Aja mõõtmise väravad – silmus

Ehitage kuuli jaoks võidusõidurada selliselt, et kuul liigutaks autot võidusõiduraja lõpus nii kaugele kui võimalik. Auto kiiruse mõõtmiseks mikrokontrolleri kasutamisel kombineeritakse projektis lihtsal ja arusaadaval viisil praktilised insenerioskused kodeerimisega. Selles praktilises ja uurimisel põhinevas tegevuses micro:biti kontrollerite kasutamisega saavad õppijad arendada oma kodeerimisoskusi, et lahendada päris eluga seonduvat multidistsiplinaarset ülesannet.

Selle tegevuse ülesanne on saavutada marmorkuuliga suurim võimalik kiirus, ehitades torude isolatsioonimaterjalist võidusõiduraja (vt joonis 1). Võidusõidurajal peaks olema silmus. Võidusõiduraja lõpus põrkab marmorkuul vastu lihtsat autot ning võidusõiduraja edukust marmorkuulile kiiruse ja sellest tuleneva hoo andmisel hinnatakse selle järgi, kui kiiresti ja kaugele auto liigub. 1. etapp. Auto ehitamiseks lõigake piimapakk pooleks, teipige selle alla kaks kõrt, lükake kumbagi kõrde lillepulk ja kinnitage kahe lillepulga mõlemasse otsa rattad. Kõrs ja lillepulk tuleks lõigata selliseks, et need sobiksid piimapaki laiusega. 2. etapp. Ehitage võidusõidurada, kasutades isolatsioonimaterjali ja teipi (5 meetrit pikk). Võidusõiduraja ühes osas peab olema silmus raja ülemise ja alumise osa vahel. Katsetage võidusõidurada pidevalt ja kohandage seda nii, et marmorkuul liiguks võimalikult kiiresti.  3. etapp. Lisage hõbepaberi ribade komplekt kahte kohta, kust auto üle sõidab, ja auto ratastele, nii et auto ülesõidul suletakse vooluahel, ühendades selle micro:biti asjakohaste portidega. Idee seisneb selles, et mikro:bit mõõdab aega esimese vooluahela sulgemise ja teise vooluahela sulgemise vahel ning arvutab seejärel auto kiiruse aja järgi, mille jooksul auto läbib (teadaoleva) vahemaa, kui kaks vooluahelat suletakse. 4. etapp. Programmeerige micro:bit auto kiiruse/aja/nihke mõõtmiseks.

Eesmärk on panna marmorkuuliga auto võimalikult kiiresti liikuma ja mõõta auto kiirust. See nõuab õpilastelt võidusõiduraja kohandamist, et anda marmorkuulile maksimaalne kiirus etteantud tehniliste näitajate piires. Lisaks peavad õpilased ehitama kaks micro:bitiga ühendatud katkestatavat vooluahelat ja kodeerima micro:biti selliselt, et ülesannet edukalt täita.

Nii programmeerimise kui teaduse keerukuse aste sobib kõige paremini soovitatud või vanemale vanuserühmale.  Tegevust saab muuta lihtsamaks, et see sobiks väga väikestele lastele, kui õpetajad kasutavad seda pigem demonstratsioonina kui uurimisel põhineva ülesandena. Vanematel või andekamatel lastel võib paluda tegevuse füüsikaliste nähtuste üle kõrgemal tasemel arutleda.  Programmeerimisel on kindlasti viise, kuidas muuta koode selliselt, et arvutada teisi aspekte või muuta seda tõhusamaks. Seadistus – programmeerimine ja füüsika tõeline mõistmine pole 11–12 aastaste laste jaoks keeruline.

Seda projekti saab mitmel viisil lihtsustada ja muuta. Väga lihtne alternatiivne versioon on lihtsalt mängida marmorkuuliga võidusõidurajal ja vaadata, kui kaugele marmorkuul veereb. Teise võimalusena saab vaadata, kui kaugele auto veereb. Veel üks variant on ehitada lihtsalt auto jaoks kiiruse mõõtmise ahelad ja liigutada auto käega neist üle.

See MATIK-õppe töötuba on suunatud algklasside õpetajatele, kes soovivad luua füüsilise töötoa, lisades sellele lihtsat disaini, mehaanikat, elektroonikat ning arvutus- ja kodeerimisoskusi.

Seda tegevust saab töötoas läbi viia kuues etapis. 1. Tutvustage micro:biti kodeerimist ja selle lihtsat juhtmestikku, tuues mõne lihtsa näite (~60 minutit). 2. Laske õpetajatel ehitada võidusõidurada ja seda testida. Laske neil auto ehitada ja uuesti koos marmorkuuliga katsetada (~30 minutit). 3. Laske õpetajatel välja pakkuda, kuidas auto kahest vooluringist üle liikudes need sulgeb. Lõpetuseks tooge selle kohta paar näidet ja pange õpetajate rühmad sellega tegelema (~30 minutit). 4. Ühendage micro:biti pordid vooluahelatega, kodeerige micro:bit (juhendaja abiga, (~30 minutit). 5. Laske seadistust paar korda testida ja lubage seda muuta (~20 minutit). 6. Korraldage rühmade vahel võistlus, lastes igal rühmal seadistust viimast korda kasutada (~15 minutit).

• Gibson & Bradley (2017). A study Northern Ireland Key Stage 2 pupils´perceptions of using the BBC Micro:bit in STEM education 
• https://ojs.cumbria.ac.uk/index.php/step/article/view/374 
• Sentance et.al (2017). Creating cool stuff – Pupils´experience of the BBC micro:bit
• https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3017680.3017749 
• Korhonen, T., Salo, L., & Sormunen, K. (2019). Making with micro: Bit: Teachers and students learning 21st century competences through the innovation process. In Proceedings of FabLearn 2019 (pp. 120-123).
• Simović, V., Veskovic, M., & Purenovic, J. (2022). Micro: bit as a new technology in education in primary schools. In Proceedings TIE 2022 9th International Scientific Conference Technics and Informatics in Education. University of Kragujevac, Faculty od Technical Sciences, Čačak.