Stavebnice z laserové řezačky

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Inspirace pro stavebnici

V dětství jsem stavěl dřevěné dinosaury jako 3D puzzle, dodneška se prodávají různé modely stavebnic z úřekližky, kdy do sebe jednotlivé dílky pevně zapadají. Po chvilce googlování jsem narazil na projekt modulární stavebnice z překližky nebo 3D tisku kterou jsme se nakonec inspirovali. 

Žákům jsem záměrně tuto stavebnici neukazoval, aby nebyli ovlivnění ve vlastním kreativním procesu, výsledky proto byly daleko méně modulární a blížily se více konceptu puzzle jak vidíte na obrázcích níže. 

Příprava

Týden předem jsem začal na 3d tiskárně  tisknout spojky, kterými se kousky dřevěné stavebnice propojují. Jedná se o základní tvary, které jsem vymodelovat v TinkerCAD. Důležitá byla šířka a délka “zobáčků” aby díly dobře držely u sebe. Po několika prototypech jsem pro svoji 5 mm překližku zvolil následující držáky s různým počtem úchytů.

Samozřejmě je potřeba sehnat i překližkové desky, do kterých budeme stavebnici vyřezávat. Nechal jsem si poslat překližku s dýhou nařezanou na rozměry 30 x 30 a širokou 5mm, ve výsledku by pro každého žáka stačila plocha 25 x 25 cm a šířka 4 mm. Je určitě levnější nechat si zpracovat a zaslat průmyslovou překližku než používat modelářskou.

Počítali jsme i s barvením akrylovými barvami, pro 15 dětí mi bohatě stačily 2 sady akrylových barev o velikosti standardních temper v balení po 8, plus jsem koupil 3 tuby levné akrylové bílé barvy, kterou jsme využívali jako podkladovou.

Realizace v projektovém dnu

Celou práci jsme dokončili během 2 projektových dnů (po 5 vyučovacích hodinách). Nejprve děti měly za úkol vymyslet a připravit stavebnicové díly na papír, vystřihnout je a umístit na překližku. Následovala práce v TinkerCAD, kde tvary převedly do 3D prostředí – v TinkerCAD se mi osvědčilo vždy pro novou skupinu vytvořit vlastní třídu, mám pak jejich modely snadno přístupné k exportu. TinkerCAD umí exportovat do SVG, soubor jsem pak otevřel ve volně přístupném programu LaserGRBL a nechal vyřezat na naší nové laserové řezačce (20W OUTPUT POWER ALGOLASER ALPHA).

Jedna sada stavebnice se vyřezávala 11 – 15 min. Následovalo barvení akrylovými barvami nejprve krycí bílou barvou a pak každý zvolil svůj vlastní design. Barvy jsem distribuoval já, aby se s nimi neplencalo.

Nakonec jsme stavebnici sestavili a vyfotili ve fotoboxu. Barvy je třeba nechat zaschnout, jinak je spojovací kolíčky při manipulaci sedřou. 

Projekt byl z mého pohledu úspěšný, příště bych se zaměřil na větší variabilitu stavebnic a možná zařadil jako požadavek minimální počet dílů. Děti ocenily, že si domů odnášely hotový fyzický produkt.

Jak jsme začali s Lego Spike

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Do školy jsme měli možnost zakoupit sadu stavebnic LEGO Spike Prime, stavebnice používáme v předmětu Digitální svět a ve volitelném předmětu Robotika třídy jsou v těchto předmětech rozdělené na polovinu. 

Stavebnice jsme společně vybalili (unboxing), podívali se na všechny součástky, motory a senzory. Další hodiny už jsme přešli rovnou ke stavění a programování. Ještě před samotnou první konstrukcí jsme si krátce uvedli blokové programování. Konstrukce, které vytváříme jsou z hlediska programování poměrně snadné, samotné stavění a dokončení modelu však vyžaduje postupné upravování, tvorbu prototypů a vyhodnocování pokroku.

Projekty, které jsme vyzkoušeli

  1. Sestavení vozidla, které dokáže díky připravenému programu projet určenou trasu.
    • Následovalo sestavení vozidla, které se dokáže rozjet po položení na stůl a samo se zastavit na hraně stolu (a nespadnout!).
  2. Stavba pouťové atrakce. Využili jsme jeden motor a tlačítko. Zapojili jsme různé směry a rychlosti otáčení.
  3. Výroba katapultu. Konstrukčně nejnáročnější projekt. Z hlediska programování je důležitý pohyb katapultu do původní polohy (automatická příprava na další odpal), míček odpalujeme tlačítkem.

Pixel art a 3D tisk

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Pokaždé, když s dětmi pořádám projektové dny zaměřené na robotiku a 3D tisk, tak se snažím zakomponovat jednu aktivitu která bude kreativní. Jednu kreativní, jednu s robotickým legem a jednu běhací aby se děti zvedly od počítače, ale o tom až jindy.

Tento rok jsme v hodině několikrát využili metodu tvorby obrázků “pixel art”. Pixel artové obrázky běžně využívám při probírání souřadnic i při úvodu do blokového programování. Obrázky tvořené z pixelů se ze své podstaty dají jednoduše rozebrat a složit, stejně jako lego kostičky. Skládání různých obrazců a vzorů do souřadnicové sítě spojené se zapisováním postupu se nabízí jako efektivní a hravá aktivita, kterou si zacílíte jak potřebujete. 

Zpět k naší kreativní aktivitě. Žáci dostali čtverečkovaný papír na kterém mohli vytvořit obraz o maximální velikost 16×16 čtverečků (pixelů). K dispozici měli pouze 3 barvy a musely si vybrat takový obraz, který není na barvách závislý (jako např. vlajky). Z praktických důvodů tottiž dětem nikdy u 3D tisku neslibuji konkrétní barevné kombinace. Tiskeme z toho, co je právě na navíjáku! Děti také měly označit u jednotlivých barev velikost vrstvy (takový je proncip změny barvy, vyšší vrstva = nová barva). Náčrty vypadaly třeba tak:

Následně jsem dětem připravil v TinkerCad třídě šablonu, ve které byli 3 čtverečky o různých výškách a podložka. Pracovní plocha vypadala nějak takto:

Žáci si měli jednotlivé čtverečky poskládat na podložku do výsledného obrazu. Abychom zachovali efekt pixelů a nespojili čtverce do jednoho celku, zachovali jsme mezi jednotlivými čtverečky mezeru 1 mm. S takovou mezerou se dobře pracuje díky čtvercové síti na podložce Tinkercadu.

Žáci přišli na více postupů, buď se dají čtverce umisťovat jednotlivě nebo je možné si nejprve vytvořit kompletní síť (lépe se tak kopírují celé řady) a následně hromadně označit čtverečky, které chceme zvýšit o 1 nebo 2 mm a tím obraz dotvořit.

Výsledky po vytištění:

Aktivita se dá zacílovat mnoha způsoby, můžeme zdůraznit uměleckou část např. v rovině symetrie nebo algoritmickou u souřadnic nebo se více věnovat samotnému modelování a ovládání programu Tinkercad (přesun malých čtverečků vyžaduje velkou přesnost a trpělivost).

Tlačítka a senzory u Microbita – plakát

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Když s dětmi začínáme s Microbite, jako první zkoušíme tvořit různé animace a hned poté prozkoumáme jaké má Microbit vstupy, tedy senzory a tlačítka, které můžeme programovat.

Letos jsem do práce se vstupy zakomponovat zajímavou metodologii, o kterou bych se s vámi chtěl podělit.

Nejdříve dostali žáci za úkol naprogramovat alespoň 5 různých vstupů Microbita, tedy různé senzory a tlačítka. Žáci mimo tlačítek nejvíce využívají různá naklonění a zatřesení. Po aktivaci daného vstupu se na Microbitu objeví animace nebo Microbit přehraje zvuk. 

Žáci pracovali ve dvojici a zároveň s programováním měli za úkol vytvořit plakát s manuálem k jejich Microbitu. Každý Microbit měl svoje číslo, které bylo uvedené na plakátu – identifikace číslem je důležitá pro další postup.

Příklady plakátů:

Ve druhé, následující hodině, žáci dokončili program a plakát. Poté nalepili plakát na tabuli a Microbita umístili do “galerie” – určeného prostoru ve třídě. 

Všichni dostali pracovní list a dalším úkolem bylo zkoumat Microbity ostatních, konkrétně určit, kolik vstupů daný Microbit využívá a své řešení poté zkontrolovat s manuálem nalepeným na tabuli (Microbit i plakát měly stejné číslo). Aktivita nebyla řízená učitelem, žáci pracovali samostatně a dokončovali postupně, proto jsem na pracovní list přidal úkol s kroužkováním cílů, které máme v informatice v 6. ročníku stanovené.

Pracovní list:

Žáci si kontrolují svoje řešení s manuálem:

Přestože jsem aktivitu s plakátem a samostatnou kontrolou zkoušel ve třídě poprvé, vše proběhlo překvapivě hladce. Všichni oceňovali možnost samostatné práce a zkoumání Microbitů ostatních. Principy celého úkolu – tedy tvorba manuálu, vlastní zkoumání a porovnání vlastního závěru s manuálem se dají obecně použít i v jiných hodinách. 

3D tisk a modelování, Skládačka

ucimesroboty / / BBC micro:bit

U 3D tisku se snažím zadávat takové úkoly, aby pro žáky představovaly výzvu. Obtížnost následujícího úkolu se dá lehce škálovat, můžete zapojit žáky s různými zkušenostmi s 3D modelováním, od začátečníků, po pokročilé.

Úkolem je vytvořit skládačku, která se bude skládat z plochých dílků (šířka 2mm). Musí se dát sestavit a dobře do sebe zapadat. Jako inspiraci používám následující obrázky:

Minimální počet dílků skládačky snadno ovlivní výslednou obtížnost úkolu, začátečníkům doporučuji zvířátko v podobném stylu jako je žlutá veverka na obrázku (jednu část tvoří obrys zvířátka a další části jsou končetiny).

Předtím než žáci začnou modelovat, tak si svůj prototyp vytvoří z kartónu, tím si snadno vyzkouší různé poměry a samotná manipulace s dílky pomáhá ukotvit představu o výsldném 3D modelu.

Zatím se nám podařilo dokončit několik modelů:

A nakonec ukázka vytištěných moddelů:

Svítící vánoční přání

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Na škole máme tradici vánočních trhů spojených s dílnami, ve kterých žáci dopoledne vytvářejí vlastní výrobky a odpoledne je na trzích prodávají rodičům a spolužákům. Letos jsem měl jednu třídu na starosti a rozhodli jsme se vyzkoušet vyrobit svítící vánoční přání. 

K celému přání potřebujete 2 papíry stejné velikosti, LED diodu, knoflíkovou baterii, alobal a obalovou pěnu (možné nahradit jiným materiálem).

Přáníčko funguje následujícím způsobem. Na přední straně je obrázek, ze kterého kouká barevná LED, která se po stisknutí určitého místa na obrázku rozsvítí. Pod vrchní stranou s obrázkem je druhý papír, na kterém je obvod sestavvený z alobalu, LED, tlačítka a knoflíkové baterie.

Součástí obvodu je tlačítko – v našem případě se jedná o obalovou pěnu, dobře se po stisknutí vrací do původního tvaru. Obalová pěna nadzvedává alobal těsně vedle knoflíkové baterie, po stisku pěny se alobal dotkne baterie, tím se spojí obvod a dioda začne svítit.

Obě části přání už stačí slepit dohromady. Žáci při tvorbě obrázku musí přemýšlet jakou úlohu hraje dioda v kompozici a kde bude zabudované tlačítko. Člověk, který přání vidí poprvé by měl tušit, na kterém místě se obrázek rozsvěcí.

Několik hotových přání přikládám v následující animaci:

Diody a tlačítko se třeťáky

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Záběry z dnešní hodiny informatiky se 3.C! Děti vyrobily vlastní tlačítko, kterým rozsvěcovali diodu zakomponovanou do obrázku.

💡

Jako zdroj používám Microbit (nemám samostatný kryt na baterie, pin 3V funguje i bez programování jako zdroj napětí), děti samy sestaví obvod s krokosvorkami a zapojí rezistor. Tlačítko vytvoří pomocí přehnutého papíru a alobalu, musí si na postup přijít samy.


Menší projekty pro 3D tisk na ZŠ

ucimesroboty / / BBC micro:bit

O školních projektových dnech jsme také vyzkoušeli další 2 menší nápady na 3D tisk.

Nejdříve jsme se zaměřili na přesnost, koupil jsem do školy posuvné měřítko (šupleru) a žáci měli za úkol s pomocí šuplery co nejpřesněji okopírovat šachovou figurku. Výsledky byly velmi přesné, děti v reflexi uznaly, že netušily, jak přesné dokážou v práci být. Všechno modelování probíhalo v Tinkercadu.

Obrázky z práce s náčrtem…

Jeden z výsledných modelů…

Další úkol byl více kreativní s volnějším zadáním. Žáci si mohli vytvořit vlastní magnetku. Měli k dispozici SVG konvertor: https://picsvg.com/ , který umožňuje převést obrázek JPG na vektorový soubor SVG a ten poté importovat do Tinkercadu. 

Do svého objektu poté museli vložit přesnou mezeru na magnet. Během přípravy objektů pro 3D tisk jsem pak ve sliceru nastavil změnu barvy přesně na danou výšku mezery, tiskárna tak v danou chvíli zastavila tisk, já jsem do modelů položil magnety do připravených děr a tisk obnovil. 

Na obrázku vidíte v jakém místě se mění barvy, vše musí být přesně vyměřené, aby magnet nezavadil o trysku a nebo se v objektu nepohyboval. Je důležité všem jasně zadat přesné rozměry a umístění prostoru pro magnet. (např. válec šířky 27mm a výšky 6 mm ve výšce 1mm nad podložkou) Žáci také nesmí zapomenout během modelování objekt seskupit, jinak se jim model exportuje bez mezery. 

Vznikly tak objekty, které v sobě mají zabudované jeden i více magnetů. Výsledek můžete posoudit sami! 

Postřehová hra s Microbitem

ucimesroboty / / BBC micro:bit

Nedávno jsme během projektových dnů vyzkoušeli další projekt s microbitem. Tentokrát se jednalo o hru postavenou na rychlosti reakcí, originální návod je zde:  https://microbit.org/projects/make-it-code-it/reaction-game/

V zásadě se používá princip tlačítka a uzavření elektrického obvodu, který jsme využívali už v minulém projektu.

Variant provedení je několik, na obrázku níže vidíte variantu se dvěma samostatnými tlačítky pro hráče A (pin 1, červený kabel)  a hráče B (pin 2, žlutý kabel). Oba bíle kabely jsou zapojené do GND a tím uzavírají obvod.

Pokud se obvod uzavře (alobal na horní straně kartonu se dotkne alobalu na dolní straně), microbit ukáže buď A nebo B, v závislosti na tom, který obvod se uzavřel dříve – který hráč tlačítko zmáčknul rychleji. 

Použil jsem jednodušší program, než je zmíněn v originálním popisku. V úplně základní variantě si vystačíte i s tímto jednoduchým programem:

Následně žáci přidávali třeba skóre pro hráče A a hráče B nebo náhodný timer, který hru odstartoval po stisknutí tlačítka na microbitu.

Osvědčila se mi postupná gradace obtížnosti a rozlišení krokosvorek různými barvami, aby bylo jasné, který obvod se uzavírá. 

Žáci si také mohli různě vyzdobit svoje herní pole a najít co nejlepší UX herní design. Na konci projektu všechny hry rozložíme na lavice a žáci si zkoušejí jak fungují projekty ostatních.