Programirano natjecanje automobila

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

Sažetak

Naša Osnovna škola Frana Metelka Škocjan sudjelovala je u dvogodišnjem projektu Erasmus+ pod naslovom Minds on Hands on STEM Goes on koji je preveden Uključi mozak, zasuči rukave, postani znanstvenik. S učenicima smo prisustvovali na nekoliko projekata mobilnosti. Tijekom jedne razmjene učenika u sklopu projekta Erasmus+ u Estoniji učenici su napravili vozilo na temelju Arduino platforme koje se na stazi utrkivalo putem pametnog Android uređaja. Svaka reli-momčad ima sljedeće članove tima:

  • Mehaničara koji je izradio cijelu šasiju vozila i instalirao potrebnu opremu, dijelove itd.
  • Elektroničara koji je napravio električni krug za konačno vozilo (instalirao i spojio žice za elektroničke blokove).
  • Programera koji je prilagodio kretanje vozila i fino prilagodio njegovo ponašanje (npr. ako se kretalo samo u jednom smjeru, ili ako je vozilo bilo vrlo osjetljivo ili previše tromo pri vožnji itd.).
  • Natjecatelji su bili svi članovi ekipe koji su se natjecali na stazi i davali povratne informacije koje su trebali poboljšati. Suradnja između članova tima osigurala je bolji krajnji rezultat i uspjeh na stazi.

Ključne riječi: Arduino, Erasmus+, mehaničar, elektroničar, programer, natjecanje.

Shema za mehaničare

Mehaničari su sklopili okvir vozila prema crtežu. Jednom kad je okvir vozila bio simagepreman, čekali su da elektroničari i programeri pripreme prototip elektroničkog dijela vozila i program upravljanja motorom. Nakon testa na vozilo su ugrađene elektroničke komponente.

Slika 1. Shema konstrukcije vozila

Shema za elektroničare

Priključili su mikrokontroler, napajanje, regulator motora i motor. Budući da snaga računala iz USB utičnice nije bila dovoljna za pokretanje motora, morali su upotrijebiti dodatno napajanje (baterija od 9 V). Upravljač motora L298N slika2je H most koji omogućuje promjenu polariteta struje koja djeluje na motor, a time i smjer vrtnje motora. Uz to, upravljač motora L298N omogućuje uklanjanje napona od 5 V za napajanje Arduino mikrokontrolera. Ako su željeli promijeniti brzinu motora, žice motora morale su se spojiti na Arduino ploču s pomoću PWM pina (Pulse Width Modulation). Ploča je bila označena simbolom ~.

Slika 2. Shema i skica za Arduino 1

Kod za programere

Služeći se definicijom »analogWrite« u kodu, napon od 5 V povezan sa žicama motora može se podijeliti na 255 jedinica. To je moguće samo s pomoću PWM slika3pina.

Na primjer, vrijednost 150 znači da je signal PWM (Pulse Width Modulation ili modulacija širine impulsa) (150 × 5) / 255 volti (ili 2,9 V). Zbog nižeg napona motor se sporije okreće.

Definicija »digitalWrite« odnosi se samo na situaciju u kojoj struja postoji ili ne postoji, tj. upišite 1 ili 0 (HIGH ili LOW).

Slika 3. Kod programa 1

Daljnjim razvijanjem cijeli tim napravio je sljedeće:

  • Dodali su još jedan motor.
  • Dopunili su programski kôd podacima za drugi motor i provjerili jesu li oba motora odgovarala kretanju po želji korisnika.
  • Izradili su vozilo na dva kotača i programirali ga tako da se kreće naprijed, natrag, zaokreće naglo ili mirno te se može zavrtjeti na mjestu.

SVI gore navedeni događaji ostali su slobodan izbor i otkrili su da razvoj uvelike ovisi o vremenu koje tim ima na raspolaganju.

Ispitivanja vozila

Prvo su povezali Arduino s pametnim uređajem putem Bluetooth signala.

Natjecatelj je upravljao vozilom putem Android pametnog uređaja (mogao se koristiti i

slika4

svojim osobnim uređajem). Svaka je momčad dobila ispitno vozilo koje je prethodno bilo spremno za trening, ali sve su se ekipe natjecale s vozilom koje su sami izradili. Za vožnju su upotrebljavali aplikaciju Arduino Bluetooth RC Car.

Softveru se pristupalo preko ove poveznice.

Slika 4. QR kod aplikacije

Vozač je instalirao softver u odgovarajući uređaj i naučio ga upotrebljavati. Aplikacija je slika5prenijela signal s pametnog telefona na Arduino, što im je omogućilo daljinsko upravljanje vozilom.

Slika 5. Aplikacija Bluetooth RC Controllerslika6

Elektroničar je povezao Arduino BT modul (HC-05 ili HC-06). Da bi primio signal, BT modul mora biti spojen na Arduino tako da je VCC pin BT modula povezan s napajanjem od 5 V. GND pin povezan je s masom, a TXD pin na ploči Arduino 12.

slika7Slika 6. Shema i skica za Arduino 2

Programer je povezao pametni uređaj i Arduino putem BT veze kao što je prikazano na slici programskog koda. Ako se u aplikaciji ne pritisne nijedna tipka, prikazuje se simbol S (Stop), a simbol F prikazuje se ako se pritisne strelica prema naprijed.

.Slika 7. Kod programa 2slika8

Imali su mogućnost služiti se monitorom serijskog priključka smještenim u softveru (naveden u nastavku) za provjeru veze Tools ­ Serial monitor.

Kako bi se elektromotor provukao kroz signalni znak u kôd se moraju dodati odgovarajući redovi koda.

Slika 8. Kod programa 3

Daljnjim razvijanjem cijeli tim napravio je sljedeće:

  • Vozilo su programirali logično slijedeći kontrolne tipke mobilne aplikacije.
  • Oni kojima je ostalo malo vremena imali su mogućnost nadograditi vozilo tako da se upali jedno LED svjetlo kad pritisnete svjetlo u mobilnoj aplikaciji.
  • LED treba električni otpor od 220 Ω i pravi polaritet.

slika9
Slika 9. Shema i skica za Arduino 3

Primjer koda za LED rasvjetu:

slika10Slika 10. Kod programa 4

Trkaća staza

Za natjecanje između pojedinih momčadi koristili su predložak iz Lego EV3 seta. Momčad koja je najbrže završila stazu pobijedila je (svaki prelazak crte dovodio je do kaznenih bodova što je momčadi značilo dodatne sekunde). Natjecanje je održano pod budnim okom sudaca.

Slika 11. Staza.

Zaključak

Učenici jako vole stvarati ili programirati proizvode s Arduinom. Zanimljiv im je jer ga mogu upotrebljavati na svim operativnim sustavima, a ne ovisi o brzini, memoriji ili RAM-u računala. U našoj smo školi odlučili djeci ponuditi što više različitih interesantnih aktivnosti kroz Erasmus+ projekt, a jedna od njih je i aktivnost gdje se, osim robota, programiraju i različita vozila LEGO MINDSTORMS Education EV3 i LEGO Education WeDo te programira uz Arduino.

Literatura

  1. http://www2.arnes.si/~sspjplav/Sola/Predmeti/Leto/PRAKTICNO%20PROGRAMIRANJE/2_Programiranje%20Arduina.pdf
  2. https://ucilnica.fri.uni-lj.si/mod/page/view.php?id=16122
  3. https://svet-el.si/literatura/arduino/programiranje-z-arduino-1-3/
  4. http://www.elektronika-start.com/arduino/

3D modeliranje u Google Sketchup 8

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

Google SketchUp je softver koji je izvorno bio u vlasništvu Googlea, a zatim ga je kupio Trimble Navigation. Program se koristi u području arhitekture, dizajna interijera, inženjerstva, grafičkog dizajna itd. Njime je olakšana prezentacija objekata, zgrada, elemenata i slično. Pogodan je za sve korisnike i to prije svega za one koji se ne bave profesionalnim programiranjem, već ih zanima planiranje jednostavnijih elemenata ili učenje iz zabave. Program je predstavljen u kolovozu 2000. godine u mnogo jednostavnijoj verziji, a podržavaju ga Windows i MacOS operativni sustavi. SketchUp Pro je srodan program koji se plaća, ali nudi mnogo više mogućnosti i preciznosti te je namijenjen zahtjevnijim korisnicima. Prvenstveno služi dizajniranju objekata koje želite vidjeti u 3D obliku. Koristi se na svim razinama školovanja za potrebe predstavljanja 3D modela, posebno u nastavi tehnologije i tehnologiji u osnovnim školama. Uz jednostavnu tehniku ​​sjenčanja koju sam program dodaje skici modela, pogled na 3D objekte korisniku nudi bolje vizualno iskustvo. Slobodno kreiranje u programu daje prostor razvoju kreativnosti i realizaciji ideja. Nakon završetka modela i automatskog sjenčanja, korisnik može dodati proizvoljne boje i materijale, kako bi model na kraju izgledao što realističnije. Softver je dostupan na službenim stranicama u besplatnom obliku na probnih 30 dana. Po završetku probnog razdoblja, za daljnju je upotrebu potrebno kupiti program. Za program su specifični konačni proizvodi koje pohranjujemo na tvrdi disk računala i koji su zaključani tipom datoteke .skp.

Osnovne upute za rad s programom Google Sketchup 8 za 3D modeliranje:

  1. Kada je program instaliran na računalu, možete ga koristiti besplatno.
  2. Pri pokretanju programa odaberite naredbu CHOOSE TEMPLATE i sljedeću naredbu WOODWORKING IN MILIMETERS.
  3. Prilikom prve uporabe odaberite naredbe VIEW/TOOLBARS, kao što je prikazano na slici 1.
  4. Pri otvaranju novog polja za crtanje, odaberite naredbu CAMERA/PARALLEL PROJECTION (opcije PERSPECTIVE i TWO POINT PERSPECTIVE ne koriste se za tehničko crtanje).
  5. Kopiju slika možete izraditi u programu WORD na sljedeći način: Odaberite okno FILE/EXPORT/2D GRAPHIC, zatim odaberite mapu u koju želite spremiti sliku i unesite njeno ime te potom odaberite opciju EXPORT TYPE – slikovni format JPEG i potvrdite naredbu EXPORT.

Spremljenu sliku možete uvoziti u Word, PowerPoint…ili objaviti u 3D-u na mrežnoj stranici https://3dwarehouse.sketchup.com/.

slika1Slika 1. Naredbe VIEW/TOOLBARS

Osnovne naredbe za crtanje različitih oblika

slika2
Slika 2. Naredbe DRAW

Osnovne naredbe za rad – transformacije

slika3

Slika 3. Naredbe TOOLS

Vježbe – upute za jednostavnu upotrebu programa

1. slika4STOLAC (korištenje opcija „gurni/povuci“)

Pri početku rada, koristite geometrijsko tijelo kvadar. Stolac izradite pomoću opcija PUSH-PULL (GURNI-POVUCI).

Po završetku rada, pogledajte stolac sa svih strana pomoću opcija ORBIT (ZAOKRETANJE), STYLES (STILOVI) i VIEWS (POGLEDI).

Slika 4. Jednostavan model stolca

2. STOLAC – ZAHTJEVNIJA IZRADA (korištenje opcija „napravi grupu“ i „premjesti“)

Postupak crtanja:

  • Nacrtajte nogu stolca
  • Nogu stolca označite kao grupu za naredbu opcijom MAKE GROUP (NAPRAVI GRUPU)
  • Nakon označivanja noge stolca, uključite opciju za pomicanje –MOVE (PREMJESTI)
  • Označite obje noge stolca i upotrijebite opciju za pomicanje –MOVE (PREMJESTI)
  • Prečku stolca nacrtajte pomoću pravokutnika opcijom PUSH-PULL (GURNI-POVUCI) povlačeći na sve četiri strane dok ne nastane kvadar
  • Nakon nacrtane prečke, napravite grupu opcijom MAKE GROUP (NAPRAVI GRUPU) i opcijom MOVE (PREMJESTI) pomaknite prečku na drugu stranu
  • Postupak ponovite i za druge dvije prečke
  • Sjedalo stolca nacrtajte posebno: odaberite pogled sprijeda (Vslika5IEWS/FRONT) i opcijom MOVE postavite sjedalo na noge stolca
  • Po završetku, pogledajte stolac sa svih strana opcijom ORBIT (ZAOKRETANJE), STYLES (STILOVI) i VIEWS (POGLEDI).

Slika 5. Zahtjevniji model stolca

3. PRIJEVOZNO SREDSTVO (korištenje internetske baze podataka)

Iz baze podataka FILE/3D WAREHOUSE/GET MODELS preuzmite (DOWNLOAD MODEL) osnovu za model auta – u prazno polje upišite CAR (AUTO) i odaberite naredbu SEARCH (TRAŽENJE). Nakon smještanja slike u polje za crtanje ili preuređivanje, pomaknite sliku na centar, zumirajte i desnom tipkom miša odaberite naredbu EXPLODE.

slika8Slika 6. Corvette c6                          Slika 7. Preuređen Corvette c6

Zaključak

Učenici su na tehničkom danu uživali u radu na računalu i izrazili želju za još takvih dana uz 3D modeliranje. Tehnički dan u ovom obliku provodimo već nekoliko godina zaredom, a misao vodilja nam je tehnološki napredak našeg doba s kojim su učenici itekako upoznati. Mnogo je učenika motivirano za rad s programima koji omogućuju 3D dizajn jer ih susreću prilikom igranja online igara gdje stvaraju nove figure i nadograđuju postojeće.

Literatura

  1. https://3dwarehouse.sketchup.com/
  2. http://sketchup.si/
  3. https://learn.sketchup.com/
  4.  http://www.sketchup4architect.com/sketchup-components-3d-warehouse-cars.htm

Arduino – proizvodnja parkirnog senzora

igor_pangrcic

Arduino je platforma talijanskog autora otvorenog koda. Razvojna ploča sastoji se od mikrokontrolera obitelji Atmel i nekih bitnih elemenata te je tako spremna za početak rada. Autor kaže da se s Arduinom mogu izrađivati različiti prototipi i može se koristiti u znanstvenim studijama, ali na tržištu svakodnevno postoje krajnji proizvodi koji sadrže Arduino sklopove. Razlog zbog kojeg je prodaja open source razvojnog okruženja snažno porasla je velika softverska platforma koja je prilagođena svim operativnim sustavima. Softverska platforma jednostavna je za korištenje i pristupačna korisniku. Pogodna je za korisnike koji se prvi put susreću s mikrokontrolerima, kao i za one koji pomoću njega žele napraviti vrhunski proizvod. Razvojno okruženje je dizajnirano tako da sadrži samo potrebne elemente dok ostatak periferije dodaje korisnik, ako to želi. Na taj se način moduli proizvode na tržištu, kao što su: relejna ploča, alfanumerički LCD modul, TFT LCD modul, modul SD memorijske kartice, širok raspon modula sa senzorima vlage, temperatura, svjetlo, boja… i još mnogo toga. Vrlo ih je jednostavno vezati na vezivne ploče te su potom spremni za programiranje. Također, jasno je kako je sklop mikrokontrolera potrebno programirati.

Arduino Nano modul jedna je od najmanjih implementacija takvih modula. Sadrži isti procesor kao Arduino Uno, odnosno AtMega328.

image
Slika 1. Arduino Nano

Slika prikazuje da se Arduino Nano sastoji od mini-USB priključka za napajanje i prijenos programa, mikroprocesora AtMega328, ključa RESET, 8 analognih terminala koji služe samo kao ulazi i mjere napon od 0 V do 5 V. Svi analogni pinovi, osim 6 i 7, mogu se koristiti kao digitalni. Konektori 4 (SDA) i 5 (SCL) podržavaju I2C komunikaciju, uzimajući u obzir da nam je za to potrebna odgovarajuća knjižnica. Ploča također ima 14 digitalnih konektora, koji se mogu definirati kao ulazi ili izlazi. Kroz svaki od njih može teći protok do 40 mA. Svaki digitalni pin ima unutarnji pull-up otpornik od 20 do 50 kΩ. Digitalni pinovi 0 (RX) i 1 (TX) također se mogu koristiti za serijsku komunikaciju s računalom. Pinovi 3, 5, 6, 9, 10 i 11 omogućuju i modulaciju širine impulsa.

Na ploči se nalaze četiri LED diode. Dvije RX i TX komunikacije, jedna LED dioda spojena je na pin 13 i aktivira se kada je pin 13 u stanju „HIGH“. Naravno, ploča se nalazi pored pinova s ​​naponom od 5 V ili 3 V i GND sadrži druge igle, primjerice pin „AREF“ povezujemo referentnim naponom za analogne ulaze i druge na njega.

Materijal potreban za stvaranje senzora za parkiranje (ultrazvučni mjerač udaljenosti):

imageimage
Slika 2. Ultrazvučni senzor     Slika 3. Arduino Nano

imageimage
Slika 4. OLED Arduino ekran        Slika 5. Žica M-M

image
Slika 6. Vezivna ploča

Prikaz kako se vežu žice na pločici za povezivanje:

image
Slika 7. Vezivna pločica

Proizvodnja parkirnog senzora

Najprije umetnite Arduino Nano u pločicu. Arduino Nano je mimageikrokontroler pomoću kojega ćemo primiti signal ultrazvučnog senzora i pretvoriti ga u sliku na ekranu.

Ima analogne i digitalne ulaze i ulaze.

Slika 8. Proizvodni proces 1

Zatim OLED zaslon. Ovaj zaslon je jednobojan i ima 4 priključka:

  • GND: negativni pol,image
  • VCC: 3.3 v pozitivni pol,
  • SDA: analogni priključak 4,
  • SCL: analogni priključak 5.

Slika 9. Proizvodni proces 2

imageNaposljetku umetnite ultrazvučni senzor.

Ovaj senzor prenosi ultrazvučni signal i vraća ga natrag na refleksiju te tako izračunava udaljenost.

Slika 10. Proizvodni proces 3

Također ima 4 priključka koja vežemo:

  • GND: negativni pol,
  • VCC: 5 v pozitivni pol,
  • Teig: digitalni 12
  • Echo: digitalni 11

Zatim sve zajedno spojite žicama.

imageSlika 11. Konačni proizvod

Aplikaciju Arduino.ide možete preuzeti na ovoj poveznici.

Programski kod:

imageSlika 12. Programski kod

Sljedeća slika prikazuje knjižnice koje trebate dodati, a ispod su hiperveze za pristupanje njima:

imageSlika 13. Knjižnice programa

https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306
https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

Videomaterijal se nalazi na mrežnoj stranici YouTube-a.

Zaključak

Učenici jako vole stvarati ili programirati proizvode s Arduinom. Zanimljiv im je jer ga mogu koristiti na svim operativnim sustavima, a ne ovisi o brzini, memoriji ili RAM-u računala. U našoj smo školi odlučili djeci ponuditi što više različitih interesantnih aktivnosti kroz Erasmus+ projekt, a jedna od njih je i aktivnost gdje se, osim robota, programiraju i različita vozila LEGO MINDSTORMS Education EV3 i LEGO Education WeDo te programira uz Arduino.

Literatura

  1. https://www.youtube.com/watch?v=tWgmN179GfQ
  2. ttps://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306
  3. https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
  4. http://www.elektronika-start.com/arduino/
  5. https://www.knjiznica-celje.si/raziskovalne/4201704196.pdf

LED nakit i montaža robota uz projekt Erasmus+

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

U okviru projekta Erasmus+ izradili smo LED nakit (narukvice, ogrlice, prstenje, LED kutije za nakit itd.) te izradili i programirali Xiaomi Bunny Mitu Smart Modular Robot i vozila iz kompleta LEGO Mindstorms EV3. Xiaomi Mi Bunny Robot interaktivni je komplet za izgradnju robota koji djeci i tinejdžerima omogućuje stvaranje i programiranje vlastitih robota. Učenici su dosad izradili LED nakit i našeg novog učenika – robota STEMka. Gotovo 10 sati su tri učenika sastavljala STEMka, robota od 976 dijelova. Robotom se upravlja putem aplikacije s tri načina daljinskog uslika1pravljanja: Joystick, Gyro i GPS način, koji olakšavaju zabavno korištenje. Robot vozi na dva kotača i, uz pomoć gyro senzora, balansira sam. Grafičko sučelje za programiranje omogućuje jednostavno istraživanje i učenje uz obilje zabave. Robot je izrađen od ekološki prihvatljivih materijala koji su sigurni za dječju uporabu.

Slika 1. Robot STEMko

Na plesnom natjecanju FLOSS DANCE, najbolji je plesač bio nagrađen LED krunom izrađenom u okviru projekta Erasmus+. Na kruni umjesto dijamanata sjaje tri LED diode koje pokreće 3 V baterija.

slika2image
Slika 2. Učenik izrađuje krunu              Slika 3. Kruna

Drugi je robot iznio lanac na pozornicu.

slika4image
Slika 4. Vozilo s prikolicom                  Slika 5. LED lanac

Ogrlica se sastojala od drvenih dijelova, a LED u smaragdu povezan je s baterijom od 3,5 V. Ogrlica je prikladna kao modni dodatak i može se nositi na božićnoj ili novogodišnjoj slika6večeri. Ogrlica ima jedan nedostatak – ne smijemo ići s njom pod tuš. Narukvica je sljedeći proizvod koji su prezentirale djevojke. Na plastičnom nosaču je pričvršćena LED traka i 12 V mini-baterija s prekidačem. Narukvica se može koristiti u različitim prilikama, ali nije prikladna za pranje posuđa.

Slika 6. LED narukvica

Zanimljiv LED proizvod je i kutija za LED nakit s prekidačem koji, kada se otvori, uključuje LED koji svijetli u nekoliko boja. Diskretno lagano svjetlo pomaže nam ujutro kada smo pospani i oči se teško otvaraju, kako bismo odabrali prsten ili naušnice koje će nas krasiti cijeli dan. Svjetlo se gasi kada je kutija zatvorena, čime se osigurava manja potrošnja baterije.

slika7slika8
Slika 7. LED kutija                             Slika 8. Pet LED kutija

Na kraju prezentacije naših aktivnosti u okviru Erasmus + projekta, pozvali smo i ostale učenike naše škole kako bi se mogli i oni uključiti i tako pomoći s idejama i u stvaranju novih proizvoda. Bez obzira na to, bili su uključeni učenici 6. i 7. razreda kojima su pomagala iskustva učenika 9. razreda te je tako bilo lakše prenositi znanja mlađim učenicima.

slika9slika10slika11
              Slika 9. LED lanac              Slika 10. LED spirala            Slika 11. Ručno LED svjetlo

Svjetleća dioda (en. LED – Light Emiting Diode, često se naziva i LE dioda) posebna je vrsta poluvodičke diode koja emitira svjetlost kada je propusno polarizirana, tj. kada njome teče električna struja. Prilikom direktne rekombinacije para elektron-šupljina, emitira se foton svjetla. Takvu osobinu imaju poluvodiči galijev-arsenid (GaAs), galijev fosfid (GaP) i silicijev karbid (SiC). Ta se pojava naziva elektroluminiscencijom. Boja emitiranog svjetla ovisi o poluvodiču kao i o primjesama u njemu te varira od infracrvenog preko vidljivog do ultraljubičastog dijela spektra.
LED diode visokog intenziteta nalaze se u svjetlima, reflektorima, u automobilskim prednjim svjetiljkama…

slika12slika13
Slika 12. Svjetla                         Slika 13. Reflektori 

RBG dioda emitira tri primarne boje: crvenu, plavu i zelenu. Bijela svijetlost formira se kombinacijom tih triju boja. Ove diode zahtijevaju elektronički sklop koji kontrolira emisiju raznih boja diode kako bi se ostvarila bijela boja. Iako se rijetko koriste za dobivanje bijele boje zbog varijacija u uzorcima zračenja diode, koriste se zbog fleksibilnosti u dobivanju širokog spektra boja. Postoje tri vrste RGslika14B dioda: dikromatska, trikromatska i tetrakromatska bijela dioda. Osnovne razlike pojedine podvrste su stabilnost boje, sposobnost reprodukcije boja te efikasnost isijavanja.

Slika 14. Diode

Zaključak

Učenici su sretni što se nalaze u interesnoj grupi Erasmus+ STEM i uvijek doprinose novim idejama u izradi novih oblika LED nakita te u programiranju i sastavljanju novih oblika robota. Neki učenici već imaju iskustva u spajanju LED dioda i spajanju LED traka. U interesnoj grupi gledamo na starije učenike koji uče mlađe. Učenici 6. i 7. razreda još nemaju toliko fizičkog znanja koje im je potrebno da bi objasnili neke osnovne fizičke stvari u vezivanju.

LITERATURA

  1. Vzporedne, zaporedne, kombinirane in kompleksne vezave led diod in njihova zanesljivost
  2. https://learn.sparkfun.com/tutorials/light-emitting-diodes-leds/all
  3. http://www.fosilum.si/si/zakaj-led-svetila/led-dioda/

Moja nova soba – matematičko modeliranje

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

Tradicionalno, matematičko modeliranje u prvoj i drugoj trećini osnovnog obrazovanja usredotočeno je na aritmetičke riječi (priče) koje su predstavljene konkretnim izrazima, a zatim modelirane pomoću apstraktnih operativnih pravila. Rješavanje tih problema izraženih riječima označava preslikavanje strukture problemske situacije i strukture simboličkog matematičkog izraza. Uzmimo za primjer sljedeći problem: „Suzana je uštedjela 12 eura. Lidija je uštedjela tri puta više. Koliko novca ima Lidija?“ Takav zadatak izražen riječima moguće je modelirati izrazom 12 ∙ 3 = 36.

Mnogi primjeri iz života, znanosti, tehnologije i drugih srodnih područja mogu se riješiti matematičkim procesima. Problem iz stvarnoga života „prevodimo“ u matematički problem koji se potom rješava matematičkim uputama, izračunima i raspravama. Rješenja, možda i nekoliko njih, nazivaju se matematičkim modelima. Matematički model potrebno je interpretirati i provjeriti njegovu varijabilnost u danoj stvarnoj situaciji. Matematičko modeliranje kompleksan je proces koji počinje od realnog problema sve do nastanka matematičkog modela i natrag. Budući da podrazumijeva poznavanje modeliranja pojava (npr. fizikalnih zakona), matematičkih postupaka, tehnika modeliranja i kritičnosti, takvo je modeliranje krajnje zahtjevno. Početak je razumijevanje samog procesa. U toj fazi formuliramo pretpostavke, oblikujemo matematičku formulaciju, pronalazimo rješenje, interpretiramo kako smo došli do pojedinačnih rezultata i provjeravamo matematički model. Otkrijemo li da model nije prikladan ili bi se mogao poboljšati, vratit ćemo se na pretpostavku i, ako je potrebno, (ciklički) ponoviti proces. Osim toga modeliranje završava objašnjenjem modela, izradom izvješća i korištenjem modela.

Matematičko se modeliranje često smatra vezom ili mostom između matematike kao načina razumijevanja našeg fizičkog i društvenog svijeta, i matematike kao grupe apstraktnih, formalnih struktura. Modeliranje aparata i pojava važno je za inženjerstvo i znanost te zbog toga postoje vrlo praktični razlozi za odabir matematičkog modeliranja. Kako bismo promovirali matematičko modeliranje koje je djeci potrebno u današnjem svijetu, moramo stvoriti aktivnosti koje pokazuju sljedeće karakteristike:

• autentične problemske situacije,
• mogućnosti istraživanja i korištenja modela,
• više interpretacija i pristupa,
• mogućnosti za društveni razvoj,
• višeslojni gotovi proizvodi i
• mogućnosti za optimalan matematički razvoj.

Tijekom tehničkog dana, učenici su u svakodnevnom životu kombinirali uporabu tehnologije, matematike i računalne tehnologije. Njihov je posao bio organizirati i opremiti svoju novu sobu. Morali su imati na umu da je soba prazna te da ima samo uređen pod i žbuku. U Word dokument prvo su upisali svoje želje o izgledu nove sobe.

Jedan je učenik napisao: moderna oprema, tapete na zidovima, puno svjetla, moderni detalji, zanimljiv namještaj…

Nakon ispisivanja želja, počeli su razmišljati o tome kako izraditi skicu sobe i nacrtati barem dva prijedloga u mjerilu 1: 100.

slika1slika2
Slika 1. Idejni nacrt sobe 1                Slika 2. Idejni nacrt sobe 2

Pomoć su tražili na internetu gdje su našli informacije koje su dodali u unaprijed pripremljen Word dokument. Tražili su cijenu, sliku i mjesto gdje mogu kupiti komad koji je sastavni dio obavezne opreme. Ako bi im slučajno ostalo nešto od predviđenog iznosa, počeli bi istraživati o neobaveznoj opremi. Dostupan iznos bio je 1.500 €. Planirana potrošnja bila je oko 1.300 €, budući da je uvijek potrebno ostaviti oko 200 € nepredviđenih troškova. Za svaki dio obavezne i neobavezne opreme valjalo je napraviti mjere.

slika3
Slika 3. Obavezna oprema

slika4
Slika 4. Obavezna i neobavezna oprema

Zaključak

Učenici su bili vrlo zadovoljni provedbom tehničkog dana. Rad na računalu ih je obradovao, a neki su rekli da će predložiti svoje ideje i pomoći roditeljima u renoviranju ili preuređenju sobe. Tehnički dan u takvom obliku provodi se nekoliko godina zaredom, a reakcije i odgovori učenika vrlo su pozitivni. Na kraju tehničkog dana učenici su predstavili svoje proizvode svojim kolegama, razmjenjujući ideje i kritički ocjenjujući. Proizvode smo izložili nakon nastave, a mogli su ih vidjeti i drugi učenici i zaposlenici škole.

Literatura

  1. http://pefprints.pef.uni-lj.si/2005/1/Matematika.pdf
  2. http://eucbeniki.sio.si/vega3/415/index1.html
  3. https://people.maths.bris.ac.uk/~madjl/course_text.pdf
  4. https://www.sfu.ca/~vdabbagh/Chap1-modeling.pdf
  5. https://core.ac.uk/download/pdf/10873796.pdf

100. godišnjica završetka Prvog svjetskog rata

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

12. studenog 2018. smo u našoj školi obilježili jedan od najvažnijih događaja u povijesti čovječanstva. Na Elizejskim poljanama, usred Francuske, okupili su se vodeći svjetski ljudi. U sjećanju i podsjećanju, na kraj Prvog svjetskog rata, puno mobiliziranih, ranjenih i mrtvih ljudi, koji je završio točno prije 100 godina.

11. studenog 1918. u 11 sati primirje je stupilo na snagu. Završio je neprekidan četverogodišnji Prvi svjetski rat. Prvi svjetski rat, poznat i kao Veliki rat, počeo je 28. srpnja 1914. trajao je do 11. studenoga 1918. godine. U njemu su bila umiješana sva velika carstva tog vremena i njihovi saveznici, zbog čega se je u početku, mali europski sukob na Balkanu pretvorio u rat svjetske klase. U ratu je umrlo 18 milijuna ljudi. Četiri godine, 3 mjeseca i 2 tjedna događalo se nešto najstrašnije što se ljudskom rodu, čovjeku, može dogoditi i što je obilježilo mnoge narode i pojedince.

Talijanski ulazak u Prvi svjetski rat, koji se dogodio 23. svibnja 1915. godine, otvorio je novo bojište, koje je bilo dugačko 600 kilometara, a većina terena bila je planinska. Nakon objave rata, slabo opremljena talijanska vojska odmah je započela napad na regiju južnog Tirola te je stigla do rijeke Soče, gdje su ih susrele austro-ugarske snage sa vrlo čvrstim otporom. Vrlo težak teren, pun snijega, činio se neuspješan u napadu i poslije uspješnih talijanskih napada u početku rata okrenula se u poraz. Osam dana, najmanje 250.000 mrtvih, milijun izbjeglica, oko 700.000 ranjenih ili otrovanih sa plinom, više od 500.000 nestalih i zarobljenih vojnika. To su brojke, koje ilustriraju krvave bitke uz rijeku Sočo „Soška fronta“, koja se je odvijala na slovenskom teritoriju i koja je osim vojske utjecala i na civilno stanovništvo.

1. slikaKrvavi sukobi su na obje strane tražili mnogo života. Mrtve vojnike su pokopavali uz „frontu“ i u zaleđu, ali mnogi su ostali zauvijek na bojištu. Ostaci tisuća neidentificiranih vojnika i danas leže u masovnim grobnicama.

Simon Gregorčič je u pjesmi Soči opisao ljepotu bisera prirode i ratne patnje, koje rijeka Soča nosi (IZVOR: isječak sa internetske stranice http://www.simongregorcic.si/pesmi/soci).

Slika 1. http://www.simongregorcic.si/pesmi/soci

Francuski predsjednik Macron je 11. studenoga 2018. pozvao svjetske voditelje u borbu za mir, u želji da se ne ponovi nešto takvo i pozvao na toleranciju, prihvaćanju različitosti, jer samo tako ćemo sačuvati mir, vrijednost i pravo svih ljudi svijetu. Sa stoljetnom distancom, pogled na velike događaje velikog rata nudi priliku za nove izazove: uglavnom za revalorizaciju ratom izazvanih odgovora i višestruko prikazivanje događaja i pojava povezanih s njim.

U našoj školi smo se učitelji matematike i povijesti međusobno povezali. Učenici su kod predmeta matematike dobili izradu mini projekta u obradi podataka. Na mrežnoj stranici www.100letprve.si morali su odabrati u izborniku Prvog svjetskog rata karticu gubitka i pronaći informacije koje traže sljedeći zadaci:

1. ZADATAK:
a) Uz pomoć tablice i grafičkih prikaza prikupili su podatke o broju stanovnika, broju poginulih vojnika, broju civilnih žrtava i ukupnom broju smrtnih slučajeva za zemlje Austro-Ugarske, Bugarske, Njemačke i Turske.
b) U postocima su uspoređivali ukupan broj smrtnih slučajeva prema broju stanovnika u toj zemlji.
2. ZADATAK:
a) Uz pomoć tablice i grafičkih prikaza prikupili su podatke o broju stanovnika, broju poginulih vojnika, broju civilnih žrtava i ukupnom broju smrtnih slučajeva na svim kontinentima.
b) U postocima su uspoređivali ukupan broj smrtnih slučajeva prema broju stanovnika na kontinentu.

Kriteriji za ocjenjivanje su sljedeći:

tablica

Primjer dijagrama učenice, njenih grafikona i interpretacije rezultata:

Tablica prikupljenih podataka Antanta

2. slikaSlika 2. Antanta

Tablica prikupljenih podataka Središnje sile

3. slikaSlika 3. Središnje sile

Tablica prikupljenih podataka kontinenti

4. slikaSlika 4. Broj žrtava na različitim kontinentima

Kružni grafikoni stanovnika

5. slika
Slika 5. Broj stanovnika u svijetu

Grafikoni prikazuju broj stanovnika u Antantinima i Središnjima silama tijekom rata.

Kružni grafikoni mrtvih vojnika

6. slikaSlika 6. Broj mrtvih vojnika

Broj poginulih vojnika u ratu bio je vrlo visok. Većina smrtnih slučajeva pronađena je na kontinentima u Europi, zatim na kontinentima Azije, Amerike i Australije. Najveći broj poginulih u Europi bio je u Njemačkoj, a slijede Austrougarska, Turska i Bugarska.

Kružni grafikoni umrlih

7. slika

Svih mrtvih u ratu također je bilo vrlo puno, jer je zbroj svih mrtvih zbroj mrtvih vojnika i mrtvih civilnih žrtava.


Kružni grafikoni stanovnika

8. slika
Slika 7. Broj smrtnih žrtava

Bilo je mnogo žrtava. Opet ih je bilo najviše u Europi, jer je bila središte rata.

Kružni dijagram smrtnih žrtva u vezi s brojem stanovnika

9. slika
Slika 8. Broj civilnih žrtava

S obzirom na broj stanovnika, mnogo je ljudi umrlo. Ako pogledate u prosjeku je umrla oko jedna četvrtina svjetske populacije.

Zaključak

Već nekoliko godina učitelji smo utvrdili, da studenti imaju dosta problema u pisanju interpretacije obrađenih tablica i grafova. Takvi projekti potiču njihov način razmišljanja i rad s računalima ih čini velikim izazovom. Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint i Microsoft Word korišteni su za izradu određenog projekta. Počeli su raditi u školi i završili su kod kuće. Ali ako netko nije imao kod kuće računalo, mogao bi završiti rad u školi.

Literatura

  1. http://www.100letprve.si/
  2. http://www.simongregorcic.si/pesmi/soci

Smanjimo količinu otpada uz STEM

igor_pangrcic

Igor Pangrčič

U okviru projekta ERASMUS+, proveli smo 5 nastavnih sati tijekom Tehničkog dana intenzivno se baveći STEM područjem. Koristili smo 5Е model „Engineering Design Cycle“. Unutar tog modela, učenici produbljuju razumijevanje problema koristeći različite koncepte, praksu i odnose.

 

imageSlika 1. https://sites.google.com/site/eec344krystal/engineering-design-process-group-work

Učenici su tražili odgovore na sljedeća pitanja: utapamo li se u otpadu? Koliko otpada skupimo svaki dan? Kako smanjiti količinu otpada? Kako riješiti rastući problem stvaranja „otpadnih otoka“ u oceanima? Kako živjeti bez plastičnog otpada?

Nakon uvodne motivacije, učenici su iznijeli svoje znanje o općim problemima koji se tiču onečišćenja okoliša. Naveli su tornada, tajfune, tuču i klizišta. Znaju za širenje ozonskog omotača, kontaminaciju voda i velike količine otpada u moru koja dolazi od grčke obale imageprema našoj. U Hrvatskoj su učenici već svjesni tog problema i za vrijeme odmora skupljaju otpad. Jedan učenik naveo je kako je na Tajlandu uginuo kit zbog konzumacije 80 plastičnih vrećica koje su težile 8 kila, kao i da Tajland ima i najveću potrošnju plastičnih vrećica u svijetu.

Slika 2. https://www.dnevnik.si/1042824352

Nakon gledanja videa na YouTubeu o tri „otpadna otoka“ nastalih u oceanu (https://www.youtube.com/watch?v=bMncyN_C-pQ&t=7s), slijede koraci u nastavi STEM treninga:

1. korak (ASK) – pitanja kojih se nasumično sjetite. Učenici su na satu tehničke kulture koristili metodu brainstorminga (razmjena ideja i mišljenja s ciljem iznalaženja novih ideja) i postavljali sljedeća pitanja: Kako smanjiti količinu otpada? Kako smanjiti korištenje plastike? Mogu li se uzgojiti životinje koje bi uništavale plastiku? Kako spriječiti izumiranje životinja? Kako zaštititi životinje od konzumacije plastike? Kako živjeti bez plastike (hrana u dućanu)? Možemo li imati pernice bez plastike (alternativa; tkane pernice)?

2. korak (IMAGINE) – prijedlozi i ideje za rješavanje problema. Učenici su ustvrdili kako bi bilo lakše riješiti ovaj problem ako bi znali točnu količinu otpada svakog domaćinstva. Nakon razgovora, odlučili smo idućih deset dana bilježiti količinu otpada u svojim domovima. Predložili su i recikliranje prikupljenog komunalnog otpada te najavili kako će o ideji nekorištenja plastike izvijestiti i druge učenike, roditelje i nastavnike.

3. korak (PLAN) – plan (kako mjeriti dnevnu količinu otpada prikupljenu u domaćinstvu i općini?) Zajedno smo osmislili tablicu u kojoj ćemo deset dana bilježiti broj prikupljenog otpada. Od 20. rujna do 30. rujna 2018. godine, učenici su u tablicu zapisivali sveukupnu količinu otpada, a dogovorili su i koju vrstu otpada će prikupljati te u kojoj količini (pojedinačan broj).

4. korak (CREATE) – tijekom Tehničkog dana, učenici su na karo papiru nacrtali stupčasti dijagram za desetodnevno prikupljanje otpada. Nakon toga su sve podatke pretipkali u unaprijed definiranu Excel tablicu te i njoj dodali stupčasti dijagram. Pokušali su pronaći način za brže dobivanje rezultata. Iznijeli su svoje prijedloge o mogućnosti izračuna nakon prikupljenih podataka. Dopunili su postojeće tablice s idejama:

  • računati prosjek,
  • ispisati minimalnu i maksimalnu vrijednost,
  • računati količine prikupljenih komada u jednom mjesecu i
  • izračunati broj prikupljenih komada u godini dana.

Slijedi pitanje o tome kako izračunati količinu prikupljenog otpada u cijeloj općini (oko 1001 kućanstvo). Od deset nasumično odabranih učenika, u svoju Excel tablicu unio sam ukupne podatke za njihovih deset obitelji. Poslije smo izračunali količinu prikupljenog otpada u općini Škocjan (Slovenija) za 10 dana, jedan mjesec i jednu godinu.

Učenici su sudjelovali na trima radionicama. Na prvoj su radionici izradili kubični metar od papira i plastičnih boca. Jedan učenik izračunao je broj komada papira i plastičnih boca u 1 m3. Zatim smo izračunali koliko kubika otpada prosječno skupimo u godinu dana. Pripremili smo izložbu dizajniranih tablica i grafikona u školskom hodniku. Podatke dobivene u kućanstvima i izražene u kubicima usporedili simagemo s podacima iz video isječka o „otpadnim otocima“ u oceanima. Na drugoj radionici, učenici su izradili plakate s motivacijskim porukama kako bi podigli svijest o nastaloj situaciji i dali su konkretne mjere za smanjenje volumena otpada u kućanstvima. U trećoj su radionici reciklirali prikupljeni otpad.

Slika 3. Učenici u multimedijalnoj učionici

5. korak (IMPROVE) – na kraju Tehničkog dana, učenici su ispunili upitnik sa sljedećim pitanjima:

Ocijeni provedbu pojedinih dijelova Tehničkoga dana od 1 do 5. Što znači znak ? Što je recikliranje? Koja se vrsta otpada može reciklirati? Koja se vrsta otpada odvaja u školama? Odvajate li otpad kod kuće? Tko u vašoj obitelji inicira odvajanje otpada? Koliko „plastičnih otoka“ pliva u oceanima? Što saznajemo iz podataka koje smo preračunavali tijekom Tehničkog dana? Kako možemo smanjiti kućansku upotrebu plastike i drugih otpadnih ambalaža? Kakav je današnji odnos između količine ribe i količine otpada u oceanima? Kakva su predviđanja omjera količine ribe i otpada u oceanima do 2050. godine? Koji motivacijski slogan ti je ostao u sjećanju? Nabroji barem tri proizvoda od prikupljenog otpada koji se mogu ponovno upotrijebiti? Koje zemlje su najveći proizvođači plastike u svijetu? Što se ti sviđalo na Tehničkom danu i što si novo naučio? Jesi li spreman nešto promijeniti u svom životu kako bi smanjio potrošnju plastike? Što? Pišite prijedloge ili ideje.

Zaključak

Uslijedila je analiza ankete i razgovor o rezultatima na satu tehničke kulture. Učenici su bili vrlo zadovoljni provedbom Tehničkog dana jer su umjesto klasične nastave koristili različite metode i pristupe u rješavanju problema. Svima je poznat koncept reciklaže i odlaganja otpada u školi i svi razdvajaju otpad kod kuće. Inicijatori odvojenog prikupljanja otpada u obitelji su roditelji. Svi znaju kako količina otpada raste naspram količine ribe te da je za 2050. godinu predviđeno kako će količina otpada u oceanima biti jednaka količini ribe. Azijske zemlje su najveći zagađivači, a predvodi ih Kina. Učenici kažu da su saznali mnogo novih podataka i shvatili kako su i oni također odgovorni za smanjenje količine plastičnog otpada u vlastitom kućanstvu.

Literatura

  1. https://www.eie.org/overview/engineering-design-process
  2. https://www.nap.edu/read/18290/chapter/15
  3. https://ceeo.tufts.edu/documents/conferences/2010kwkccwljcrmbim.pdf
  4. https://www.iteea.org/File.aspx?id=87312&v=1ec40a5c