Sprawozdanie z realizacji projektu „Laboratorium Przyszłości” w ramach Koła komputerowego w roku szkolnym 2023/2024
Cel projektu: Zbudowanie modelu skrzyżowania w ruchu drogowym z działającą sygnalizacją świetlną przy wykorzystaniu urządzeń pozyskanych z „Laboratorium Przyszłości”:
- Drukarka 3d
- Filament
- Stacja lutownicza
- Laptop
- Aparat fotograficzny z elementami oświetleniowymi
- Gimbal do smartfona
- Zestaw elementów elektronicznych „Arduino”
- Oprogramowanie „Arduino Ide”
- Dokupione dodatkowe elementy: przewody elektryczne, diody led, cyna, pasta lutownicza, listwy połączeniowe.
Etapy pracy:
- Wykonanie projektu modelu skrzyżowania
- Konsultacje z nauczycielem techniki, omówienie szczegółów technicznych oraz sposobu wykorzystania działającego modelu w nauczaniu wychowania komunikacyjnego.
- Pozyskanie materiałów: odpowiednia sklejka docięta i obrobiona mechanicznie – pomoc rodziców; wykładzina zielona imitująca trawnik – dodatkowy zakup; farba, taśma do wyznaczenia oznakowania poziomego; wkręty, wiertła, szczypce do podtrzymywania elementów lutowanych.
- Projektowanie modeli 3D w programie FreeCad.
Na zajęciach koła komputerowego uczniowie z pomocą nauczyciela informatyki tworzyli modele 3D elementów wyposażenia modelu skrzyżowania:
- Stojak na 3 diody led (światła dla pojazdów)
- Stojak na 2 diody led (światła dla pieszych)
- Nasadki podtrzymujące diody w otworach stojaka
Uczniowie poznali zasady prac przy modelowaniu 3D, uczyli się zapisywania i eksportowania pliku z modelem oraz przygotowywali plik w programie Flash Print 5 Sygnis do wydruku. Pliki z modelem zapisane w formacie STL uczniowie mogli oglądać za pomocą okularów VR. Korzystając z portalu CLASSVR umieściłem w/w pliki w zasobach platformy co umożliwiało ich obejrzenie w wirtualnej rzeczywistości.
- Drukowanie zaprojektowanych elementów
Ten etap prac przebiegał najdłużej. Czasy drukowania poszczególnych elementów - to można liczyć w godzinach: stojak dla pojazdów ponad 2 godziny (potrzebowaliśmy 4 sztuki); stojak dla pieszych ok. 2 godzin (potrzebowaliśmy 8 sztuk); nasadki – pakiet 8 sztuk drukował się ok 1 godziny (potrzebowaliśmy 4 żółte, 12 czerwonych i 12 zielonych). Niestety niektóre wydruki musieliśmy powtarzać ze względu na zacięcia, niedoskonałości, uszkodzenia w czasie montażu. Wszystkie wydruki wykonywane były w czasie zajęć z uczniami wszystkich klas – lekcje informatyki i zajęcia koła komputerowego. Uczniowie mieli możliwość zapoznania się z wykonywaniem wszystkich czynności związanych z wydrukiem 3D: uruchamianie drukarki, poziomowanie stołu, kalibracja, załadowanie filamentu, wczytanie pliku z modelem, uruchamianie procesu drukowania, obserwacja samego wydruku, zakończenie drukowania, wyładowanie filamentu, wyjęcie modelu, odłamanie elementów pomocniczych wydrukowanego modelu, obróbka mechaniczna modelu, wyłączenie drukarki.
- Prace lutownicze:
Lutowanie odbywało się w pracowni komputerowej na przygotowanym przez nauczyciela stanowisku. 2 połączone stoliki uczniowskie, imadło w specjalnymi uchwytami do przytrzymywania elementów łączonych: przewody i dioda led, stacja lutownicza, cyna i pasta lutownicza, szczypce, obcinacze do przewodów. Po przeszkoleniu BHP i pokazie przeprowadzonym przez nauczyciela, uczniowie bardzo chętnie przystąpili do pracy. Dobierali się w zespoły 2 osobowe. Każda para wykonywała jeden zestaw tzn. dioda i przylutowane dwa przewody o odpowiednim kolorze (plus i minus). Trzymanie się określonych zasad ułatwiało późniejszy etap wykonywania połączeń obwodów elektrycznych). Jak łatwo policzyć – potrzebowaliśmy 4 zestawy led koloru żółtego, 12 zielonych i 12 czerwonych. To też zajęło sporo czasu.
- Przygotowanie sklejki planem skrzyżowania
Jeden z rodziców wykonał sklejkę o odpowiednich wymiarach. Rozplanowaliśmy układ jezdni, miejsca na stojaki, nakleiliśmy oznakowanie poziome, pomalowaliśmy jezdnie i wyznaczyliśmy pobocza.
- Montaż stojaków
Do mocowania stojaków użyliśmy wkrętów do drewna. Otwory wywiercono odpowiednim wiertłem w rozplanowanych miejscach. Niestety wkręcanie było utrudnione ze względu na mało miejsca. Kilka elementów zostało przy tym uszkodzonych i wymagało naprawy a nawet ponownego wydruku.
- Połączenia obwodów zasilania sygnalizatorów
Wszystkie połączenia wykonaliśmy pod spodem naszej planszy. Przewody ułożone i przymocowane zostały płyty. Do połączeń wykorzystano zakupione specjalne listwy. Pod spodem umieszczono także mikrokontroler ARDUINO UNO. To do jego portów podłączone są wszystkie obwody zasilające sygnalizatory.
- Program sterujący światłami sygnalizatorów na skrzyżowaniu
Program zostanie napisany za pomocą aplikacji ARDUINO IDE. Starsi uczniowie z klasy 7 dostali zadanie rozpracowania sytuacji związanej z prawidłowym załączaniem i wyłączaniem świateł w odpowiedniej kolejności na typowym skrzyżowaniu. Następnie z pomocą nauczyciela informatyki rozpoczną czynności programistyczne. Będzie to kluczowy moment całego projektu. Mam nadzieję, że programowanie zakończymy na przełomie kwietnia/maja 2024.
- Wykorzystanie modelu skrzyżowania w szkole
Model skrzyżowania będzie wykorzystywany na lekcjach techniki w klasach 4-6 oraz w klasach 0-3 na edukacji wczesnoszkolnej. Nauczycielom będzie o wiele łatwiej omówić z dziećmi zasady prawidłowego poruszania się w ruchu drogowym.
Film_1 - 20240206_133342.mp4
Film_2 - 20240209_123007.mp4
Henryk Madera
