Hosted by OSOS , contributed by mpatrin on 5 June 2018
Οι μαθητές της Ε τάξης του 26ου ΔΣ Αχαρνών με αφορμή τον επιταχυντή ENGINEERING ADVENTURES υλοποίησηαν τη δράση "Μικροί μηχανικοί μεγάλες κατασκευές". Η δράση αυτή μέσα από μια σειρά διερευνητικών δραστηριοτήτων ενεργοποιεί τους μαθητές να υλοποίησουν τη διαδικασία σχεδιασμού και δημιουργίας κατασκευών που έρχονται να λύσουν πραγματικά προβλήματα που τίθενται χρησιμοποιώντας τη φαντασία τους και απλά υλικά.
Με αυτό το έργο οι μαθητές προβληματίζονται για τη χρησιμότητα των γεφυρών στις ανθρώπινες κοινωνίες, την επίδρασή τους στο περιβάλλον αλλά και στις σχέσεις μεταξύ των ανθρώπων.
Στα πλαίσια του έργου οι μαθητές ακολουθώντας "προκλήσεις" αυξανόμενης δυσκολίας κατασκευάζουν τις δικές τους γέφυρες χρησιμοποιώντας διαφορετικές αρχιτεκτονικές αλλά και μηχανικές προσεγγίσεις.
26ο Δημοτικό Σχολείο Αχαρνών
Ιωάννη Μελισσανίδη και Φανής Χαλκιά
Ολυμπιακό Χωριό Αχαρνές
Αισθάνομαι
Οι μεγάλες κατασκευές αποτελούν προκλήσεις τεχνικές, αισθητικές και περιβαλλοντικές. Ειδικά οι γέφυρες αποτελούν τους συνδέσμους μεταξύ τόπων και φέρνουν πιο κοντά τους ανθρώπους.
Ο σχεδιασμός γεφυρών από απλά υλικά που ανταποκρίνονται κάθε φορά σε διαφορετικές προδιαγραφές είναι μια πρόκληση και η προσθήκη μηχανισμών που επιτρέπουν την κίνηση των γεφυρών δίνει τη δυνατότητα να εφαρμόστουν αρχές των φυσικών επιστημών σε πραγματικά συστήματα. Η σύνθεση των κατασκευών με αυτοματισμούς που ελέγχονται από προγραμματιζόμενους μικροελεγκτές (Arduino) είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα και μας επτρέπει να δοκιμάσουμε τις δυνατότητες μας σε πραγματικά τεχνολογικά συστήματα.
Φαντάζομαι
Σε διάστημα τριών εβδομάδων στο μάθημα των φυσικών δοκιμάζουμε να κατασκευάσουμε τις δικές μας γέφυρες, αυξάνοντας κάθε φορά το βαθμό δυσκολίας.
- 1η ώρα με αφορμή την ενότητα του μαθήματος της γλώσσας «Κατασκευές» βλέπουμε διάφορες γέφυρες και συζητάμε για τη χρησιμότητά τους για τις ανθρώπινες κοινωνίες, τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους και τα βασικά σχέδια που εφαρμόζονται ώστε να τους δίνεται η μέγιστη σταθερότητα.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχουν τα παραδοσιακά πετρόκτιστα γεφυριών, με τα ιδιαίτερα αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά τους και η συζήτηση για τις ανάγκες που κάλυψε η κατασκευή τους.
- 2η και 3η ώρα ως πρόκληση για τις ομάδες είναι κατασκευή γεφυρών με απόσταση μεταξύ των άκρων της 29 cm (όσο ένα φύλλο Α4) με υλικό κατασκευής χαρτόνια κουσέ και νικήτρια ομάδα αυτή που θα φτιάξει την γέφυρα που θα μπορεί να αντέξει το μεγαλύτερο φορτίο με τη χρήση μικρότερης ποσότητας χαρτονιού.
- 4η -7η ώρα η πρόκληση αλλάζει θα πρέπει να φτιαχτούν γέφυρες, που να ανοίγει το κεντρικό τους μέρος ώστε να περνάει ανάμεσα ένα ψηλό καράβι. Στη διάθεση των ομάδων δίνονται τα υλικά περιέχονται στα TechCard kits. (χαρτόνια προτρυπημένα, σύνδεσμοι, άξονες, νήμα, τροχαλίες, σύριγγες, ηλεκτρικοί κινητήρες, λάστιχα,…).
- 8η – 9η ώρα στο εργαστήριο πληροφορικής θα πρέπει να φτιαχτεί ένα πρόγραμμα για Arduino που θα επιτρέπει να βάλουμε στις γέφυρές μας με χρωματιστά φάναρια LED που θα επιτρέπουν ή θα απαγορεύουν στα αυτοκίνητα να περάσουν από αυτές ή να μετακινούνται με κινητήρες συνδεδεμένους με μικροελεγκτές Arduino.
Δημιουργώ
Ξεκινώντας τη δραστηριότητα είδαμε φωτογραφίες απο γέφυρες που βρήκαμε στο διαδίκτυο, ενδεικτικά αναφέρουμε αυτές που επιστρέφουν ως αποτελέσματα από την αναζήτηση «γέφυρες» στο google, αλλά και το δικτυακό τόπο της γέφυρας Ρίου Αντιρρίου https://www.gefyra.gr/ .
Πολύ ενδιαφέρον βρήκαμε το δικτυακό τόπο http://www.petrinagefiria.com/ που παρουσιάζει πετρόχτιστα γεφύρια από όλη την Ελλάδα.
Η συζήτηση περιστράφηκε γύρω από τις ανάγκες που εξυπηρετούσαν και εξυπηρετούν οι γέφυρες, την εξέλιξή τους, τα υλικά κατασκευής τους, την επισήμανση των ιδιαίτερων αρχιτεκτονικών χαρακτηριστικών τους, ενώ εστιάσαμε στην ύπαρξη τόξων στο μέσον τους.
Στη συνέχεια εργαστήκαμε σε ομάδες προσπαθώντας να φτιάξουμε γέφυρες από χαρτόνι που να μπορούν να αντέξουν στο μεγαλύτερο δυνατό βάρος.
Δοκιμάζοντας την αντοχή της γέφυρας.
Προσθέτοντας καμάρες για μεγαλύτερη αντοχή.
Μια ανθεκτική γέφυρα με τρεις καμάρες.
Μια γέφυρα με διπλό οδόστρωμα.
Δοκιμάζοντας την αντοχή μιας γέφυρας.
Αυξάνοντας την αντοχή με κεντρικές κολώνες.Αυξάνοντας την αντοχή με κεντρικές κολώνες.
Οι ομάδες μας εργάστηκαν με διαφορετικές κατασκευαστικές προσεγγίσεις, αλλά και αλληλοεπιδρώντας μεταξύ τους.
Ανθεκτική κατασκευή όμως με προβλήματα λειτουργικότητας.
Εναλλακτική πρόταση με μονό οδόστρωμα πάνω σε κολώνες.
Η νικήτρια ομάδα σε θέματα αντοχής της γέφυρας.
Στο επόμενο στάδιο αυξήθηκε η δυσκολία. Οι γέφυρές μας θα έπρεπε να ανοίγουν ώστε να μπορούν να περνάνε ανάμεσα τους «πλοία με μεγάλο ύψος». Στα υλικά που είχαμε στη διάθεσή μας προστέθηκαν αυξήθηκαν, πλεόν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε χαρτόνια με τρύπες, σύνδεσμους, άξονες, νήμα, τροχαλίες, σύριγγες, σωλήνες, ηλεκτρικούς κινητήρες, λάστιχα….
Με την εμπειρία που είχαμε ξεκινήσαμε να φτιάχνουμε τις γέφυρές μας με διαφορετικά σχέδια, προσθέτοντας μηχανισμούς που επιτρέπουν τη μετακίνηση του οδοστρώματος.
Γνωρίζουμε τα καινούρια υλικά.
Σκεφτόμαστε διάφορα σχέδια
Οι πρώτες γέφυρες δημιουργούνται
Σε αυτές τις γέφυρες χρησιμοποιήσαμε βαρούλκα, ηλεκτρικούς κινητήρες με απλά ηλεκτρικά κυκλώματα συνδεμένα σε άξονες αλλά και σύριγγες συνδεδεμένες μεταξύ τους.
Αναζητώντας μηχανισμούς στήριξης
Ιδέες ...
Άλλοι μηχανισμοί ...
"Πνευματικοί¨ μηχανισμοί κίνησης
Η πρώτη γέφυρα είναι έτοιμη
Η περήφανη ομάδα σχεδιασμού και κατασκευής
Η πρόταση της 2ης Ομάδας
Οι μηχανικοί που την έφτιαξαν.
Προσέξτε το μηχανισμό που σηκώνει τη γέφυρα με ηλεκτρικό μοτέρ.
Άλλη γέφυρα με ηλεκτρικό κινητήρα.
Προσέξτε το κύκλωμα που ενεργοποιεί τον κινητήρα
Το τελευταίο στάδιο της κατασκευής έγιανε σοτ εργαστήριο πληροφορικής, όπου χρησιμοποίησαμε Arduino που τα προγραμμάτισαμε με Scratch 4 Arduino και με με mBlock.
Με τα Arduino δημιουργήσαμε ένα σύστημα «φαναρίων» που επιτρέπει η απαγορεύει το πέρασμα από τη γέφυρα είτε για ελέγξουμε την κίνηση σέρβο κινητήρων που θέτουν σε κίνηση τους μηχανισμούς ανύψωσης που έχουν οι γέφυρες.
Προγραμματίζοντας το Arduino
Προβληματισμοί ...
Συνεργαζόμαστε και δημιουργούμε
Το κύκλωμα που χρησιμοποιήσαμε για τα φανάρια
Ο Μηχανισμός για τον έλεγχο της κίνησης της γέφυρας
Δοκιμές λειτουργίας
Ο μηχανισμός μιας από τις γέφυρές μας.
Αντιμετωπίζοντας κατασκευαστικές δυσκολίες
και ένα βίντεο με τις γέφυρές μας.