Ex­pe­ri­men­teer-ex­tra­va­gan­za

Pro­gram­me­ren en knut­se­len met mi­cro­con­trol­lers

C’t Magazine - - Inhoud 9/2018 - Jan Mahn

Hard­wa­re pro­gram­me­ren hoeft niet moei­lijk te zijn.

Met spe­ci­a­le hob­by­bor­den kun­nen be­gin­ners en zelfs kin­de­ren al snel hun eer­ste pro­gram­ma in el­kaar zet­ten. We la­ten dit soort boards, de bij­be­ho­ren­de edi­tors en pro­jec­ten voor be­gin­ners en ge­vor­der­den zien.

Met mi­cro­con­trol­ler-boards is het voor be­gin­ners mak­ke­lijk om snel in­te­res­san­te pro­gram­ma's te ma­ken. In com­bi­na­tie met han­di­ge co­de-edi­tors kun je er snel je ei­gen pro­jec­ten mee re­a­li­se­ren. Ze moe­ten pro­gram­me­ren in­te­res­san­ter ma­ken voor school­gaan­de kin­de­ren, maar ook voor ou­ders die er graag mee knut­se­len.

Een stuk elek­tro­ni­ca dat je zelf­ge­schre­ven pro­gram­ma om­zet in knip­pe­rend leds of piep­jes is fas­ci­ne­rend en kan jon­ge­ren en­thou­si­ast ma­ken voor pro­gram­me­ren. He­laas is het pro­gram­me­ren van hard­wa­re een on­der­werp dat op het eer­ste ge­zicht veel te in­ge­wik­keld lijkt voor be­gin­ners en al he­le­maal voor leer­lin­gen op een ba­sis­school. Ge­vor­der­den heb­ben al een he­le kluif aan het wer­ken met be­perk­te sys­teem­bron­nen. Ook bij het com­pi­le­ren en over­zet­ten van pro­gram­ma's tus­sen com­pu­ter en mi­cro­con­trol­ler stuit je op pro­ble­men waar soms zelfs er­va­ren pro­gram­meurs moei­te mee heb­ben.

Om de in­stap ze­ker voor kin­de­ren te ver­ge­mak­ke­lij­ken, zijn er spe­ci­a­le ex­pe­ri­men­teer­boards op de markt met bij­be­ho­ren­de edi­tors. De hard­wa­re­ge­re­la­teer­de ob­sta­kels zijn daar­bij ver­stopt ach­ter een­vou­di­ge edi­tors en bi­bli­o­the­ken, en de vol­tooi­de co­de wordt (bij­na) au­to­ma­tisch naar het board over­ge­zet. De ont­wik­ke­laar in de dop hoeft niet met­een te we­ten hoe hard­wa­re­adres­sen wor­den be­na­derd, dat een lamp via PWM wordt aan­ge­stuurd en dat een com­pi­ler het pro­gram­ma om­zet naar ma­chi­ne­co­de. In plaats daar­van gaat het om ba­sis­be­grip­pen als va­ri­a­be­len en lus­sen en voor­al om suc­ce­s­er­va­rin­gen.

Wild­groei aan plat­for­men

Als je als le­raar, als ou­der of ei­gen­lijk ge­woon zelf je eer­ste pro­gram­mee­r­er­va­ring wilt op­doen, moet je een keu­ze ma­ken uit een veel­voud aan be­staan­de op­ties. Van­af pa­gi­na 39 be­spre­ken we de edu­ca­tie­ve boards BBC Mi­cro:Bit en Cal­lio­pe, het IoT­board Oc­to­pus, het knut­sel­board Ar­dui­no en de Rasp­ber­ry Pi. We be­kij­ken de tech­ni­sche as­pec­ten en de aan­bie­ders. Om je een in­druk te ge­ven van het soort pro­jec­ten dat er­mee mo­ge­lijk is, la­ten we een pro­ject zien waar je ver­schil­len­de din­gen van kunt le­ren. Bij het kie­zen van een ge­schikt plat­form gaat het niet zo­zeer om de pres­ta­ties van de hard­wa­re, maar eer­der om de groot­te van de com­mu­ni­ty. Zelfs voor er­va­ren pro­gram­meurs is het na­me­lijk niet een­vou­dig om zelf les­pro­jec­ten te be­den­ken voor ver­schil­len­de doel­groe­pen. Bo­ven­dien zijn de tips en pro­jec­ten van an­de­ren vaak erg han­dig. Hoe meer ma­te­ri­aal je snel op in­ter­net kunt vin­den, hoe meer dit de aan­koop van een board op de lan­ge ter­mijn de moei­te waard maakt. Op dit punt win­nen dui­de­lijk de Ar­dui­no, Rasp­ber­ry en Mi­cro:Bit, en de gro­ten­deels com­pa­ti­be­le Cal­lio­pe.

De ma­kers van de boards mik­ken op ver­schil­len­de leef­tijds­groe­pen. De van oor­sprong Brit­se BBC Mi­cro:Bit en Duit­se Cal­lio­pe zijn voor leer­lin­gen van­af groep 5. Om syn­taxisfou­ten te ver­mij­den, kun je met een spe­ci­a­le pro­gram­meer­taal de pro­gram­ma's als een soort leg­puz­zel met stuk­jes in el­kaar zet­ten. Ont­bre­ken­de haak­jes of punt­kom­ma's zijn daar­door on­ mo­ge­lijk. Wie la­ter ech­te co­de wil schrij­ven, kan over­stap­pen op Mi­croPy­thon. Het over­zicht op pa­gi­na 50 toont wat de ver­schil­len­de ont­wik­kelom­ge­vin­gen kun­nen en wat er met de pro­gram­meer­ta­len in blok­ en tekst­vorm mo­ge­lijk is.

Pro­jec­ten voor ie­der­een

Voor leer­lin­gen op de ba­sis­school is er veel ma­te­ri­aal be­schik­baar voor Cal­lio­pe en Mi­cro:Bit, voor het voort­ge­zet on­der­wijs ont­breekt het ech­ter aan idee­ën. Daar­om be­schrij­ven we van­af pa­gi­na 48 een pro­ject dat op een prak­ti­sche ma­nier ge­bruik­maakt van wis­kun­de­stof voor der­de­klas­sers.

De Ar­dui­no, po­pu­lair voor elek­tro­ni­ca­pro­jec­ten, kan he­le­maal niet zon­der ex­tra elek­tro­ni­ca en ka­bels. Van­af pa­gi­na 44 bou­wen we het spel 'Si­mon says' na met de Ar­dui­no, waar­bij veel ba­sis­prin­ci­pes aan bod ko­men.

De Rasp­ber­ry Pi, een van de eer­ste ex­pe­ri­men­teer­boards, was oor­spron­ke­lijk voor scho­len be­stemd, maar is daar nooit erg po­pu­lair ge­wor­den. Hij heeft ech­ter ge­noeg ca­pa­ci­teit voor al­ler­lei ver­schil­len­de pro­jec­ten. In het pro­ject van­af pa­gi­na 42 her­kent hij ge­zich­ten op fo­to's, wat als aan­lei­ding kan wor­den ge­bruikt voor een klas­si­ka­le dis­cus­sie over kunst­ma­ti­ge in­tel­li­gen­tie.

De kracht van de Oc­to­pus ligt in de ver­bin­ding met de bui­ten­we­reld via wi­fi. Het is een voor­beeld van hoe het In­ter­net

of Things werkt. Ons pro­ject van­af pa­gi­na 46, een li­ve quiz­sys­teem met de Oc­to­pus als stem­pa­neel, ver­dui­de­lijkt dit en ver­eist geen ex­tra hard­wa­re.

Hard­wa­re in scho­len

De goed­ko­pe edu­ca­tie­ve boards zijn niet al­leen aan­trek­ke­lijk voor wie in tech­niek ge­ïn­te­res­seerd is. Ook po­li­ti­ci en be­drij­ven ver­wach­ten er veel van. Deels uit angst voor nog gro­te­re te­kor­ten aan ge­schikt per­so­neel, steu­nen be­drij­ven als Bosch, Goog­le en SAP pro­duc­ten zo­als Cal­lio­pe, en la­ten daar­bij geen ge­le­gen­heid voor­bij gaan om te kla­gen over het ont­bre­ken van be­roeps­ge­richt in­for­ma­ti­ca­on­der­wijs. Pro­gram­me­ren is de be­lang­rijk­ste vaar­dig­heid op de ar­beids­markt van de toe­komst. Wie dat kan, heeft be­te­re baan­kan­sen. En als je het jong leert is het la­ter mak­ke­lij­ker, is het ar­gu­ment. Scho­len krij­gen soms klas­si­ka­le kits aan­ge­bo­den, waar­mee de na­tuur­ of wis­kun­de­le­raar van de di­rec­tie in de zo­mer­va­kan­tie maar eens moet gaan stoei­en. Ge­school­de in­for­ma­ti­ca­do­cen­ten zijn in het wild nog­al zeld­zaam. De over­heid houdt zich op dit ge­bied re­de­lijk op de vlak­te en de in­vul­ling van even­tu­eel in­for­ma­ti­ca­on­der­wijs wordt aan scho­len zelf over­ge­la­ten. Fy­si­sche in­for­ma­ti­ca (FI) werd op­ge­no­men in het ha­vo­ en vwo­exa­men­pro­gram­ma na­tuur­kun­de, maar is te­gen­woor­dig geen (vast) on­der­deel van het cur­ri­cu­lum meer.

Het per­cen­ta­ge mid­del­ba­re scho­len dat in­for­ma­ti­ca geeft, is vol­gens cij­fers van DUO (Dienst Uit­voe­ring On­der­wijs) in de pe­ri­o­de 2012­2017 ge­daald van 57 naar 49 pro­cent. Het is een keu­ze­vak en scho­len zijn niet ver­plicht het aan te bie­den. In een mo­tie in de Twee­de Ka­mer werd wel be­slo­ten het nog­al bre­de 'di­gi­ta­le ge­let­terd­heid' aan het cur­ri­cu­lum toe te voe­gen, maar de ont­wik­ke­ling hier­van gaat lang­zaam (zie cur­ri­cu­lum.nu). Een groot­scha­lig ini­ti­a­tief op dit ge­bied, zo­als het ver­strek­ken door de BBC van gra­tis Mi­cro:Bit mi­cro­con­trol­lers op al­le Brit­se ba­sis­scho­len, ont­breekt in Ne­der­land.

De be­slis­sing om een pro­gram­meer­cur­sus te ge­ven heeft vaak één van de vol­gen­de twee re­de­nen. In het gun­stig­ste ge­val gaat het om be­vlo­gen le­ra­ren, die in hun vrije tijd zelf pro­gram­me­ren, met hard­wa­re knut­se­len en die ken­nis wil­len en kun­nen door­ge­ven.

In het on­gun­stig­ste ge­val gaat het om druk van bui­ten­af. Scho­len con­cur­re­ren met el­kaar om leer­lin­gen te wer­ven en de in­for­ma­tie­da­gen waar mid­del­ba­re scho­lie­ren kun­nen ken­nis­ma­ken met lo­ka­le scho­len lij­ken soms wel op Ame­ri­kaan­se ver­kie­zings­ta­fe­re­len. Al­le scho­len pro­be­ren kin­de­ren – dus voor­al hun ou­ders – er­van te over­tui­gen dat ze het bes­te aan­bod heb­ben. Een fo­to van een les­lo­kaal vol blije kin­de­ren met een ta­blet naast zich met print­plan­ten en ka­bels in de weer zijn, is na­tuur­lijk ide­aal pro­pa­gan­da­ma­te­ri­aal om twij­fe­laars te lok­ken. De­ze school is mo­dern, hier ne­men we de di­gi­ta­li­se­ring bij de hand!

Daar­bij wordt graag ver­ge­ten hoe­veel druk het pro­gram­meer­on­der­wijs legt bij de le­ra­ren. Wie zelf pro­gram­meert weet uit er­va­ring dat het vaak mis gaat van­we­ge de­tails. Heb je twin­tig (of eer­der der­tig) scho­lie­ren in een lo­kaal, dan wordt zo'n klein de­tail in­eens een groot pro­bleem. Om dat te kun­nen han­te­ren, moet je zelf gron­dig thuis zijn in de ma­te­rie. Het suc­ces van het on­der­wijs hangt dus zo­als zo vaak af van ge­mo­ti­veer­de en be­vlo­gen do­cen­ten die meer doen dan waar ze voor be­taald wor­den. (mdt)

Block-edi­tors zor­gen voor een mak­ke­lij­ke ken­nis­ma­king met pro­gram­me­ren. Som­mi­ge kun­nen het pro­gram­ma ook als co­de weer­ge­ven.

Newspapers in Dutch

Newspapers from Netherlands

© PressReader. All rights reserved.