Διδακτικό Σενάριο "Εκπαιδευτική Ρομποτική και μετεωρολογία με Raspberry Pi και Python"

Διδακτικό Σενάριο "Εκπαιδευτική Ρομποτική και μετεωρολογία με Raspberry Pi και Python"

  Οκτωβρίου 15, 2020    Philippos Koutsakas

---

Σκοπός του παρόντος διδακτικού σεναρίου είναι οι μαθητές να εξοικειωθούν με τον προγραμματισμό στον φυσικό κόσμο (physical computing) με Raspberry Pi και Python και να μπορούν να δημιουργούν τα δικά τους έργα.

Το σενάριο προορίζεται για μαθητές των Β’ και Γ’ τάξεων Επαγγελματικών Λυκείων.

Το σενάριο κατ’ αρχήν προορίζεται για τους μαθητές του Τομέα Πληροφορικής για υλοποιηθεί και να επεκτείνει τις γνώσεις των μαθητών στα πλαίσια του μαθήματος «Αρχές Προγραμματισμού Υπολογιστών» http://ebooks.edu.gr/new/books-pdf.php?course=DSEPAL-B133 της Β’ τάξης καθώς και του μαθήματος «Προγραμματισμός Υπολογιστών» http://ebooks.edu.gr/new/books-pdf.php?course=DSEPAL-C219

Επιπλέον το σενάριο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στα πλαίσια του μαθήματος γενικής παιδείας «Εισαγωγή στις Αρχές της Επιστήμης των ΗΥ» που διδάσκεται στη Β΄ τάξη όλων των τομέων των Επαγγελματικών Λυκείων. Τέλος το σενάριο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στα πλαίσια projects και δράσεων προγραμματισμού στον φυσικό κόσμο (physical computing).

Μετά το στήσιμο που μετεωρολογικού σταθμού το έργο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί από εκπαιδευτικούς πολλών ειδικοτήτων για την διδασκαλία διαφόρων αντικειμένων όπως για παράδειγμα μαθηματικών, μελέτης περιβάλλοντος, φυσικής, γεωγραφίας, βιολογίας, κλπ.

Το διδακτικό σενάριο είναι διαθέσιμο εδώ: https://drive.google.com/file/d/1Danb-2wgWpP71oS2Bgz5yksrVH3IpazF/view?usp=sharing 

Το σενάριο περιέχει επτά φύλλα εργασίας:
Φύλλο Εργασίας 1

Είναι εισαγωγικό και έχει ως στόχο την εξοικείωση των μαθητών με τον υπολογιστή μικρού μεγέθους Raspberry Pi. 

Φύλλο Εργασίας 2:  

είναι επίσης εισαγωγικό και έχει ως στόχο την εξοικείωση των μαθητών με τα εξαρτήματα που θα συνθέσουν τον μετεωρολογικό σταθμός και με τους αισθητήρες που θα χρησιμοποιηθούν για την μέτρηση της θερμοκρασίας, της υγρασίας, της ατμοσφαιρικής πίεσης, της βροχόπτωσης, της κατεύθυνσης και ταχύτητας του ανέμου.

Το φύλλο εργασίας 3 παρουσιάζει βήμα-βήμα τη διαδικασία συναρμολόγησης και συγκόλλησης του

· του Raspberry Pi GPIO Header πάνω στο Raspberry Pi Weather Board

· του Adafruit BME280 Temperature / Pressure / Humidity Sensor

· του DS18B20 Temperature Sensor αισθητήρα θερμοκρασίας.

Τέλος στο φύλλο εργασίας 3 ολοκληρώνεται η σύνδεση των αισθητήρων πάνω στον μετεωρολογικό σταθμό.  

Φύλλο Εργασίας 4
Το φύλλο εργασίας 4 παρουσιάζει μέσα από καθοδηγούμενες δραστηριότητες την διαδικασία εγκατάστασης του λειτουργικού συστήματος (Rasbian) για τον υπολογιστή μικρού μεγέθους Raspberry Pi και τις απαραίτητες παραμετροποιήσεις για τη λειτουργία του ως μετεωρολογικό σταθμό.

Φύλλο Εργασίας 5
Το φύλλο εργασίας 5 έχει στόχο την εξοικείωση των μαθητών με τις βιβλιοθήκες των γλωσσών προγραμματισμού γενικότερα και ειδικότερα με τις βιβλιοθήκες της γλώσσας προγραμματισμού Python.

Φύλλο Εργασίας 6
Το φύλλο εργασίας 6 παρουσιάζει μέσα από καθοδηγούμενες δραστηριότητες την εγκατάσταση των απαραίτητων βιβλιοθηκών για τη λειτουργία και διαχείριση των αισθητήρων του μετεωρολογικού σταθμού. 

Φύλλο Εργασίας 7
Το φύλλο εργασίας 7 αναλύει βήμα-βήμα τον κώδικα Python ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη λειτουργία, συλλογή και παρουσίαση των μετρήσεων θερμοκρασίας, υγρασίας, ατμοσφαιρικής πίεσης, βροχόπτωσης, ταχύτητας και κατεύθυνσης ανέμου.