Elektronicasets voor kinderen – Leuk én educatief

Ben je graag bezig met elektronica en wil je die passie delen met je kinderen? Met de juiste educatieve sets kun je hen daarbij al vanaf erg jonge leeftijd betrekken. In dit artikel bespreken we het aanbod.

Auteur: Filip Vervloesem   |  Gepubliceerd in Linux Magazine 2021 – 3

Voor jonge kinderen is leren programmeren wellicht nog iets te abstract en dus niet erg aanlokkelijk. Maar knutselen met elektronica? Dat sluit al veel beter aan bij hun leefwereld. Het verschil met spelen met pakweg LEGO is eigenlijk niet zo heel groot. Natuurlijk kun je niet zomaar wat componenten in hun handen geven en hopen dat ze iets ervan opsteken. Kinderen zijn vaak nogal onvoorzichtig, waardoor de meeste onderdelen binnen de kortste keren stuk gaan. Om die reden bestaan er speciale elektronicapakketten voor kinderen. De onderdelen (en met name de verbindingen ertussen) zijn dan een stuk robuuster uitgevoerd, zodat ze niet meteen gesloopt worden.

Elektronicasets

Verschillende fabrikanten hebben hun eigen systeem ontwikkeld voor kindvriendelijke elektronica. Bekende namen zijn onder andere Snap Circuits, Makey Makey en Strawbees. Het is niet de bedoeling dat je componenten van die systemen met elkaar uitwisselt. De meeste fabrikanten bieden starterssets aan met een instructieboekje om een aantal projecten uit te werken. Sommige fabrikanten verkopen ook uitbreidingen op die sets of aparte sets voor één specifiek project, zoals een robot. Qua opzet verschillen de sets soms erg van elkaar. Grofweg kunnen we de sets in twee types opdelen: niet-programmeerbaar en programmeerbaar. Niet-programmeerbare sets zijn ideaal als eerste kennismaking met elektronica. Je hebt geen computer nodig en leert al spelenderwijs de basisprincipes van elektriciteit en elektronica. Dat is kennis die je hoe dan ook nodig hebt voordat je elektronica kunt beginnen programmeren.

Programmeerbaar

De programmeerbare sets bieden natuurlijk meer mogelijkheden, maar zijn over het algemeen duurder en eerder gericht op iets oudere kinderen. Sommige systemen bieden beide mogelijkheden aan. Dat is een groot pluspunt: je begint met eenvoudige sets voor jonge kinderen en enkele jaren later koop je een uitbreiding om ze programmeerbaar te maken. Op die manier beleven de kinderen jarenlang plezier aan hun eerste elektronicaset. In dit artikel bekijken we vijf verschillende sets die je niet hoeft te programmeren: Circuit Scribe, Snap Circuits, Variobot, Makey Makey en Strawbees. Sommige ervan kun je trouwens ook programmeren als je dat wilt. In het volgende nummer van Linux Magazine bespreken we een viertal programmeerbare sets en zetten we de verschillen tussen alle sets nog eens netjes op een rijtje. Ook gaan we in de praktijk aan de slag met één van de besproken sets.

Circuit Scribe

Een circuit dat onbedoeld onderbroken is, kan erg frustrerend zijn. Je bouwt het circuit op, schakelt de stroom in en er gebeurt… niets? Steekdraadjes zijn weliswaar een veiliger alternatief voor de soldeerbout, maar die hebben de neiging om snel los te komen. Waarom dan niet een oplossing gebruiken waarmee kinderen al vertrouwd zijn? Dat is exact het uitgangspunt van Circuit Scribe: je

tekent letterlijk de elektrische verbindingen met een pen op een blad papier. Om te beginnen leg je het papier op een metalen onderlegger. De speciale pen bevat vloeibaar zilver dat snel opdroogt, zodat je makkelijk betrouwbare verbindingen maakt. Het meegeleverde sjabloon zorgt ervoor dat je steeds de juiste vorm gebruikt voor de contactpunten. De verschillende componenten bevatten tot slot kleine magneetjes, zodat ze netjes op hun plaats blijven liggen op jouw papier. Wil je een nieuw circuit maken? Neem gewoon een nieuw blad papier en begin van voor af aan!

Verschillende kits

Circuit Scribe biedt verschillende kits aan, zoals de Mini Kit (€20), Basic Kit (€40) en Super Kit (€90). Een pen en een metalen onderlegger krijg je altijd: het verschil zit ‘m vooral in de meegeleverde componenten én de projecten die je daarmee kunt maken. De Basic Kit is prima als allereerste kennismaking, maar de Super Kit is echt verrassend leerrijk. Het bijgeleverde werkboek bevat tal van experimenten om de basisprincipes van elektriciteit en elektronica te verduidelijken. Denk bijvoorbeeld aan het opbouwen van een stroomkring, het testen van de geleidbaarheid van objecten, het verschil tussen seriële en parallelle schakelingen, werken met weerstanden en transistoren, enzovoorts.

Ter ondersteuning van het boek vind je nog een tiental video’s op YouTube én een mobiele app voor iOS en Android met augmented reality om jouw eigen schakelingen tot leven te brengen. Iets speelser is de Drone Kit (€60), waarmee je met behulp van karton en enkele componenten je eigen mini-drone mét camera maakt. Nadien bestuur je de drone met een mobiele app. Helaas kun je weinig aanpassen aan de drone en is de set heel wat minder leerrijk dan de overige sets van Circuit Scribe. Een kleine opmerking (die overigens voor de meeste hier besproken sets geldt): zowel het werkboek als de online content zijn niet in het Nederlands verkrijgbaar. Je zult de begeleidende uitleg dus moeten vertalen vanuit het Engels. Maar is het niet veel leuker om samen de projecten uit te werken dan om je kind alleen te laten spelen?

Snap Circuits

Onder de naam Snap Circuits brengt de fabrikant Elenco een dertigtal educatieve elektronicasets op de markt. Het volledige overzicht vind je op https://www.elenco.com/snap-circuits. Om te beginnen zijn er de algemene sets, die tussen de 10 en 80 onderdelen bevatten en waarmee je tot honderden verschillende projecten kunt maken. Elke set bevat een instructieboek met uitleg over de mogelijke projecten. Alle onderdelen zijn in stevig plastic uitgevoerd en kun je snel aan elkaar vastklikken op het meegeleverde gaatjesbord. De kleurcodering (groen voor schakelaars, geel voor weerstanden, enzovoorts) maakt het makkelijker om het juiste onderdeel terug te vinden. Een leuk detail is ook dat elk onderdeel voorzien is van het correcte elektrische symbool op het plastic plaatje. Zo is jouw circuit in het echt een bijna exacte kopie van het elektrisch schema ervan. Heb je enige ervaring opgedaan met Snap Circuits, dan zul je niet veel moeilijkheden meer ondervinden om elektrische schema’s te interpreteren!

Naast de basissets bestaat er ook nog een aantal thematische sets, bijvoorbeeld om te experimenteren met magnetisme, om circuits in drie dimensies te maken, om een voertuig op afstand te bedienen of Snap Circuits te combineren met traditionele bouwblokken (vergelijkbaar met LEGO-blokken). De meeste kits kosten tussen de €50 en €100. Wil je graag klein beginnen, maar heb je geen zin om onderdelen dubbel te kopen? Dat is geen probleem, want er bestaan speciale upgrade kits voor enkele basissets. Zo kun je de SC300-kit (€60) met een upgrade kit van €35 upgraden naar de SC500-kit (€90). En met de Snapino-set krijg je een volledige Arduino Uno-compatibele microcontroller om je Snap Circuits alsnog te programmeren via de Arduino IDE. Dat maakt Snap Circuits een erg veelzijdig systeem waaraan je jarenlang plezier kunt beleven

Variobot

Mag het wat speelser dan de voorgaande sets, dan kun je terecht bij Variobot. Die fabrikant brengt verschillende kleine robots op de markt om zelf te assembleren. Het instapmodel is de varikabi en die kost slechts €25. Je hebt de keuze uit zeven verschillende dieren: een hond, een zeeleeuw, een muis, een giraf, een kever, een vogel of een kikker. Elk set heeft een andere kleur, maar de onderdelen zijn altijd dezelfde: je kunt met één set dus zeven verschillende robots bouwen. Je gebruikt kabelbinders om de verschillende delen bij elkaar te houden. De varikabi is niet programmeerbaar: je past het gedrag dus aan door het elektronisch circuit te wijzigen. De prima handleiding (overigens ook in het Nederlands beschikbaar!) legt duidelijk uit welke mogelijkheden er zoal zijn. Door de sensoren en motoren anders aan te sluiten, reageert de robot op een andere manier op licht of obstakels.

De varikabi bevat een klein breadboard en enkele standaardcomponenten, zoals weerstanden, leds en fototransistoren. Je hebt een (zijknip)tang nodig om alles correct aan te sluiten: jongere kinderen hebben dus mogelijk nog wat hulp nodig. Anderzijds leren ze zo wel meteen met échte elektronica werken. Ook als je kind het circuit niet zelf opbouwt, is het nog steeds leerrijk om te kijken hoe de robot reageert op zijn omgeving afhankelijk van het gebruikte circuit. Ben je uitgekeken op de basisset? Koop dan één van de uitbreidingssets voor ongeveer €5. Met de infrarood set kun je de varikabi op afstand bedienen of twee varikabi’s met elkaar laten communiceren. Met de condensator set kun je vertragingen inbouwen in de beweging van de robot. Tot slot willen we nog twee varianten van de varikabi vermelden:

– De varikabi FT kost €50 en is opgebouwd uit blokken van fischertechnik. Heb je al fischertechnik-speelgoed in huis, dan kun je dat gebruiken om je robot verder uit te breiden.

– De varikabi is identiek aan de varikabi, maar moet je solderen in plaats van op een breadboard samenstellen.

Makey Makey

De sets die we tot hiertoe besproken hebben, zijn vooral bedoeld om kinderen de basisprincipes van elektriciteit en elektronica op een speelse wijze aan te leren. Wil je hen meteen ook warm maken om te leren programmeren? De Makey Makey van Joylabz (€50) is een erg eenvoudige elektronicaset die pas écht leuk wordt als je ‘m begint te programmeren! Sluit de Makey Makey op je computer aan om toetsenbord- of muisinvoer op allerlei knotsgekke manieren te simuleren. Dat doe je door verschillende contactpunten op het printplaatje via krokodilklemmetjes te verbinden met erg gewone objecten. Op die manier maak je de meeste bizarre invoerapparaten voor je computer, zoals een gamepad met Play-Doh of een piano met bananen of potjes dipsaus als toetsen! De enige vereiste is dat het object elektriciteit geleidt. Daarbij denk je misschien spontaan aan metalen voorwerpen, maar ook heel wat andere zaken zijn geleidend: groenten en fruit, planten, mensen, water, enzovoorts.

Omdat de Makey Makey gewoon toetsaanslagen (of muisklikken) doorstuurt over usb, werkt het met eender welk programma op je computer. Aan de voorkant van de Makey Makey vind je 6 aansluitpunten voor de pijltjestoetsen, de spatiebalk en de linkermuisknop. Aan de achterkant staan nog 12 extra aansluitpunten voor de toetsen w, a, s, d, f en g (vooral nuttig in games) en om de muis te besturen. Al die toetsen kun je trouwens ook herprogrammeren, mocht je een andere toets nodig hebben. Maar het is natuurlijk nóg leuker om zelf software te schrijven voor jouw Makey Makey. Op de website vind je verschillende voorbeelden van programma’s in Scratch (elders in dit blad lees je een korte introductie tot Scratch). Met Scratch maak je snel relatief eenvoudige animaties en games, die je vervolgens bestuurt met je eigen Makey Makey controller. Uren spelplezier gegarandeerd!

Strawbees

We sluiten af met een set die meer gericht is op het bedenken en bouwen van allerlei constructies en minder op elektronica: Strawbees. De bouwblokken van Strawbees bestaan uit rietjes en hoekstukken om 2, 3 of 5 rietjes met elkaar te verbinden. Die hoekstukken zijn ook als scharnieren te gebruiken, waardoor je niet beperkt blijft tot statische constructies. De sets hebben namen zoals Maker Kit, Imagination Kit, Creator Creator Kit of Crazy Scientist Kit en kosten tussen de €30 en €60. Elke set bevat een aantal voorbeelden om uit te werken, maar de bedoeling is natuurlijk dat je je eigen constructies uitvindt! Strawbees is geschikt voor kinderen vanaf 6 jaar en laat hen spelenderwijs kennismaken met planmatig en oplossingsgericht werken, ruimtelijk inzicht, geometrie en mechanica.

Robotics

Voor iets oudere kinderen bestaan er twee sets die hun Strawbees-constructies tot leven brengen. De eerste is de Coding & Robotics Kit, ofwel de Quirkbot (€100). Die set is in eerste instantie bedoeld om je eigen robot te bouwen, al zijn de mogelijkheden nog véél uitgebreider. Wat dacht je bijvoorbeeld van een kraan, interactieve LED-verlichting of een muziekinstrument? Strawbees programmeer je via het eigen Strawbees CODE-platform. Dat doe je rechtstreeks vanuit een browser of via de offline app (helaas enkel voor Windows en macOS). Uniek aan Strawbees CODE is dat je op drie verschillende manieren kunt programmeren:

1. via flowcharts
2. via blokken, zoals in Scratch
3. via code, zoals in de Arduino IDE

Strawbees groeit dus echt mee met je kinderen: het begint als eenvoudig constructiespeelgoed, dat je makkelijk programmeert via flowcharts. Later stap je over op Scratch, om uiteindelijk te programmeren in Arduino. Via de Block coding cards in Strawbees CODE leer je eenvoudig van een twintigtal voorbeelden. Erg handig is ook dat je op eender welk moment de flowchart- of blokweergave kunt omwisselen naar de code-weergave. Zo kun jouw bestaande Scratch-programma’s openen in de Arduino-editor en hoef je niet van nul te starten.

De tweede programmeerbare set is de Robotic Inventions for micro:bit. Met die addon kun je bestaande Strawbees kits programmeren via de micro:bit. De micro:bit komt nog aan bod in het volgende nummer van Linux Magazine.