1

КОНСТРУКЦИЈА РОБОТА У УЧИОНИЦИ

Садржај:

1. Подучавање посредством интердисциплинарне праксе (EPI-Les enseignements

pratiques interdisciplinaires)

2. Роботи: Увод, Појмовни и методолошки циљеви

3. Секвенца 1: Роботи као помоћници 4. Секвенца 2 : Основна знања у вези електрицитета и електричног кола

5. Секвенца 3. Конструкција робота

6. Закључак

Подучавање посредством интердисциплинарне праксе је вид „комплементарног подучавања“ који се

одвија у оквиру предвиђеног фонда часова. Представља неку врсту „новог модалитета подучавања“,

односно предлаже другачији начин подучавања неких аспеката школског програма. Овим модулом о

роботима предлажемо наставницима, основних и средњих школа, да ђацима омогуће, подсећањем

или савладвањем тема из електрицитета, комбинацијом групног и индивидуалног рада, да направе

најједноставнијег и најјефтинијег робота који ће бити у стању да реализује неке радње. Таквим

начином рада, користећи ефекте формалног (STEM) и неформалног (STEAM) образовања, ученик

добија улогу актера уместо пасивног посматрача. Користе се принципи истраживачког (инквајери )

приступа и заснованог на научном образовању.

Модул припремили Љиљана и Стеван Јокић користећи материјал са сајта „Рука у тесту“ литературу, наведену уз опис сваког експеримента, и искуство француских колега Фондације LAMAP у припремању ресурса за настанике који прихвате да примене подучавање посредством интердисциплинарне праксе. Овај модул ће бити подложан изменама у зависности од искустава и сугестија настаника који га буду примењивали.

ДИЗАЈН И ИЗРАД ЕКСПЕРИМЕНАТА А.К.М. ЕДУКАЦИЈА, БЕОГРАД, 2016.

2

ПОДУЧАВАЊЕ ПОСРЕДСТВОМ ИНТЕРДИСЦИПЛИНАРНЕ ПРАКСЕ (EPI-Les

enseignements pratiques interdisciplinaires)

КОНТЕКСТ

Реформа француског колежа (наш 5-8 разред) која почиње 2016 предвиђа и подучавање

посредством интердисциплинарне праксе EPI1 од 6-8 разреда. Ово је вид „комплементарног

подучавања“ који се одвија у оквиру предвиђеног фонда часова. Представља неку врсту „новог

модалитета подучавања“, односно предлаже другачији начин подучавања неких аспеката

школског програма. Предвиђа се да буде и предмет евалуације у оквиру полагања Diplôme

National du Brevet (DNB), односно неке врсте нашег завршног испита у основној школи.

У ПРАКСИ

Ова подучавања омогућују конструкцију, мобилизацију или продубљивање знања и могућности

програма кроз пројектне активности које имају за циљ неку конкретну индивидуалну или

колективну реализације која се на крају мора проценити. Ученици активним аутономним

приступом мобилишу своја знања и вештине у настојању да нешто реализују или произведу

(макета, видео, интернет сајт, научни постер).

Сваки ученик је у обавези да обради 6 од 8 тема у периоду од 6-8 разреда (две теме годишње).

Предвиђа се да се ова подучавања реализују током 2-3 часа недељно, иако нема неке стриктно

предвиђене сатнице. Свака школа би требало да самостално дефинише модалитет груписања

ученика, избор тема и селекције наставника за сваки ниво...

Предвиђених 8 тема су :

- Тело, здравље, добробит и сигурност

- Култура и уметничко стваралаштво

- Еколошка транзиција и одрживи развој

-Информације, комуникације, грађанство

- Језик и старе културе

- Страни језик и култура или, у изузетном случају, регионални

- Професионални и економски свет

- Наука, технологија и друштво.

Интердисциплинарна практична подучавања пружају могућност, колико је то могуће,

употребе нумеричких оруђа и страних језика. Она омогућују, такође, и имплементацију

одговараућег програма образовања (грађанског, индивидуалног информисања и откривања

професионалног и економског света, уметничког и културног).

ИНТЕРДИСЦИПЛИНАРНОСТ : вишеструке могућности

Интердисциплинарност може да се појави на различите начине : посматрањем неког објекта с

аспекта различитих одвојених или укрштених дисциплина, или пак употребом више

дисциплина, или коришћењем знања једне дисциплине при решавању у некој другој. Ове

ситуације могу довести до креирања различитих праваца активности у одељењу уз примену

различитих ограничења. Настојимо да предложимо ресурсе који представљају примере

различитих модела интердисциплинарности, уз истицање доприноса сваке дисциплине при

реализацији пројекта. Штавише, сусрет различитих дисциплина пружа могућност примене

трансверзалних компетенција. Дакле, настојимо, колико год је могуће, да у сваком пројекту

истакнемо допринос различитих дисциплина посредством знања и вештина мобилисаних

трансверзалним компетенцијама.

1 http://www.fondation-lamap.org/fr/page/35626/epi-mode-demploi

3

РОБОТИ

Резиме : Данас ученици већ од предшколског узраста имају могућност да постављају батерије у

своје играчке, укључују и искључују мобилне телефоне, телевизоре, конзоле за видеоигре,

роботе који чисте кућу... Наставници науке и технике могу, заједничким радом, та практична

знања да искористе при реализацији програма предвиђених курикулумима. Овим модулом о

роботима предлажемо наставницима, основних и средњих школа, да ђацима омогуће,

подсећањем или савладвањем тема из електрицитета, комбинацијом групног и индивидуалног

рада, да направе најједноставнијег и најјефтинијег робота који ће бити у стању да реализује неке

радње.

Предвиђен број часова : 12 до 13 (наставник би требало сам да процени колико часова)

УВОД

Идеја за прављење овог модула је потекла упознавањем ресурса и програма интегралне (EIST)

и наставе практичног интердисциплинарног подучавања (EPI) које су развили сарадници

Фондације LAMAP2. Иако је намењен 5 разреду, у оквиру Интегралне наставе (EIST) у

Француској, он код нас може бити искоришћен у основној и средњој школи у оквиру секција

или пак програма мултидисциплинарне реализације неких тема.

Модул, према нашем предлогу, чине следеће секвенце :

Секвенца 1: основне информације роботима

Секвенца 2: основни појмови из електрицитета и електричних кола

- Час 1 : како упалити сијалицу или укључити неки од уређаја које користите у

свакодневним активностима ?

- Час 2 : формирати електрично коло и приказати шематски његове делове ?

- Час 3 : како покренути осу мотора у два различита смера а да то буде очигледно?

Секвенца 3 : конструкција робота !

- Час 1 : прво размислите…

- Час 2 : … затим делујте !

Секвенца 4 : да ли су роботи интелигентни ?

- Час 1 : фрмулиши своју мисао

- Час 2 : саслушати се/разумети се

ПОЈМОВНИ И МЕТОДОЛОШКИ ЦИЉЕВИ Елементи програма

Програм за CE2 (2-3 разред), СМ1(3-4 разред) и СМ2 (4 разред)

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНЕ НАУКЕ И ТЕХНОЛОГИЈЕ

-Технички објекти

Електрична кола с батеријама.

Правила сигурности, опасности од електрицитета.

Механички објект, пренос кретања.

Физка-хемија – 6-ти разред

Б- Електрична кола с наизменичном струјом-Квалитативно подучавање

Знања

Генератор је потребан за покретање неког мотора или паљења електричне сијалице.

Пренос енергије с генератора је могућа само помоћу затвореног електричног кола.

У колу протиче електрична струја.

Кратки спој је могућ код генератора.

Постоје симболи којим се приказују сијалица и генератор.

Неки материјали су проводници а неки изолатори.

2 http://www.fondation-lamap.org/fr/page/26666/des-robots-parmi-les-hommes

4

Способности

Формирање електричног кола кокји омогућује паљења сијалице или покретања мотора.

Направите шему кола уз поштовање свих устаљених конвенција.

Технологија – 5-7 разреда

Процеси прављења неког техничког објекта

Део неког цртежа, плана, шеме, изгледа или номенклатуре информација корисних за

производњу или склапање.

Реализације објекта према датом протоколу.

Рационално коришћење материјала и оруђа уз поштовање правила сигурности.

Формирање неке целине или дела техничког објекта уз поштовање формализоване

процедуре.

Извршење неке техничке наредбе уз поштовање инструкција.

Провера функционисања.

Појединачне компетенције

Основни елементи математике и научно технолошке културе

Геометрија

Коришћење лењира, угломера и компаса при провери природне слике у равни и њихове

прецизне конструкције.

Величине и мерења

Коришћење мерних инструмената.

Коришћење устаљених јединица мере.

Практиковање неког научног или технолошког приступа

Практиковање истраживачког приступа: посматрање, постављaње питања.

Манипулација и експериментисање, формулисање и провера неке хипотезе, аргументација,

покушај решавања на различите начине.

Владање знањима у различитим научним дисциплинама и њихово коришћење у

различитим научним контекстима при активностима из свакодневног живота

Техничке објекти.

Владање техникама које се користе за добијање информација и комуникацију

Овладавање информатичким радним окружењем

Познавање и владање основним функцијама компјутера и његове периферије.

Креирање, производња, третман, коришћење података

Коришћење информатичког оруђа за презентације неког рада.

Инофрмисати се, документовати

Читање нумеричких докумената.

Тражење информација електронским путем.

Процењивање и потврђивање компетенција

Основни елементи математике и научно технолошке културе

Практиковање научног приступа, решавање проблема

Реализација, манипулација, мерење, прорачунавање, примена инструкција.

Резоновање, аргументовање, примена експерименталног или технолошког приступа,

пиказивање.

Способност коришћења знања и математичких компетенција

Величине и мерења : измерити (дужину, трајање, итд).

Способност употребе знања у различитим научним доменима

Технички објекти : анализа, концепција и реализација ; функционисање и услови употребе

Владање стандардним информатичким и комуникационим техникама

Сналажење у инфорамтичком радном окружењу

Коришћење расположивих софтвера и сервиса.

Креирање, продукција, коришћење података

Припремити и ставити на страницу неки текст.

Обрадити слику, звук или видео.

5

Информисати се, прикупити документацију

Тражење и селекционисање информација.

Друштвене и грађанске компетенције

Одговорно понашање

Понашање које доприноси очувању здравља и сопствене сигурности.

Аутономоност и иницијатива

Способност мобилизације интелектуалних и физчких ресурса у различитим

ситуацијама

Аутономност у раду : организованост, планирање, антиципација, тражење и селекција

корисних инфорамција.

Педагошка напомена

Овај модул се реализује кроз групни и рад с целим одељењем. Наставнику се препушта да према

свом искуство овај рад организује на најбољи могући начин поделом задужења ученицима.

Ученици би требало да имају свеску у којој ће да бележе оно што сматрају битним током рада а

затим и да представе своје резултате.

Секвенца 1 : роботи као помоћници

Резиме:

Шта је робот и које место заузима ова машина у нашем друштву ? Претрага докумената ће

омогућити ученицима да сагледају различите домене коришћења робота данас.

Трајање : 2 часа у два дела (1 h 15 et 45 minutes) да би се наставнику омогућило да исправи

радове ученика.

Циљеви :

- дефиниција робота

- откривање домена примене робота.

- коришћење информатичких оруђа.

Материјал :

- компјутери

- интернет веза

- текст индивидуалног упитника

- предвидети могућност да деца из 4-ог разреда могу а да користе компјутере са ученицима

виших разреда.

Активност (1 h 15)

Наставник наводи циљеве секвенце : ученици ће претрагом докумената покушати да дефинишу

шта је то робот3 и да стекну прецизну идеју о доменима у којим се ове машине користе. Сваки

ученик појединачно ће попунити нумерички упитник директно на компјутеру (ако то наставник

припреми) или онај који им наставник припреми. Ученици раде аутономно, а комплетирани

упитници се региструју и штампају ради корекције.

Представљање резултата пред одељењем и текстуални приказ (45 минута)

Наставник расподељује исправљене упитнике и дискутује о информацијама које су ученици

сакупили.

Секвенца 2 : основна знања у вези електрицитета и електричног кола

3 Консултовати: Зрнца наука 5, Завод за уџбенике, Београд 2008, уредници: Вилгенбас, Д., Салвиа, Б., Жулија, М., Роботи, Гијо, А., стр. 25-48, (превод С. Јокић)

6

Резиме : Секвенца је структуирана тако да се прво утврди шта и колик ученици знају о :

електрицитету, електичном колу, проводницима, потрошачима, прекидачима, батеријама. Ова

знања основних концепата електрицитета су неопходна да би ученици приступили

конструкцији једноставног робота током секвенце 3.

Трајање 2 часа :

Циљеви:

- подсећање на основне принципе електричног кола,

- обраћање пажње ученика на сигурност при раду (кратки спојеви),

- шематско представљање електричног кола и његових елемената.

Материјал :

- батерије од 4,5 V или оне које буду доступне на тржишту

- проводници у две боје (црвена и црна) са крокодилима

- LED или сијалице од 3,5 V ако нађете на тржишту

- крокодилске спојнице

- мотори из неке играчке или они које можете купити на тржишту

ЕЛЕКТРИЦИТЕТ

Ограничићемо се само на појам електричног кола и разне начине везивања елемената који га

сачињавају.

1.НАЈЈЕДНОСТАВНИЈЕ ЕЛЕКТРИЧНО КОЛО(1час)

-Упалите сијалицу са једном баеријом : појам контакта

Потребан материјал за групу од 4до 5 ученика:

1 равна батерија од 4,5 V, или батерије које налазите на тржишту

1 најобичнија мала сијалица за батерију или LED

Ученици би требало сами да направе електрично коло и да упале сијалицу, затим да коло

шематски прикажу. Потребно је да наведу које су проблеме имали и где су највише грешили, а

затим и како су то исправили и успели да упале сијалицу. Потребно је такође да наведу

разлику између сијалице с грлом (које су све мање у употреби и тешко се налазе на тржишту и

LED)

2. ПРОВОДНИЦИ И ИЗОЛАТОРИ :

Шта проводи а шта не проводи струју ? Ученици би требало само да класификују материјале

који проводе или не проводе струју (1 час).

Задатак : Као прво потребно је да уоче која је улога жица у неком електричном колу ? Чиме би

их могли заменити ? На пример, да ли ће сијалица засветлети ако се повезује за батерију

помоћу ланеног конца?

Материјал : За групу од 4или 5 ученика : -1 обична мала сијалица + сијалично место или LED диода,

7

-1 равна баттерја од 4,5V,

-електрични кабл,

-предмети и материјали које ученици лако могу да нађу : пластични лењир, парче дрвета,

папир, алуминијумски оклоп хемијске оловке, бакарна жица, маказе, спајалица, новчић, итд.

1.Ученици формирају коло које им омогућује да упале сијалицу помоћу равне или батерије

коју нађу на тржишту , три проводника и лежишта за сијалицу.

2. Ученици врше селекцију серије предмета раздвајајући их на проводнике и изолаторе

успостаљјајући контакт између два проводника помоћу различитих предмета (на

пример:ексер,дрвени штапић,спајалица,пластични штапић итд.

У једној врсти табеле су предмети који омогућују да сијалица засветли (проводници) а у

другој они који не омогућују да сијалица засветли (непроводници или изолатори).

3. Постављене хипотезе, да ли неки материјал проводи или не проводи струју су верификоване

помоћу електричног кола које је приказано на доњој слици..

Затим изводе експеримент са течностима којима додају неке супстанце (со,

лимун, шећер,уље). На овај начин се омогућује ученицима да утврде које мешавине проводе а

које не струју у неком електричном колу.

На слици је дат пример кола помоћу кога врше ово "тестирањер"

НАГЛАСАТИ ДА ОВО НЕ ПРОБАЈУ СА СТРУЈОМ У КУЋИ, ЈЕР ЈЕ ТО ВРЛО

ОПАСНО ЗБОГ ВИСОКОГ НАПОНА!

8

Час 3 : како покренути осу мотора у два различита смера а да то буде очигледно?

Задатак:Пошто ће електромотор бити елемент конструкције робота потребно је да ученици

покушају да његову осу ротације покрену у два различита смера и да то буде очигледно.

Зато предлажемо да од расположивог материјала напреве играчку која ће им помоћи да се

јасно виде два смера ротације осе електромотора.

ПРИМЕР КОНСТРУКЦИЈЕ ЈЕДНОСТАВНЕ ИГРАЧКЕ

Материјал који Вам предлажемо је доступан тако да ова, илии њој слична конструкција, може

бити реализована у свакој школи.

МАТЕРИЈАЛ је приказан на доњој слици а дата је и листа:

1. Пластична флаша за воду

2. Батерија коју имате

3. Електромотор из неке играчке

4. Каблови

5. Кабл с прекидачем ако га имате

6. Стиропор којим можете да фиксирате мотор у грлићу флашице

7. Неко постоље

8. Штапићи за ражњиће

9. Нешто што у продавницама продају као „лустер клеме“

10. Скалпел

11. Шрафцигер или глимерица

12. Имате максималну слободу да ви направите избор материјала

ИЗГЛЕД НАШЕ ИГРАЧКЕ КОЈУ МОЖЕТЕ ДА МОДИФИКУЈЕТЕ КАКО ВИ

ЖЕЛИТЕ

9

Напомена: Један од важнијих техничких детаља реализације је постављање

електромотора у грлић пластичне флаше. Потребно је да флаша буде стабилна јер при

покретању мотора и раду мотора долази до вибрација.

10

Секвенца 3. КОНСТРУКЦИЈА РОБОТА (предиђено 6 часова рада с ученицима, а наставник би требало сам да процени колико времена

утрошити за одговарајуће етапе конструкције робота)

ОСНОВНЕ ЕТАПЕ КОНСТРУКЦИЈЕ ВАШЕГ РОБОТА!

Слика 1. Могући изглед робота (преузето са сајта LAMAP)

Функција овог робота : помера се избегавајући препреке

1. Материјал:

- Електрични каблови у црвеној и црној боји (пожељно због лакшег везивања

елемената робота, ако немате у две боје можете и са оном коју имате). Потребно вам

је 13 парчади по 6-7 cm.

- 2 микропрекидача

- 1 прекидач

- 2 електормотора

- лежиште за батерије

- 2 батерије АА од 1,5 волти

- лемилица, лепак, скалпел, маказе, картон, тањи стирпор, лењир, троугао, угломер,

оловка,

Овај материјал вам омогућује да за 5-10 ЕУР направите робота користећи стечена

знања из електрицитета.

2. Исеците шасију робота од картона или стиропора према Слици 2.

Слика 2. Шасија робота (димензије су у mm)

3. Одсеците, оголите и залемите проводнике

Прикупите све потребне елементе за конструкцију.

Узмите електрични проводник и исеците га на 13 делова дужине по 6 cm.

11

Оголите их по 5 mm на сваком крају и залемите их на три ножице сваког микропрекидача,

две ножице сваког мотора и две ножице од три само код прекидача (ону у средини и једну

крајњу) као што је приказано на доњим фотографијама :

Микропрекидач има три извода : C или COM, NC (но-

рмално затворен) и NO (норамлно отворен). Струја

увек олази кроз извод COM. Када микропрекидач није

активиран, струја пролази кроз извод NC, а када је

активиран онда пролази кроз NO. Сламке су ставље-

не на сензоре микропрекдача ради боље детекције

препрека.

Прекидач (лево) има три извода. Залемите проводник

на један од његових извода а затим с делом лежи-

шта за батерију који је на супротној страни од два

извода (црвени и црни кабл).На средњи извод прекида-

ча залемите проводник који ћете касније лемити и

спајати у коло за робота. Пажња на прекидач леми-

те проводнике само на два извода!(један крајњи и

средњи)

Електромотор има два извода и у зависности од

начина везивања њихова оса може да се креће у дрва

смера. То сте радили на часу 3 када сте јасно

показали помоћу конструкције играчке да се оса

елелтромотор може обртати у два смера. Ово ће

вам бити битно при конструкцији робота.

4. Спајање делова робота у оквиру електричног кола

Ови елементи су повезани према шеми која је приказна на Слици 3.

На Слици 4. је приказан начин повезивања елемената робота помоћу каблова у једно

електично коло: два микропрекидача, два електромотора, држач батерија, прекидач..

Слика 3. Шема везивања делова робота

12

Слика 4. повезивања елемената робота у нашем раду

Шема приказује повезивање, а затим лемљење проводника између различитих делова

робота. Тачке тачке лемљења међу проводницима су означене кружићима. На микро-

прекидачима се могу видети ознаке COM, NO и NC. Придржавајте се упутства датог

на шеми : ножица COM десног микропрекидача је повезана на мотор на левој страни

и обрнуто !

5. Постављање и везивање делова робота на шасију

Овај робот неће имати точкове јер су они често извор нефункционалности. Овде су

осовине мотора, које се обрћу, и омогућују померање.

Залепите моторе на шасију робота према доњој фотографији (ми смо ради пробе радили

на шасији од стиропора, ако немате стиропор можете на шасији од картона).

13

Електромотори постављени на шасију- изглед

одозго

Електромотори постављени на шасију-изглед

одоздо

Слика 5. Постављње електромотора на шасију

Постављање делова робота, повезаних кабловима, на шасију је приказано на доњој Слици 6.

Слика 6. Повезани делови робота постављени на шасију

Задњи део шасије се налази на неком ослонцу који би требало да олакша кретање робота. Ми

смо употребили шналу за косу а можете и сами нечег можда још погоднијег да се сетите. На

сензоре микропрекидача се стављају сламке за сок које би тебало да повећају остељивост

наилска робта на препреке.

6. Проба кретања робота

Са ученицима би требало да тестирате конструкцију вашег робота па поставите батерију

АА у лежиште и покрените прекидач.

Исправите, заједно с ученицима, недостатке у предвиђеном начину његовог кретања, ако

постоје.

Који проблеми би могли да се појаве при проби рада робота:

-Наставник подсећа да је микропрекидаче потребно поставити на шасију симетрично један у

односу на други, на врху шасије.

- При лемљењу је потребно грејати само металне делове, јер се пластични делови могу

отопити. Тачке лемљења морају бити потпуно одвојене и без контакта с другим елементима

робота. Потребно је строго поштовање начина повезивања. Јер свака грешка у повезивању

14

доводи упитање успешност пројекта. Ако робот не ради на предвиђени начин потребно је прво

проверити да ли је повезивање елемената извршено према шеми на Слици 4.

-Ако при наиласку на препреку робот остаје блокиран, уместо да је заобилази, то је можда знак

да су мотори неправилно повезани с микропрекидачима. Јер, десни микропрекидач мора бити

повезан са левим електромотором а леви микропрекидач са десним електромотором као што је

приказано на Слици 6.

-Робот ће се кретати у круг ако електромотори нису постављени под истим нагибним углом у

односу на шасију (Слика 5.) Дакле, ученици при постављању електормотора мрају да измер еи

нагибне углове у односу на шасију.

-Робот ће се кретати у круг и ако се осе оба електромотора обрћу у истом смеру. Провера смера

ротације осе електромотора је рађена на часу 3 овог пројекта.

Ослонац Сламка

Слика овог робота је преузета са сајта LAMAP

http://www.fondation-lamap.org/fr/page/26666/des-robots-parmi-les-hommes

7. Естетски изглед робота је препуштен вама! Потребно је да преко шасије с повезаним

елементима ставите лак и по вашем укусу урађен прекривач.

8. Током групног рада наставник а и сами ђаци праве фотографије етапа реализације

робота а затим видео који приказује начин кретања робота.

ЗАКЉУЧАК

Овај пројект ће бити подложан променам током и по његовој непосредној реализацији

и искуствима наставника током рада са ученицима.