Основы программирования микроконтроллеров. ООО

«Амперка», 2013.

72

Данное пособие предназначено для обучающихся средних и старших классов, позволяющее освоить им основы разработки собственных электронных устройств. Помимо теоретического материала в нем представлены упражнения по проектированию электрических схем и программированию микроконтроллера. Разработчиком заявляется что данный набор подходит для проведения уроков информатики и технологии в 7-9 классах.

Рисунок 17. Составляющие образовательных наборов на Arduino от «Амперки»

Помимо образовательного набора «Амперка» компанией предлагается широкий спектр электронных наборов – «Матрешка», «Йодо», «Робоняша», «Малина» и др. Причем не только на базе Arduino, но и на базе Raspberry и российском аналоге совместимом с Arduino – Iskra, программируемом как на С++, так и на JavaScript (Iskra JS).

73

Одним из главных преимуществ применения данных наборов в сфере образовательной робототехники является наличие разработанных учебно-методических материалов для обучающихся по сути к каждому набору (также они представлены в открытом доступе на сайте amperka.ru). К ним относятся как теоретические материалы для начинающих – от понятия электричества до перехода к работе с Arduino, так и разработанные серии «экспериментов» - по сути лабораторные работы, которые достаточно легко можно встроить в образовательный процесс не только школы, но также колледжа и даже вуза.

2.4 Программирование в образовательной робототехнике

Робототехника - это отрасль, где применяются знания из других областей знаний. Одной из областей, находящейся в центре создания роботов, является программирование. Поэтому необходимо расширять знания и постоянно практиковаться в разработке программ для укрепления навыков и знаний.

Создание программы - это то, что определяет поведение программируемых технологических устройств. В данном разделе рассматриваются основные сведения дающие представления о создании алгоритмов, лежащих в основе программирования.

Программирование представляет собой разработку и определение шагов и решений, которым будет следовать технологическое устройство для выполнения определенной задачи, используя специальные инструменты для прямого общения с командами. Таким образом, программирование - это действие по созданию и воплощению этих шагов на устройстве. На современном технологическом оборудовании, в цифровой электронике программирование выполняется путем написания последовательности инструкций (шагов и решений) в так называемом программном коде.

Все технологические устройства имеют свой способ получения последовательности шагов, которые необходимо выполнить. Общение с ними не может осуществляться на обычных языках, таких как английский, русский, язык жестов и т.д., поскольку их основная элек-

74

тронная структура не позволяет им понять эти средства коммуникаций. Вот почему существуют специальные языки программирования, которые, в свою очередь, могут отличаться от устройства к устройству. С их помощью технологические устройства получают инструкции или шаги, поступающие с компьютеров, микроконтроллеров, сотовых телефонов и т.д., для выполнения соответствующих действий. Существует несколько подобных языков: некоторые из них настолько сложны и специфичны, что применяются только для соответствующих устройств; в других, с целью обеспечения лучшего восприятия, используются переводчики для облегчения связи между программистом (разработчиком программного кода) и машиной.

Внастоящее время деятельность по разработке последовательности шагов для устройств не ограничивается конкретным сектором человеческих профессий или профессиональной деятельности. Тем не менее, из числа тех, кто занимается компьютерной областью, к их числу больше относятся те, кто занимается программированием.

Этой деятельностью заняты те, кто обеспечивает работу электронных устройств, особенно распространенных в сфере инженерии. Тем не менее, физики, математики, биологи, химики и специалисты в области точных наук также часто разрабатывают программы для удовлетворения потребностей в своих областях. В настоящее время, благодаря прогрессу в доступе к современным технологическим ресурсам, как преподаватели, так и обучающиеся имеют возможность занимаются данной деятельностью.

Вбудущем, возможно, Программирование будет частью повседневной деятельности людей, которые найдут в ней еще один инструмент, еще один язык, с помощью которого они смогут общаться и решать проблемы с эффективными решениями.

Вповседневной деятельности часто приходится сталкиваться с делами, требующими когнитивных, математических и логических навыков. Иногда эти действия становятся повторяющимися, меняющимися в мелких деталях. Они выполняются с определенной последовательностью простых, упорядоченных шагов, которые в совокупности выглядят достаточно сложными, но позволяют получить удовлетворяющий результат деятельности. Эти действия могут быть свя-

75