Coding a scuola con BBC micro:bit – caccia al tesoro

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Condivido la scheda di lavoro per la realizzazione di un’attività di Coding con micro:bit che ha come obiettivo all’allenamento allo svolgimento delle simulazioni delle prove INVALSI per i bambini di scuola elementare attraverso la realizzazione di un gioco di caccia al tesoro con micro:bit

L’attività è stata realizzata qualche giorno fa con allievi di 4’ elementare.

E’ possibile, con piccole modifiche adattare l’attività per studenti delle scuole medie, per gli studenti di scuola superiore potrebbe esssere proposto l’utilizzo dei linguaggi di programmazione JavaScript oppure MicroPython.

Preparazione

Tesoro: costituito da una scatola di caramelle al cui interno viene inserito un micro:bit che emette un segnale identificativo a bassa potenza. La scatola di caramelle viene nascosta nel giardino della scuola.

Sistema di ricerca: ogni allievo, o gruppi di allievi, viene assegnato un micro:bit da utilizzare come sistema di ricerca tesoro.

L’attività è suddivisa in 4 parti

Parte 1

Spiegazione e realizzazione programmi da inserire sui micro:bit “cercatori”

Parte 2

Tutti i kit micro:bit vengono ripresi dal docente che provvederà a disasseblare ogni parte nel seguente modo:

1. scheda
2. contenitore batterie
3. coperchio contenitore batteria
4. batteria 1
5. batteria 2

I kit disassemblati saranno inseriti in apposita scatola che identifica l’allievo o il gruppo.

Parte 3

Si dispongono in ogni scatola 5 domande (ogni domanda scritta su un singolo foglietto) prese dai questionari dell’INVALSI. Ogni allievo o gruppo avrà domande diverse dagli altri studenti.

Parte 4

Caccia al tesoro

Procedura

Ad ogni domanda sarà associato un elemento del kit.
Per rispondere alle domande gli allievi dovranno essere muniti solo di una matita e di una gomma.
Alla partenza del gioco l’insegnante assegnerà a ciascun allievo/gruppo la prima domanda, se la risposta dello studente sarà corretta l’allievo guadagnerà un elemento del kit e potrà richiedere il secondo fogliettino su cui è riportato il secondo quesito e così di seguito fino all’ultima domanda.
Quando il kit sarà completato e quindi lo studento o il gruppo avrà risposto correttamente a tutte le domande allora sarà possibilità correre in giardino per cercare il tesoro.
Il gruppo che trova il tesoro, costituito da caramelle gommose, regala a ciascun allievo della classe una caramella e tiene per se la restante parte di caramelle.
Perché quelle gommose? Perché io ne sono goloso 😉

Variante 1

E’ possibile guadagnare degli indizi rispondendo ad altre domande INVALSI.

Fasi di svolgimento dell’attività

Fase 1
Caccia al tesoro 1: creare dei gruppi di allievi (massimo 3 per gruppo) che rispondono insieme alle domande.
Fase 2
Caccia al tesoro 2: attività svolta singolarmente da ogni studente

Variante 2 (facilitata)

Fase 1
Tutti gli allievi singolarmente svolgono la simulazione della prova INVALSI
Fase 2
La maestra corregge e spiega in classe le prove insieme agli allievi
Fase 3
Si ripete l’attività di caccia al tesoro con le stesse domande svolte singolarmente nella fase 1

Variante 3 (divertente)

La maestra n. 1, munita della sua borsa/zaino personale annuncia alla classe che uscirà dalla classe per nascondere il tesoro in giardino, appena esce dalla classe, senza essere vista dagli allievi nasconde la scatola nella sua borsa.
La maestra 2 in classe dirà agli allievi di collegare le batterie solamente quando saranno in giardino e quando darà il via.
Mentre gli allievi cercano il tesoro, la maestra 1 con aria indifferente, camminerà nel giardino, dopo un po’ di tempo la maestra 2 dirà: “ragazzi mi sembrate in difficoltà! Non sarà il caso di chiedere qualche indizio?”
Chiedere un indizio, come detto sopra consiste nel rispondere ad altre domande INVALSI.
Procedere fino a quando ritenete 🙂

Ovviamente potete procedere aggiungendo delle prove per far ottenere indizi agli allievi, ad esempio:

Per ottenere l’indizio bisogna:

rispondere alle domande invalsi
fare una capriola
fare un giro di campo
bere un bicchiere d’acqua
mangiare una mela
…

o quello che vie viene in mente e che pensate possa essere utile per il bene dell’allievo.

L’attività di Coding per la realizzazione dei programmi per il tesoro e per la ricerca del tesoro sono ripresi integralmente dall’attività: Hot or Cold sul sito di riferimento.
Sempre allo stesso link trovate anche gli esempi per realizzare il codice per una caccia al tesoro in cui si bisogna cercare più tesori.

Fasi in via di sperimentazione

Realizzare un sistema di ricerca munito di altoparlante che emette impulsi a frequenza diversa in funzione della distanza dal tesoro.

Scheda di lavoro

OBIETTIVO

Utilizzo di un micro:bit per cercare un TESORO.
Il TESORO è nascosto all’interno di una scatola al cui interno è disposto un micro:bit TRASMETTITORE che emette un segnale identificativo a bassa potenza.
Il sistema di ricerca è costituito da un micro:bit CERCATORE assegnato agli allievi.

Requisiti

Per lo svolgimento dell’attività è indispensabile avere 1 micro:bit per il TESORO e almeno 1 micro:bit per allievo o gruppo di allievi da utilizzare come sistema di ricerca.

Ripasso

Usare la funzione radio di micro:bit

Il micro:bit può funzionare come una radio, può inviare e ricevere messaggi attraverso un segnale radio
Una radio che può inviare e ricevere informazioni è chiamata ricetrasmettitore
Attraverso il segnale radio di micro:bit è possibile inviare testo, numeri o anche informazioni dai sensori collegati al micro:bit

Configurazione della trasmissione radio

Così come accade per una trasmissione radio che deve essere selezionata per ascoltarla, così anche con micro:bit bisogna selezionare una stazione, nel caso di micro:bit viene chiamato canale o gruppo, in questo modo due o più micro:bit “sintonizzandosi” sul medesimo gruppo potranno ricevere ed inviare messaggi sul gruppo.
L’impostazione del gruppo avviene selezionando un numero da 0 a 255, per fare un’analogia con la radio con cui ascolti la musica e come se ci fossero 255 stazioni radio su cui però non puoi solo ascoltare, ma anche inviare i tuoi messaggi.

IMPOSTAZIONE DEL micro:bit TESORO

PASSO 1
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “radio set group 1” all’interno dell’istruzione “on start”

PASSO 2
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “radio set trasmission number”
all’interno dell’istruzione “on start”

PASSO 3
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “radio set trasmission power” ed impostate la potenza ad 1

PASSO 4
All’interno dell’istruzione forever inserire l’istruzione “radio send number 0” che si trova nella sezione Radio

PASSO 5
Dalla sezione Basic inserire due istruzioni “show icon”, una con un cuore grande ed un’altra con un cuore piccolo

PASSO 6
Fate click su Download per trasferire il programma sul micro:bit TESORO

IMPOSTAZIONE DEL micro:bit ESPLORATORE IL MESSAGGIO

PASSO 7
Realizzare un nuovo programma. Cancellate l’istruzione forever
Per poter ascoltare il messaggio che proviene dal TESORO bisogna impostare anche per l’ESPLORATORE lo stesso canale di trasmissione.
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “radio set group 1” all’interno dell’istruzione “on start”

PASSO 8
Dalla sezione Variables, create una nuova variabile con nome segnale

PASSO 8
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “on radio received receivedNumber”

PASSO 9
Dalla sezione Variables trascinare l’istruzione “set segnale to” all’interno del campo di

PASSO 10
Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “on radio received signal strenght” al posto dello zero nell’istruzione “set segnale to”

PASSO 11
Per verificare se il TESORO è in prossimità del CERCATORE bisognerà controllare se:

il segnale emesso dal TESORO è minore di -90 allora visualizza un diamante piccolo
il segnale emesso dal TESORO è minore di -80 allora visualizza un diamante grande
se nessuna delle condizioni precedenti è vera, perché il segnale è ancora più potente allora vicinissimi al tesoro, quindi visualizziamo un quadrato

N.B. Fate alcuni esperimenti per valutare la sensibilità del micro:bit usato per cercare il tesoro. Nel caso desiderate cambiare la sensibilità agite sui valori -90 e -80.

PASSO 12
Fate click su Download per trasferire il programma sul micro:bit CERCATORE

Per rendere più agevole l’utilizzo in classe, allego questa scheda di lavoro impaginata in formato PDF.

Scheda di lavoro – caccia al tesoro

Errori comuni nell’uso di Arduino – evitare lo stato flottante di un pin di Arduino

2 Repliche

Uno degli errori tipici che riscontro durante le correzioni degli esercizi dei miei studenti alle prime esperienze nell’uso dei microcontrollori, è quello di ritenere che su un pin non collegato a nulla vi sia la presenza di uno stato logico LOW, questo non è corretto. Viene definito floating (flottante) un pin di ingresso a cui non è collegato nulla, in questa condizione sul pin potrebbe essere presente qualsiasi stato.

L’uso di un resistore collegato in modalità pull-up o pull-down costringerà il pin a uno stato noto, ma questa non è l’unica modalità. E’ possibile fissare uno stato su un pin utilizzando un metodo, in parte già illustrato in un mio precedente post, che sfrutta l’utilizzo di un resistore di pull-up interno alla scheda. Per abilitare questa resistenza sarà sufficiente indicare all’interno del setup la funzione pinMode() con largomento “INPUT_PULLUP” oppure nella stessa maniera utilizzando le istruzioni:

pinMode(pin, INPUT);       // imposta 'pin' come input
digitalWrite(pin, HIGH);   // attiva la resistenza di pull-up,
                           //'pin' viene impostato HIGH

Per entrambe le modalità noterete che il LED è normalmente accesso, alla pressione del pulsante si spegnerà.

Circuito

Modalità 1

void setup() {
  pinMode(8, OUTPUT);       // Utilizzo del LED sul pin 8

  // Abilita la resistenza interna di Pull-Up
  pinMode(7, INPUT);        // Collegamento del pulsante al pin 7
  digitalWrite(7, HIGH);    // attiva la resistenza di pull-up, sul pin 7

}

void loop() {
  bool statoPulsante = digitalRead(7);   // memorizza lo stato corrente sul pin 7
  digitalWrite(8, statoPulsante);        // accende il LED se statoPulsante e 1, lo spegne se 0
}

Modalità 2

void setup() {
  pinMode(8, OUTPUT);

  // INPUT_PULLUP abilita la resistenza interna di Pull-Up
  pinMode(7, INPUT_PULLUP);       // Collegamento del pulsante al pin 7
}

void loop() {
  bool statoPulsante = digitalRead(7);  // memorizza lo stato corrente sul pin 7
  digitalWrite(8, statoPulsante);       // accende il LED se statoPulsante e 1, lo spegne se 0
}

Nel caso abbiate la necessità di invertire lo stato e fare in modo che il LED sia normalmente spento e si accenda alla pressione del pulsante sarà sufficiente applicare l’operatore NOT, indicato con il simbolo “!” alla funzione digitalRead(7):

bool statoPulsante = !digitalRead(7);

Lo sketch completo sarà:

void setup() {
  pinMode(8, OUTPUT);

  // INPUT_PULLUP abilita la resistenza interna di Pull-Up
  pinMode(7, INPUT_PULLUP);       // Collegamento del pulsante al pin 7
}

void loop() {
  bool statoPulsante = !digitalRead(7);  // memorizza lo stato corrente sul pin 10
  digitalWrite(8, statoPulsante);        // accende il LED se statoPulsante e 1, lo spegne se 0
}

Potete trovare un ulteriore esempio di applicazione alla pagina 78 delle slide: Alfabeto di Arduino – lezione 2

Il Coding con il nuovo Scratch 3: per una didattica attiva – 2ª edizione

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Innegabile, l’uso di Scratch interessa tantissimo, ne ho continuamente riscontro anche quando svolgo corsi in presenza. Appassionano tantissmo le nuove possibilità di connessione ai dispositi esterni: Lego Mindstorms Ev3, Lego WeDo 2.0, BBC micro:bit, MakeyMakey e molte delle domande che mi sono state fatte durante la passata edizione riguardavano l’interazione con questi kit didattici utilissimi per fare Coding e Robotica.
Ecco che la proposta di Tecnica della Scuola non si è fatta attendere e pertanto condurrò dalla prossima settimana un corso che ha i medesimi contenuti, però metterò ancor di più in evidenza le nuove caratteristiche di interattività con nuove proposte di sperimentazione.

Nel caso foste interessati si solgeranno 4 incontri in webinar di 2 ore ciascuno per un totale di 8 ore di formazione

 Mercoledì 8 maggio 2019 – Ore 17.00/19.00
Mercoledì 15 maggio 2019 – Ore 17.00/19.00
Giovedì 30 maggio 2019 – Ore 17.00/19.00
Venerdì 31 maggio 2019 – Ore 17.00/19.00

Per i contenuti e per la la modalità di iscrizione vi rimando al sito di Tecnica della Scuola.

Arduino – Approfondimenti sulla modulazione di larghezza di impulso (PWM)

2 Repliche

Scrivo questo post ad integrazione della lezione: Arduino – lezione 06: modulazione di larghezza di impulso (PWM) che sto utilizzando con i miei studenti di 4′ informatica per illustrare le modulazioni di tipo digitali. L’obiettivo è quello di mostrare sull’oscilloscopio come varia il Duty Cycle di un’onda quadra su un pin di tipo PWM di Arduino utilizzato per impostare l’intensità luminosa di un LED mediante una regolazione applicata attraverso un trimmer connesso al pin A0 di Arduino.

Oltre alla visualizzazione sull’oscilloscopio si desidera, come riscontro, la stampa sulla Serial Monitor dei seguenti valori:

Tensione in input sul pin A0
Valore restituito dalla funzione analogRead() – (tra 0 e 1023)
Valore restituito dall’analogWrite – (tra 0 e 254)
Valore percentuale del Duty Cycle (tra 0% e 100%)

Il circuito da realizzare con l’indicazione delle connessioni all’oscilloscopio è il seguente:

Sul canale X verrà visualizzata l’onda quadra in uscita dal pin 11 il cui Duty Cycle sarà regolato agendo sul trimmer.

Sul canale Y verrà visualizzata la tensione continua in input sul pin A0, che sarà convertita dal convertitore Analogico Digitale di Arduino in un valore compreso tra 0 e 1023 (risoluzione di 10 bit). Ricordo che tale conversione sarà fatta con l’istruzione analogRead(pin).

Poiché uno degli obiettivi è quello di visualizzare la tensione rilevata sul pin A0, ricordo che tale misurazione viene fatta utilizzando la funzione analogRead(pin) che legge il valore di tensione (compreso tra 0 e 5V) applicato sul piedino analogico ‘pin’ con una risoluzione di 10 bit e la converte in un valore numerico compreso tra 0 e 1023, corrispondente quindi ad un intervallo di 1024 valori, pertanto ogni intervallo corrisponde ad un valore di tensione Vu di:

Per sapere quindi il valore di tensione rilevato (nell’intervallo tra 0V e 5V) sarà sufficiente moltiplicare la tensione unitaria Vu per il valore restituito dalla funzione analogRead(pin), valore quantizzato indicato con Vq compreso tra 0 e 1023:

Sapendo che Vu corrisponde a 4,88 mV

possiamo anche scrivere che:

Questa formula sarà inserita all’interno dello sketch.

Di seguito la schermata dell’oscilloscopio che visualizza la situazione indicata dai dati stampati sulla Serial Monitor:

Vmax(2) indica la tensione in ingresso ad A0 (la piccola discrepanza tra valore indicato sull’oscilloscopio e la stampa sulla Serial Monitor dipende dalle approssimazioni di calcolo).
Vmax(1) indica il valore di picco della tensione sul pin 11.

La spiegazione del funzionamento dello sketch sono dettagliate nei commenti:

/* Prof. Michele Maffucci
   03.06.2019

   Regolazione luminosità LED mediante
   trimmer, si utilizza la funzione map

   Stampa sulla seriale:
   - del valore di tensione sul pin A0
   - del valore restituito dall'analogRead
   - del valore restituito dall'analogWrite
   - del valore del Duty Cycle %

   Questo codice è di dominio pubblico
*/

// pin analogico su cui inviare la tensione analogica (pin A0)
int misura = 0;

// pin a cui è connesso il LED
int pinLed = 11;

// variabile in cui conservare il valore inserito su A0
long val = 0;

// variabile in cui memorizzare il Duty Cycle
int inputVal = 0;

const long VoltRiferimento = 5.0; // valore di riferimento


void setup(){
  Serial.begin(9600);      // inizializzazione della comunicazione seriale
  pinMode(pinLed, OUTPUT); // definizione di ledPin come output
}

void loop(){
  // analogRead leggerà il valore su A0 restituendo un valore tra 0 e 1023
  // per approfondimenti si consulti il link: http://wp.me/p4kwmk-1Qd
  val = analogRead(misura);

  // analogWrite() accetta come secondo parametro (PWM) valori tra 0 e 254
  // pertanto "rimappiamo" i valori letti da analogRead() nell'intervallo
  // tra 0 e 254 usando la funzione map
  // per approfondimenti si consulti il link: http://wp.me/p4kwmk-1Tu
  inputVal = map(val, 0, 1023, 0, 254);

  // accendiamo il LED con un valore del Duty Cycle pari a val
  analogWrite(pinLed,inputVal);

  // Tensione inviata sul pin analogico A0.
  // Valore in virgola mobile.

  float volt = (VoltRiferimento/1024.0)*val;

  // visualizzazione il valore della tensione su A0,
  // del valore restituito dalla analogRead,
  // del valore restituito dall'analogWrite
  // e del Duty Cycle %

  // per approfondimenti sull'uso di String si consulti il link: https://www.arduino.cc/reference/en/language/variables/data-types/stringobject/

  Serial.println(String("Tensione su A0: ") + volt + "V" + String(";  ") + "analogRead: " + val + String(";  ") + String("Valore analogWrite: ") + inputVal + String("; ") + String("Duty Cycle %: ") + (inputVal/255.0)*100 + String("%;"));
  delay(500); // stampa una strina di valori ogni mezzo secondo
}

Buon Coding a tutti 🙂

Coding a scuola con BBC micro:bit – inviamo messaggi via radio

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Condivido una scheda didattica che ho utilizzato durante i miei corsi, è una variante alle sperimentazioni proposte sul sito ufficiale di micro:bit. Alla fine di questa lezione propongo una serie di attività di approfondimento suddivise per scuola elementare e scuola media e superiore. Per rendere più agevolo lo svolgimento della sperimentazione in classe, al fondo di questo tutorial condivido il file in formato PDF.

OBIETTIVO

Alla pressione del pulsante A inviare un messaggio di testo utilizzando la funzione radio di micro:bit

REQUISITI

Per lo svolgimento dell’attività è indispensabile avere almeno due micro:bit

Usare la funzione radio di micro:bit

Il micro:bit può funzionare come una radio, può inviare e ricevere messaggi attraverso un segnale radio
Una radio che può inviare e ricevere informazioni è chiamata ricetrasmettitore
Attraverso il segnale radio di micro:bit è possibile inviare testo, numeri o anche informazioni dai sensori collegati al micro:bit

Configurazione della trasmissione radio

Così come accade per una trasmissione radio che deve essere selezionata per ascoltarla, così anche con micro:bit bisogna selezionare una stazione, nel caso di micro:bit viene chiamato canale o gruppo, in questo modo due o più micro:bit “sintonizzandosi” sul medesimo gruppo potranno ricevere ed inviare messaggi sul gruppo.
L’impostazione del gruppo avviene selezionando un numero da 0 a 255, per fare un’analogia con la radio con cui ascolti la musica e come se ci fossero 255 stazioni radio su cui però non puoi solo ascoltare, ma anche inviare i tuoi messaggi.

IMPOSTAZIONE DEL micro:bit CHE INVIA IL MESSAGGIO

PASSO 1

Cancellare l’istruzione forever trascinarla sulla sezioni istruzioni oppure click con tasto destro sull’istruzione e successivamente “Delete Block”

PASSO 2

Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione “radio set group 1“ all’interno dell’istruzione “on start“

PASSO 3

Il messaggio dovrà essere inviato quando viene premuto il pulsante A. Dalla sezione Input inserire nell’area di programmazione un’istruzione “on button A pressed“

PASSO 4

Dalla sezione Radio trascinare l’istruzione radio “ send string “ ” ” all’interno dell’istruzione “on button A pressed“

PASSO 5

All’interno dell’istruzione “radio send string “ ” ” all’interno delle virgolette, inserire il vostro messaggio, ad esempio: “Ciao”:

PASSO 6

Fate click su Download per trasferire il programma sul primo micro:bit

IMPOSTAZIONE DEL micro:bit CHE RICEVE IL MESSAGGIO

PASSO 7

Per visualizzare il messaggio ricevuto dalla sezione Radio trascinare l’istruzione
“on radio received receivedString“ nell’area di programmazione:

PASSO 8

Dalla sezione Basic selezionare le istruzioni “show string“ e trascinarla all’interno dell’istruzione on “radio received receivedString“

PASSO 9

Dalla sezione Variables trascinare la variabile “receivedString“ all’interno del campo di testo dell’istruzione “show string“

PASSO 10

Fate click su Download per trasferire il programma sul secondo micro:bit

PASSO 11

Provate a premere il pulsante A sul primo micro:bit, il messaggio “Ciao” comparirà sul secondo micro:bit

Esercizi per gli studenti di scuola elementare

Fate in modo che il primo micro:bit sia in grado di ricevere messaggi
Fate in modo che il secondo micro:bit sia in grado di inviare messaggi
Inviare messaggi diversi in funzione del pulsante premuto
Inviare e ricevere valori numerici invece di testo
(suggerimento: usare “radio send number“ e on “radioreceivedNumber“)

Esercizi per gli studenti di scuola media e superiore

Predisporre i due micro:bit un di fianco all’altro come indicato nella figura.
Quando viene premuto il pulsante B del micro:bit 1 compare sul suo display una freccia che scorre da sinistra verso destra puntando in direzione del micro:bit 2. Una volta che la freccia scompare dal display del micro:bit 1 comparirà scorrendo da sinistra verso destra sul display del micro:bit 2 e scorrendo uscirà dal display del micro:bit 2.
Allo stesso modo quando viene premuto il pulsante A del micro:bit 2 compare sul suo display una freccia che scorre da destra verso sinistra puntando in direzione del micro:bit 1. Una volta che la freccia scompare dal display del micro:bit 2 comparirà scorrendo da destra verso sinistra sul display del micro:bit 1 e scorrendo uscirà dal display del micro:bit 1.
Premendo il pulsante A sul display viene visualizzato il numero casuale e premendo il pulsante B il numero casuale viene inviato al secondo micro:bit
Quando su entrambi i micro:bit viene premuto un pulsante, su entrambi viene visualizzato un conto alla rovescia da 5 a 0 e successivamente viene visualizzata la stessa immagine su entrambi i micro:bit tra tre scelte possibili: carta, sasso o forbice

Per rendere più agevole l’utilizzo in classe, allego questa scheda di lavoro impaginata in formato PDF.

scheda di lavoro – inviamo messaggi via radio (PDF)

Buon Coding a tutti 🙂

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