Predmetnik v besedi in sliki September in Oktober 2022
Praktična znanja prihodnosti – to je eden izmed vodilnih motov Inštituta 4.0.
V preteklih letih smo večkrat prejeli predloge oz. želje staršev, da naj jih natančneje spoznamo s programom. Ker se zavedam, da niste fizično na tečaju, sem za vas pripravil predmeten pregled. Upam, da boste s tem dobili dober vpogled v to, kar želimo doseči – opremiti vaše otroke s praktičnimi znanji prihodnosti.
Gre za dolg dopis, ki pa ga morebiti pogledate celo skupaj s hčetko oz. sinom ter tako obudite pretekle tečaje.
Hvala ker nam zaupate in vse dobro,
Tilen Tomazin,
040 331 881
1. Teden Septembra
V uvodnem tednu smo se najprej spoznali med seboj, potem pa že kar takoj začeli z letošnjim programom.
Najmlajši so zgradili model pometača, srednja skupina je zgradila formulo, najstarejši pa so gradili in programirali robota, ki se vozi ob steni. Pri naslednjih tednih so podrobnejši opisi (tu pa je spodaj video), sedaj pa nekaj besed o ciljih celoletnih tečajev.
Cilji za najmlajše skupine
Pri najmlajših otrocih je bistveno, da na intuitivni ravni spoznajo in razumejo mehaniko. V teh skupinah bom tekom leta zgradili ogromno različnih mehanskih modelov, tako bomo na koncu leta zelo dobro poznali zobniške prenose, jermena, verige, vzmeti, linearne in krožne prenose gibanja, in še celo vrsto drugih sestavljenih gibanj. Tekom leta bomo velikokrat uporabili tudi druga orodja – npr. optične robote Ozobote, gradili bomo električna vezja, se urili v 3D modeliranju, itd. Vsa ta “fizična”, oprijemljiva, znanja so temelj za nadaljnje tečaje robotike, kjer se vse več srečujemo s programiranjem.
Cilji za sredne skupine
Srednje starostne skupine zgoraj omenjeno znanje nadgrajujejo s programi. To pomeni, da za gradnjo robotov uporabljamo mikrokontorlerje (ti. pametne kocke Wedo) na katere naložimo program. Robotski sistem sestavljajo 3 sklopi – to so senzorji, za zaznavo okolja, motorčki za premikanje in že omenjeni mikrokontrolerji, torej možgani robota. Cilj je, da v tem letu raziskujemo in dodobra osvojimo kako te trije sklopi skupaj sodelujejo. Sestavili bomo številne zanimive robote in se naučili bistvene koncepte programiranja. Tako bomo do poletja zares razumeli kaj je zanka, kaj vzporedni program (multithreading), kaj spremenljivka, kaj pogoj, …
Če nas prva stopnja nauči o mehaniki, nas srednja stopnja nauči temeljev robotskega sistema in programiranja.
Cilji za najstarejše skupine
Najstarejše skupine gradijo napredne robotske projekte. Zgradili bomo številne naprave, ki so dejansko zanimive tudi odraslim. Tu gre za robote, ki polagajo domine, kazino robote ki mešajo karte, robote, ki zlagajo majice, robote, ki rišejo abstraktne slike, … Gre za robotiko na najvišjem nivoju znotraj koncepta učenja preko igre.
Opomba (kogar zanima razlika med tečaji robotike in tečaji Hacker): Tečaji Hacker (od 11 oz. 13 let +) so strokovni tečaji, kjer je hitrost in kompleksnost znanja višja. Hacker ne temelji na konceptu učenju prek igre, temveč gre za strokovne tečaje za mlade. https://stiri.si/hacker-1-0/
Nazaj k robotiki.
V sklopu najstarejših skupin imamo (v Ljubljani) tudi skupine tečajnikov, ki že 2. oz. 3. leto obiskujejo to robotiko na najvišji ravni. Slednji delajo po prilagojenem programu – kjer bomo velik del leta preživeli na FLL robotski mizi. To pomeni, da bomo z njimi reševali izzive s svetovnih prvenstev v robotiki.
Druga orodja poleg robotov, ki jih sestavljamo
Prav vse skupine pa bodo poleg sestavljanja ti. lego robotov, znanja nadgrajevali s številnimi drugimi orodji. Od že omenjenih optičnih robotov Ozobotov, 3D modeliranja in sestavljanja električnih vezij, do mehanskih računalnikov (za spoznavanje nizkonivojske logike računalništva), grajenja lastnega elektromotorja, grajenja rač. igrice za VR očala, programiranje drona … Vse to pa so samo orodja – naš program in predvsem znanje ter zanos naše celotne ekipe pa bo poskrbel, da bomo leto končali na višjem nivoju kot smo ga začeli.
Feedback je vedno dobrodošel
Tekom leta pa lepo povabljeni, da oddate kakšen feedback https://stiri.si/feedback/
Lahko pa nas vedno tudi pokličete.
Vsake pohvale, kritike ali predloga bomo veseli.
Spodaj video o vsebini prvega tedna, sledi pregled po tednih.
.
2. Teden Septembra
Najmlajši so se pogovorili o zobniških prenosih, o tem kako so delovale stare tovarne, kjer je bilo vse mehansko, in nato sestavili model kladiva. Gre za preprost prenos, kjer z vrtenjem pogonske ročice ustvarjamo gibanje kladiva gor in dol.
Zunanji video, 3. osebe: Stara tovarna: https://www.youtube.com/watch?v=dsyQufiWhio
Srednje skupine so obravnavale tematiko potresov. Najprej so se pogovorili o tem zakaj nastanejo kako jih merimo, kako se prost njim zavarovati (protipotresna gradnja) in kateri so bili največji. Nato so sestavili model, ki je preprosta potresna ploščad. Torej motorček premika majhno ploščad kjer postavimo naše stavbe. V programu pa so uporabili že poseben koncept – in sicer spremenljivko. Ta nam omogoča, da v vsakem obratu zanke, pospešimo motorček in s tem hitrost tresenja ploščadi. Ta pomemben koncept spremenljivke bodo vadili letos še velikokrat.
Zunanji video, 3. osebe: Zakaj potresi nastanejo: https://www.youtube.com/watch?v=FIgksa3x11w
Zunanji video, 3. osebe: Protipotresna gradnja: https://www.youtube.com/watch?v=I1NWtVaTg7I
Zunanji video, 3. osebe: Veliki potresi: https://www.youtube.com/watch?v=NT_fVQ1LdQY&t=211s
Najstarejši so programirali robota, ki se pelje ob črti. To je zelo pomembna sposobnost nekaterih robotov. Predvsem logistični roboti (ti, ki prevažajo pakete po tovarnah) se pogosto zanašajo na ta način navigacije. V spodnjem internem videu, ki je namenjen učiteljem robotike v Inštitut 4.0, si lahko pogledate kaj so zgradili in sprogramirali.
Zunanji video, 3. osebe: Sledenje črti v tovarni: https://www.youtube.com/watch?v=peOM_Nk4AEY
.
3. Teden Septembra
Najmlajši tečajniki so gradili ribiško palico. Gre za model, ki ponazarja delovanje škripca. To obliko prenosa bomo tekom leta srečali še pri drugih modelih (npr. pri žerjavu). Glavno pri najmlajših je, da do konca prvega leta robotike, na intuitivni ravni spoznajo in razumejo kako se naprave premikajo.
Srednje skupine so gradile goseničnega robota. Tematika je bila sledeča cost-benefits analiza: kaj so prednosti vozil z gosenicami (okretnost, rotacija na mestu, gume ne počijo, …) in kaj so njihove pomanjkljivosti (gosenice se hitreje obrabijo, bolj komplicirana zamenjava). Najhitrejši tečajniki so celo združili dva goseničarja, da je nastalo vozilo, ki ga vidimo na sliki. Program pa je bil podoben tistemu iz prejšnjega tedna, ko so s pomočjo spremenljivke programirali potresno ploščad.
Zunanji video, 3. osebe: Tank iz 1. Svetovne: https://www.youtube.com/watch?v=cFbYTYt6Ok8
Robotska roka je bila izziv tega tedna za najstarejše. Naša človeška roka je prav zagotovo čudež evolucije, ampak tudi pri robotiki se zadeve hitro zakomplicirajo. Tako je bilo govora in dela o tem, kakšna je razlika med mehkim in trdim prijemom (jermen proti zobniškemu prenosu).
Več o ROBO ROKI v našem spodnjem videu (zunanji link je zato, ker spletna stran ne podpira Youtube Shorts videov).
▶️ ? https://youtube.com/shorts/MVnSLx289yM?feature=share
4. Teden Septembra
Sposobnost natančnega merjenja časa je ključnega pomena za robotiko.
Vse starostne skupine so ta teden gradil mehanske ure. Najmlajši in najstarejši so imeli svoj načrt, pri čemer so starejši še dodatno napisali program in ure “umerili”.
Povabljeni k ogledu spodnjega videa, da vidite kakšne ure so zgradili tečajniki srednje skupine.
Glavne tematike o katerih smo se pogovorili (so tudi v spodnjem videu):
- Sončne ure,
- Svečne ure,
- Zakaj ima ura 60 minut?
- Vodna ura,
- Mehanske ure,
- Pendulum clock,
- Atomske ure.
Kdor še ni – je na tej točki lepo povabljen, da nas začne slediti na IG in FB. Tu se tudi nahaja posnetek ure, ki smo jo zgradili z najstarejšo skupino: https://www.instagram.com/p/CUcEIWTo44z/?hl=en
Zunanji video, 3. osebe: Merjenje časa: https://www.youtube.com/watch?v=oSSIBM1nEsE
.
1. Teden Oktobra
Najmlajši tečajniki so gradili formulo. Pri tem zabavnem projektu so zgradili pogonski sklop (neke vrste stojalo), ki zavrti kolesa formule, ko je ta še v zraku. Po tem pa pritisnejo na gumb (mehanski vzvod) in formula se spusti na tla ter hitro odpelje.
Vsake toliko je potrebno robotiko dodatno popestriti.
Srednja in najstarejša starostna skupina so tako imeli robo borbe. Številni tečajniki se jih zelo veselijo, saj je to priložnost, da naredijo robota povsem po svojih zamislih, brez omejitev. Tako so robo borbe na sporedu približno vsake 3 mesece, pri čemer smo jih tokrat dodatno popestrili s tem, da gre za vlečenje vrvi (čaka nas še tudi spopad z baloni in bucikami, “viteško-konjeniški” dvoboj s špageti, itd). Ne le da so robo borbe zabavne, pogosto nas (učitelje) tečajniki presenetijo z inovativnimi oblikami, kot v spodnjem videu (spet zunanji link, ker je YT Shorts).
.
Robo borbe (vlečenje vrvi):
▶️ ?https://youtube.com/shorts/zn5cixt85OE
.
2. Teden Oktobra
Najmlajše skupine robotikov so gradile merilni pripomoček. Naprava deluje tako, da jo potegnemo po tleh in potem iz kazalcev odčitamo razdaljo. Na vrtilno os kolesa je namreč pritrjen zobnik, ki poganja nadaljnje zobnike, vse do prvega kazalca (spredaj). Od tu naprej pa prek kotnih prenosov gibanje potuje dalje, do drugega kazalca, ki se (tako kot urni kazalec na uri za merjenje časa) obrača počasneje od prvega (na vsakih nekaj obratov prvega). Tako so se najmlajši robotiki naučili povezavo med obsegom kolesa, rotacijami in vrtenjem obeh merilnih kazalcev.
Srednja skupina je gradila sedečega robota, ki ima zadaj kolesa, spredaj pa se poganja z nogami. Podobno kot se sami poganjamo, če sedimo na pisarniškem stolu s koleščki. Ker je zgrajen robot podoben človeku na invalidskem vozičku, smo ga poimenovali lego invalid. Tako smo se na začetku ure na kratko pogovorili o invalidnosti, o zgodovini uporabe invalidskih vozičkov in o akrobatiki z vozičkom.
Najstarejša skupina je z razlogom najstarejša. V tem tednu so namreč imeli izjemno težek izziv. Gre za tako imenovanega gugalnega robota. Načrt je bil sicer res da že v naprej pripravljen, a konstrukcija je bila dolga in polna majhnih detailov. Potem pa še program. In ta, če nadaljujemo v poetičnem slogu, ni bil mačji kašelj. Marsikateremu paru ni uspelo, a nič za to. Končnega robota so učitelji pokazali (tako da so ga tudi tisti, ki jim ni uspelo, lahko preiskusili). Tečajniki morajo biti od časa do časa soočeni z izzivi, katerim (še niso) povsem kos. Le tako, namreč napredujejo.
In zakaj je bil gugalni robot tako težaven?
Zato ker je gibanje, ki ga želimo doseči – torej guganje – kompleksno gibanje. Morebiti se nam ljudem to ne zdi, a robotu je zelo težko ujeti pravi trenutek za izteg nog. Najbolj napredni tečajniki so z učitelji to napravili na tak način, da so uporabili gyro senzor – senzor za kotne spremembe. Gyro seznor zaznava nagib in tako aktivira izteg nog, ko je robot v skrajni legi nihanja. Verjamemo, da od te lekcije dalje, guganje nikoli ne bo več prezirano. ?
Zunanji video, 3. osebe: Akrobatski skoki z invalidskim vozičkom: https://www.youtube.com/watch?v=AUUVfPy0UgI
Zunanji video, 3. osebe: Zakaj guganje deluje in kako se potenicalna in kinetična energija pretvarjata: https://www.youtube.com/watch?v=-a3F7oaRJOw
.
Zelo zanimiv gugalni robot (eden težjih modelov):
▶️ ?https://youtube.com/shorts/hNOp87o9ORQ
.
3. Teden Oktobra
Najmlajši tečajniki so v tem tednu dokončali kar še niso uspeli sestaviti iz prejšnjih tednov (oz. če so kaj manjkali). Tisti, ki pa so že vse to napravili, pa so se že srečali z Ozoboti. Prav vsi tečajniki pa bodo vsaj 2 srečanji delali z Ozoboti v prihodnjih mesecih. Gre za sposobne optične robote, ki pa izgledajo prav srčkamo (opis: povzemamo besede tečajnikov). Te majhne okrogle robote programiramo na prav poseben način – prek barvnih črt. Različna barvna zaporedja ki jih narišemo na papir, predstavljajo različne ukaze. Več o teh robotih v prihodnje.
Na tej točki pa o tem, zakaj smo si mi izbrali točno to orodje (torej Ozobote) za poučevanje?
Zato ker najmlajše tečajnike uči pomembnega koncepta – in sicer, da je informacija lahko zapisana in predana v različnih oblikah. Tako kot si slika, ki jo vidimo in zvok, ki ga slišimo, nista enaka (fizikalno popolnoma različna pojava), tudi pri robotiki ni nujno, da so navodila podana v obliki besedne računalniške kode. V našem primeru je torej koda v obliki barvnih zaporedij. Podobno lahko opazujemo z otroci npr. v trgovini, kjer imamo črtne kode na izdelkih ali pa QR kode. Opazimo torej, da so oblike zapisa informacij lahko različne – včasih torej celo take, ki nam ljudem ne pomenijo prav veliko in jih tako preberemo šele z napravami.
Srednja skupina je gradila robotsko roko, ki jo upravljamo s pomočjo gyro senzorja (senzor nagiba) pripetega na prst. Za popestritev ob koncu ure so izvedli še kratko team-building vajo – en tečajnik v paru je miže držal robotsko robo, drugi pa ga je usmerjal pri premikanju predmetov.
Programerski teden za najstarejše
Najstarejši tečajniki so imeli programerski teden. To pomeni, da je bil večji del tečaja posvečen 3 programerskim izzivom. In sicer so najprej spisali program, ki pove kako oddaljena je kocka od ultrasoničnega senzorja. Namen tega je, da se seznanijo z uporabo ukazov (gre za rumene bloke v EV3 programskem okolju), ki omogočajo odčitavanje vrednosti s senzorjev. Nato so spisali program, ki uporablja ukaz za naključje. S tem so spoznali koncept randomizacije, ki jo občasno uporabimo v robotiki, ko želimo v projekt vpeljati neko nepredvidljivost. Tretji program, ki so ga tečajniki sprogramirali s pomočjo učitelja, pa je bil program za uporabo barvnega senzorja za dinamično kontroliranje hitrosti premikanja. Povedano preprosto – senzor meri količino svetlobe in več kot je svetlobe hitreje se bo premikal robot in obratno.
Kadar imamo tak programerski teden (ko je v ospredju programiranje in ne sestavljanje) so odzivi tečajnikov dvojni – eni to obožujejo, drugi pa ne. Praksa tekom let je pozakala, da je razlog slednjih zelo pogosto v tem, da še ne znajo skoraj nič programirati in jih je zato tega strah. Učitelji se tako maksimalno potrudijo, da počasi, didaktično, znova in znova, po korakih, tudi individualno razložijo logiko programiranja. Ker programiranje sestavljajo zapleteni in abstraktni koncepti, bomo po korakih nadgrajevali to znanje tekom celega leta.
Nato pa ga bodo po 1. oz. 2 letih tečaja najstarejši lahko nadgradili še v posebnih profi tečajih Hacker.
Zakaj to posebej omenjamo?
Tudi tečajniki se morajo zavedati, da vsako srečanje (morebiti) ne bo zabavno. Čeprav je temelj tečaja koncept učenja prek igre – bodo tekom leta nekaterim nekatera srečanja (poučno) suhoparna.
Ker vemo, da so tega sposobni in ker jih želimo pripeljati prek trenutnih sposobnosti.
.
4. Teden Oktobra
Vse starostne skupine so gradile robota opico. Vsaka starostna skupina je sestavljala različne modele (različne težavnosti). Na začetku so se najprej pogovorili o primerjavi človeškega in opičjega telesa, okostja, rok in nog. Potem pa je sledilo zabavno sestavljanje robota opice. Gre za zares zanimiv projekt, ki pa občasno konča malo nižje. A tudi če se nam robot podre ali program ne deluje najbolje, učitelji spodbudijo naše mlade robotike, da je vse to del raziskovanja. In že gremo dalje.
I have not failed. I’ve just found 10,000 ways that won’t work. Thomas A. Edison
Povezava do FB posnetka ROBO OPICE za srednjo starostno skupino:
▶️ ? https://www.facebook.com/RobotikaProgramiranje/videos/1040033796206218
***********************************************************************************************
Lep pozdrav,
Tilen
