Urządzenie //code.Node jest zaprojektowane specjalnie do nauki programowania opartej o doświadczenia przyrodnicze, odbywającej się w warunkach szkolnych.
Z powodzeniem może być też wykorzystywane do uatrakcyjnienia doświadczeń wykonywanych czujnikami PASCO na lekcjach przedmiotów przyrodniczych.
//code.Node posiada sześć interaktywnych czujników i cztery urządzenia wyjściowe.
Programowanie odbywa się w języku wizualnym Blockly, będącym częścią oprogramowania PASCO do obsługi doświadczeń przyrodniczych (SPARKvue lub Capstone) lub w języku tekstowym Python.
Do programowania można użyć także wszystkich innych bezprzewodowych czujników i urządzeń wykonawczych PASCO oraz przewodowych czujników serii PASPORT połączonych za pośrednictwem interfejsu AirLink (PS-3200).
Do każdego urządzenia //code.Node dołączamy podręcznik, zawierający materiały do lekcji prowadzonych metodą nauki programowania opartej o wykorzystanie doświadczeń przyrodniczych i badanie zjawisk w otaczającym nas świecie.
//code.Node to gotowe rozwiązanie do kodowania, które łączy w sobie badanie za pomocą czujników cyfrowych rzeczywistego świata otaczającego uczniów, kodowanie w języku wizualnym Blockly i wyświetlanie na bieżąco danych pomiarowych oraz wyjściowych kodu. W ten sposób można najskuteczniej rozwijać myślenie procesowe i komputacyjne uczniów oraz stosować nauczanie przez doświadczanie, czyli podstawy metodologii nauczania STEM.
//code.Node, jest urządzeniem, w którym wszystkie elementy elektroniczne zamknięte są w trwałej, odpornej na uderzenia obudowie. W przeciwieństwie do zestawów typu „zrób to sam” (DIY), można je więc powierzyć do nauki wszystkim uczniom, na każdym poziomie edukacji, a nie tylko pasjonatom. //code.Node nie popsuje się także wskutek błędnego połączenia elementów. Poza tym – jest objęte pięcioletnią gwarancją producenta.
Dzisiejsza młodzież żyje w cyfrowym świecie pełnym czujników i urządzeń sterowanych za pomocą kodu. Od automatycznego oświetlenia nocnego po systemy hamowania awaryjnego, czujniki odgrywają integralną rolę w codziennym życiu. Dzięki //code.Node i kodowaniu w języku Blockly uczniowie mogą poznać działanie tych czujników, ich zastosowania i kod, który je kontroluje. Każde ćwiczenie z //code.Node to postawienie przed uczniami wyzwania polegającego na stworzeniu interaktywnego programu reagującego na czynniki zewnętrzne, który przenosi naukę programowania z ekranu komputera do świata realnego.
//code.Node posiada sześć wbudowanych czujników i cztery urządzenia wyjściowe. Programowanie odbywa się za pomocą przyjaznego i intuicyjnego interfejsu Blockly, który jest częścią oprogramowania SPARKvue lub PASCO Capstone, używanego do rejestrowania i analizowania danych pomiarowych w doświadczeniach przyrodniczych. Uczniowie mogą więc zobaczyć, w jaki sposób urządzenia wejściowe zbierają dane oraz jak urządzenia wyjściowe reagują na dane z czujników lub programu.
Czujniki wejściowe
- Czujnik światła – mierzy poziom oświetlenia w pomieszczeniach i na zewnątrz.
- Czujnik pola magnetycznego – mierzy wielkość i kierunek pól magnetycznych.
- Czujnik ruchu – mierzy przyspieszenie, aby określić, jak //code.Node się porusza.
- Czujnik temperatury – mierzy temperaturę otoczenia wokół //code.Node.
- Czujnik dźwięku – mierzy ciśnienie powietrza i na tej podstawie podaje poziom dźwięku w otoczeniu.
- Przełączniki chwilowe – wykorzystywane przy kodowaniu, do włączania i wyłączania zaprogramowanych instrukcji.
Urządzenia wyjściowe
- Dioda LED RGB – dioda, w której można oddzielnie zaprogramować natężenia światła czerwonego, zielonego i niebieskiego, aby uzyskać dowolny kolor.
- Matryca diod LED 5×5 – urządzenie składające się z 25 jednokolorowych diod, których natężenie światła można programować oddzielnie, aby wyświetlać na nim litery, cyfry i symbole.
- Głośnik – może wydawać dźwięk o wybranej częstotliwości, aby na przykład zaprogramować reakcję na określone wydarzenia.
- Tekst – polecenie Blockly dotyczące wyświetlenia wyniku liczbowego lub tekstowego jest kompatybilne z ekranem cyfrowym programów SPARKvue i PASCO Capstone, co pozwala wyświetlać komunikaty programu na urządzeniach komputerowych, do których podłączono //code.Node.
Matrycę LED 5×5 można zaprogramować tak, by każda dioda świeciła niezależnie, na różnych poziomach jasności. Gdy uczniowie odpowiednio ją zaprogramują, można na niej wyświetlać litery, cyfry animacje itp., jak na ekranie komputera. Na obrazku widoczna jest klasyczna „buźka”.
Kompatybilność z wszystkimi czujnikami PASCO
Zintegrowanie interfejsu Blockly z programami SPARKvue i Capstone umożliwia sterowanie wszystkimi czujnikami PASCO (bezprzewodowymi i przewodowymi serii PASPORT) za pomocą kodu. Po podłączeniu czujnika do oprogramowania PASCO użytkownik może używać Blockly do sterowania zbieraniem i wyświetlaniem danych z czujnika. Czujniki i urządzenia wyjściowe //code.Node mogą być używane albo samodzielnie, albo razem z dowolnymi innymi czujnikami PASCO, co pozwala tworzyć skomplikowane pętle sprzężenia zwrotnego, zautomatyzowane eksperymenty, sygnały reakcji na wydarzenia itp.
Zestaw zawiera
- 1 x //code.Node
- 1 x przewód do ładowania
Rozwijanie umiejętności
Myślenie komputacyjne i emocjonalne uczenie się
//Code.Node wykorzystuje myślenie projektowe i rozwiązywanie problemów do rozwijania podstaw myślenia algorytmicznego . W miarę postępów w nauce z //code.Node, warto zachęcać uczniów są do stworzenia swojej własnej ścieżki dojścia do określonego przez nauczyciela celu. Po napisaniu programu, kod zostanie wykonany po kliknięciu przycisku START w programie SPARKvue lub Capstone. Jeśli uczeń uzyska poprawne dane lub sygnał wie, że osiągnął sukces. Jeśli nie, może przystąpić do debugowania, by poprawić swój kod.
Ucząc się programowania z czujnikami, uczniowie jednocześnie rozwijają swoje kompetencje emocjonalne, takie jak pokonywanie niepowodzeń poprzez wytrwałość i współpracę. Zadania związane z kodowaniem skłaniają uczniów do współpracy, ponieważ niektórzy z nich odkrywają rozwiązania wcześniej niż inni. W miarę postępów w nauce, młodzież uczy się polegać na swoich mocnych stronach, aby uzyskiwać lepsze wyniki. Dodatkowo pozwala to nauczycielom przysłuchiwać się dyskusjom w klasie, śledzić rozumowanie i odkrywać potencjał uczniów, który w innych warunkach nigdy by się nie ujawnił.
Wypełnienie luki pomiędzy programowaniem a umiejętnością operowania danymi.
Obecnie większość programistów tworzy strony internetowe, formularze i inne tego rodzaju treści. W przyszłości zadania te zostaną prawdopodobnie zautomatyzowane, w wyniku czego informatycy będą pracować głównie jako analitycy danych. Podczas gdy globalne zapotrzebowanie na specjalistów w tej dziedzinie stale rośnie, większość rozwiązań edukacyjnych w zakresie kodowania nie wypełnia luki między programowaniem a umiejętnością operowania danymi. //Code.Node integruje gromadzenie danych z procesem programowania, dzięki czemu tworzy niespotykaną dotąd platformę do rozwijania podstawowych umiejętności dotyczących zarówno myślenia algorytmicznego jak i analizy danych.
Wizualizacja, gromadzenie i analiza danych za pomocą //code.Node
Integracja wizualizacji danych z programowaniem w //Code.Node odbywa się przy użyciu naszego wielokrotnie nagradzanego oprogramowania do gromadzenia i analizy danych. Po pomyślnym zaprogramowaniu poleceń dotyczących czujników, uczniowie mogą wizualizować otrzymane rezultaty przy użyciu dowolnej z wielu opcji wyświetlania danych w SPARKvue lub Capstone. Te nadzwyczajne możliwości zachęcają ich do wypróbowania różnych sposobów prezentacji danych, korzystania z formatów wykresów najbardziej odpowiednich do uzyskanych wyników oraz pobudzają ciekawość i emocje związane z analizowaniem danych.
Dzięki //code.Node można łatwo powiązać lekcje programowania z ciekawymi dla uczniów ćwiczeniami z zakresu analizy danych. Po zaprogramowaniu swojego urządzenia i zebraniu danych uczniowie mogą użyć SPARKvue lub Capstone do analizy wyników. Obie platformy posiadają zarówno podstawowe jak i zaawansowane narzędzia analityczne, wobec tego obie są odpowiednie dla uczniów w każdym wieku. Młodsi uczniowie mogą łatwo znaleźć wartość najmniejszą, największą i średnią swoich wyników, podczas gdy starsi mogą na przykład dopasować do nich równanie krzywej, policzyć pole pod wykresem, odchylenie standardowe lub zastosować inne, zaawansowane narzędzia analizy. Po przeanalizowaniu i zinterpretowaniu danych uzyskanych ze sterowanych komputerowo eksperymentów, uczniowie mogą na podstawie ich rezultatów podejmować decyzje dotyczących następnych zadań programistycznych i doświadczalnych.
Przykładowe zastosowania
Dla początkujących: pomiar efektywności świetlnej żarówek
W tym ćwiczeniu uczniowie wykorzystują wbudowany czujnik temperatury //code.Node do pomiaru ciepła promieniującego z różnych żarówek i wykorzystują swoje dane do ustalenia, która z nich jest najbardziej efektywna. Lekcję warto zacząć od rozmowy z klasą na temat żarówek, ilości energii wypromieniowanej przez nie w formie światła i w formie ciepła oraz zużywanej przez nie energii. Gdy uczniowie zrozumieją, na czym polegają różnice w efektywności świetlnej żarówek, mogą rozpocząć programowanie instrukcji dla czujnika temperatury //code.Node. Prawidłowy kod spowoduje reakcję na wartość temperatury w czasie rzeczywistym, polegającą na przykład na pojawieniu się odpowiedniego napisu tak, jak na rysunku.
Po sprawdzeniu działania programu uczniowie mogą przetestować różne żarówki, zbliżając urządzenie //code.Node na tę samą odległość do każdej z nich. Mogą na przykład ułożyć je w kolejności od najbardziej do najmniej energooszczędnej.
Dla zaawansowanych: skonstruowanie czujnika antykradzieżowego
To propozycja zadania otwartego, rozwijającego umiejętność programowania i zachęcająca do kreatywności. Polega ono na stworzeniu zabezpieczenia przed kradzieżą urządzenia //code.Node. Istnieje wiele sposobów zrealizowania tego celu. Jednym z nich może być wykorzystanie wbudowanego w urządzenie akcelerometru oraz głośnika, diody LED RGB, matrycy diod LED oraz przycisków. Złodziej, który ukradnie //code.Node i zacznie uciekać, porusza się z pewnym przyspieszeniem. Najpierw trzeba oszacować, jak wrażliwe jest urządzenie, w zależności od sposobu poruszania się niosącego je człowieka. Potem trzeba odpowiedzieć na kolejne pytania. Przy jakim przyspieszeniu ma zadziałać system antykradzieżowy? Czy należy opóźnić rozpoczęcie alarmu? Jak można włączać i wyłączać system antykradzieżowy?
Uczniowie mogą napisać program tak, by głośnik //code.Node włączał się w celu uruchomienia alarmu, gdy wskazanie akcelerometru osiągnie określony próg. Mogą nawet zaprogramować alarm tak, by częstotliwość dźwięku zwiększała wraz ze wzrostem prędkości złodzieja a dodatkowo – dioda LED RGB migała. Matryca diod 5×5 może zostać wykorzystana do wskazywania za pomocą symbolu otwartej lub zamkniętej kłódki, kiedy alarm jest aktywny. Włączanie i wyłączanie alarmu może odbywać się z wykorzystaniem przycisków znajdujących się w obudowie //code.Node.
W tym ćwiczeniu wykorzystuje się metodę projektu, współpracę, myślenie algorytmiczne i rozwiązywanie problemów w sposób, który rozwija najbardziej potrzebne dzisiejszym uczniom kluczowe kompetencje cyfrowe.
Zapraszamy na stronę poświęconą kodowaniu
Specyfikacja
| Zakres czujnika światła | Światło widzialne (400 nm do 700 nm) |
| Czułość czujnika światła | Około 600 lx do 50 000 lx (bez kalibracji) |
| Czułość czujnika poziomu dźwięku | Około 70 dB do 100 dB (bez kalibracji) |
| Zakres czujnika pola magnetycznego | ±50 gaussów |
| Zakres czujnika przyspieszenia | ±8 g, pomiar 2-osiowy |
| Zakres czujnika temperatury otoczenia | -25°C do 40°C |
| Rozdzielczość czujnika temperatury otoczenia | 0,05°C |
| Dokładność czujnika temperatury otoczenia | ±1°C |
| Maksymalna częstotliwość próbkowania | 100 Hz |
| Przyciski chwilowe (2 szt.) | Funkcje Włącz/Wyłącz |
| Zakres częstotliwości wyjściowych głośnika | 10 Hz do 10 000 Hz |
| Wielokolorowa dioda LED | Niezależna regulacja natężenia światła czerwonego, zielonego i niebieskiego |
Ten czujnik nie posiada opcji zdalnego rejestrowanie danych do pamięci wewnętrznej.
Oprogramowanie
Ten produkt wymaga oprogramowania PASCO do gromadzenia i analizy danych – SPARKvue (polecany) lub bardziej zaawansowanego – Capstone.
Program SPARKvue w wersji na tablety i smartfony w systemie Android, iPady, iPhony i Chromebooki jest bezpłatny.
Połączenie
Czujnik nie wymaga żadnych interfejsów. Można go połączyć się z urządzeniem pomiarowym bezprzewodowo za pośrednictwem Bluetooth 4 (Low Energy) lub poprzez przewód USB.
W przypadku urządzeń ze starszymi systemami operacyjnymi lub nie wyposażonych w technologię Bluetooth 4, konieczne jest zastosowanie Adaptera USB – Bluetooth 4.0 (PS-3500). Prosimy o zapoznanie się z informacją Kompatybilność urządzeń z technologią bezprzewodową Bluetooth 4.