Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού: Μαυροδόντης Χαράλαμπος
Σχολική Μονάδα: Δημοτικό Σχολείο Λαγυνών
Στοιχεία συμμετεχόντων μαθητών/τριών: ΣΤ τάξης. 4 Κορίτσια, 2 Αγόρια, Σύνολο: 6 μαθητές
Χρονική Περίοδος Υλοποίησης: Ιανουάριος – Μάρτιος 2015
Περιγραφή του έργου
Το έναυσμα για την παρούσα εργασία ήταν η συμμετοχή στο διαγωνισμό ρομποτικής της WROHellas για παιδιά Δημοτικού «η δική μου πόλη». Έχει στόχο να δώσει την ευκαιρία σε παιδιά και δασκάλους και από τις 13 Περιφέρειες της χώρας, να αναπτύξουν το ταλέντο τους, τη φαντασία τους και τις επιστημονικές τους δεξιότητες για να σχεδιάσουν και να δημιουργήσουν μια ολοκληρωμένη ρομποτική κατασκευή-μοντέλο, η οποία θα προσομοιώνει το θέμα του διαγωνισμού «H δική μου πόλη». Η αξιολόγηση του έργου κάθε ομάδας λαμβάνει υπ’ όψιν κριτήρια τη σύλληψη της ιδέας, τον προγραμματισμό, την κατασκευή, την παρουσίαση και τη λειτουργία της Ομάδας. Εξάλλου το σχολείο μας κατά το ίδιο σχολικό έτος με άλλη ομάδα μαθητών και υπό την καθοδήγηση του ίδιου εκπαιδευτικού συμμετείχαν στον διαγωνισμό Μαθητικό Φεστιβάλ Ρομποτικής στη κατηγορία Δημοτικών στο εκθεσιακό μέρος όπου μάλιστα απέσπασαν και το πρώτο βραβείο στην κατηγορία.
Η ιδέα που υλοποιήσαμε ήταν ένα τελεφερίκ για να ανεβαίνουμε από τη βάση του χωριού μας, ψηλά στο βουνό. Η επιλογή έγινε κατόπιν καταιγισμού ιδεών μεταξύ των μαθητών.
Αφού ορίστηκε η ομάδα των έξι μαθητών της ΣΤ τάξης, άρχισαν τα μαθήματα σχετικά με τη ρομποτική. Το σχολειό μας είχε δύο τμήματα της ΣΤ’ τάξης και επιλέξαμε μαθητές από τα δύο αυτά τμήματα. Παρόλα αυτά επιλέξαμε να παρακολουθήσουν τα αρχικά μαθήματα ρομποτικής όλοι οι μαθητές της ΣΤ τάξης ώστε να αποκομίσουν εκπαιδευτικό όφελος όσο το δυνατόν περισσότεροι μαθητές. Τα πρώτα μαθήματα έλαβαν χώρα στο μάθημα των Τ.Π.Ε. «παγώνοντας» την εξέλιξη της «κανονικής» ροής του προγράμματος σπουδών. Εξηγήσαμε το τι σημαίνει ρομποτική, πόσο σημαντική είναι για τη ζωή μας και τις δυνατότητες που μπορεί να μας προσφέρει τώρα και στο μέλλον. Κοινοποιήσαμε στα παιδιά τους τις λεπτομέρειες του συγκεκριμένου διαγωνισμού και το διδακτικό όφελος που θα είχαμε από την συμμετοχή μας.
Τονίσαμε τα θέματα που θα πρέπει να λάβουμε υπόψη πριν αποφασίσουμε το θέμα της κατασκευής:
- Εφικτότητα από πλευράς πολυπλοκότητας – το γνωστικό επίπεδο είναι επιπέδου ΣΤ’ Δημοτικού
- Περιορισμός σε οικονομικούς πόρους – διαθέταμε μόνο ένα ρομποτικό κιτ Lego Wedo και γι’ αυτό θα έπρεπε ίσως να χρησιμοποιήσουμε και άλλα δομικά υλικά μικρής αξίας όπως ξύλο. Το κιτ ήταν προσφορά του χορηγού του διαγωνισμού OTE-Cosmote.
Με καταιγισμό ιδεών αποφασίστηκαν θέματα που αφορούσαν τη λεπτομέρεια της κατασκευής. Ο ρόλος του καθηγητή πληροφορικής και εδώ ήταν σημαντικός σε θέματα καθοδήγησης αλλά και ανάλυσης εφικτότητας αφού συχνά οι μαθητές πρότειναν χαρακτηριστικά με μεγάλη πολυπλοκότητα που απλά ήταν αδύνατο να υλοποιηθούν με τις παρούσες υλικοτεχνικές υποδομές.
Τονίσαμε τη σημασία της προετοιμασίας και μελέτης μιας κατασκευής ώστε τα στάδια υλοποίησης της να είναι μελετημένα και βάση προγράμματος αφού έτσι γίνεται και στον πραγματικό κόσμο (αναφέρθηκαν παραδείγματα όπως του αρχιτέκτονα, του προγραμματιστή, του μηχανολόγου ή ηλεκτρολόγου μηχανικού κτλ).
Στο σημείο αυτό, ενεργοποιήθηκαν οι συναντήσεις που αφορούσαν μόνο την συγκεκριμένη ομάδα ρομποτικής, ενώ το μάθημα των Τ.Π.Ε. συνέχισε την κανονική ροή του σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών. Οι μαθητές κλήθηκαν να ερευνήσουν στο διαδίκτυο τα χαρακτηριστικά των τελεφερίκ. Μελετήσαμε διάφορες λύσεις και αποφασίσαμε τις λεπτομέρειες της υλοποίηησης. Έγιναν οι πρώτες σκέψεις για το πώς θα θέλαμε να είναι η κατασκευή μας. Τα παιδιά (μέσω καταιγισμού) άρχισαν να προτείνουν τα απαιτούμενα υποσυστήματα που θα έπρεπε να υλοποιηθούν. Αναφέρθηκε ότι το τελεφερίκ μας θα έπρεπε να έχει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά:
- ξύλινη τάβλα στην οποία τα τοποθετηθούν τα υλικά και το ντεκόρ
- δύο ξύλινους πυλώνες (μονός στο σημείο βάσης, διπλός στη κορυφή του βουνού)
- Δύο βαγόνια ώστε το ένα να ανεβαίνει και ταυτόχρονα το άλλο να κατεβαίνει και μάλιστα συγχρονισμένα. Ο συγχρονισμός επιτυγχάνεται χάρη στην μορφή δακτυλίου που έχει η διαδρομή που ακολουθεί το νήμα στήριξης. Αναφέρθηκαν τα πλεονεκτήματα (διπλάσια δρομολόγια στον ίδιο χρόνο σε σχέση με το ένα βαγόνι, εξισορρόπηση του βάρους των βαγονιών, οι ταλαντώσεις και η όλη συμπεριφορά των κρεμάμενων βαγονιών θα ήταν πιο ομαλή)
- Ένα σημείο εκκίνησης αλλά δύο ξεχωριστά σημεία άφιξης στην κορυφή του βουνού (σε κάποια απόσταση).
- Δύο νήματα νήμα στήριξης (ατσαλόσυρμα ώστε να πετυχαίνουμε αντοχή, νήμα κίνησης η οποία επιτυγχάνεται μέσω του κινητήρα (πετονιά ώστε να υπάρχει μικρότερη τριβή κατά την τύλιξη στον τροχό του κινητήρα καθώς και κάποια ελαστικότητα που είναι χρήσιμη ειδικά στις εκκινήσεις – σταματήματα). Με τα 2 νήματα πετυχαίνουμε και μεγαλύτερη ασφάλεια από τυχόν πτώση από ύψος αφού αν «εκτροχιαστεί» ένα βαγόνι από το νήμα στήριξης, υπάρχει το νήμα κίνησης για να το κρατήσει.
- Τεντωτήρας που τεντώνει ιδανικά το νήμα κίνησης ώστε η τάση του νήματος να μην είναι μεγάλη (θα δυσκόλευε το κινητήρα που τυλίγει το νήμα) η μικρή (Θα γλιστρούσε το νήμα γύρω από το τροχό του κινητήρα και δεν θα είχαμε κίνηση).
- Τα κάθε βαγόνι κρέμεται με ένα δίσκο που στηρίζεται – κυλάει πάνω στο νήμα στήριξης
- Αυτόματο σταμάτημα διαδρομής και για τα δυο τελεφερίκ όταν ο αισθητήρας απόστασης «νοιώσει» την άφιξη ενός βαγονιού στο σταθμό εκκίνησης (ταυτόχρονα το άλλο βαγόνι έχει φθάσει στο σταθμό τερματισμού)
- Ομαλό ξεκίνημα / σταμάτημα των βαγονιών
Τα παιδιά άρχισαν να σχεδιάζουν στο πίνακα τα διάφορα απαιτούμενα υποσυστήματα της κατασκευής. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού πληροφορικής ήταν να επιλέξει τα πιο κατάλληλα από αυτά, εξηγώντας το λόγο της απόρριψης των υπολοίπων σχεδίων. Τα επιλεγμένα, φωτογραφήθηκαν και εκτυπώθηκαν ώστε να χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια κατά την υλοποίηση
Αρχίσαμε τις εργασίες της κατασκευής της κύριας επιφάνειας πάνω στην ξύλινη τάβλα. Τοποθετήθηκαν σύμφωνα με τα σχέδια τα πηχάκια με βίδες. Κάποιες φορές απαιτούνταν κόψιμο ξύλινων κομματιών με πριόνι, ή τρύπημα της επιφάνειας, κάτι το οποίο εκτελούσε ο εκπαιδευτικός για λόγους ασφάλειας. Στη συνέχεια τοποθετήθηκαν Lego κομμάτια κάποια από τα οποία στερεώθηκαν στην τάβλα με βίδες.
Ο έλεγχος των μηχανισμών έγινε στο προγραμματιστικό περιβάλλον Scratch σύμφωνα με τις προδιαγραφές του διαγωνισμού. Η ομάδα ξεκίνησε τη δημιουργία των τμημάτων κώδικα που αφορούσαν τις επιμέρους λειτουργίες και συντονισμό των εξαρτημάτων (κινητήρων και αισθητήρων). Σαφέστατα τους βοήθησαν οι πρότερες γνώσεις σε Scratch από την Ε τάξη. Συχνά οι μαθητές κατέληγαν σε αδιέξοδα τα οποία με τη παρέμβαση του εκπαιδευτικού πληροφορικής αντιμετωπίστηκαν. Η μέθοδος της δοκιμής και του λάθους εφαρμόστηκε με υπομονή και επιμονή από όλους ενώ κυρίαρχη ήταν και η φθίνουσα καθοδήγηση. Η κατασκευή σιγά-σιγά έβαινε προς την ολοκλήρωση, το τελεφερίκ κινούνταν ομαλά και η όλη διαδικασία κυλούσε όλο και πιο δημιουργικά και ευχάριστα καθώς επιτέλους οι μαθητές είχαν απτό αποτέλεσμα και δοκίμαζαν – βελτίωναν την κατασκευή είχαν δημιουργήσει.
Τελικά η συμμετοχή μας απέδωσε την πρώτη θέση στον περιφερειακό διαγωνισμό της κεντρικής Μακεδονίας και έτσι το σχολείο μας προκρίθηκε στον μεγάλο τελικό της Αθήνας που έλαβε χώρα στις 28/3/2015.
Στα θετικά συμπεράσματα αναφέρουμε ότι με ευχάριστο τρόπο οι μαθητές αποκόμισαν πολύπλευρες γνώσεις, γνώρισαν πως στο πραγματικό κόσμο δημιουργούνται σύνθετες κατασκευές με επαναλαμβανόμενες μελέτες, βελτιώσεις και δοκιμές. Επίσης χρησιμοποίησαν γνώσεις και από άλλα μαθήματα (φυσική, γεωμετρία) και γνώρισαν πώς o προγραμματισμός μπορεί να «βγει» από τον Υπολογιστή και να ελέγξει αντικείμενα του πραγματικού κόσμου.