G5專案課 feat.區比|認識chibi控制板

紫芋粥
zuo-si-wen-xiang
Published in
7 min readJun 6, 2019
前情提要:
延續上學期的電路實作,這學期這群五年級的小孩正式從紙電路進入到「開發版」的世界。上學期主要是把知識點放在「電子元件」和「電路原理」,而這學期會把知識點放在「電路控制」和「電路設計」。

大概花半小時快速複習電路上基本的知識(像是電壓、電流、導體、正負極、電流方向),發下可愛的chibi講義,跟著芙恩和他的好朋友,順順利利進入chibitroinics開發版的世界!

如果你想要多多認識開發版,可以參考我之前寫的幾篇:

你覺得+3V和其他0123腳位有什麼不一樣?

如題,我把開發版畫到黑板上之後,我對著台下的同學問。P很快就舉手了,他有滿多接觸開發版的經驗。「+3V代表一直是有電的,0–5號是不一定有電的意思」對於第一次接觸「腳位pin」的同學,真的不是很直覺。不過在這裡我認為這個問題只是一個引言,未來還有很多能解釋的機會。

開發版世界裡的還有串並聯嗎?

串並聯是上學期花了很多時間釐清的議題,而在進入開發版的世界之後,往往會忽略孩子對於開發版和傳統電學上的串並聯感到困惑,為什麼老師在進入開發版之後就再也不會強調串並聯了呢?

在課程設計上,我也是在課程中才發現我自己漏掉這一塊了。因為開發版是一種「控制電」的裝置,跟一般電學比起來,好像就不太需要在乎串並聯,而是你打算要控制哪一顆。而同一個腳位控制兩顆燈,代表兩顆燈「一起」被控制,這事要學生接受並不困難,但要「怎麼接」才是問題所在。一些學生覺得應該是用並聯的方式,另一些學生糾結在為什麼不能串聯,但對我來說,用串並聯去解釋並不是一個好的方式,我選擇使用「控制」的意義。每顆LED的正極都要接到控制它的腳位,所以同個腳位控制兩顆燈才會看起來很像並聯(可以這樣算吧XD),如果是串聯,腳位所輸出的電壓並沒辦法驅動兩顆燈,因為兩顆燈大約需要5V(2.5V+2.5V)。

我的植物發芽了!引起興趣最重要!

上學期的電路一直都是用CR2032電池,這學期的開發版上有一個+3V腳位,代表這個腳位可以持續供應3伏特的電壓,而這樣的腳位就能最為燈光畫作的一些穩定的光源。

穩定的電路帶給孩子創意自信!看!他們的盆栽真的什麼都可以長出來!

老師你來看我的燈光秀-前置作業其實是電路規劃設計(layout)

要把開發版學好,應該要分成「硬體知識」和「軟體知識」,我們學校的孩子花在程式設計的時間很多,特別是在學cospaces期間,很多人的能力都大幅提升。所以我這裡要解決的是「硬體問題」

一次要對23個人說明硬體常見問題是非常困難的,因此我設計了一個遊戲,由我出題目,從1顆燈到3顆燈,從同一個腳位到不同腳位,慢慢看到孩子從眉頭深鎖到開心大笑,最後也為隔壁同學出了題目,大家都玩得很開心!

一開始的問題大概是:

使用D0腳位控制1顆燈、D5腳位控制1顆燈
或是使用D2腳位控制1顆燈、D4腳位控制1顆燈

到最後開始變的比較困難,像是:

使用D0腳位控制2顆燈、D5腳位控制1顆燈
或是使用D2腳位控制1顆燈、D4腳位控制2顆燈,只能使用1個GND

活動進行到最後,大家逐漸理解,不再有同學問我是串並聯或是把電路中的正負極搞混,能好好的把電路畫清楚,原來搞定開發版之前是把後面的電路layout搞清楚啊!

進入程式的世界-老師我可以用程式碼控制電了嗎?

在設計自己第一隻用程式碼控制的電路之前,小孩對於控制已經有想法,但是沒有辦法清楚的用「程式」表達,中間還是有點卡卡的!這其實就是這堂課最想教的「運算思維」,讓每一個孩子都開始練習學習「電腦是怎麼思考的」

程式和電路本來就要分開教!前置作業搞定了電路的部分,那現在就是要一起把「軟體」的邏輯弄清楚!一對23個小孩說程式碼,老師其實是無法掌握每個人到底吸收了多少,聽懂了多少!因此,我用seesaw設計了一個「chibitornics程式大考驗」,總共有五題,從簡單到難,思考時間總共有20分鐘!結果有人五分鐘就完成了,有人寫到最後1分鐘還有三題,可以知道在一個班級程度的差異化有這麼大!

當時設計的五個問題:

題目一:D0閃爍,中間間格100ms
題目二:D0和D1同時閃爍,中間間格500ms
題目三:D0和D1不同時閃爍,中間間格500ms
題目四:D0、D2、D4和D1、D3、D5交錯閃爍,中間間格300ms
題目五:D0、D1亮->D2、D3亮->D4、D5亮,中間間格300ms,接著從D5開始關燈,逐漸關到D0,中間間隔100ms

為什麼要寫這麼多延遲(delay)?

有考試當然會有檢討,孩子們其實都可以看到seesaw上其他人的答案,不過考試是對自己負責,其實也不會去抄別人的,只是寫完五題的人就會很認真的開始看每一個回答,思考自己為什麼和別人寫的不一樣,有人會說:「老師這兩種應該是一樣的吧!都算對啦!」有人會很緊張的一行一行確認,好像自己跟別人不一樣就是錯了!信心明顯不足!

特別抽了幾個答案不太一樣的小孩上去寫,一起檢討的感覺很好!每個人都有平等的權力支持或反對這個答案,也許兩個都對,也許兩個都錯。

大部分的問題都卡在哪裡要加入延遲(delay),很多孩子面多這麼多delay腦袋都快燒壞了,其實在程式碼裡加入「時間」,只是要讓兩個動作之間有暫停的時間,避免ON和OFF之間是完全沒有暫停的,這樣人眼是無法分辨亮與暗的!

但對和錯已經不是這麼重要了,而是你的運算思維能力有沒有跟上我所設定的程度,而這個思維是支持你自由發揮創意最大的籌碼。

最後,每個人都順利了用ON/OFF完成了最簡單的電路。前面的那些辛苦,都已經內化成思維的一部分,開開心心順順利利的完成第一份大作業!一起欣賞孩子們所作的煙火秀吧!

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紫芋粥
zuo-si-wen-xiang

科技教育工作者,喜歡和學生互相學習,認為課程是從學習空間裡長出來的。 #Taiwan #Educator #FutureClass #Maker #Techspace #Makerspaceforkid #STEAM #Librarian #EdTech #SouthEastAsia #Traveler