🌟 INTRODUCCIÓ
- Aula d'informàtica.
- Un ordinador per a cada equip.
- Pissarra o projector.
- Connexió a Internet.
- Kit d'Arduino (placa, servomotor, LEDs, ultrasons, protoboard, botó, resistències).
En l'apassionant món de l'electrònica i la programació, Arduino emergeix com una eina poderosa i accessible, obrint un ventall de possibilitats per a la innovació i la creativitat tecnològica. Cada plataforma de maquinari i programació té les seves peculiaritats i aplicacions específiques, i en l'era digital actual, comprendre la interacció entre el maquinari i el programari s'ha tornat crucial, no només per als futurs enginyers sinó també com a competència clau en el pensament crític i la resolució de problemes per als estudiants de tots els nivells.
Quan es tracta d'introduir els estudiants en el món de l'electrònica i la programació, és essencial seleccionar eines que siguin no només accessibles i fàcils d'entendre, sinó també que permetin la creació immediata de projectes tangibles. Per aquesta raó, la nostra unitat didàctica se centrarà en Arduino.
🗓️ PROGRAMACIÓ
Aquesta unitat sobre Arduino es divideix en quatre sessions de 55 minuts cadascuna, dissenyades per guiar els estudiants des dels fonaments bàsics fins a la realització d'un projecte final. Si els estudiants ja tenen experiència prèvia amb Arduino, es pot optar per una repassada ràpida dels conceptes clau i avançar directament cap al desenvolupament del projecte final.
1️⃣ Introducció a Arduino i Configuració Bàsica: Exploració de què és Arduino i com configurar l'entorn de desenvolupament per començar.
2️⃣ Fonaments de Programació en Arduino: Aprenentatge de la sintaxi bàsica d'Arduino i control d'entrades/sortides digitals.
3️⃣ Treballant amb Sensors i Actuadors: Experimentació amb sensors i actuadors per entendre com interactuen amb la placa Arduino.
4️⃣ Projecte Mini Paperera de Reciclatge: Aplicació pràctica dels coneixements adquirits per construir una paperera automatitzada amb sensor de moviment.
SESSIÓ 1 - INTRODUCCIÓ A ARDUINO
En aquesta primera sessió ens centrarem en introduir els estudiants als conceptes fonamentals d'Arduino. Explorarem què és Arduino, el seu potencial en projectes d'electrònica i programació, i procedirem a configurar l'entorn de desenvolupament integrat (IDE) d'Arduino.
FASE 1 ⏰10' aprox.
Introducció a Arduino: Presentar als estudiants què és Arduino, les seves aplicacions i la seva importància en el món de l'electrònica i la programació. Mostrar diferents models de plaques Arduino. Discutir exemples de projectes realitzats amb Arduino.
FASE 2 ⏰15' aprox.
Configuració de l'Entorn de Desenvolupament: Guiar als estudiants en la instal·lació de l'IDE d'Arduino i familiaritzar-los amb la interfície. Descarregar i instal·lar l'IDE d'Arduino. Navegar per la interfície de l'IDE i explicar-ne els components bàsics.
FASE 3 ⏰15' aprox.
Coneixent la Placa Arduino: Explicar les parts d'una placa Arduino i el seu funcionament. Identificar i explicar els components principals de la placa (ports, pins, microcontrolador, etc.). Connectar la placa Arduino a l'ordinador i provar-ne el funcionament.
FASE 4 ⏰ 10' aprox.
Primer Programa en Arduino: Escriure i carregar un programa simple en Arduino per familiaritzar els estudiants amb el procés de programació i càrrega. Escriure el codi mínim necessari per executar un programa. Explicar l'estructura del programa i com es carrega a la placa. 🌐 Exemple Programa Bàsic
FASE 5 ⏰ 5' aprox.
Reflexió i Preguntes: Un moment per reflexionar sobre el que s'ha après i resoldre dubtes. Discutir com s'aplicarà el que s'ha après en el projecte final. Respondre preguntes i aclarir dubtes.
SESSIÓ 2 - FONAMENTS DE PROGRAMACIÓ
Després d'establir una base sòlida a la nostra sessió inicial sobre Arduino, la segona sessió es centrarà en els fonaments de la programació en Arduino. Els estudiants aprendran la sintaxi bàsica d'Arduino, l'estructura d'un programa típic i com controlar les entrades i sortides digitals, habilitats essencials per a qualsevol projecte d'electrònica.
FASE 1 ⏰10' aprox.
Fonaments de la Programació: Repàs als estudiants de l'estructura bàsica d'un programa en Arduino, incloent les funcions com setup() i loop(). Explorar la sintaxi del llenguatge de programació d'Arduino.
FASE 2 ⏰10' aprox.
Control d'Entrades/Sortides Digitals: Ensenyar als estudiants com controlar les entrades i sortides digitals en Arduino. Realitzar exercicis pràctics, com arrencar i apagar un LED amb un botó. 🌐 Exemple de Botó i LED
FASE 3 ⏰15' aprox.
Exercicis Pràctics de Programació: Els estudiants aplicaran el que han après realitzant tasques de programació senzilles, reforçant la seva comprensió dels conceptes bàsics.
FASE 4 ⏰ 10' aprox.
Depuració i Solució de Problemes: Instruir als estudiants en les tècniques bàsiques de depuració en Arduino. Realitzar exercicis que impliquin identificar i corregir errors comuns als programes.
FASE 5 ⏰ 5' aprox.
Discussió i Reflexió: Concloure la sessió amb una discussió sobre com s'aplicaran els conceptes apresos en el projecte final. Respondre preguntes i aclarir qualsevol dubte que puguin tenir els estudiants.
SESSIÓ 3 - TREBALLANT AMB SENSORS I ACTUADORS
En aquesta tercera sessió, ens endinsarem en el món dels sensors i actuadors amb Arduino, explorant com interactuar amb ells. Aquesta sessió és fonamental per preparar els estudiants per al projecte final, on integraran un sensor de moviment i un servomotor. Aquesta sessió pràctica ens prepara per poder fer un projecte més complex.
FASE 1 ⏰10' aprox.
Introducció a Sensors i Actuadors: Presentar els conceptes de sensors i actuadors a Arduino. Explicar com es poden utilitzar per interactuar amb l'entorn físic.
FASE 2 ⏰15' aprox.
Experimentant amb un Sensor Simple: Realitzar un exercici pràctic amb un sensor bàsic, com un sensor de llum o de temperatura, per comprendre com llegir dades dels sensors a Arduino. 🌐 Exemple de Sensor d'Ultrasons
FASE 3 ⏰15' aprox.
Controlant un Actuador: Ensenyar als estudiants a controlar un actuador, com un servomotor, utilitzant Arduino. Realitzar un exercici pràctic per entendre la programació i el control de l'actuador. 🌐 Exemple de Servomotor
FASE 4 ⏰ 10' aprox.
Integració de Sensors i Actuadors: Combinar el que s'ha après sobre sensors i actuadors en un únic exercici, demostrant com poden treballar junts en un projecte. 🌐 Exemple Servomotor amb Sensor
FASE 5 ⏰ 5' aprox.
Preparació per al Projecte Final i Reflexió: Discutir com els coneixements adquirits s'aplicaran en el projecte de la mini paperera per a piles amb sensor de moviment. Respondre preguntes i fomentar la reflexió sobre les aplicacions pràctiques del que s'ha après.
SESSIÓ 4 - PROJECTE MINI PAPERA DE RECICLATGE
En aquesta quarta i última sessió, aplicarem tot el que s'ha après per construir el nostre projecte final: una mini paperera per a piles amb sensor de moviment. Utilitzarem vídeos d'Up! Steam com a guia per facilitar el desenvolupament del projecte. Si ho preferiu, podeu utilitzar aquesta sessió per construir el vostre propi projecte per a la competició.
FASE 1 ⏰5' aprox.
Introducció al Programari i Maquinari d'Arduino: Revisar els fonaments del programari i maquinari d'Arduino, establint una base per a l'inici del projecte.
FASE 2 ⏰15' aprox.
Entenent el Projecte: Obtenir una visió general del projecte de la mini paperera, comprenent els objectius i components necessaris.
FASE 3 ⏰15' aprox.
Programació del Servomotor: Aprendre a programar el servomotor, que és essencial per controlar l'obertura i tancament de la tapa de la paperera.
FASE 4 ⏰ 10' aprox.
Implementació del Sensor d'Ultrasons: Integrar i programar el sensor d'ultrasons per detectar moviment, un element clau per a l'automatització de la paperera.
FASE 5 ⏰ 5' aprox.
Programació Final i Muntatge: Completar la programació final del projecte, integrant tots els components i realitzant un muntatge complet del sistema. En aquesta fase combinem tots els elements vistos fins ara i finalitzem amb una mini paperera de reciclatge completament funcional.
FASE 6 ⏰ 5' aprox.
Reflexió i Discussió Final: Concloure amb una reflexió sobre el projecte, discutint els reptes enfrontats, les solucions trobades i els aprenentatges clau del desenvolupament del projecte.
📊 RÚBRICA D'AVALUACIÓ
La present rúbrica d'avaluació 📊 està meticulosament dissenyada per valorar el rendiment i el progrés dels estudiants en la nostra unitat didàctica centrada en Arduino, dins de l'assignatura de Tecnologia i Digitalització de l'Educació Secundària Obligatòria (ESO). A través d'aquesta eina avaluativa, busquem mesurar la comprensió i aplicació efectiva dels conceptes d'Arduino, des de la configuració inicial i programació bàsica fins a la implementació de sensors, actuadors i la culminació en un projecte final integrador. Aquesta rúbrica té com a objectiu garantir una avaluació integral que no només mesuri les habilitats tècniques adquirides, sinó també la capacitat dels estudiants per treballar en equip, innovar i aplicar de manera pràctica els seus coneixements en projectes tangibles, fomentant així el seu desenvolupament en el camp de la tecnologia digital i l'electrònica.
Indicadors | Suspens (1-4) | Aprovat (5-6) | Notable (7-8) | Excel·lent (9-10) |
Comprensió d'Arduino | No comprèn els conceptes bàsics d'Arduino. | Comprèn els conceptes bàsics d'Arduino. | Bona comprensió i aplicació dels conceptes d'Arduino. | Excel·lent comprensió i aplicació creativa d'Arduino. |
Fonaments de Programació | No aplica la programació en Arduino. | Aplica la programació en Arduino de manera bàsica. | Utilitza la programació d'Arduino de manera efectiva. | Demostreu un ús avançat i creatiu de la programació en Arduino. |
Ús de Condicionals i Variables | No implementa condicionals ni variables. | Ús bàsic de condicionals i variables. | Aplica condicionals i variables adequadament. | Ús avançat i efectiu de condicionals i variables. |
Ús de Sensors i Actuadors | No implementa sensors ni actuadors. | Ús bàsic de sensors i actuadors. | Aplica sensors i actuadors adequadament. | Ús avançat i efectiu de sensors i actuadors. |
Projecte Final | No completa o realitza un projecte molt bàsic. | Completa un projecte simple amb orientació. | Desenvolupa un projecte complet amb poca ajuda. | Crea un projecte innovador i ben estructurat. |
Treball en Equip i Col·laboració | No col·labora eficaçment en l'equip. | Col·labora, però amb participació limitada. | Col·labora eficaçment i contribueix a l'equip. | Excel·lent col·laboració i aportacions significatives a l'equip. |
Reflexió i Autoavaluació | No realitza reflexions ni s'autoavalua el seu treball. | Reflexiona i s'autoavalua el seu treball bàsicament. | Reflexió i autoavaluació detallada del seu treball. | Reflexió i autoavaluació excepcionals del seu treball. |
Creativitat i Innovació | Mostra poca creativitat o innovació. | Alguna creativitat i innovació en el seu treball. | Mostra notable creativitat i innovació. | Alta creativitat i innovació en el seu projecte. |
💡 CONSELLS PER A L'EDUCADOR
Arduino ens obri les portes a un vast univers de possibilitats creatives, on cada idea pot prendre forma i vida. No obstant això, és crucial començar amb passos ferms i enfocats. Optar per una placa base específica, com la popular Arduino Uno, i equipar-se amb components essencials com servomotors, sensors d'ultrasons, LEDs i pantalles, és un excel·lent punt de partida. Amb aquests elements bàsics, units a una espurna d'imaginació, es poden crear meravelles tecnològiques, des d'un sofisticat control de semàfors fins a enginyoses palanques mecàniques. El que és realment fascinant d'aquest viatge amb Arduino és la habilitat per combinar components electrònics amb materials tan diversos com el cartró o peces impresse en 3D. Aquest enfocament holístic ens permet no només conceptualitzar, sinó també materialitzar prototips i eines que no només són innovadores, sinó també extraordinàriament útils.
Fes un cop d'ull als projectes que s'han presentat en edicions anteriors de Up! Steam. Molts dels equips que han participat a la categoria MAKERS han utilitzat Arduino. 🌐 Veure Projectes d'edicions anteriors de Up! Steam