Opiskelijat opiskelevat fysiikan tunnilla valon ja sähkön ilmiöitä. Opiskelijoille esitellään katuvalojen toimintaa ja valojen syttymistä vain pimeällä. Tässä työssä tehdään valoresistorista ja ledistä koostuva piiri, joka toimii hyvin samalla tavoin. Opiskelijat ohjelmoivat yövalon S4A-ohjelmistolla. Tämän tunnin tarkoituksena on esitellä opiskelijoille ohjelmointikonsepteja, joita he voivat käyttää käytännön ongelmien ratkaisemiseen.
| Tekijä | Maria Nikita |
| Oppiaineet | Fysiikka, tietotekniikka |
| Kesto | 40 minuuttia |
| Pedagoginen lähestymistapa | Tekemällä oppiminen, käytännön ongelmat |
| Kompetenssit | Algoritmit, ongelmanratkaisu, ongelman jakaminen osiin |
| Ikäryhmä | 5. lk ja vanhemmat |
| Teknologiat | S4A (Scratch for Arduino) software, Arduino kit |
Kuvaus
Johdanto: Fysiikan tunneilla opiskelijat oppivat valosta, sähköstä ja elektronisista piireistä, tässä harjoituksessa sovelletaan niitä tietoja käytäntöön.
Aktiviteetti 1: Opettaja esittelee katuvalojen toiminnan. Katuvalojen päälle laittaminen eivät voi toimia ajastimen perusteella, sillä pilvisellä säällä pimeä tulee paljon aiemmin. Myös päivän pituus vaihtelee vuodenajan mukaan ja liian aikaisin päälle laitetut valot tuhlaavat energiaa. Valot pitäisi saada syttymään silloin, kun niitä tarvitaan, mutta ei aiemmin. Voidaan yhdessä pohtia miten valojen ohjaus kannattaa toteuttaa. Lopulta opettaja kertoo, että on mahdollista asettaa toiminta valoon reagoivan anturin avulla. (5 minuuttia)
Keskustelu: Opiskelijat keskustelevat luokassa, kuinka valoon reagoiva anturi tekisi katuvaloista automaattisen. Opettaja esittelee opiskelijoille valoresistorin (valoherkkä vastus) ja selittää heille sen käytön. (5 minuuttia)
Aktiviteetti 2: Opiskelijat jakautuvat kolmen tai neljän oppilaan ryhmiin. Opettaja antaa jokaiselle ryhmälle Arduino UNO -levyn, kytkentälevyn, valoresistorin, LEDin, 2 vastusta (220Ω ja 10kΩ) , johtoja ja USB-kaapelin. Ryhmille annetaan myös paperikopio Arduino-piirikaaviosgta, jonka he ovat tekemässä. Opettaja selittää opiskelijoille, että he tekevät automaattisen yövalon. Opiskelijoita kannustetaan tekemään yhteistyötä ja sijoittamaan oikeat komponentit sopiviin paikkoihin kytkentälevylle ja Arduino-piirille. Sillä välin opettaja selittää yksinkertaistaen, mikä Arduino on ja mikä on kaikkien muiden heidän käyttämiensä komponenttien rooli. (10 minuuttia)
Aktiviteetti 3: Opiskelijat luovat S4A: ssa ohjelman, joka käyttää valoresistorin tuloa LEDin sytyttämiseen. Opiskelijat ovat jo perehtyneet Scratch-ympäristöön, joten S4A-ympäristö ei näytä heiltä aivan uudelta.
Tehtävät
A. Avaa S4A-ohjelma. Liitä Arduino-kortti tietokoneeseen USB-kaapelilla. Katso anturikortin Analog0-arvo.
- Peitä valoresistori kädelläsi. Mitä huomaat?
——————————————————————————————————————————————–
2. Sammuta luokan valot (tai sulje verhot). Mitä huomaat?
———————————————————————————————————————————————
3. Mikä on kynnysarvo, joka erottaa pimeyden valoisasta?
———————————————————————————————————————————————
B. Ohjelmoi LED-valo kytkeytymään päälle ja pois päältä riippuen valovastuksen anturin arvosta (Analog0-arvo).
- Mitä lohkoa aiot käyttää tarkistaaksesi, onko anturin antama arvo alle kynnysarvon?
———————————————————————————————————————————————
2. Minkä lohkon avulla aiot kytkeä LED-valon päälle, jos luokassa on pimeää? Entä miten sammutat LED-valon, jos on valoisaa?
——————————————————————————————————————————————–
3. Mitä lohkoa aiot käyttää, jotta ohjelmasi toistuu ikuisesti?
———————————————————————————————————————————————
Suorita ja tarkista ohjelma. Peitä / paljasta valoresistori kädelläsi tai sulje / avaa luokan verhot ja tarkista toimiiko yövalo kunnolla. Tee tarvittavat muutokset. (20-40 minuuttia)
Tehtävä 4: Opiskelijat rikastuttavat ohjelmaa, voivat luoda esimerkiksi tarinaa pimeydestä ja valosta.
A. Luo tarina pimeästä ja valoisasta. Lisää taustat ja spritet ohjelmaasi. Noudata yllä olevia ohjeita:
- Valitse tausta, joka näyttää paikan päivänvalossa ja tausta, joka näyttää paikan yöllä.
- Valitse sprite (t).
B. Lisää komentoja ohjelmaasi. Ohjelmoi tausta muuttumaan päivästä yöhön, jos anturin arvo on pienempi kuin kynnysarvo ja päinvastoin. Samanaikaisesti ohjelmoi spritesi sanomaan tai tekemään jotain erityistä, jos anturi havaitsee valoa, ja sanoo tai / ja tekee jotain erilaista, kun on pimeää.
(20-40 minuuttia)
