آموزش آردوینو برای کودکان و مبتدیان

به زبان ساده آردوینو (Arduino) یک پلتفرم یا میزبان بسیار مناسب برای انجام پروژه‌های سرگرم کننده و حتی تحقیقات علمی در دانشگاه‌ها و حتی مراکز صنعتی است. آردوینو به خاطر سادگی در راه‌اندازی و آموزش برای تمامی سنین حتی کودکان بسیار سرگرم کننده و جذاب است. Arduino یکی از بخش های مهم STEM است و در بسیاری از مدارس تدریس می‌شود، برای مبتدیان نیز مناسب است. آردویتنو از یک شرکت در ایتالیا متولد شد، این شرکت دو محصول نرم‌‍افزار و سخت‌افزار تولید می‌کند که سخت‌افزار با استفاده از نرم‌افزار به راحتی برنامه‌ ریزی می‌شود، و به افراد امکان ایجاد پروژه را می‌دهد.

ایجاد پروژه با این برد شگفت انگیز جذاب و ساده است، چرا؟جواب سوال در اینجاست که تمامی سخت‌افزارهای مورد نیاز برای انجام یک پروژه را در خود دارد و شما جز یک سیستم کامپیوتری به چیز دیگری نیاز نخواهید داشت؛ پس کودکان و مبتدیان بدون هیچ پیشنیازی میتوانند وارد دنیای زیبای آردوینو شوند.

شک نکنید که آموزش آردوینو برای کودکان مفید است!

Arduino (آردوینو) و برنامه‌نویسی رایانه بسیار ساده‌اند و آموزش آردوینو برای کودکان باعث تقویت مهارت های مختلفی می‌شود. مهم ترین مهارت هایی که کودکان با یادگیری بدست می‌آورند تفکر منطقی و مهارت حل مسئله است. آموزش آردوینو به کودکان در توسعه مهارت های فناوری، مهندسی و ریاضیات نیز کمک می‌کند.

اگر در فکر تامین آینده شغلی فرزندتان در صنعت الکترونیک هستید، پیشنهاد آکادمی روبویونیک به شما تهیه دوره‌های آموزشی آردوینو یا گذراندن دوره های آنلاین روبویونیک است.

در سراسر دنیا از Arduino برای ایجاد پروژه های جالب و سرگرم کننده و حل مسائل کاربردی جهان استفاده می‌کنند، زیرا علاوه بر سرگرم کننده بودن، آموزنده نیز هست. بسیاری از خانواده ها و مدرسین STEM، به دنبال آموزش کودکان از طریق منابع Arduino هستند.

سن مناسب آموزش Arduino ؟

سن دقیقی برای آموزش Arduino به کودکان تعریف نشده است و کاملا به خود دانش‌آموز بستگی دارد. ما بر این باوریم که کودکان در 10 سالگی قادر به درک مفاهیم، ساخت و کدنویسی بردهای آردوینو هستند، پس شاید بتوان گفت که 10 سالگی سن مناسبی برای شروع یادگیری آردوینو برای کودکان است.

البته با کمک والدین و راهنمایی های مدرسین و متخصصین، یادگیری آردوینو به کودکان به خوبی انجام پذیرد و با توجه به شتاب باورنکردنی استفاده از تکنولوژی توسط کودکان، باید ضرورت آموزش‌های رباتیک و مفاهیم Stem در مدارس را جدی بگیریم!

یادگیری آردونیو باعث می‌شود کودکان بدنبال چرایی و چگونگی کار کرد چیزها بروند، از آنها افراد سخت کوش و موفقی می‌سازد که همیشه بدنبال حل مسائل جهان باشند.

چرا باید کودکان را به یادگیری Arduino تشویق کنیم؟

توسعه مهارت حل مسئله

مهارت حل مسئله برای زندگی آینده کودکان ضروری است و شما می‌توانید با آموزش Arduino این مهارت را در کودکان تقویت کنید. چراکه آموزش آردوینو برای کودکان نه تنها یک سرگرمی نیست بلکه یک فعالیت اکتشافی است و مفاهیم پایه الکترونیک برای کودکان یک آزمایشگاه هیجان انگیز است.

کودکان به کمک آردوینو با دنیای واقعی به صورت مستقیم ارتباط برقرار می‌کنند و این یک دروازه‌ای جدید برای دنیای آن‌هاست. آردوینو برای کودکان حکم اولین قلعه ای را دارد که آن‌ها حاکم آن هستند!

کار تیمی ،مدیریت و مهارت‌های اجتماعی

ما کودکان رابه یادگیری تمام مهارت های رباتیک و الکترونیک تشویق می‌کنیم ولی Arduino را برترین آن ها می دانیم. نه تنها استفاده از Arduino آسان است بلکه جامعه بسیار خوبی برای کاربرانش وجود دارد که می‌توانند منابع مورد استفاده شان را با هم به اشتراک گذاشته و در انجام پروژه هایشان به یکدیگر کمک کنند. در اینجا هیچ کار انفرادی نداریم، کلیه فعالیت‌ها در دنیای روبویونیک به صورت گروهی و دورهمی انجام میش‌شود؛ ما به شما پیشنهاد میکنیم اگر از دوره‌های روبویونیک استفاده میکنید حتما در کانون گرم خانواده با اتفاق پدر و مادر، مخصوصا برای سنین ابتدایی به صورت تیمی و همفکری فعالیت کنید.

همه عاشق آموزش آردوینو می‌شوند حتی شما!

تا به حال هیچکسی را ندیده ام که عاشق Arduino نباشد، زیرا بسیار سرگرم کننده است و کودکان به شدت جذبش می‌شوند. کودکان دوست دارند کارهای بزرگ انجام دهند؛ تحقیق و اکتشاف را دوست دارند و با حل مسائل خو می‌گیرند. شما هم دست بکار بشید و یک بورد آردوینو تهیه کنید و با اتفاق فرزندتان یک پروژه ساده را آغاز کنید. به شما قول می‌دهیم دست از تلاش و سماجت در پیشروی پروژه ها نخواهید کشید!

آینده شغلی مناسب

برای افرادی که به برنامه‌نویسی و مهارت حل مسئله تسلط دارند، در آینده ی پیش رو فرصت های شغلی زیادی وجود دارد. فناوری روز به روز در حال تغییر و گسترش است و پیشرفت تنها سهم افرادی می‌شود که با این تغییرات همگام باشند.

فراگیری آردوینو به کودکان کمک میکند تا دو دنیای به هم متصل برنامه‌نویسی و الکترونیک را باهم تجربه کنند و دریابند به کدام علاقه بیشتری دارند. دسته ای از آن‌ها هر دو دنیا را انتخاب خواهند کرد و گروهی از کودکان فقط برنامه‌نویسی را به انتخاب خواهند کرد.

امروزه فرصت‌های شغلی همچون برنامه‌نویسی که خود گرایش‌های متعددی دارد سهم بزرگی در بازار جهانی دارند. با گسترش تمایل به دورکاری (فریلنس) از جانب کارفرمایان دیگر برای پیدا کردن یک موقعیت شغلی مناسب نگرانی نخواهند داشت چراکه دریایی از پروژه‌های آنلاین در انتظار آن‌هاست.

تقویت علوم، ریاضیات و مهندسی

دانش حاصل از یادگیری Arduino به برنامه‌نویسی و فناوری محدود نیست، بلکه گستره وسیعی از علوم را در بر می‌گیرد مانند ریاضیات و علوم و مهندسی. از آن رو که آردوینو برای کودکان نقش در آموزش مفاهیم STEM دارد، پس تمام آموزه های آن را نیز در آموزش آردوینو شاهد خواهیم بود.

ساخت پروژه‌های فوق العاده با آردوینو

از اولین پروژه آردوینو ، کودکان خلاقیت خود را در ساخت چیز‌های متنوع نشان میدهد، و میبینید که کودکان با استفاده از Arduino قادر به ساخت کاردستی‌های الکترونیکی فوق العاده ای هستند.

همیشه اولین پروژه آردوینو با ساخت یک ال ای دی چشمک زن ساده شروع میشود و به ساخت یک چراغ راهنمایی هوشمند تبدیل میشود. دومین را میتوان از آشنایی با یک دکمه ساده و رسیدن به یک گاوصندق الکترونیکی آغاز کرد و این سیل عظیم ایده را نمی‌توانیم کنترل کنیم چرا که کودکان ذهن خلاق و سازنده‌ای دارند.

آموزش Arduino را از کجا باید شروع کرد!

آموزش آردوینو کار چندان سختی نیست، چرا؟ موارد بالا به اندازه کافی قانع کننده نبود؟

پس شمارا به ادامه مقاله دعوت میکنیم و فراموش نکنید، کارشناسان روبویونیک همیشه برای پاسخگویی به چراهای درون ذهنتان آماده پاسخگویی هستند!

منابع مرتبط را بررسی کنید:

روبویونیک مقالات بسیار مفیدی در رابطه با چیستی و روش‌های مخصوص آموزش آردوینو به کودکان و مبتدیان ارائه می‌دهد. برای ابتدای کار بهتر است با لوازم ساده مورد نیاز شروع کنیم

کیت مقدماتی آردوینو را تهیه کنید

استارتر کیت آردوینو را می‌توان بسته‌های مناسبی برای شروع آموزش آردوینو برای شما باشد و می‌تواند در چند پروژه اولتان به شما کمک کند.

پس از کسب مهارت‌های لازم می‌توانید لوازم و تجهیزات خود را تکمیل تر کنید.

فضای مخصوص کار

لازم است فضایی را در منزل برای کار مشخص کنید تا لپ‌تاپ یا کامپیوتر و میز کار، که پروژه تان را روی آن انجام می‌دهید، در آنجا قرار دهید و به مرور زمان تمام تجهیزات مورد نیازتان را تهیه کنید. خیلی زود می‌بینید که مجموعه کوچک ابزار هایتان به مجموعه ای کامل و حرفه ای تبدیل شده است.

سایت Arduino

به سایت Arduino بروید و مطالب مورد علاقه‌تان را در یک فایل نشانه گذاری کنید. این سایت بهترین منبع آموزشی برای شما‌ است. با کمی تسلط به زبان انگلیسی می‌توانید مثال‌های کاربردی و ابتدایی را در آن بیابید و به صورت کامل با توابع آردوینو آشنا بشید.

معروف ترین پروژه Arduino

اولین پروژه Arduino برای کودکان و مبتدیان باید Blink یا همان ال ای دی چشمک زن باشد. Blink متداول ترین پروژه برای مبتدیان است، و همیشه به عنوان اولین پروژه Arduino بکار برده می‌شود.

برای شروع به چه تجهیزاتی نیاز دارید!

برای شروع پروژه های Arduino و ساخت چیز های فوق العاده، نیاز به تجهیزات زیادی ندارید، یک برد آردوینو و یک LED تک برای آغاز کار کافی است. هرچند برای پروژه های حرفه ای تر به یکسری ابزار نیاز دارید، ما در ادامه لیستی از ابزار مورد نیازتان را در اختیارتان قرار می‌دهیم:

* لپ‌تاپ یا کامپیوتر

کودکان برای انجام پروژه ها به یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر نیاز دارند، می‌توانید از ویندوز یا Mac استفاده کنید. برای کدنویسی به یک کامپیوتر که با کابل USB به Arduino متصل شود، نیاز است.

برد اصلی Arduino

Arduino سه نوع برد اصلی با ویژگی‌های مشابه و اندازه2های متفاوت با نام‌های Uno NANO MEGA دارد . اما افرادی که در آردوینو تازه‌کارند تنها با Uno سروکار دارند،که ارزان قیمت است و با استفاده از آن می‌توانند تعداد زیادی از پروژه هایشان را انجام دهند.

برد بورد (Breadboard)

بردهایی هستند که برای برقراری اتصال بین اجزا مختلف مدار نیازی به لحیم کاری ندارند و اجزا به راحتی و با نظم، بطور موقت در کنار هم قرار می‌گیرند. Breadboard بدون لحیم لحیم کاری به کودکان و مبتدیان این امکان را می‌دهد تا بدون نگرانی از آسیب رساندن به قسمت‌های مختلف برد آردوینو، به راحتی چیز های مختلف را امتحان کنند. زمانی که کارشان با یک قسمت تمام شد، می‌توانند به راحتی پایه ها و سیم‌ ها را از بورد جدا کرده و بورد را برای ساخت چیز جدیدی آماده کنند. با اتصال اجزا بردبورد های بدون لحیم می‌توان چیزهای بزرگ تر و مختلفی ساخت.

جامپر وایر (Jumper Wire)

برد Arduino برای اتصال راحت به بردبوردها و حسگرها به سیم های اتصال جامپر وایر نیاز دارد. سه نوع جامپر وایر وجود دارد:

• دوشاخه به دوشاخه (دو سر نری)
• دوشاخه به سوکت (نری به مادگی)
• سوکت به سوکت (دو سر مادگی)

نگران نباشید، قیمتشان بسیار پایین است و از سیم‌های ساده بسیار کاربردی‌تر و شیک‌تر هستند. پس چندتایی از هر مدل در اندازه های مختلف تهیه کنید که در پروژه‌های آردوینو به آنها نیاز داریم.

هویه لحیم کاری

قیمتش زیاد نیست و کارایی زیادی دارد بخصوص در انجام پروژه های الکترونیک کودکان. برای دستگاه هویه پایه نگهدارنده نیز تهیه کنید تا هنگام لحیم کاری Arduino کار را برایتان راحت تر کند.

کاتر و انبردست

از دیگر ابزار ضروری کاتر و انبردست هستند که اندازه ی کوچکشان برای انجام پروژه ها مناسب است. از این ابزار در جابه‌جایی بردبورد استفاده می‌شود.

چسب حرارتی

بسیار کاربردی است، با کمک چسب حرارتی می‌توانید قطعا را به هم بچسبانید و پس از پایان پروژه آنها را از هم جدا کنید. چسب حرارتی رسانای برق نیست، از این رو می‌توانید از آن در نصب قطعات روی برد استفاده کنید.

اجزا Arduino

سخت‌افزار

اصلی ترین محصول شرکت، میکرو کنترلر های تک برد است، این برد ها (board) به کامپیوتر متصل اند که پس از کدنویسی میتوان آن را مستقیما به برد آپلود کرد. بعد از اتمام آپلود، برد تا زمانی که روشن است این کد را اجرا می‌کند مگر آنکه خاموش شود.

نرم‌افزار

Arduino نرم‌افزاری ساخته که می‌توانید با استفاده از آن به راحتی برد Arduino خودتان را بسازید و در حساب کاربریتان قرار دهید تا هر زمان که به آن نیاز پیدا کردید تنها با یک کلید در دسترستان قرار گیرد. حتی می‌توانید از کد های از پیش آماده استفاده کنید.

آردوینو منبع باز است

از آنجایی که Arduino منبع باز است، تمامی اطلاعاتش در سخت‌افزار بارگذاری می‌شود. بنابراین شرکت و تولیدی‌های دیگر تنها قادر به بازتولید سخت‌افزار هستند ولی می‌توانند تغییرات مورد نظرشان را بر سخت‌افزار اعمال کنند. این شرکت ها اجازه استفاده از برند Arduino را ندارند ولی برد ها ظاهر یکسانی دارند. ممکن است این محصولات را با نام هایی مشابه همچون iDuino ببینید.

Arduino چطور کار می‌کند؟

برای شروع به یک نرم‌افزار و برد Arduino نیاز دارید. کد مورد نظرتان را با فرمت مشخص می‌نویسید و آن را مستقیما در برد Arduino آپلود می‌کنید تا همیشه در دسترس باشد؛ سپس ورودی ها، خروجی ها و حسگر ها را متصل می‌کنید.

برد Arduino خود به تنهایی چندان کاربردی ندارد و برای کودکان جذاب نیست، کاری که نیاز است بکنید اتصال ورودی و خروجی ها به برد اصلی Arduino است.

ورودی های آردوینو

ورودی ها گذرگاهان ارسال اطلاعات به برد Arduino هستند. به بیان دیگر زمان دریافت اطلاعات و سیگنال ها توسط برد Arduino، سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ از طریق این درگاه‌ها به برد آردوینو منتقل می‌شوند.

برخی از موارد استفاده جذاب ورودی در پروژه های کودکان پروژه‌های حسگر دما، حسگر نور، حسگر ضربان قلب و حسگر تشخیص رطوبت خاک هستند.

خروجی های آردوینو

پس از دریافت اطلاعات توسط ورودی و پردازش آن توسط آردوینو و به کمک کدهای نوشته شده توسط ما، میتوانیم نتیجه را به صورت‌های مختلف در خروجی ‌به نمایش در بیاوریم. به بیان دیگر زمانی است که Arduino اطلاعات و سیگنال ها را به خارج از برد ارسال می‌کند خروجی ‌ها وارد عمل میش‌شوند.

چند مورد استفاده خروجی در پروژه‌های آغازین چراغ LED، موتورها، زنگ ها (Buzzers)، سروموتور (نوعی از موتورهای الکتریکی است که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌شود.) و سلونوئید (یک حلقه سیم مورد استفاده در ساخت یک میدان مغناطیسی) هستند.

کد یا برنامه مورد استفاده در Arduino

 

Arduino با زبان برنامه‌نویسی C یا С++ نوشته می‌شود.به شما نوید می‌دهیم در آغاز تابسیتان 1399 ویژه برنامه‌های آموزش آردوینو روبویونیک را می‌توانید دنبال کنید و با ما همراه باشید؛ برای کسب اطلاعات بیشتر حتما صفحه ایسنتاگرام مارا دنبال کنید.

برنامه‌های آردوینو معمولا به دو بخش تقسیم می‌شوند:

تنظیمات- Setup

برای اجرای صحیح پروژه آردوینو معمولا باید فرایندهای پیش‌نیازی راه‌اندازی شوند. به طور مثال فرض کنید در یک پروژه نیاز به یک شمارنده داریم، پس باید شمارنده آردوینو در ابتدای برنامه فعال شده باشد و آماده به کار باشید.

مانند آن است در فصل زمستان قصد خرید داشته باشید، قطعا قبل از خروج از منزل لباس گرم خواهید پوشید.این بخش تنها یک بار تنظیم می‌شود و تا زمانی که روشن است تنظیماتش باقی می‌ماند.

برنامه اصلی – Loop

زمانی که تنظیمات کامل شد،برنامه اصلی در بخش Loops (به معنای حلقه یا چرخش بی نهایت) بارها و بارها تکرار می‌شود، و تا زمانی که برد روشن است تکرارش ادامه خواهد داشت و برنامه ما در حال اجرا می‌ماند.

به نظرم آردوینو برای هر سنی جذاب است، موافق هستید؟

پروژه های مورد استفاده در آموزش Arduino

پس از تهیه تجهیزات مورد نیاز، زمان شروع یک پروژه است. با پروژه های ابتدایی شروع کنید و سراغ پروژه های سخت و حرفه ای نروید. اگر یک بردبورد دارید، می‌توانید در یک روز چندین پروژه مختلف انجام دهید. برای تمرین با استفاده از حسگر های مختلف LED ها را خاموش و روشن کنید. سپس به سراغ پروژه هایی که کمی پیشرفته تر هستند بروید.

انواع پروژه های Arduino برای کودکان

چراغ های راهنمایی و رانندگی اسباب بازی

این پروژه از آن جهت برای کودکان مفید است که می‌توانند از نتیجه نهایی استفاده کنند. این پروژه چراغ های راهنمایی است که در تقاطع و چهار راه ها استفاده می‌شود.

مینی پیانو

پروژه ای جالب و سرگرم کننده است که همیشه مورد استقبال کودکان قرار می‌گیرد. در این پروژه کودکان به ساخت یک مینی پیانو می‌پردازند، که نه به تجهیزات زیادی نیاز دارد و نه هزینه اش زیاد می‌شود. این پروژه توسط The Lonely Programmer معرفی شده است.

بازی Buzz Wire

با چند برنامه‌نویسی خیلی ساده می‌توان این بازی سرگرم کننده را ساخت.اجزا ارزان قیمت و ساده بودن مراحل انجام این پروژه، آن را به یک پروژه مناسب برای کودکان تبدیل کرده است.

ربات Otto

ربات شگفت انگیزی است ولی مراحل ساختش از پروژه های دیگر پیچیده تر بده و برای کودکانی که مراحل پیشرفته Arduino را می‌گذرانند مناسب است.

ربات دست‌آموز

با این پروژه Arduino می‌توانید برای خود یک حیوان دست‌آموز دیجیتالی بسازید. معمولا در ساختش از چاپگر سه بعدی استفاده می‌شود، ولی بنظر ما می‌توانید از enclosure کوچک تر نیز استفاده کنید.

Enclosure به فضایی گفته می‌شود که بسیاری از تجهیزات همچون فن ها درون آن جای می‌گیرند، در واقع مانند یک باکس است که مادربورد درون آن قرار داده شده است.

سیستم اطفا حریق

Arduino قابل اتصال به حسگر های تشخیص سطح رطوبت است، و درصورتی که درجه خشکی فضا زیاد شود، Arduino می‌تواند سیستم اطفا حریق را به صورت اتوماتیک فعال کند. البته می‌توانید تنظیمش کنید تا در ساعات مشخصی به طور اتوماتیک فعال شود.

اسلایدر دوربین برای Timelaps

تایم لپس یا فیلم برداری به مرور زمان، یکی از روش های نمایش تغییرات محیطی، طبیعت، زندگی و مردم، موضوعات صنعتی یا عمرانی در حال حرکت است. در این روش پس از عکاسی منظم و ممتد از یک سوژه تصاویر با دور تند نمایش داده می‌شوند. که در حقیقت مجموعه ای از صدها عکس یا هزاران قطعه فیلم است. این اسلایدر در طول مدت عکاسی ثابت می‌ماند (تا سی ثانیه)، تفاوتش با دیگر اسلایدر ها نیز در همین است. وظایف Arduino در این کار این است که، با استفاده از یک موتور، دوربین را حرکت دهد تا در حالت مناسب قرار گیرد، بعد از آن که متوقف شد دوربین را فعال کند تا عکس بگیرد. زمانی که عکس ها گرفته شد باز دوربین را کمی جا به جا کند.

سیستم روشنایی متصل به سنسور حرکتی

این نوع سنسور ها را می‌توان با استفاه از Arduino به سیستم روشنایی متصل کرد تا هرگاه حرکتی را تشخیص داد، چراغ ها روشن شوند. در قدم نخست برد Arduino را با یک کابل به کامپیوتر متصل می‌کنید و سپس کد را در برنامه آپلود می‌کنید. این نوع سنسورها رامی‌توانید به صورت آماده تهیه کنید یا که خودتان با استفاده از Arduino آن را بسازید.

کلام آخر

دنیای پیرامون ما هر روز در حال تغییر و پیشرفت است. ضروری است که همه ما با این تغییرات و پیشرفت ها هم گام باشیم. کودکان بهتر از بزرگسالان با این تغییرات همراه می‌شوند. شاید متوجه شده باشید که امروزه کودکان به YouTube علاقه بیشتری دارند تا به تماشا برنامه‌های تلویزیونی. از بسیاری از والدین می‌شنویم که بسیاری از دانسته هایشان از تکنولوژی نوین را از فرزندانشان آموخته اند، مانند نحوه کار کردن با YouTube یا ipad . Arduino یک سخت‌افزار منبع باز است که برای تنوع بالای گجت های الکترونیکی اش در سراسر جهان بسیار محبوب شده است. Arduino از آن جهت برای کودکان جذاب است که می‌توانند از آن در ساخت اسباب بازی استفاده کنند. آردوینو تنها برای ساخت اسباب بازی نیست بلکه می‌توانید از آن برای آموزش به کودکان نیز استفاده کنید. از آنجایی که Arduino بخش مهمی از STEM را تشکیل می‌دهد، در طول آموزش آن مواردی همچون علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات را نیز به کودکان می‌آموزید.

سن مناسب یادگیری، انواع پروژه های Arduino، تجهیزات مورد نیاز، زبان Arduino و موارد بسیاری که در مقاله توضیح دادیم.

لطفا سوالات و نظراتتان را در قسمت پیشنهادات با ما درمیان بگذارید، متخصصان ما در آکادمی تخصصی رباتیک کودک و نوجوان روبویونیک برای پاسخگویی به شما آماده‌اند.