Мастер-класс Киберфизики в GoTo Camp: как это было

Совместно с компанией Киберфизика мы открываем рубрику «Занимательная электроника». Сегодня читайте отчет Татьяны Волковой о мастер-классе по основам электроники, который она провела в летней школе GoTo. 

Образовательный проект GoTo — это выездная летняя школа по программированию и робототехнике для старшеклассников. Чем мне он очень импонирует — так это тем, что в качестве лекторов там к ребятам приглашают специалистов, реально работающих в своей области. Ученики как бы ненадолго становятся “подмастерьями” и перенимают опыт непосредственно от действующих ученых и программистов, посещают экскурсии в организации, и, в общем-то, это отличный вариант профориентации. Это то, что всегда просили студенты, когда я вела им на первом курсе информатику.

Мой коллега по Киберфизика ЦИОТ МФТИ Алексей Перепелкин возглавляет в GoTo Camp направление робототехники, когда он предложил приехать в лагерь с небольшим мастер-классом по основам электроники — я сразу согласилась еще и потому, что интересно было посмотреть на жизнь лагеря.

В лагере ребята учатся создавать и программировать свои устройства на основе Arduino. Я очень люблю эту платформу. Но она все же ориентирована на программирование. И так обычно получается, что новички, приступая к изучению Arduino, сразу углубляются в программную сторону дела. Курс “Основы электроники”, который мы сейчас разрабатываем в Киберфизике, как раз и призван восполнить пробел в образовании и рассказать людям о том, как решать типовые задачи без всякого программирования средствами цифровой электроники, познакомить их с такими вещами как логические микросхемы, сдвиговые регистры, дешифраторы, мультиплексоры и прочие штуки.

Поэтому в лагере я решила опробовать наш материал и сделать мастер-класс по основам электроники из двух частей: первая половина — основы работы на макетной плате и первые радиодетали (резистор, конденсатор, светодиод, транзистор). Вторая половина — микросхемы: генератор импульсов, счетчик, дешифратор, и в итоге — большая сложная схема “Генератор случайных чисел”.

Если вкратце, то думаю, что мастер-класс удался. Пришло больше учеников, чем планировалось. Чтобы собрать итоговую большую схему, мы даже возобновили занятие после ужина. Генератор случайных чисел заработал. В итоге я даже оставила несколько недоделанных схем в лагере, попросив Алексея Перепекина сберечь их и потом вернуть — ребята очень хотели дособрать свои схемы и отладить в них ошибки.

Итак, фотоотчет!

Лагерь располагается в Балабаново Калужской области, недалеко от знаменитого Парка птиц, на базе отдыха “Головинка”. Добираться удобно — 1,5 часа от Москвы на электричке. Живут и учатся люди в уютных деревянных домиках.

За забором гуляют ужасно симпатичные рыжие бычки. Я первым делом пошла к ограде фотографировать бычков. Пробовала сделать селфи с ними, но бычок начал недовольно дышать через нос, и я поняла, что мое присутствие его злит :)

На двери учебного корпуса уже висел наспех сделанный анонс мастер-класса. Цифровые схемы без программирования и пайки! Или как я люблю шутить:

Чудо из чудес! Мигающий огонек без Arduino!

Сразу после приезда меня угостили обедом. Узнав, что я вегетарианка, принесли специальный вегетарианский обед!

Затем начался мастер-класс. Немного теории в самом начале. Презентацию слушатели попросили выложить в их группе Вконтакте, меня это порадовало.

Из-за незапланированно большого количества желающих не все даже поместились за столом!

Мастер-класс весь состоял из практикума: собираем схему, ищем ошибки, смотрим, как работает — и обсуждаем, почему она работает именно так, а не иначе. Я привезла с собой десять комплектов, заботливо составленных для меня Русланом Тихоновым (руководитель «Киберфизики»).

Самым аккуратным и внимательным учеником стал Михаил Диченко, который ведет у ребят занятия по Arduino вместе с Алексеем Перепелкиным. Кстати, за достижения выдаются почетные звания, которые Алексей весьма креативно тут же придумывал. Михаил вот получил звание “Семисегментный самурай” — за то, что у него сразу заработала схема с семисегментным индикатором.

Несмотря на научно-техническую направленность лагеря, девочек я в нем насчитала примерно столько же, сколько и парней. Одобряю! Долой гендерные стереотипы! Кстати, один из учеников сказал, что я не похожа на типичную девушку, ведь электроника и программирование — это нехарактерные занятия для девушек в современном обществе. Что ж, это для меня почти комплимент — мне всегда хотелось быть не как все :)

После того, как мы разобрали базовые примеры схем, я решила отправить учеников на 15-минутный перерыв, чтобы они размялись перед следующей большой темой — интегральные микросхемы! Свежий лесной воздух так и подталкивает немедленно заняться чем-нибудь спортивным.

Правда, в бадминтон мы так и не поиграли — оказалось, что оба воланчика улетели на крышу, и чтобы их достать — нужно принести стремянку :) Поэтому я поиграла в настольный теннис с вожатым Никитой. А затем мастер-класс продолжился, и схемы становились все сложнее и навороченнее.

Собрали генератор импульсов на таймере 555, и наконец, изучили полезную микросхему — дешифратор. Нажатием на кнопки можно задать число в двоичной системе счисления, и оно высветится на индикаторе. Тут ребята проявили сообразительность (не зря их тут учат программированию) и сразу спросили, что же будет, если задать число больше 9? Собрали схему, узнали :)

Занятие ненадолго прервалось на еду. Мне опять подали отдельный вегетарианский ужин! Коллеги даже позавидовали немного :)

И вот последний рывок — после ужина собрались самые стойкие! Кто-то из учеников сказал:

На Arduino все проще делать. А это слишком кропотливо!

Другой ему возразил:

А мне это больше нравится, чем Arduino!

Третий сказал, что эта электроника, как ему кажется, для программистов вообще не понятна. Я его тут же удивила тем фактом, что я по образованию именно программист. Сейчас принято разделять программирование и электронику, но ведь исторически они были весьма тесно связаны, и в этом есть своя красота и истина. Книга “Код” Чарльза Петцольда — лучшая тому иллюстрация: полная история компьютера от простейших релейных схем до графических библиотек.

И наконец успех! Генератор случайных чисел собран — на микросхемах, без единой строчки программного кода. Кое-кто из учеников был удивлен, что это даже не знакомый всем начинающим программистам псевдослучайный генератор, который выдает раз за разом одну и ту же цепочку. Нет, здесь значений никто не угадал. Хотя, один мальчик провел свое собственное тестирование генератора на случайность при помощи секундомера :)

Что можно сказать по итогам? Спасибо Алексею Перепелкину, Алене Ильиной и всему коллективу образовательного проекта GoTo за приглашение. Школьники мне понравились: сосредоточенные, серьезные. Вожатые — все молодые и веселые. Работают с улыбкой, усталости на лицах не читается. Не будь у меня столько дел в Москве, с удовольствием бы осталась там на несколько дней и еще что-нибудь бы провела. Удачи проекту!

А мы с Киберфизика усиленно работаем, чтобы в сентябре наши наработки стали доступны широкой публике в виде набора компонентов и видеокурса на Coursera. И тогда любой желающий, посмотрев наш видеокурс “Основы электроники”, сможет сам собрать себе свой личный генератор случайных чисел.

Теги: GoTo, headline, Алексей Перепелкин, Занимательная электроника, Киберфизика, Руслан Тихонов, Татьяна Волкова, электроника