Урок: шагомер на Micro:bit — от кода до устройства

Почему шагомер — идеальный учебный проект

Шагомер — это проект, который ученик может носить с собой. Это не абстрактный эксперимент в кабинете, а реальное устройство, которое считает шаги, как фитнес-браслет. Для учеников 6-8 классов это невероятно мотивирующий проект: они создают вещь, которой пользуются каждый день.

Micro:bit идеально подходит для этого проекта благодаря встроенному акселерометру — датчику, который измеряет ускорение. Когда человек делает шаг, тело совершает характерное вертикальное движение, и акселерометр это фиксирует.

Целевая аудитория: 6-8 классы.

Время: 2 урока по 40 минут.

Оборудование:

• BBC Micro:bit (v1 или v2)
• USB-кабель
• Батарейный блок для Micro:bit (опционально, для автономной работы)

Урок 1: Знакомство с акселерометром (40 минут)

Часть 1: Что такое акселерометр (8 минут)

Объясните ученикам:

Акселерометр — это датчик, который измеряет ускорение по трём осям: X (влево-вправо), Y (вперёд-назад) и Z (вверх-вниз). Он есть в каждом смартфоне — именно благодаря ему экран поворачивается, когда вы переворачиваете телефон.

На Micro:bit акселерометр встроенный. Его не нужно подключать — он уже на плате.

Демонстрация: подключите Micro:bit к CodeStudio и откройте монитор данных. Покачайте плату в разные стороны — ученики увидят, как меняются значения по осям X, Y, Z.

Часть 2: Чтение данных акселерометра (12 минут)

В CodeStudio создайте проект Micro:bit. Первая программа — отображение значения ускорения на LED-дисплее:

Ученики увидят, как число на дисплее меняется при движении платы. Дайте им 3 минуты поэкспериментировать:

• Положите Micro:bit на стол — какое значение Z?
• Переверните вверх ногами — как изменился Z?
• Потрясите плату — что происходит с числами?

Часть 3: Определение шага (15 минут)

Ключевой вопрос: как отличить шаг от простого движения?

Объясните алгоритм:

1. Непрерывно считываем ускорение по оси Z

2. Вычисляем абсолютное значение ускорения

3. Если значение превышает порог (например, 1500 мг) — это шаг

4. После обнаружения шага ждём 200 мс (чтобы не считать один шаг дважды)

5. Увеличиваем счётчик шагов на 1

Ученики реализуют этот алгоритм в CodeStudio. Порог подбирается экспериментально — ученик ходит с Micro:bit и настраивает значение до тех пор, пока шагомер не начнёт считать точно.

Это важный педагогический момент: ученик видит, что программирование — это не только написание кода, но и калибровка, тестирование и настройка.

Часть 4: Отображение результата (5 минут)

Запрограммируйте LED-дисплей Micro:bit для отображения количества шагов. При нажатии кнопки A показывается текущее количество шагов, при нажатии кнопки B — счётчик сбрасывается.

Урок 2: Улучшение и калибровка (40 минут)

Часть 1: Тестирование в коридоре (10 минут)

Выведите класс в коридор школы. Каждый ученик крепит Micro:bit к поясу (или кладёт в карман) и проходит 100 шагов, считая вслух. Затем сравнивает свой подсчёт с показаниями шагомера.

Запишите результаты в таблицу:

Обсудите, почему точность различается и как её улучшить.

Часть 2: Улучшение алгоритма (15 минут)

На основе тестирования ученики улучшают свой алгоритм:

• Настройка порога — если шагомер считает лишние шаги, увеличить порог; если пропускает — уменьшить
• Фильтрация шума — использовать среднее значение за несколько измерений вместо одного
• Задержка между шагами — если ученик бежит, задержку можно уменьшить

Часть 3: Расширенные функции (15 минут)

Предложите ученикам выбрать одно или несколько улучшений:

• Расчёт дистанции — длина шага × количество шагов = пройденное расстояние
• Расчёт калорий — приблизительный расчёт потраченных калорий
• Анимация на дисплее — показывать шагающего человечка во время ходьбы
• Рекорды — сохранять максимальное количество шагов за день
• Звуковой сигнал — зуммер при достижении цели (например, 1000 шагов)

Связь с учебной программой

Проект шагомера охватывает темы из нескольких предметов:

Информатика:

• Алгоритмы (последовательность, условия, циклы)
• Переменные и типы данных
• Обработка данных в реальном времени

Физика:

• Ускорение и сила тяжести
• Единицы измерения (м/с², мг)
• Инерция и колебания

Математика:

• Абсолютные значения
• Пороговые значения и сравнение
• Проценты (расчёт точности)

Биология:

• Физическая активность и здоровье
• Расход калорий

Такая междисциплинарная связь — одно из главных преимуществ STEM-подхода.

Домашнее задание

Поскольку Micro:bit работает автономно от батареек, ученик может взять его домой:

1. Носить шагомер целый день и записать количество шагов

2. Сравнить показания с приложением шагомера на смартфоне

3. Написать отчёт: сколько шагов, какая точность, что можно улучшить

Это задание учит ученика анализировать данные и критически оценивать результаты — навыки, которые пригодятся в любой профессии.

Советы для учителя

• Не стремитесь к идеальной точности — даже коммерческие фитнес-браслеты допускают погрешность 5-10%
• Поощряйте эксперименты — пусть ученики пробуют разные положения Micro:bit (карман, рука, рюкзак) и сравнивают результаты
• Используйте соревновательный элемент — кто пройдёт больше шагов за перемену? Чей шагомер точнее?
• Обсудите реальные приложения — фитнес-трекеры, медицинские устройства, спортивная аналитика

Шагомер на Micro:bit — это проект, который доказывает ученику: программирование — это не только про экран. Это про реальный мир, реальные данные и реальные устройства.