Úkolem žáků je vytvořit pomocí microbita, krokosvorek a papíru nášlapný alarm.
Z hlediska programování se jedná o velmi jednoduchou záležitost, osvědčil se mi tento kód:
Kód znamená: Když se v pinu 0 spojí elektrický obvod, ukaž ikonu srdce a počkej 2 vteřiny, pak vymaž obrazovku. Krokosvorky musí tedy být zapojené do pinu 0 a pinu GND, jakmile se dotknou nebo propojí, program se aktivuje.
K hodině jsme přistupovali badatelsky, žákům jsem napověděl pouze program a dal jim k dispozici papír, lepidlo, alobal, microbit a krokosvorky. Musím dodat, že žáci měli předchozí zkušenost se zapojováním jednoduchého obvodu přes microbit.
Žáci pracovali ve skupinkách po 2 a nakonec všechny skupiny pochopily, že musí alobalem vytvořit otevřený obvod, který se po sešlápnutí uzavře, a tím se aktivuje program v mikrobitu. Každému jsem rozdal plastovou mazací tabulku, která sloužila jako nášlapná deska. Zařízení museli vložit pod tabulku – microbita připojeného krokosvorkami vedle tabulky. Pak jsem šlapali na tabulku a zkoumali reakce microbita. V ideálním případě se dal alarm použít vícekrát.
Příklad zařízení, které se vložilo pod nášlapnou desku:
Osvědčilo se mi na začátku nedávat žádné nápovědy, radost z úspěšného řešení byla o to větší. Aktivita zabrala zhruba 30 minut, na konci jsme si sedli do kruhu a každý představil svoje řešení a popsal problémy se kterými se potýkal.
Pískací kelímek
V druhé části dvouhodinovky dostali žáci kelímek s vyznačenou ryskou a jejich úkolem bylo za pomocí microbita (nutná verze V2), alobalu a krokosvorek poslepu naplnit kelímek přesně po vyznačenou rysku.
Princip je stejný jako v minulém úkolu, žáci museli alobal umístit do úrovně rysky, na alobal připnout krokosvorky a microbita přeprogramovat na vydání zvukového signálu při spojení obvodu. Jakmile voda stoupla do úrovně alobalu – rysky – obvod se uzavřel a microbit zapípal, to byl signál pro zastavení vody. Podobný princip se v praxi používá s nádobami pro nevidomé nebo s nočníky pro malé děti, které po naplnění zahrajou melodii.
Osvědčilo se mi před projektem zadávat co nejmenší množství nápověd, radost z vyřešení úkolu byla o to větší. Při sdílení jsme si zdůrazňovali důležitost nepovedených pokusů a prototypů, bez nich bychom úspěšný produkt těžko vytvořili. Projekt se dá rozšířit o přeposílání signálu rádiem. U alarmu může jeden mikrobit rozpoznat našlápnutí a hned poslat zprávu o nezvaném hostovi do dalších mikrobitů ve skupině.
Pro letošní školní soutěž v angličtině jsem výhercům připravil medaile z 3D tiskárny s umístěním a vlastním jménem. Nově máme 3D tiskárnu na chodbě, děti chodí nadšeně okukovat, co zrovna tiskárna vyrábí. Když viděly, jak se na medaile nanášejí jména vítězů, hned se zajímaly o další soutěže na prvním stupni. Kdo by také nechtěl mít doma medaili z 3d tiskárny!
Naše tiskárna umí tiskout vždy pouze jednou barvou závoveň, efekt rozlišení barev u nás vzniká přes rozdílnou výšku jednotlivých vrstev. Konkrétně žlutý podklad má 3 mm, černý základ vlajky a umístění 4 mm a pruhy vlajky se jménem 5 mm. Na obrázku níže vidíte u šipky jednotlivé vrstvy – s každou vrstvou jsem nastavil změnu barvy – vlastnoručně vyměnil filament.
Jako další krok plánujeme celoškolní designovou soutěž o návrh medaile za čtenářství. (čtenářství sledujeme a podporujeme ve všech třídách prvního stupně).
Žáci budou mít za úkol nějprve mediali načrtnout, poté slepit z barevných čtvrtek a následně vymodelovat v programu TInkerCAD.
Model z barevných čtvrtek bude simulovat rozdílnou výšku vrstev pro 3D tisk, žáci si tak uvědomí, které prvky se budou překrývat a tím vytvoří výsledný barevný efekt. V posledním kroku – modelování v TinkerCAD žáci budou muset dodržet celoškolní limity pro rozměr medaile a i výška jednotlivých vrstev musí být jednotná, abychom mohli tisknout více medailí současně.
Projekt medaile doporučuji jako zajímavý a funkčně orientovaný vstup do 3D modelování a 3D tisku.
V počátečních hodinách s microbitem začínáme s displejem a animacemi. Nejdříve si popovídáme o tom, jak lidské oko vnímá pohyb a jaké jsou způsoby filmového animování. Poté žáci dostanou za úkol vytvořit animaci ze základních příkazů z knihovny “basic”
Pokud chceme zapojit širší kontext, přidáme k samotné animaci třeba krátký příběh nebo popis, odůvodnění zvoleného postupu. Animace může mít také konkrétní zadání – třeba reklamní poutač nebo animace symbolizující varování.
Po zvládnutí animace jsme se vydali hlouběji do světa programování, začali jsme s diskuzí na téma souřadnice – kde se s nimi setkáváme a jaké mají využití. Pak jsme si vysvětlili, že každá dioda microbitu má svoje souřadnicové označení viz následující obrázek.
Ukázali jsme si, jakými příkazy můžeme jednotlivé diody rozsvítit na základě jejich souřadnic, vše naleznete v knihovně “led”
Abychom si procvičili orientaci v souřadnicích microbitu, zahráli jsme si hru námořní bitva (battle ships). Na tabuli jsem nakreslil 3 tvary lodí, které žáci umístili v simulátoru na microbit. Zde je ilustrační obrázek:
Žáci se pak rozdělili do dvojic, a každý navíc dostal malý papírek s hracím polem o velikosti 5×5 čtverečků, na kterém byli označeny souřadnice z Microbitu.
Námořní bitva probíhala následujícím způsobem. Hráči stříleli po lodích soupeře a svoje tahy zaznamenávali do papírku a do makecode simulátoru. Pro zjednodušení byl celé jedno kolo jeden z hráčů útočník a druhý obránce. Útočník střílel na lodě soupeře a svoje střely si zaznamenával do připravené souřadnicové sítě na papíru. Obránce pracoval s počítačem. Měl před sebou rozsvícené svoje lodě na simulátoru microbita a soupeřovy výstřely zaznamenával následujícím způsobem:
Po stisknutí tlačítka A na simulátoru tedy při trefené ráně zhasla část jeho vlastní lodě. Hra skončila když na displeji nebyla viditelná žádná část lodi.
Překvapilo mě, že většina žáků znala hru námořní bitva a rádi si tímto způsobem procvičili souřadnice.
Alternativně by mohl útočník zapisovat souřadnice také do simulátoru, zásah by se mohl zapsat maximálním jasem (brightness) a výstřel mimo naopak nižším jasem, tím by se vytvořil obraz zasažených lodí i výstřelů mimo.
Na projekt potřebujeme: Microbit, pouzdro s bateriemi, nastříhaný karton velikosti přibližně A6, výtvarné potřeby.
Začali jsme tím, že jsme si se třídou (čtvrťáci) pustili známou scénu z Harryho Pottera, ve které moudrý klobouk rozděluje studenty do slavných bradavických kolejí. Odkaz na video: https://www.youtube.com/watch?v=xQZFWA2KDbw
Následně jsem dětem ukázal vlastní moudrý klobouk vytvořený z Microbita. Microbit je zasazený do kartonu a ukazuje obličej moudrého klobouku. Ve chvíli, kdy si dám klobouk na(d) hlavu, zobrazí Microbit nápis jedné z kolejí (v našem případě ukázal jednu ze školních budov).
Děti využití silného kontextu okamžitě vtáhlo do děje a také si chtěly vyzkoušet, kterou budovu jim klobouk ukáže.
Pak přišla výroba vlastního klobouku, nejprve si každý do kartonu vystřihnul otvor na Microbita (používáme ochranný kryt s bateriemi, se kterým lze tímto způsobem manipulovat) a nakreslil vlastní klobouk.
Pak jsem přešli k programování, v tomto případě jsme používali poměrně pokročilé koncepty, nepředpokládal jsem, že děti získají jejich hluboké porozumění, ale museli program přesně vytvořil dle návodu a zjistili, jaké možnosti Microbit nabízí.
Program:
Na základě této aktivity jsem si uvědomil, jak důležitý je kontext, ve kterém Microbit používáme – obecně kontext, ve kterém předáváme dětem znalosti a dovednosti. Bez pomoci moudrého klobouku bych děti těžko motivoval k vytvoření podobného projektu, v našem případě bylo však nadšení k práci a soustředěnost dětí opravdové.
Na začátku roku jsme se zapojili do projektu Astro PI Děti měly možnost si projít stručným úvodem do programování v jazyku Python, a pak napsat vlastní krátký program, který se odeslal na mezinárodní vesmírnou stanici ISS.
Program umožnil žákům ovládat speciálního robota, který na vesmírné stanici měří vlhkost vzduchu, zároveň do programu žáci vkládali vlastní vzkaz, který se posádce zobrazil na displeji.
Dnes mi na mail přišly certifikáty, které potvrzují spuštění žákovských programů! Mám velkou radost z úspěchu a pokroku našich dětí!
Vláda do škol dodala novou variantu Covid testů. Singlclean testy jsou ale poměrně náročné na správnou manipulaci, a navíc neobsahují potřebné stojánky na zkumavky, které jsou nezbytnou součástí testovací sady.
To že na základě této skutečnosti MŠMT změnilo metodiku a navrhuje, aby děti držely celou dubu zkumavku v ruce nechme stranou, pro naší školu to byla příležitost vyzkoušet si funkční 3D tisk!
Měli jsme velmi jasné zadání, vytvořit stojánek na konkrétní zkumavku. Stojánek musel být dost stabilní, ale zároveň ne robustní, abychom nespotřebovali moc materiálu a tisk netrval přehnaně dlouho. Otvor pro zkumavku musel být dost velký na to, aby zkumavka prošla, ale zároveň dostatečně úzký, aby se v domečku nekývala.
Děti dostaly zadání s dvěma příklady stojánků, které jsem našel na internetu, zadání jsem zpracoval následovně:
Podrobný návod na tvorbu stojánku je na videu zde:
Projekt jsme vytvářeli v prostředí TinkerCAD, žáci už s tímto programem mají zkušenosti. Celá práce zabrala přibližně jednu vyučovací hodinu, vyžadovala následující dovednosti: 1. kombinovat několik tvarů dohromady, 2. vytvořil díru do jiného tvaru, 3. přesně naměřit a zadat rozměry, 4. zarovnat k sobě tvary a díru tak, aby byla přesně uprostřed 5. spojit celý objekt dohromady, 6. exportovat objekt do formátu STL, 7. odevzdat soubor STL do Google učebny.
Na dalším obrázku vidíte stojánky, které jsem hned po hodině vytisknul:
Ne všechny stojánky dodržely potřebný průměr otvoru, také to byl první pokus, při prezenční výuce bychom ideálně všechny výrobky vyzkoušeli v reálném kontextu se zkumavkou. Děti jsem však viděl pouze distančně, proto tento krok zůstal na mě – učiteli.
Na základě práce dětí jsem vytvořil další 2 prototypy, ze kterých vzniknul výsledný model, ten necháváme tisknout a sdílíme s ostatními. Kdyby nás netlačil čas, nechal bych procesem tvorby prototypů projít všechny žáky, myslím, že to je důležitá část produktového designu, ze které by si mohli odnést užitečné zkušenosti.
Náš výsledný model se dobře drží, je stabilní a zkumavka lze jednoduše zasunout a zároveň zůstává ve správné poloze.
Odkaz na model posílám níže, můžete si ho vytisknout a šířit dál, ale pokud máte tu možnost, zkuste do procesu tvorby zapojit samotné žáky! Myslím, že tvorba stojánku je ideální projekt na začátek s 3D tiskem.
S postupující distanční výukou vnímám potřebu občas zařadit nějaký projekt, který je netradiční a pro děti osvěžující.
Proto jsem se rozhodl aplikovat své zkušenosti z hodin informatiky do výuky angličtiny.
Sestavil jsem projektový úkol, na kterém jsme s deváťáky pracovali celý týden. Nejdříve jsem jim v angličtině představil návody na tvorbu vlastní hry v prostředí Makecode Arcade https://arcade.makecode.com/ (tutorials).
Vybrali jsme hned první návod – jednoduchou hru s názvem Chase the Pizza, ve které žák naprogramuje postavičku, která má sbírat předměty a tím získávat body v určitém časovém limitu. Postup je doprovázený podrobným návodem a žáci si mohou vytvořit vlastní grafiku v jednoduchém “pixelartovém” editoru. Přestože většina her měla stejný kód, každá vypadala jinak.
Díky možnosti vlastní grafiky se nám otevřel prostor pro originální příběh a zde už nastoupila ke slovu angličtina. Žáci měli za úkol sepsat příběh vlastní hry (backstory) minimálně na 80 slov.
Nakonec jsme přidali 3D tisk, respektive 3D modelování. Žáci měli za úkol vymodelovat nějaký předmět, který by se mohl prodávat ve sběratelské edici jejich hry. K modelování jsme používali jednoduchý a volně dostupný online editor TinkerCAD, vysvětlení jsem jim opět poskytoval pouze v angličtině https://www.tinkercad.com/. Celkem měli žáci vymyslet sběratelské předměty 3 (z toho jeden vymodelovat) a v opět je krátce popsat v angličtině (každý minimálně 20 slovy).
Výsledky mě překvapily. Žáci byli opravdu motivovaní, považovali úkola za zajímavý a kreativní a dali do něj více úsilí, než obvykle. Přikládám několik příkladů, můžu říct, že jsem na své studenty opravdu pyšný.
Příklady studentských prací
Na ukázce prací vidíte výsledky žáků, kteří s programováním v Makecode Arcade i 3D modelováním v TinkerCAD pracovali poprvé.
Cat story This story is about a cat.She wanted to become a magical animal.Well.. to be a magical animal you need to collect fairy dust.If she collects enough fairy dust she can become one of the most magical animals ever.And you may be asking yourself ..why should i help her?The answer is… because of netflix.. yes netflix.Also if you haven’t noticed this cat is inspired by winx and netflix made a movie based on it.And the movie is trash (in my opinion).So you should help the cat to become a magical cat and maybe she can be casted in a next netflix movie…
Ghost Story Once upon the time the little ghost spawn on Earth and the little ghost want to be ritch and faumous, he want to buy a house in ghost town so he needs to colect all the coins that spawns the more coins he colect he can allow bigger house but he have limited time, if he dont colect at least 1 coint in 10 second he will go back with his coin what he colect and then the other ghost will go
Text jsem ponechal v originálním znění, drobné gramatické chyby které nebrání porozumění mě neruší. Žáci dostali zpětnou vazbu do Google učebny, kam také všechny soubory ukládali. (odkazy na 3D model + hru a vlastní text s popisem hry a sběratelských předmětů)
Ve středu výuky byla samotná angličtina, 3D modelování a programovací hříčka daly úkolu hlubší smysl, který ještě podpořil tisk modelů. Místo angličtiny se dá doplnit obsah z jiných vyučovacích předmětů, 3D modelování tak slouží jako nadstavba, která pomáhá s motivací k práci, to je také dle mého názoru jedna z hlavních funkcí 3D tisku na základních školách. Na ukázce prací vidíte výsledky žáků, kteří s programováním v Makecode Arcade i 3D modelováním v TinkerCAD pracovali poprvé.
Budu rád, pokud Vás tento mini projekt inspiruje k vytvoření vlastního, moc mě potěší, když mi nasdílíte vlastní tvorbu na můj email jan.juricek(zavináč)zsstross.cz!
Začali jsme tím, že jsme se zapojili do programu 3D tiskáren Průša pro školy. Díky němu jsme dostali stejně jako stovky dalších škol k zapůjčení 3D tiskárnu. Náš následující úkol zní jasně: Vytvořit smysluplný, přenositelný vzdělávací projekt, který zapojuje 3D tisk. Pokud se to podaří, 3D tiskárna nám zůstane.
Začali jsme sestavením
Začali jsme stavbou 3D tiskárny, nedostanete totiž hned funkční stroj, musíte si ho dle návodu sestavit a zkalibrovat. Návod je dost podrobný, celé to je takové složitější LEGO. Stavbu jsem samozřejmě nechal na žácích, šesťácích a deváťácích resp. deváťačkách.
Vše probíhalo velmi nadějně, až kvůli mé nedostatečné kontrole jsem zjistil, že žáci přehodili 2 zdánlivě identické motory tiskárny a musel jsem tak předělávat celou tiskovou hlavu. Díky tomu ale velmi dobře vím, jak tiskárna po mechanické stránce funguje a když se něo pokazí, jsem schopný jí jednoduše opravit. Počáteční kalibrace přístroje nebyla úplně bezproblémová, ale Prusa má náštěstí dobrou uživatelskou podporu jak v českém tak anglickém jazyce (v angličtině najdete více materiálů)
animace – jako zkušební tisk jsme zvolili pomůcku pro uchycení respirátorů pro zdravotníky
Jak začínáme s modelováním
V komunitě 3D tiskařů existují dle mého názoru v podstatě 2 směry, přestože jsem žádné takové oficiální rozdělení nenašel, odpovídá mé zkušenosti. Prvním směrem je 3D tisk již hotových předmětů a jejich následná úprava (postprocessig) např. barvením. Sem spadají různé postavičky a fantasy figurky a také nejrůznější „gadgety“ – vychytávky, pár příkladů vkládám jako obrázky:
Existují velmi obsažné knihovny modelů, ve kterých si můžete modely zdarma stáhnout a vytisknout. Jako nepopulárnější stránku uvádím Thingiverse
Druhý směr 3D tisku se zabývá funkčním tiskem a modelací specifických součástek pro individuální potřeby tvůrce. Celý tisk nebo minimálně některé jeho části musíte samostatně promyslet, načrtnout a vymodelovat. V kontextu školního využití 3D tisku jsem silný zastánce právě takového přístupu.
Na animaci vidíte speciálně vymodelovaný pant, který udržuje dveře buď zcela otevřené nebo zcela zavřené.
Začali jsme s projektem
Vzal jsem si na starosti seznámení učitelů s 3D tiskem a realizaci 3D projektu. Nejprve jsem si důkladně nastudoval volně dostupné programy pro 3D modelování. Nejvíce se mi osvědčil TInker CAD a SKetchup. Oba programy běží v cloudu, nemusí se instalovat a jsou uživatelsky relativně nenáročné, zároveň ale poskytují zcela dostatečné nástroje pro 3D modelování na základní škole.
Stále přemýšlím nad různým zapojením modelování do výuky a napadly mě tyto projekty:
1. Modelace vlastního bytu, pokoje, domu
2. Haptické mapy budovy školy nebo jejího blízkého okolí
Žáci mají za úkol vymodelovat byt, který dobře znají (může být jejich vlastní, ale nemusí). Mají zadané měžítko, kde 1m bytu = 1mm modelu. (měřítko může bát i 1m = 1cm, ale model se poté pravděpodobně nevejde na jeden tisk). Výsledek může vypadat třeba tak:
V obrázku vidíte moje poznámky a oblasti, které musí žák ještě dopracovat před výsledným tiskem. Myslím, že z ukázky je jasné, že v modelování se žáci učí preciznosti a neustále se vrací ke svým prototypům, které dále zdokonalují.
Několik obrázků vytištěných bytů a pokojů:
Žáci díky modelaci bytu rozvíjí povědomí o vlastním okolí a ukotvují si orientaci v prostoru , práci s převodem rozměrů a měření samotné. V dalším kroku plánuji do modelu vložit celkovou plochu místností ve čtverečných metrech a orientační osy (např středová osa. do takového modelu mohou pak žáci jednoduše začít vkládat vlastní nábytek ať už vytisknutý nebo jenom papírový. Projekt se dá velmi dobře zakomponovat také do hodin matematiky nebo fyziky. Když budeme pokračovat s modelací nábytku, dovedu si představit hodinu angličtiny ve které se naučíme modelované místnosti podrobně popsat a tím možnosti integrace předmětů vůbec nekončí.
Právě integraci předmětů, vtáhnutí žáka do reálného světa, který vidí okolo sebe a využití práce v širokém kontextu vnímám jako nejsilnější stránku 3D tisku na základních školách.
3D modelování pravděpodobně nebude v nejbližší době jako samostatný předmět, ale je to skvělý nástroj na propojení různých úhlů pohledu, kontextů a vyučovacích předmětů. Např. pokud se rozhodnu modelovat pokoj s nábytkem, můžu několik vyučovacích hodin věnovat interiérovému designu, symetrii, materiálům a jejich využití, historickému pojetí nábytku a jiného bytového vybavení nebo oceňování bytového vybavení. Samotný 3D tisk je pak třešnička na dortu, který ale dává celému projektu smysl a pojí ho dohromady.
Začali jsme školením učitelů
Během distančního vzdělávání jsem zavedl pravidelné webináře 3D tisku pro naše učitele. V úvodu seznamuji kolegy s těmito tématy:
Základní principy 3D tisku, filamenty, přístupy k tisku, knihovny 3D modelů, editory pro modelování, materiály pro učitele. Na obrázku vidíte jednotlivé slajdy prezentace.
Prezentace, kterou používám naleznete pod tímto odkazem, můžete si jí zkopírovat, upravit a používat pro vlastní potřeby vzdělávání.
