ورقة سكراتش: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في Tinkering Studio ، قمنا بعمل نماذج أولية لطرق لتعريف الناس بجوانب الإلكترونيات والبرمجة. نظرًا لأن هذه الموضوعات قد تكون مخيفة للمبتدئين ، فقد كانت عملية ممتعة بالنسبة لنا لمحاولة التفكير في طرق لخفض حاجز الدخول.

تتضمن بعض طرقنا المفضلة لتعريف المتعلمين بالدائرة الأساسية تركيب المكونات الإلكترونية على كتل خشبية والسماح للمتعلمين بتجربة توصيلها بمشابك التمساح. لقد استوحينا أيضًا من عمل AIR Jie Qi الذي طور ورش عمل دائرية ورقية بشريط نحاسي وبطاريات خلوية تعمل بالعملة المعدنية ومصابيح LED لعمل إبداعات فنية مضيئة.

فيما يتعلق بالبرمجة ، فقد جربنا لعدة سنوات أنشطة تستخدم سكراتش أو غيرها من لغات البرمجة القائمة على الكتل. الطريقة التي تسمح بها هذه الواجهات للأشخاص بسحب أجزاء من البرنامج وإفلاتها وتوصيلها معًا تشجع على التجريب والتكرار.

كل هذه التأثيرات دفعتنا إلى إنشاء نشاط مزج نسميه "ScratchPaper" لاستكشاف أفكار حول الدوائر واردوينو والبرمجة المرئية.

غالبًا ما رأينا ورش عمل البرمجة والاردوينو التي تبدو معقدة وليست جذابة للمشاركين المبتدئين. في ورشة العمل هذه ، قمنا ببناء نماذج بطاقات ممتعة وملونة مع مصابيح LED أحادية اللون ومفاتيح وأجهزة استشعار مسبقة الصنع وأضواء RGB لتوصيل هذا الموقف المرح. لقد وجدنا أن هذه الإضافة للعناصر الغريبة بالإضافة إلى مجموعة من المواد عالية ومنخفضة التقنية يمكن أن تعطي دعوة أكثر انفتاحًا للانضمام إلى استكشاف هذه الموضوعات. نحن نستخدم scratchx ، وهو امتداد تجريبي للغة برمجة Scratch يضيف كتل للسماح لك بالتحكم في اردوينو.

في هذا الدليل ، يمكنك التعرف على كيفية بناء مكونات النشاط ، والحصول على بعض الأمثلة على الرسومات للعمل بها ، وقراءة بعض الطرق التي يمكن أن تدعم بها المواد والبيئة والتسهيلات الاستكشاف.

الخطوة 1: اجمع هذه المواد

لكتلة اردوينو

Arduino UNO - https://www.adafruit.com/products/50 ،

كبل USB -

سلك صلب صلب -

مسامير نحاسية

# 4 مسامير التنصت على زر الرأس

قطعة من لوح خشبي 1x6

لمكونات دائرة الورق

شريط نحاسي -

ورق البطاقات الملونة

10 كيلو المقاوم -

مستشعر الضوء -

مستشعر FSR -

10 مم LEDs -

10 مم مصابيح LED ذات الكاثود المشترك RGB - https://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/par …

محرك بيجر -

مقاطع التمساح

قلم

أدوات مفيدة

مثقاب يدوي بمثقاب صغير

مفك براغي

شاكوش

كتلة الرملي

مقص

غراء قوي

لحام حديد

نظارات أمان

الخطوة 2: بناء كتلة الأردوينو

أولاً ، قم بتركيب لوحة Arduino UNO على كتلة خشبية مع توصيل دبابيس الألواح بمسامير نحاسية ، بطريقة مماثلة للوحات الدارات الكهربائية الخاصة بنا لاستكشاف الكهرباء. يتيح لك ذلك توصيل المكونات باللوحة باستخدام مشابك التمساح مما يسمح بالتكرار والاختبار.

تحد المسامير النحاسية المتصلة ببعض المسامير من مساحة المشكلة ولكن بالنسبة لنا لا تزال تبدو وكأنها طريقة أصلية لتقديم لوحات اردوينو دون الاعتماد على دروع إضافية أو أجزاء غير عادية.

1. قطع كتلة 1x6 إلى قطعة 4in وصنفرة الحواف

2. ضع لوحة Arduino UNO في منتصف الكتلة ، وقم بتمييز فتحات المسامير باستخدام أقلام الرصاص ، وحفر ثقوبًا في تلك الأماكن.

3. ثبت اردوينو في مكانه

4. حدد خمس نقاط على الجانب الأيمن (جانب الدبوس الرقمي) وثلاث نقاط على اليسار. حفر ثقوب إرشادية والجنيه في المسامير النحاسية

5. استخدم سلك القلب الصلب لتوصيل مآخذ الدبوس الرقمية اردوينو بالمسامير النحاسية. نستخدم أرقام الدبوس 11 و 9 و 6 و 5 و 3 لأن هذه هي دبابيس PWM التي تسمح لنا بتغيير السطوع عن طريق تشغيل وإيقاف الدبوس بمعدل مرتفع جدًا.

6. على الجانب الأيسر ، قم بتوصيل دبوس 5 فولت إلى مسمار للإيجابية ، ودبوس GND بمسمار للسلبية ، والتناظرية A0 في دبوس لأجهزة الاستشعار. يمكنك استخدام السلك الأحمر للإيجابي ، والأسود للسلبي إذا أردت ، لكن هذا ليس ضروريًا.

7. استخدمنا الختم والشارب لتسمية المسامير بالمسامير المقابلة. إذا لم يكن لديك هذه الأدوات ، فقد ترغب في التفكير في طرق أخرى لتتبع الدبابيس.

الخطوة 3: بناء المكونات - المصابيح

حان الوقت الآن لإنشاء مكونات الدائرة الورقية التي سيتم التحكم فيها بواسطة برمجة اردوينو و سكرشكس.

لمصباح LED واحد

1. قص مربع 2in x 2in من البطاقات الملونة

2. اقطع قطعتين صغيرتين من الشريط النحاسي وألصقهما بالمربع ، تاركًا مساحة للـ LED.

3. ضع طرفي مصباح LED على الشريط النحاسي وقم بلحامهما. إذا لم يكن لديك مكواة لحام ، يمكنك فقط استخدام شريط سكوتش لتثبيت الخيوط على الشريط على الرغم من أنه لن يكون آمنًا. ضع علامة على الجانبين (+) و (-) بالقلم الرصاص على الورق الملون.

لمصابيح RGB LED

1. قم بقص قطعة مربعة من البطاقات البيضاء بحجم 3 × 3 بوصة

2. استخدم الكاثود RGB LED الشائع واختبر الرصاص الذي يتوافق مع اللون. يمكنك تمييزها بألوان حادة لتتبعها.

3. اربط ثلاث قطع صغيرة من الشريط النحاسي بجانب واحد من الورقة وقطعة واحدة في المنتصف على الجانب الآخر. قم بتوصيل الخيوط الثلاثة الإيجابية لمصباح LED (للألوان المختلفة) بالشريط النحاسي على جانب واحد والرصاص السالب بالجانب الآخر. قم بلحامها أو لصقها في مكانها ووضع علامة على الجانب (-) والألوان الثلاثة المختلفة.

لمصابيح R و G و B LED

1. قص قطعة مستطيلة من الورق الملون مقاس 2 × 3 بوصة

2. قم بإرفاق شريط واحد عبر جانب الورقة للجانب السلبي لمصابيح LED. ضع ثلاث شرائح من الشريط النحاسي على الجانب الآخر.

3. ضع مؤشر LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق على الورق بحيث تكون الأطراف السالبة على الجانب المشترك والخيوط الإيجابية على الجوانب الفردية. استخدم قلم رصاص لوضع علامة على الجانبين (+) و (-).

الخطوة 4: بناء المكونات - المحولات

تتمثل الخطوة التالية في إنشاء مفاتيح تشغيل / إيقاف تشغيل لتشغيل برامج مختلفة في مشروعك. يمكن أن تأخذ هذه أشكالًا مختلفة باستخدام الطيات أو النوافذ المنبثقة ، لذا جرب تجربة تصميمات مختلفة.

1. يحتاج كل مفتاح من المفاتيح إلى ثلاث نقاط ربط بلوحة اردوينو. واحد إلى الموجب ، وواحد إلى السالب ، وواحد إلى دبوس الإدخال الرقمي. ضع ثلاث قطع من الشريط النحاسي لأسفل ، واحدة لكل من هذه الخيوط.

2. ضع مقاومًا 10 كيلو بين قطع الشريط النحاسي الذي سيتم توصيله بالدبوس السالب والرقمي. جندى المقاوم في مكانه.

3. ابحث عن طريقة لتوصيل قطعة أخرى من الشريط النحاسي التي يمكن تحريكها لإجراء اتصال بين الأسلاك الموجبة والرقمية. يمكن أن يكون هذا قطعة منبثقة مقطوعة أو مربع به نوابض ورقية مطوية أو مفتاح مطوي بسيط.

الخطوة 5: بناء المكونات - أجهزة الاستشعار

يمكن لجهاز الاستشعار اكتشاف الأحداث أو التغييرات في بيئته. عند توصيله ، يمكن أن يقرأ دبوس A0 من اردوينو قيمة المستشعر ويتيح لك استخدامه في مشروعك. لقد اختبرنا مستشعرات الضوء ومستشعرات الضغط باستخدام ورق الخدش حتى الآن ، ولكن يمكنك تجربة أنواع مختلفة من المستشعرات التي تقيس الصوت أو اللون أو التوصيل.

1. يحتاج كل مستشعر إلى ثلاث نقاط ربط بلوحة اردوينو على دبوس الإدخال الموجب والسالب والتناظري. ضع ثلاث قطع من الشريط النحاسي لأسفل لكل من هذه الخيوط.

2. ضع مقاومًا 10 كيلو بين السالب والرصاص الرقمي بشريط نحاسي. جندى المقاوم في مكانه.

3. قم بتوصيل مستشعر الضوء أو مستشعر الضغط بين الأسلاك الموجبة والتناظرية في الشريط النحاسي.

الخطوة 6: وحوش الورق

إحدى الطرق الممتعة لدمج بعض المرح والغرابة في مجموعة المواد هي صنع بعض الوحوش الورقية بعيون googly يمكن برمجتها للاهتزاز بمحرك اهتزازي.

1 اقطع مربعين 2 × 2 من الورق الملون. قطع شكل وحش مثير للاهتمام وإرفاق عيون googly في الأماكن المناسبة.

2 ألصق شريطًا نحاسيًا على المربع الأساسي والوحش الموجود في نفس المستوى.

3. قم بتوصيل الأسلاك بمحرك جهاز الاستدعاء بقطعتين من الشريط اللاصق على وجه الوحش ولحام الخيوط في مكانها. ثبت المحرك على الورق.

4. قم بقص مستطيل من نفس البطاقات الملونة وقم بطيه من المنتصف. استخدم القطعة على شكل حرف L كدعم واستخدم عصا الغراء لتوصيل القطعتين معًا.

5. قم بلحام قطعتين من الشريط النحاسي معًا.

الخطوة 7: إعداد Scratchx و Arduino

لقد استخدمنا scratchx ، وهو امتداد تجريبي للغة برمجة الخدش للتحكم في الدوائر الورقية باستخدام اردوينو. هناك الكثير من لغات البرمجة القائمة على الكتل التي يمكنك اختبارها مثل Ardublocks و Mblock و S4A وغيرها. سيركز هذا الدليل على scratchx ، ولكن يمكنك اختبار التنسيقات الأخرى.

تم استعارة هذه المعلومات من دليل Kreg Hanning لبدء التشغيل لـ scratchx ، قد ترغب فقط في النقر فوق موقعه للحصول على مزيد من الإرشادات التفصيلية وصور الشاشة (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

قم بتحميل البرنامج الثابت StandardFirmata إلى Arduino

1. إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل ، فقم بتنزيل وتثبيت برنامج Arduino من
2. قم بتوصيل لوحة Arduino بمنفذ USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك
3. قم بتشغيل برنامج Arduino
4. انتقل إلى File> Examples> Firmata> Standard Firmata
5. حدد لوحة Arduino الخاصة بك من قائمة Tools> Board
6. حدد المنفذ التسلسلي الخاص بك من قائمة Tools> Port. على نظام Mac ، يكون مثل /dev/tty.usbmodem-1511. في Windows ، من المحتمل أن يكون منفذ COM الأعلى رقمًا. (أو افصل Arduino ، وتحقق من القائمة ، ثم أعد توصيل Arduino الخاص بك وشاهد المنفذ الجديد الذي يظهر.)
7. انقر فوق الزر تحميل

قم بتثبيت البرنامج الإضافي لمتصفح Scratch Extensions

1. ستحتاج إلى استخدام متصفح الويب Firefox حتى يعمل هذا الامتداد
2. قم بتنزيل وتثبيت البرنامج المساعد Scratch Extensions Browser Plugin لـ "متصفحات الويب الأخرى"

قم بتحميل امتداد Arduino على ScratchX

قم بتشغيل الامتداد بالانتقال إلى عنوان URL التالي:

scratchx.org/؟url=https://khanning.github.i…

قد ترى رسالة أخرى ، "هل تسمح لـ scratchx.org بتشغيل المكونات الإضافية؟". اضبط كل من Adobe Flash و Scratch Device على "السماح والتذكر" وانقر فوق "موافق".

عندما ترى ضوء المؤشر في علامة التبويب "المزيد من الكتل" ، اتجه إلى اللون الأخضر على استعداد لبدء استخدام الامتداد!

الخطوة 8: بعض الأمثلة على الرسومات

قد ترغب في بدء تجاربك مع scratchx والورق والدوائر و arduino مع بعض الأمثلة على الرسومات التي قمنا بإنشائها باستخدام عينة من التعليمات البرمجية التي تولد ضوءًا وامضًا ، ومفتاحًا يعمل على تشغيل وإيقاف مؤشر LED ، ومستشعر الضوء الذي يمكنه التحكم في السطوع من الضوء.

اذهب إلى قائمة الملفات وافتح مثالاً للبرنامج. بمجرد حصولك على الضوء الأخضر على الشاشة لتوصيل Arduino ، يمكنك توصيل مكونات الدائرة الورقية بـ arduino باستخدام مقاطع aligator كما هو موضح في صورة الخلفية.

عندما تبدأ في بناء برامجك الخاصة ، يمكنك البدء ببرنامج اللوحة الفارغة. عند العمل على برنامج خدش لاردوينو ، فأنت بحاجة إلى إعداد البرنامج تحت "كتلة القبعة" التي تقول "عندما يكون الجهاز متصلاً" عن طريق تعيين مصابيح LED وأزرار وأجهزة مؤازرة إلى دبابيس مختلفة.

لجعل الأضواء والمفاتيح وأجهزة الاستشعار تفعل شيئًا ما ، يمكنك إنشاء برنامج يعيش أسفل مجموعة القبعة "عند النقر فوق العلم". قد ترغب في تجربة التكرارات والحلقات الدائمة والمدخلات العشوائية وأوقات الانتظار. يمكنك أيضًا تضمين الشخصيات والأصوات والخلفيات المتغيرة باستخدام الأنواع الأخرى من قوالب الخدش.

إليك مقطع فيديو عن ورق الخدش أثناء العمل في مؤتمر ASTC في تامبا هذا العام للحصول على فكرة عن كيفية ظهور ذلك عمليًا:

flic.kr/p/MKHtcf

الخطوة 9: إنشاء ورشة عمل ScratchPaper

بعد تجربة إنشاء مشاريع ScratchPaper شخصيًا ، يمكنك التفكير في مشاركة النشاط مع أشخاص آخرين. نحاول إجراء تعديلات على تصميم النشاط والمواد والبيئة والتسهيل لدعم المتعلمين في عمليتهم الخاصة وتطوير الأفكار. إليك بعض الأشياء التي نفكر فيها أثناء قيامنا بإعداد ورشة العمل في Tinkering Studio أو مع معلمين آخرين في مؤتمرات مختلفة. يمكنك تعديل هذه العناصر وتعديلها لتلائم مساحاتك وجمهورك.

بيئة العمل المشترك

أثناء قيامنا بإعداد بيئة لورشة العمل ، لا نريد التركيز بشكل أساسي على أجهزة الكمبيوتر ، بل نرغب في جعلها مجرد أداة أخرى جنبًا إلى جنب مع المواد المشتركة والأمثلة الملهمة. عادةً ما يفسح جدولنا المصمم على شكل عظم الكلب مزيدًا من التعاون ومشاركة الأفكار ، وهو ما يمثل تحديًا أكبر في الأنشطة القائمة على الشاشة حيث ليس من السهل رؤية عمل الآخرين.

أمثلة وإلهامات

بالقرب من مدخل الغرفة أنشأنا "ركنًا للفضول" لإظهار بعض الامتدادات الممكنة للنشاط. قمنا بتضمين أمثلة على الدوائر الورقية التي تستخدم شريحة أتيني ، وبعض الأمثلة الفنية للدوائر الورقية وتاج نيكول النحاسي التناظري الذي يستخدم مستشعرات الضوء ومصابيح RGB LED بترتيب مادي مثير للاهتمام.

العمل في أزواج

بالنسبة لورشة العمل مع الفريق هنا ، طلبنا منهم العمل في أزواج والتي أعتقد أنها ساعدت حقًا في دفع الاستكشافات إلى الأمام. سمح وجود أشخاص يساهمون في تحقيق مشترك بالتواصل بشأن ما يشعرون براحة أكبر معه والتعلم من بعضهم البعض. يمنح الجمع بين الكائنات في العالم المادي مع البرمجة الخدش مساحة أكبر للتفكير بأيدي الفرد ويسمح للشركاء بمشاركة مساحة المشكلة.

المواد

بالنسبة لورشة العمل ، نقوم بإعداد ما لا يقل عن ثلاث بطاقات LED فردية وواحدة أو اثنتين من كل مكون إضافي (مصابيح RGB ، وحوش الورق ، والمفاتيح ، وأجهزة الاستشعار) لكل مجموعة.

تقاسم والتفكير

نشارك دائمًا النتائج والأفكار في نهاية ورشة العمل ، وكان من الرائع حقًا أن نرى كيف عملت كل مجموعة على تحقيقات فريدة تتضمن الأزرار والأصوات وأجهزة الاستشعار. على الرغم من أنه لم يكن لدينا سوى الأمثلة البسيطة للتغلب عليها ، إلا أن السرد ورواية القصص بدأت في الظهور. كما هو الحال مع أي نشاط ترقيع ، فإننا نبحث عن نتائج متنوعة تعكس عملية كل مجموعة.

الخطوة 10: اصنعها بنفسك

هذا نشاط تجريبي كنا نعمل عليه منذ بضعة أشهر ونستمر في تجربة مواد ومحفزات ومشاريع مختلفة. نأمل أن تقوم بتجربة مكونات إلكترونية مختلفة ، وطرق مثيرة للاهتمام لصنع المفاتيح ، وأنواع جديدة من المخرجات ، وترتيبات مختلفة لمصابيح LED. أخبرنا كيف تقوم بإعادة مزج هذا النشاط وتعديله حتى نتمكن من الاستمرار في التعرف على ما هو ممكن للدوائر الورقية واردوينو والبرمجة باستخدام scratchx.