Matemaatika ja robootika

Tuleval, 2018/19 õppeaastal osalevad meie 3-ndad ja 6. klass Tallinna Ülikooli poolt läbiviidavas robootika-matemaatika eksperimentaaluuringus,

Advertisements

Robootika klassiõhtu kavasse!

5. klass on kooli kõige aktiivsem robootikahuviline klass. Seega ei toimu ka klassiõhtud ilma robootika ja programmeerimiseta!

Sellekohase postituse tegi 5. klassi klassijuhataja Kaili Tomson ka Facebookis väga populaarse eestvõtmise “Nutitund igasse kooli” lehel: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10208467631147249&set=g.1078571342198727&type=1

 

 

Teaduspäev 2016

26. mail toimus Sillaotsa Koolis Õuesõppe kuu raames Teaduse populariseerimise päev.

Teadse populariseerimise päeva kavasse otsustasime õpitubade kavasse panna ka Makey Makey, Meet Edisoni ja Mindstorm robootikakomplektide demonstratsiooni ja õpitoad. Selleks moodustasid 4. klassi õpilased rühmad, kus iga rühm valis robootikakomplekti, valmistas ette õpitoa (uurisid internetist õpitubade stsenaariume, katsetasid ja mängisid läbi, valmistasid ette robootikakomplektide tutvustuse ja konkreetse ülesande õpitoas osalejatele).

4. klassi robootikahuvilised viisid Teaduspäeval läbi robootika ja programmeerimise õpitoad. Õpitubades demonstreeriti ja õpetati kasutama MakeyMakey, Meet Edison,  Lego WeDo ja Mindstorm robootikakomplekte ja programmeerimist. Õpitubades osalesid 4.-9. klasside õpilased.

This slideshow requires JavaScript.

Koolitusel “Targad elektroonilised”

Kooli huvijuht, Kai Kont, osales koolitusel  „Targad elektroonilised“, 17.05. 2016 Tartu Katoliku koolis.

Kell 10:00 kogunesid kõik koolitusele registreerinud huvilised Katoliku kooli. Pärast lühikest päeva tutvustust, hakkas koolitus kiirelt elektrooniliste vidinate tutvustamisega peale.

Bee-Bot

Esmalt oli laudkonna peale lauale asetatud Bee-Bot, mis oli eeskõneleja sõnul eelkõige kasutusel lasteaedades ja vähesel määral ka algklassides eesmärgiga tunde laste jaoks põnevamaks ja interaktiivsemaks teha. Seda kinnitasid ka paar õpetajat, kes jagasid omi kogemusi Bee-Bot’iga. Osa kõnelejatest tõdes, et kuna nende koolis käivad lapsed on juba lasteaiast saati Bee-Bot’iga mänginud, jääb see nende jaoks koolis juba pisut igavamaks õppevahendiks umbes 2 ja/või 3. klassis.

Sellele vaatamata jagati kätte mängulauad, kus olid peal erinevad loomad, lilled, linnud ning paluti, olles tutvunud Bee-Bot’i kasutamisega, viia läbi paar mängu/ülesannet omavahel.

Järgnevalt tutvustatakse ka lugejale lähemalt Bee-Bot’i.

Bee-Bot on põrandarobot, keda saab kasutada erinevate õpimattide olemasolul eesmärgiga muuta tund interaktiivsemaks. Bee-Bot on sobilik lastele juba kolmandast eluaastast. Tema eesmärk on lihtsalt ja lapsesõbralikult tutvustada lapsele esimesi teadmisi seadmete juhtimisest ja programmeerimisest ning arendada nende suunavat ja kirjeldavat kõnet läbi roboti käitumise selgitamise.

Roboti ehitus:

• Viis juhtnuppu erineva korralduse andmiseks:

• a.) Liigu 15 cm edasi
•  b.) Liigu 15 cm tagasi
•  c.) Pööra 90 kraadi paremale
•  d.) Pööra 90 kraadi vasakule
•  e.) Tee paus
• 2. Mälu kuni 40 erineva käskluse salvestamiseeks
• 3. Käivitusnupp.
• 4. Mälu tühjendamise nupp.

• 5. Sisse/välja lüliti.
• 6. Heli sisse/välja lüliti
• 7. Laadimispesa

Õppevahend koosneb laetavast robotist ja USB-laadimisjuhtmest. Kasutamiseks ei ole vaja täiendavat tehnilist abi (arvutit, tahvlit).

(Bee-Bot ja õppematt)

Bee-Bot’ile on võimalik juurde soetada õppematte ja paberriideid, samuti on olemas tasuta IPad äpp, kus saab juhtida virtuaalselt Bee-Bot robotit: https://itunes.apple.com/ee/app/bee-bot/id500131639?mt=8

Bee-Bot’i orienteeruv maksumus on 90 € ja valmismattide maksumus on 40 €.

Kui Bee-Bot sai koolitusel risti ja põiki läbi proovitud, liiguti edasi järgmise elektroonilise õppevahendi juurde, milleks oli Ozobot.

Ozobot

(Ozobot)

Ozobot on pisike, umbes pinksipalli suurune robot. Teda robotiks nimetada, tundus esialgu ilmselge liialdus, sest nii pisikese vidina sees ei saanud ju midagi elektroonilist (esmase vaatluse põhjal) olla. Kõigest robotilaadne välimus, aga sellega kogu selle vidina võimed piirduvad, eksole? Äärmisel juhul on tal väikse mudelauto efekt, et tõmbad autot tagasi ja siis auto liigub „omal jõul“ paarkümmend sentimeetrit, aga see on ka kõik. Ja see arvamine kestab vaid põgusal vaatlusel, sest  Ozobot’i lähemalt uurides, on selle taga peidus nii mõndagi.

Tegelikkuses on Ozobot programmeeritav ülipisike (diameeter 2,6 cm) haridusrobot, millel on olemas oskus sõita värviliste markerijoonte peal ning lasta ennast juhtida värvitriipudest koodide abil. Ozobot’i soetades on komplektiga kaasas ka kleepekaid ja mütse, mida kaitsekiivri külge kinnitada roboti isikupärastamiseks.

Vidina eesmärk on äratada lastes huvi robootika ja programmeerimise vastu. Robot oskab ise lugeda rohelist-punast-sinist joont, demonstreerides seda LED’i värviga, mis roboti seljal põlema läheb (sõltuvalt joone värvist, mis tooni ta parasjagu loeb). Samuti oskab robot joonte peal sõita ja pöörata ning muuta oma suunda või kiirust vastavalt teele jäävatele värvitriibukoodidele.

Robot saab toite aku laadimiseks USB juhtme abil. Joonejärgimise, värvilugemise ja värvikoodide lugemise püsiprogrammid asuvad püsivalt roboti ajus ehk kontrolleril ning nende käivitamiseks ei ole arvutit/tahvlit vaja.

Enne Ozobot’i kasutamist on vaja Ozoboti optilised sensorid ühe nupuvajutusega kalibreerida (häälestada) pinna järgi, millel Ozobot sõitma hakkab. Ozobot võib sõita paberil, kilel või nutiseadme ekraanil.

See käib järgmiselt:

Paberil joonistatud raja lugemiseks kalibreerimine.

1. Hoia all Ozobot’i sisse/väljalüliti nuppu (c.a 2 sekundit) kuni LEd tuli hakkab valgelt vilkuma.
2. Aseta Ozobot kiirelt paberil olevale mustale ringile (ringi võib paberile teha ka ise musta markeriga, ent siis on oluline, et ring oleks Ozobot’i laiu
   ne ja et paber oleks valge, kuhu markeriga joonistatakse)
3. Kui Ozobot liigub edasi ja vilgub hetkeks roheliselt, on kalibreerimine õnnestunud, kui vilgub punaselt, läks midagi valesti, proovi uuesti.

Kui Ozobot on kalibreeritud, on robot töövalmis. Järgnevalt võib triipkoode ise markeriga joonistada, mida Ozobot lugema peaks. Oluline on triipkoodide ja joonte joonistamisel, et joon ei oleks liiga paks, kitsas, lai. Triipkoodide joonistamisel (mida lugedes võib robot muuta suunda, sõita kiiremini jne) peab olema ääretult täpne. Esialgu on lihtne alustada sellest, kui joonistada lihtsalt robotile paberile jooned (sinise, musta, punase, rohelise) markeriga, mida mööda robot liikuma peaks. Kuna robotil on olemas värvisensorid, muudab ta markeri värvile vastavalt LED lambi värvi. Hiljem võib proovida ka erinevate triipkoodide joonistamist.

(Ozobot’i triipkoodid)

Ozobot’i koodid leiab  lihtsalt kirjutades Google otsingusse „ozocodes“, andes esimesena pdf  faili lehe: files.ozobot.com/stem-education/ozobot-ozocodes-reference.pdf

Digitaalne kalibreerimine tahvelarvutis kasutamise jaoks

(Ozobot’i digitaalne kalibreerimine)

1. Sea oma tahvelarvuti heledus 100%-liseks.
2. Hoia all Ozoboti sisse/väljalülitit kuni robot hakkab valgelt vilkuma.
3. Lase nupust lahti ja pane Ozobot vastu valget tahvelarvuti ekraani. Ozobot hakkab valgelt vilkuma.
4. Kui Ozobot vilgub korraks roheliselt, on kalibreerimine õnnestunud, kui punaselt, siis proovi uuesti.

Kui Ozobot on kalibreeritud on robot töövalmis. Tahvelarvutis programmeerimiseks on vaja Ozoblockly tarkvara, kus on palju erinevaid võimalusi roboti kasutamiseks.

Lähemalt komplektist

Õppevahend koosneb robotist, USB laadimisjuhtmest, neljast värvimarkerist, 20 pabermängust, korduvkasutatavatest kile peale kleebitavatest värvikoodidest ja kilest, kahest kaitsekiivrist, isiksusekleepekatest ja mütsidest, mida saab kiivri peale kinnitada. Õppevahendiga on kaasas lühikasutajajuhend.

Ozobot’i kodulehel on palju erinevaid õppemänge ja materjale. Kui on soovi Ozobot’i ise programmeerida, siis on selleks olemas Ozoblockly online äpp. Äpp on tasuline ja sõltuvalt Ozobot’i versioonist on kas tasuta või maksab ca 10 €.

Ozobot’i enda orienteeruv maksumus on 60 € (müüb Atea AS).

Olles tutvunud, kuidas Ozobot’i kasutada, hakkasid kõik koolitusel osalejad esialgu usinalt jooni markeriga valgele paberile vedama. Kalibreeriti robot ning pandi ta lehele sõitma. Entusiastlikult püüti ka esimesi triipkoode joonistada, ent nende ebatäpsuse tõttu ei suutnud robot soovitud tegevust lugeda ning kajastas oma kiivri peal vaid triipkoodi värve. Prooviti veel paar korda ja siis liiguti juba tahvelarvuti kasutamise juurde.

Tahvelarvuti kasutamiseks kalibreeriti Ozobot ning kasutati ozoblockly programmi, kus sai robotile palju erinevaid käske jagada. Robot oli märksa aktiivsem, põnevam ja võimaluste rohkem kui eelnev Bee-Bot.

Philips Hue programmeeritavad lambipirnid

Antud õppevahendit pikalt ei tutvustatud, vaid põgusalt näidati ära tema kasutamine ning anti osalistele kätte tahvelarvutid, kust sai lampite värvi muuta ning siis liiguti juba edasi uue interaktiivse elektroonilise vahendi juurde.

(Philips Hue)

Philips Hue on valgutusallikate sari, mis sisaldab programmeeritavaid ja äpi abil juhitavaid valgusallikaid. Philips Hue Starter Kit sisaldab kolm lambipirni ja silda (bridge), mille abil ühendatakse lambid WiFi võrku. WiFi võrku on vaja lambipirnide kontrollimiseks äpi või programmi abil. Nooremad lapsed saavad luua äpiga valguslahendusi. Suuremad lapsed saavad Philips Hue lampe programmeerida Tickle tarkvara abil.

Philips Hue programmeeritavate lampide eesmärk on arendada laste värvide tundmist ning äratada huvi programmeerimise vastu. Philips Hue äpi abil saab muuta värvikaardile osutades näpuvajutusega ühekaupa või korraga pirnide heledust või värvi, pirne sisse või välja lülitada. Samuti saab muuta salvestatud värvikombinatsioone (scenes) isevalitud või fotolt võetud värvitoonide põhjal. Tickle äpi abil saab lambipirne juhtida programmi abil. Philips Hue pirnid saavad toite lambipesast, kuhu on nad keeratud. Enne Philips Hue pirnide kasutamist on vaja ühendada bridge ruuteriga, installeerida nutiseadmesse äpp ja leida pirnid kasutamiseks „üles.

Philips Hue orienteeruv maksumus on 200 €, seda müüvad mitmed elektroonikapoed.

Makey-Makey

Pärast Philips Hue’ga tutvumist oli lühike kohvipaus ning edasi liiguti Makey-Makey’ga. Laual oli palju erinevat värvi juhtmeid, trükkplaat

ja USB juhe. Kui vidin sai tutvustatud, asuti esimest ülesannet täitma, milleks oli rütmipilli mängimine Makey Makey abil klaviatuuri kasutamata. Selleks tuli esmalt voolida hõbepaberist endale käevõru, mis ümber käe pandi ja mille külge maanduse juhe ühendati. Seejärel võeti USB juhe, ühendati arvutiga ning krokodillijuhtmed ühendati trükkplaadiga (üks juhe läks space aukudesse ja teine läks click aukudesse)

(Makey Makey komplekt)

Aga et ka lugeja oskaks ja saaks Makey Makey’t kasutada, siis räägitakse lähemalt elektroonilise vidina eesmärgist, komplekti sisust ja kuidas seda kasutada.

Makey-Makey puhul on tegemist leiutamiskomplektiga, mis muudab pärismaailma asjad arvutiklaviatuuri nuppudeks. Ainus tingimus on, et asi, mida nupu asemel kasutatakse, peab juhtima elektrit.

Selle targa elektroonilise vidina eesmärk on õpetada lapsi lähenema loovalt uute asjade loomisele, näiteks plastiliinist koosnevate klaviatuuri nooleklahvide meisterdamine või tegevuste uutmoodi läbiviimisele näiteks köögiviljade abil muusika esitamine.

Kuidas kasutada?

Makey Makey trükkplaat ühendatakse USB kaabli abil arvuti külge. Arvutist saab trükkplaat toite ja sellesse tekib ohutu pinge. Trükkplaadil on maanduse osa ja kontaktosad, millest igaühel on kindel tähendus arvuti klaviatuuril. Kui hoida ühe käega maandusest ja teise käega puudutada vastavat kontaktosa, tekib vooluring ning Makey Makey saadab arvutisse vastava klahvi vajutuse käsu.

Käte „pikenduseks“ on olemas krokodilliotste ja traatidega juhtmed, mille üks pool ühendatakse kontaktosa külge ning teine eseme külge. Alati peab olema ka üks maandusjuhe, mida kasutaja hoiab käes või enda keha vastas (koolitusel vooliti selleks hõbepaberist võru ja keerati see ümber käe ning pandi maandusjuhe selle külge).

Kui Makey Makey ühendamine ja kasutamine on selge, võib lastega esimeseks harjutuseks minna arvutis lehekülgedele: http://makeymakey.com/piano/, kus saab klaverit mängida ja http://makeymakey.com/bongos/, kus saab rütmipilli mängida.

NB! Väga oluline on lastega vestelda elektriohutusest. Tavalisi trükkplaate ei tohi lapsed puudutada!

Makey Makey komplekti sisu

Õppevahend koosneb kahepoolsest trükkplaadist, 1,5 m pikkusest USB juhtmest, seitsmest  krokodilliotstega juhtmest ja kuuest tavalisest juhtmest ja kasutajajuhendist.

Trükkplaadi tagaküljel on kuue klahvi ühendamise võimalus: neli nooleklahvi, tühik ja hiire klõps. Esiküljelt on võimalik täiendavalt juhtida ka tähti W, A, S, D, F ja G.

Õppevahendist on olemas lihtsam, ühe kontaktosaga ja otse USB pessa paigaldatav Makey Makey Go versioon.

                                                               (Makey Makey Go)              

Maailmas on töötatud erinevaid tasuta õppematerjale ja Youtube’i videoid tundide läbiviimiseks Makey Makey leiutamiskomplekti abil, vt http://makeymakey.com/apps/

Makey Makey orienteeruv maksumus on 70 € ja Makey Makey Go maksumus on 40 € ringis.

Edison

Päev lõppes Edisoniga, mis oli kõikidest eelnevatest elektroonilistest vidinatest kõige võimsam ja ka „keerukam“. Kuna Edison on LEGO klotsidega ühilduv programmeeritav väike haridusrobot, siis pole tema isikupärastamisel piire. Komplektis on kohe alustuseks olemas ribakoodidest ülesõitmise abil aktiveeritavad püsiprogrammid. Suurematele lastele pakub rõõmu roboti programmeerimine äpiga või arvutis.

Edisoni püsiprogrammide eesmärk on tutvustada lastele roboti andureid ja keskkonnale reageerimist läbi lihtsate   arusaadavate tegevuste. Edisoni robot saab toite patareidest. Püsiprogrammid asuvad roboti ajus ehk kontrolleril ning nende käivitamiseks ei ole arvutit/tahvlit vaja.

Püsiprogrammide käivitamiseks on vaja välja printida püsiprogramme aktiveerivad ribakoodid paberil või kasutada roboti õppematti.

Kuidas Edisoni kasutada?

Lülita Edisoni kõhu all olevat ON/OFF lülitit. Edison teeb helisignaali ja tema esinurkades asuvad kaks punast LED-i hakkavad vahelduvalt vilkuma: see on Edisoni ooterežiim, mis tähendab, et Edison on nüüd töövalmis.

Kui Edisoni viis minutit mitte kasutada, teeb Edison neli hoiatuspiiksu ja läheb energiasäästurežiimi ehk lülitab LED’id välja. Uuesti käivitamiseks on vaja vajutada lülitil OFF/ON. Kui lõpetad Edisoniga töö, kontrolli, et lüliti on OFF režiimis: see on vajalik patareide tühjenemise vältimiseks.  Edisoni triipkoodi abil aktiveeritavate püsiprogrammide sisestamiseks läheb tarvis väljaprinditud lehekülge internetist allalaetavast raamatust „Sina oled juht“ või allalaetavat õppematti.

Aseta Edison soovitud triipkoodi ette noolele ja vajuta kolm korda ümmargust salvestusnuppu. Edison sõidab üle triipkoodi ja annab helimärguande. Kui LED’id hakkavad vilkuma, on robot töövalmis. Vajuta kolmnurkset käivitusnuppu, et käivitada robotis aktiivne olev programm. Triipkoodiga sisseloetud programmide töötamise ajal LED’id ei tööta. Kui programm töötab „igavesti“, tuleb selle katkestuseks vajutada kandilist Stop nuppu.

(Edison triipkoodi lugemas)

NB! Ära tõmba Edisoni liikumissuunale vastu (võid rikkuda mootorit), vaid tõsta Edison kinni võttes õhku.

Edisoni saab triipkoodi abil programmeerida. Arvutis ja Ipadis on võimalik Edisoni programmeerida leheküljel Edware. Selleks on vaja ühendada Edison ja arvuti omavahel komplektis kaasas olnud juhtmega. Sisestades Edware’i soovitud tegevused ning laadides need Edisoni alla ning vajutades käivitus nuppu, läheb sisestatud programm tööle.

(Edware’is programmeerimine)

Arvutis või Ipad’is programmeerides on vaja panna juhe, mis ühildub arvuti või Ipadiga, kõrvaklappide auku.

Triipkoodidega programmeerides saab anda käsklusi nagu näiteks: väldi jooni, väldi takistust, liigu valguse suunas, liigu mööda joont jne.

Õppevahendi koosseis

Õppevahend koosneb robotist ja programmide laadimisjuhtmest. 4 AAA patareid tuleb ise osta. Soovitav on soetada alati vähemalt kaks Edisoni, et saaks teha sumo ja robotitevahelist suhtlust.

Edisoni püsiprogrammide käivitamiseks läheb vaja ribakoode. Ribakoodid saab alla laadida lingilt: https://meetedison.com/edbooks/.  Raamatu võib väljaprintida ka mustvalgelt.

Korduvaks kasutamiseks on soovitatav ribakoode sisaldavad lehed ära lamineerida või hoida kile vahel. Ribakoodid leiad ka Edisoni matilt või selle õppematerjali jaoks koostatud matilt. Kui soovid Edisoni ise programmeerida, siis online tarkvara edware** on eestikeelne ja äpid inglise keeles. Tarkvara on tasuta. Edisoni orienteeruv maksumus on 60 €.

Juhul kui Edisoni kasutamine jäi ebaselgeks saab selle kohta lisa vaadata lehel: https://www.youtube.com/embed/Gp06dAdXtQE, kus tutvustatakse Edisoni kasutamist.