Занятия для детей в клубе "Лоцман"

Электроника — это одна из основ современной техники. Без понимания основ электроники невозможно заниматься робототехникой, моделированием, невозможно даже понять, как работает любой бытовой прибор — от настольной лампы до компьютера.

• Электрический ток, проводники и диэлектрики.
• Напряжение, сопротивление, сила тока, закон Ома.
• Использование измерительных приборов.
• Резисторы, светодиоды, кнопки, расчёт параметров цепи.
• Последовательное и параллельное соединение.
• Делитель напряжения из двух резисторов. Резистивные датчики.
• Потенциометры, варианты использования потенциометра.
• Полупроводниковые устройства: диоды и транзисторы.
• Использование транзистора и потенциометра для управления мотором.
• Электромагниты. Реле и его использование.
• Принципы работы мотора и генератора.
• Конденсаторы, их назначение и цепи с конденсаторами.
• Микросхемы и электронная логика.

• Резисторы, светодиоды, кнопки, конденсаторы, диоды, транзисторы, потенциометры, моторы, реле, фоторезисторы, термисторы.
• Макетные платы, провода, аккумуляторы и другие источники питания.
• Мультиметры.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
• Сайт Tinkercad.com для виртуального моделирования.

Робот — это не обязательно железный человек с механическим голосом. :) Робот это техническое устройство, управляемое программой. Мы делаем различные схемы и устройства на основе микроконтроллеров и пишем для них программы. Работаем мы на платформе "Ардуино".

• Общее устройство плат Arduino, питание платы и подключаемых устройств.
• Цифровые и аналоговые сигналы. Ввод и вывод. Цифровые и аналоговые порты на платах Arduino.
• Последовательные порты и работа с ними.
• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
• Использование резистивных датчиков с Arduino.
• Использование пьезоэлемента ("пищалки").
• Дальномеры, их использование с Arduino.
• Сервомоторы, управление ими.
• Управление моторами постоянного вращения с помощью Arduino.
• Использование отражательных инфракрасных датчиков для обнаружения препятствий и для движения по линии.
• Работа с LCD и OLED экранами разных типов.
• Управление Arduino через Bluetooth и другие беспроводные протоколы.
• Энкодеры для измерения движения.
• Понятие прерывания. Использование прерываний.
• Светодиодные устройства вывода: 7-сегментные индикаторы, светодиодные матрицы и их сборки.
• Управление микросхемой - выходным сдвиговым регистром.
• Датчики положения в пространстве: гироскоп, акселерометр, компас.
• Датчики цвета, движения, температуры, влажности, газов и другие датчики.
• Шаговые моторы и управление ими.
• Подключение Arduino к сети через Ethernet или WiFi. Создание web-сервера на Arduino.

• Платы Arduino и совместимые.
• Датчики разных типов: дальномеры, фоторезисторы, отражательные датчики, энкодеры, датчики положения в пространстве и другие.
• "Шилды" разного назначения.
• Устройства вывода: экраны, светодиодные дисплеи.
• Моторы разных типов: постоянного вращения, серво, шаговые.
• Резисторы, светодиоды, кнопки, конденсаторы, транзисторы, потенциометры.
• Монтажные платы, провода, аккумуляторы и другие источники питания.
• Модули Bluetooth, WiFi и другие беспроводные модули.
• Мультиметры, паяльник, различные инструменты.
• 3d принтер.
• Поля для движения по линии и других робототехнических задач.
• Программное обеспечение: Arduino IDE.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
• Сайт tinkercad.com для виртуального моделирования схем.

Lego Education — это самая популярная в России робототехническая платформа для занятий с детьми. Она отличается низким входным порогом: здесь не требуется особых знаний, и можно получить результат уже на первом занятии. Среда программирования блоковая, наглядная (хотя, есть и вариант программирования на Питоне).

• Интерфейс среды программирования, типы блоков, подключение к компьютеру.
• Управление движением.
• Работа с датчиками.
• Передача данных между блоками.
• Структура программы: циклы, переключатели и др..
• Кегельринг.
• Алгоритмы движения по линии.
• Более сложные задачи: обход препятствия, программирование проезда перекрёстков и др..

• Наборы Lego Education EV3.
• Поля для движения по линии и других робототехнических задач.
• Программное обеспечение: Lego Mindstorm, EV3 Classroom.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием нашего сайта school.lotsman.ru.

Для управления устройствами на основе Ардуино мы изучаем программирование на одном из самых известных языков программирования — C++ ("си плюс плюс"). Для программирования Ардуино поначалу достаточно базовых знаний этого языка. А потом можно постепенно изучать новые, всё более продвинутые приёмы.

В ближайших планах также программирование на языке Python.

• Синтаксис C++, общая структура программы на C++, макроопределения, комментарии.
• Особенности среды разработки Arduino IDE. Блоки setup и loop. Настройки. Загрузка программы в плату.
• Функции ввода и вывода для цифровых портов. 
• Функции времени.
• Функции аналогового ввода и псевдоаналогового вывода (ШИМ).
• Работа с последовательным портом. Класс Serial и его методы.
• Оператор условия if/else.
• Переменные, массивы и типы данных. Особенности разных плат.
• Работа с текстовыми данными.
• Математика в программировании: математические функции, арифметические и логические операции, побитовые операции.
• Пользовательские функции, их объявление и использование.
• Циклы разных типов (for и while).
• Использование готовых библиотек.
• Работа с прерываниями Arduino.
• Особенности программирования для платформы ESP.

• Аппаратное обеспечение: платы Arduino, ESP и другие совместимые.
• Дополнительные модули и детали для сборки схем.
• Программное обеспечение: Arduino IDE.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
• Сайт tinkercad.com для виртуального моделирования и программирования.

Часто бывает, что для твоего робота или другого проекта нужна какая-то небольшая деталь, которую в готовом виде взять негде. Тогда поможет 3d принтер! Только нужно немного подучиться. :)

• Основы 3d печати: технологии, принтеры, возможности.
• Программы для 3d моделирования разного назначения: для творческих и дизайнерских задач, для трёхмерной анимации, для технического моделирования.
• Работа в программе Fusion 360. Создание моделей для технического творчества.
• Сайты с готовыми моделями в интернете. Модификация моделей под свои нужды.
• Практика по 3d печати. Выбор материалов, настройка принтера.

• 3d принтеры, пластик для них разных видов.
• Программное обеспечение: Fusion 360 и другие программы.
• Справочные материалы с использованием Google Класса.
• Сайт thingiverse.com и другие сайты с коллекциями трёхмерных моделей.

Практически всё, что мы делаем на занятиях — мы делаем с использованием компьютеров. А значит, нужно уметь грамотно и эффективно ими пользоваться. Нужно понимать устройство компьютера, знать полезные комбинации клавиш, уметь работать в разных операционных системах, а также в командной строке. Нужно грамотно использовать офисные программы, современные облачные технологии, разбираться в работе интернета и локальной сети...

• История и разновидности компьютеров.
• Устройство компьютера, компьютерное "железо".
• Виды информации и действия с ней.
• Организация хранения информации на дисках: файлы, директории, пути, имена и расширения...
• Программы прикладные, системные, служебные, средства разработки программ.
• Разновидности и форматы файлов, их связь с программами. Ассоциации.
• Операционные системы. Средства виртуализации.
• Файловые менеджеры. Приёмы работы в Far.
• Архивы и архиваторы.
• Интерфейс Windows. Комбинации клавиш и другие приёмы работы.
• Единицы информации. Пересчёт одних единиц в другие.
• Системы счисления: двоичная, шестнадцатеричная.
• Работа с текстом и офисными программами. Кодировки текста.
• Основы работы с графикой, звуком, видео.
• Интерфейс командной строки. Работа с архивами в командной строке.
• Принципы работы локальных сетей и интернета.
• Облачные технологии и совместная работа.

• Конечно же компьютеры. :)
• Компьютерные комплектующие и системные блоки в качестве наглядных пособий.
• Программное обеспечение: Windows, Linux, Microsoft Office, Open Office, Far, FastStone image viewer, разные браузеры и другие программы.
• Наш учебный сайт school.lotsman.ru, где размещены онлайн-уроки и тесты.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.

Базовые знания в области создания web-страничек и сайтов в наше время входят в необходимый минимум компьютерной грамотности. В нашем клубе эти знания могут пригодиться в разных ситуациях. Во-первых, у нас есть наши сайты, в развитии и наполнении которых участвуют дети (например, этот сайт). Во-вторых, желающие могут делать свои сайты. А в-третьих, мы даже на Arduino делаем веб-странички. :)

• Понятия веб-странички и сайта. Статические и динамические сайты. CMS.
• Доменные имена. Хостинг. Веб-серверы.
• Основы HTML.
• Основы CSS.
• Основы JavaScript.
• Составляющие динамического сайта. Понятие о базе данных, скриптах.
• Конструкторы сайтов. Google сайты. CMS.
• CMS Joomla, Wordpress.
• CMS для образования Moodle.
• Основы оптимизации сайтов и дизайна.
• Создание собственного сайта или работа с сайтами организации.
• Создание собственного web-сервера.
• Создание web-сервера на Arduino.

• Программное обеспечение: текстовый редактор (Far, Brackets и другие), браузеры.
• Справочные материалы, задания, тесты, с использованием Google Класса.
• Наш учебный сайт school.lotsman.ru, где размещены онлайн-уроки и тесты.
• Сайты организации lotsman.ru, kids-club.ru — для обучения работе с динамическими сайтами.
• Бесплатные хостинги и виртуальные серверы на AWS Amazon и других платформах.
• Платы ESP (Arduino-совместимые).