Arduino创客之路——和孩子一起玩中学

Arduino创客之路——和孩子一起玩中学
ISBN: 
978-7-5428-6460-4/G·3699
出版日期: 
2016-12
开本: 
16开
页码: 
352
定价(元): 
88.00
作者: 
季隽等
  

目录

第一章 准备开始···················001

第一节 Arduino的作用···················001

第二节 安装Arduino开发环境···········005

第三节 用Arduino控制LED亮灭·········009

本章小结·······················011

 

第二章 Arduino基础实验················012

第一节 Arduino的引脚与接口·················012

第二节 Blink··················014

第三节 按键LED组合灯光·············021

第四节 串口接收数据·················036

第五节 PWM调光···················039

第六节 四位数码管··················047

第七节 步进电机··················067

第八节 液晶LCD显示文字···············076

第九节 9克舵机·················085

第十节 SPI流水灯····················092

本章小结·························099

 

第三章 Arduino微项目····················100

第一节 震动警报器····················100

第二节 低头警报器····················109

第三节 光控音乐盒··················119

第四节 温控调速风扇·················132

第五节 自行车速度里程仪············142

本章小结······················152

 

第四章 无线数据传输·················153

第一节 串口无线透传模块···················153

第二节 检测433模块·····················165

第三节 人类活动无线探测仪··············172

本章小结··························189

 

第五章 Arduino多任务编程··············190

第一节 一个LED和一个舵机···············190

第二节 用millis()解决程序停滞问题···········193

第三节 多个LED和多个舵机·················198

第四节 用OOP简化多任务程序············203

第五节 更高效的编程工具·············210

本章小结······················212

 

第六章 遥控小车···············213

第一节 初步设计··················213

第二节 实验验证···················216

第三节 详细设计··················223

第四节 原型开发·····················226

第五节 承载平台选择·················236

本章小结·························240

 

第七章 遥控战列舰················241

第一节 初步设计····················241

第二节 实验验证····················243

第三节 电控系统的详细设计···················244

第四节 原型开发····················247

第五节 遥控船的总装·················252

第六节 遥控器的设计·················255

第七节 更新船的代码··············260

本章小结···························266

 

第八章 循迹小车··················267

第一节 初步设计····················267

第二节 实验验证······················269

第三节 详细设计·······················273

第四节 原型开发·······················275

第五节 循迹小车的总装·················281

本章小结·························283

 

第九章 小车巡逻兵·················284

第一节 初步设计·····················284

第二节 可行性验证················287

第三节 详细设计····················299

第四节 原型开发··················300

本章小结··························307

 

第十章 更多项目·······················308

第一节 Arduino驱动乐高···············308

第二节 Arduino与计算机视觉·············313

第三节 Arduino与PID闭环控制············324

第四节 Arduino与空气质量监测···········329

 

附录

附录1 焊接的方法···················333

附录2 万用表的使用···················335

附录3 杜邦线的制作···················337

附录4 废料的处理···················339

附录5 器件的整理···················340

 

内容提要

前言

        如果您是一位家长,希望和自己的孩子在周末能一起动手制作一些好玩的东西;如果您还在上学,想亲手制作遥控车、遥控船或其他与科技相关的作品;如果您是一位老师,想帮助学生从动手实践中获得学习的乐趣并深刻理解知识间的联系;如果您想成为创客,但不知从何着手——那么,本书正是写给您的。

        本书提供大量精心设计的实验、项目和案例。通过动手制作,读者不仅能制作出许多好玩的作品,还能够体验如何将想法变成现实。本书的目的不是要使读者成为一名硬件工程师或者程序员,而是希望帮助读者利用一些常见的材料和一台普通的计算机去实现各种想法。书中凝聚了写作团队关于Arduino开源硬件的使用经验和美国教育学家杜威(1859—1952)的“做中学”理念,以期给读者提供一本可以玩的书。

        “给学生一些事情或东西去做,而不要扔给他们一堆东西去学。在做的过程中自然会引发思考,进而产生学习结果。”约翰·杜威很久以前说的这番话在今天更能引起共鸣。如今的孩子一进入学校,作业和考试成了他们生活的主要内容。久而久之,成绩甚至代替了学习的意义,变成了首要目标。其实过去几十年间,不仅中国,全球都经历了追求标准化考试成绩的历程。然而有趣的是,当人们已经习惯把知识的多少和正确率看做教育水平的标尺时,社会却已经从工业时代进入了信息时代。

        当知识的获取变得更容易,当大多数问题解决都要经过设计、尝试、验证、反思等主动的探究过程时,学习的目的和价值是什么呢?最近几年经常听到“深度学习”“项目式学习”“基于问题的学习”“STEM教育”等理念,它们均从各自的角度聚焦于复杂问题的解决。通过创客文化的形式在信息时代获得重生的“做中学”理论,认为对于复杂问题的解决策略不是死记硬背,而是通过动手做来鼓励思考提问。

        本书的内容结构如下图所示,第一、二两章帮助读者配置开发环境,详细了解Arduino最基本的概念和用法。第三到第八章关注创客项目开发。第九和第十章引导读者体验物联网、计算机视觉、科学活动等其他类型的项目。纵向的章节是主干,建议按序逐一进行。横向箭头所指的是扩展章节,不读并不影响后续章节项目的学习制作,读者可自行选择。

        为了减轻读者的认知负担,我们在纸质书的基础上提供了配套的学习支持网站。1. 凡涉及元器件连接、测试效果等文字表述冗长的内容书中都提供了二维码。读者只要手机或iPad扫描即可观看演示视频。2. 实践的过程中遇到问题可发布到网站上,既可请专人回答,亦可以相互帮助学习。3. 可预约面对面实时讲解或现场指导。4. 提供作品展示与分享平台。

        本书创作过程中得到了大量帮助,在此一并致谢。首先感谢上海科技教育出版社的凌玲副总编和丁祎主任在一个冬天的傍晚耐心听完我的计划,并在随后两年多时间里一直给予热忱和专业的帮助。感谢唐璐、谢俊华 、胡杨编辑对本书提出的建议,以及出版过程中所做的大量辛勤工作。感谢上海市莘松中学陆振洋老师参与循迹小车项目的设计与原型开发工作,以及巡逻兵项目的探索,这给我们提供了大量宝贵的经验。感谢上海师范大学教育技术系的王丹丹,在项目最艰苦的阶段承受了巨大压力,协同作者完成大量文字编写、测试、作图和视频拍摄工作。同样感谢上海师大的孙丽丽、蔡真真、朱青云、高思鑫、林晟帮忙完成初稿检测、实证研究,以及倪强、郑磊、印钟佳完成大量视频的拍摄与编辑工作。感谢上师大计算中心的刘帅承担了网站平台方面的具体开发工作。

        最后也深感荣幸《跨学科创新实践教育丛书》将本书纳入其中。正如总序中提出学习应该是主动的而非被动的,本书的理念认为一个人受教育的成果不仅要以能够正确回答多少问题来衡量,更要以能够提出多少个有价值的好问题来衡量。创客项目的灵魂正是一个有趣的问题。

        本书作者 季隽

        2016年8月

作者简介

        季隽,上海师范大学教育技术系副教授,博士,系副主任。

        傅瑛,上海师范大学教育技术系讲师。

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