Učebnice robotiky se skládá ze dvou částí. Každá využívá jinou technologii. Jedná se o Arduino a Micro:Bit. Stačí si jen vybrat, kterou technologii pro výuku robotiky využijete. Struktura obou částí a příkladů je prakticky stejná.
Učebnice ke stažení (ZIP - 1Gb)
Učebnice se skládá z jednotlivých kapitol, které obsahují konkrétní probírané téma. Materiály pro každé téma jsou rozděleny do tří základních částí a doplněny o další podpůrné materiály.
Každá složka lekce je rozdělena na dílčí podsložky, které mají následující strukturu:
01_Pro_ucitele
02_Pro_zaky
03_Samostudium
04_Zdrojove_kody_prikladu
05_Zaverecny_projekt
06_Dalsi_materialy
Tato složka obsahuje soubory určené učitelům, které představují doporučený průchod hodinou. Dále jsou zde soubory ukázkově vyřešených samostatných úloh, které mají žáci řešit v rámci pracovních listů. Dále jsou zde prezentace k hodině v MS PowerPoint (složka PowerPoint_prezentace), které kopírují průvodce hodinou a celá lekce v jednom souboru se všemi částmi (složka Vse_v_jednom).
Složka obsahuje pracovní listy, které kopírují strukturu PODROBNÉHO PRŮVODCE HODINOU vyučujícího. Soubory s pracovními listy jsou samostatně umístěny v příslušné složce, aby bylo snadné je vytisknout. Pracovní listy lze rozeslat i elektronicky. Správná řešení samostatných úkolů jsou ve složce PRO UČITELE.
Složka obsahuje materiál, který může být studijním doplňkem. Jsou zde podrobné informace k probíranému tématu. Lze jej využít jako studijní materiál jak pro studenty, tak i pro vyučující, kteří se s probíranou látkou seznamují. Jsou zde také podrobně okomentovány schémata zapojení a programové kódy všech příkladů použitých v pracovních listech. Součástí je i námět na projekt, který využívá naučených znalostí z hodiny.
Složka obsahuje soubory zdrojových kódů, které lze otevřít v prostředí Arduino. Jsou zde uvedeny kódy všech vzorových příkladů i samostatných úkolů. Pokud je to nutné, tak lze ve složce nalézt potřebné knihovny pro prostředí Arduino.
Složka obsahuje soubor, ve kterém je uveden postup konstrukce samostatného projektu dále podsložku s tiskovými šablonami pro případnou konstrukci. Šablony jsou uvedeny ve zdrojových souborech, nebo v PDF, které lze jednoduše vytisknout
Ve složce se nachází zejména soubory schémat zapojení všech obvodů uvedených v učebnici, vztahující se k dané lekci.
Učebnice ARDUINO obsahuje sadu metodických materiálů pro učitele se zaměřením na programování, odráží zrevidovaný rámcový vzdělávací plán z informatiky a naplňuje některé z kompetencí, které jsou v něm zařazené.
Termín „Arduino“ v sobě obsahuje jak hardware, tak i software. Arduino je prototypovou a otevřenou platformou založenou na snadno použitelném hardwaru a softwaru. Programovatelné desky Arduino zpracovávají vstupy a s použitím programového kódu vytvoří výstup. K desce Arduino lze přidat řadu dalších hardwarových komponent. S využitím open source knihoven dostupných na webu lze Arduino využít pro širokou škálu projektů, od extrémně jednoduchých až po vysoce komplexní. Tím je tato platforma velice flexibilní.
Programátoři vytvářejí roboty, dálkově řízená vozidla, domácí automatizační zařízení atd. Arduino získalo popularitu díky své jednoduchosti a cenové dostupnosti. Pro začátečníka, včetně dítěte, je relativně snadné s programováním na platformě Arduino začít. Výukový potenciál lze spatřovat v pokrytí několika oblastí jako design, elektronika, embedded systémy a v neposlední řadě programování. Tyto oblasti se navzájem prolínají a doplňují.
Pro práci s Arduino pomocí této učebnice se nevyžadují žádné předchozí zkušenosti, ani pochopení základů elektroniky. Učebnice je rozdělena do kapitol, které obsahují příklady odstupňované podle náročnosti. Každá kapitola obsahuje materiály pro učitele v podobě podrobných průvodců hodinami, pracovními listy pro žáky a podrobnými průvodci teorií, vztahující se k probíranému tématu. V celé učebnici je kladen důraz na samostatné plnění úkolů, které postupně odhalují možnosti platformy Arduino.
- Doporučení, jak pracovat s učebnicí.
- Popis jednotlivých komponent v sadě ARDUINO.
- Popis základní desky ARDUINO a programovacího rozhraní.
- První nastavení programovacího rozhraní.
- Řešení problémů.
- Nutné základy pro první program - kontaktní pole, ohmův zákon, tlačítka, LED.
- (Lekce ke stažení)
- Digitální vstup a výstup s popisem funkcí pro jejich ovládání.
- Podrobný popis zapojení obvodu s LED diodu.
- Základní seznámení s jazykem Wiring.
- Popis rozhraní Arduino IDE pro nahrání kódu do desky.
- Řešené problémy při zapojení LED diody.
- Seznámení s programem Arduino IDE pro nahrávání kódu do desky.
- Princip a zapojení piezzo bzučáku s podrobným vysvětlením.
- Programový kód pro ovládání obvodu s bzučákem.
- Technická část pro závěrečný projekt – Mluvící robot.
- Vysvětlení řešení samostatných úkolů.
- (Lekce ke stažení)
- Deklarace a používání vlastních funkcí.
- Definice polí v Arduinu.
- Použití příkazu cyklu for.
- Programové kódy pro vysvětlení používání polí a cyklu.
- Řešené problémy při zapojení sestavy LED diod.
- Technická část pro závěrečný projekt – stojan na diody.
- Vysvětlení řešení samostatných úkolů.
- (Lekce ke stažení)
- Princip servomotorů.
- Vysvětlení podmínkového příkazu if..else.
- Příklad zapojení servomotoru.
- Princip a zapojení potenciometru v Arduino pro ovládání servomotoru.
- Programové kódy pro vysvětlení používání podmínkového příkazu if..else..
- Řešené problémy při zapojení servomotoru.
- Technická část pro závěrečný projekt – slunečnice.
- Vysvětlení řešení samostatných úkolů.
- (Lekce ke stažení)
- Seznámení se s RGB diodou a její funkčností.
- Princip skládání barev a PWM.
- Správné zapojení RGB diody s využitím zkušeností z předchozích příkladů. Zejména se jedná o volbu rezistorů a jejich zapojení.
- Zavedení pojmů a znalostí týkající se analogových výstupů a mapování hodnot.
- Využití již zavedeného podmínkového příkazu if.
- Zavedení vlastní funkce v programovém kódu.
- Použití příkazu cyklu for.
- (Lekce ke stažení)
- Pochopení principu stejnosměrného motoru.
- Seznámení s principy tranzistoru.
- Zapojení tranzistoru pro regulaci otáček motoru.
- Zapojení externího napájení motoru.
- Využití potenciometru pro regulaci motoru.
- Projekt větráku.
- (Lekce ke stažení)
- Získání dovedností při zapojování senzoru teploty.
- Naučení se pracovat se sériovým monitorem.
- Naučit se zapojit LCD display a zobrazovat hodnoty.
- Připojování externích knihoven pro snazší programování.
- Naučit se zobrazovat hodnoty na LCD displeji.
- Projekt skleníku.
- (Lekce ke stažení)
- Získání dovedností při zapojovování a ovládání maticového displeje.
- Ovládání displje prostřednictvím vícerozměrných polí.
- Propojení s potenciometry (hra Ping Pong).
- Získání znalostí při práci s akcelerometrem (princip, zapojení).
- Propojení akcelerometru a maticového displeje.
- (Lekce ke stažení)
- Pochopit princip joysticku a jeho využití jako vstupní zařízení pro konstrukce na bázi Arduina.
- Sestrojit jednoduchou robotickou ruku za pomoci krokového motorku, servo motorku a dílů vytištěných na 3D tiskárně.
- Tuto ruku naprogramovat a nastavit tak, aby uměla vymáchat pytlík čaje v připraveném hrníčku s vodou o požadované teplotě.
- (Lekce ke stažení)
- Princip IR ovládání.
- Podrobný popis zapojení obvodu s IR diodu.
- Zdrojový kód programu pro IR ovládání
- Podrobný popis zapojení obvodu pro IR ovládání DC a servo motoru
- Zdrojový kód tohot zapojení
- Řešení možných potíží
- Další úkoly pro samostatnou práci
- (Lekce ke stažení)
- Popis přerušení.
- Tlačítko a jeho zapojení
- Zapojení obvodu pro jednoduchý semafor
- Zdrojový kód pro jednoduchý semafor
- Řešení možných potíží
- Složitější úlohy pro semafor, včetně zapojení a zdrojového kódy
- Další úlohy pro samostatnou práci
- (Lekce ke stažení)
Učebnice MicroBit je zaměřena na výuku programování MicroPythonu za pomocí vývojové desky Microbit.
Je určena pro pokročilejší žáky 7. až 9. tříd základních škol a pro neelektrotechnicky zaměřené školy střední.
- Úvod
- Práce s vestavěným LED displejem
- Zobrazování textu
- Zobrazení obrázků vestavěných i vlastních
- Animace
- Použití vestavěných tlačítek
- Práce se zvukem
- Přehrání vestavěných melodií
- Tvorba vlastních melodií
- Generování řeči
- Orientace micro:bitu v prostoru
- Použití vestavěného akcelerometru
- Využití gest
- Použití vestavěného kompasu
- Měření magnetického pole
- Propojení micro:bitů v síti
- Přímé propojení pomocí kabelu
- Bezdrátové propojení pomocí rádia
- Práce s perifériemi
- Ovládání trojbarevné diody
- Měření teploty pomocí externího čidla
- Závěrečný příklad