Οι τέσσερις συμμετοχές του Γυμνασίου Κανήθου στον Πανευρωπαϊκό Διαγωνισμό AstroPi με Raspberry Pi και η συμμετοχή μας στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό CanSat.

Ματζάκος Πέτρος, Διευθυντής Λυκείου Φιλοθέης Καθ. Πληροφορικής Δρ., Μ.Sc., M. Ed..

pematzakos@sch.gr

Μεσημέρης Βασίλης, Μαθητής Λυκείου Φιλοθέης. Αρχηγός της ομάδας – Παγκόσμιας Πρωταθλήτριας 2019 4X4 Land Rover in Schools

Μαρίνης Ερμής, Μαθητής Λυκείου Φιλοθέης. Μηχανικός Κατασκευής της ομάδας – Παγκόσμιας Πρωταθλήτριας 2019 4X4 Land Rover in Schools

Περίληψη

Το καινοτόμο πρόγραμμα – δράση με τίτλο «4X4 στα Σχολεία (4X4 in schools)» είναι ένα πρόγραμμα να ενταχθεί στην επίλυση προβλημάτων με τη μεθοδολογία STEM. Στην παρούσα εργασία αναφέρουμε τα βήματα υλοποίησης ενός τέτοιου πετυχημένου προγράμματος, αφού η σχολική ομάδα, κατέκτησε την πρώτη θέση στο Πανελλήνιο πρωτάθλημα 2018, αποσπώντας πέντε βραβεία (νικήτριας ομάδας, καλύτερης προφορικής παρουσίασης, καλύτερης χρήσης εργαλείων social media, καλύτερης έρευνας & ανάπτυξης (R&D), καλύτερων ενεργειών marketing, καλύτερου εκθεσιακού περιπτέρου, καλύτερης ομάδας στη δοκιμασία προγρ/σμού), αλλά και το Παγκόσμιο Πρωτάθλημα που έγινε στο Coventry  της Αγγλίας τον Απρίλιο του 2019.

Λέξεις κλειδιά: STEM, 4Χ4, LandRover, inschools

Εισαγωγή

Το 4X4 inSchools είναι ο διαγωνισμός τεχνολογίας και ένα από τα πιο ολοκληρωμένα εκπαιδευτικά προγράμματα για την ενίσχυση του ενδιαφέροντος των μαθητών για τις Φυσικές Επιστήμες, Νέες Τεχνολογίες, Μηχανική, Μαθηματικά, Οικονομικά και τη Διοίκηση. Καλεί μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης να σχεδιάσουν, να κατασκευάσουν και να διαγωνιστούν σε αγώνες δεξιοτεχνίας με αυτοκίνητα μινιατούρες 4Χ4 LandRover και κινητήριο δύναμη ηλεκτρική ενέργεια από μπαταρία. Το αμαξίδιο ελέγχεται από τηλεχειριστήριο. Οι ομάδες των μαθητών διαγωνίζονται μεταξύ τους:

για την ανάδειξη του καλύτερα σχεδιασμένου αμαξιδίου,

για τις καινοτομίες και τους αυτοματισμούς που διαθέτει το αμαξίδιο,

για το πορτοφόλιο που θα καταθέσουν για να υποστηρίξουν την συμμετοχή τους,

για το περίπτερο που θα έχουν για να προβάλλουν την δουλεία τους,

για την έρευνα και ανάπτυξη που έχουν να επιδείξουν,

για τις ενέργειες marketing που έκαναν για να καταφέρουν να σχεδιάσουν το αμαξίδιο αλλά και να καταφέρουν να παραστούν στον διαγωνισμό,

για τις ενέργειες που έκαναν για να προβάλουν τη δουλειά τους, την ομάδα τους, τους χορηγούς τους αλλά και το διαγωνισμό στα κοινωνικά μέσα δικτύωσης (social media),

για τον τρόπο παρουσίασης της δουλειάς τους (verbal presentation),

για το επίπεδο συνεργασίας μεταξύ των μελών της ομάδας αλλά και με εξωτερικές πηγές και σε ακόμα άλλα κριτήρια (σύνολο 90).

Τα μέλη της ομάδας μας επιλεχτήκαν προσεκτικά με χρήση κοινωνιογράμματος και εκπαιδεύτηκαν να συνεργάζονται μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας σχεδιαστικό λογισμικό αιχμής και την τελευταία λέξη στην κατασκευαστική τεχνολογία. Οι μαθητές της ομάδας χρησιμοποίησαν εργαλεία λογισμικού, που διατέθηκαν από την διοργανώτρια αρχή, για το σχεδιασμό του αυτοκινήτου. Ανέπτυξαν έναν ιστότοπο αλλά και λογαριασμό στα κοινωνικά δίκτυα για να παρουσιάζουν τα βήματα τους προς την κορυφή του διαγωνισμού 4Χ4 inSchools.

Πρακτικά βήματα υλοποίησης

Αρχικά γίνεται ενημέρωση των μαθητών για το πρόγραμμα, και καλούνται οι ενδιαφερόμενοι να δηλώσουν το ενδιαφέρον τους. Ακολούθως, αν υπερβαίνουν τους 10-15 μαθητές/τριες, με χρήση κοινωνιογράμματος, επιλέγεται η ομάδα ώστε να υπάρχει ένας με αρχηγικές τάσεις, κάποιοι συνεπείς και εργατικοί, κάποιοι αισιόδοξοι κάποιοι άλλοι που θα λειτουργούν ως συνδετικό υλικό κ.λ.π..

Μελετώνται οι κανονισμοί και χωρίζονται οι ρόλοι:

του «αρχηγού της ομάδας», του «μηχανικού σχεδίασης», του «μηχανικού κατασκευής», του «υπευθύνου διαχείρισης πόρων», του «σχεδιαστή γραφικών».  

Γίνεται μια S.W.O.T. ανάλυση της κατάστασης (για να αναλυθούν τα δυνατά και αδύνατα σημεία της ομάδας και οι απειλές και ευκαιρίες που διαφαίνονται) και ένα διάγραμμα GANT.

Σχεδιάζεται το αυτοκινητάκι, μετράται, βελτιώνεται, επανασχεδιάζεται ταυτόχρονα με την κατασκευή του εκθεσιακού περιπτέρου και των portofolios παρουσίασης των εργασιών.  Ταυτόχρονα, εκπαιδεύονται οι μαθητές για την προφορική υποστήριξη της εργασίας τους.

Σχεδιάζεται/κατασκευάζεται το σασί του οχήματος, το σύστημα μετάδοσης κίνησης στους τροχούς, το σύστημα ανάρτησης, το σύστημα ελέγχου κατεύθυνσης τροχών και οι τροχοί. (Υπάρχει δυνατότητα οι ομάδες είτε να σχεδιάσουν / κατασκευάσουν από το μηδέν τα παραπάνω επιπλέον μέρη του 4×4 οχήματος, ή να τα προμηθευτούν, ή να τροποποιήσουν σε μεγάλο βαθμό τα αντίστοιχα εξαρτήματα του 4×4 οχήματος του Starter Kit που δίνεται από τη διοργανώτρια αρχή, κερδίζοντας βαθμούς ανάλογα με την ιδιοκατασκευή που τελικά θα παρουσιάσουν. Όλα τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται πρέπει να δηλώνονται στο χαρτοφυλάκιο (portofolio) της ομάδας.

Κατασκευάζονται οι ηλεκτρονικοί αυτοματισμοί (φώτα και αισθητήρας κλίσης ως προαπαιτούμενοι αλλά κάθε άλλος). Κάθε 4×4 όχημα πρέπει να διαθέτει ένα σύστημα προσδιορισμού κλίσης πλευρών (Κέντρο προς Αριστερή Πλευρά και Κέντρο προς Δεξιά Πλευρά), το οποίο θα ενεργοποιεί φώτα ή έναν βομβητή πάνω στο όχημα όταν η κλίση του γίνεται μεγαλύτερη από 25° μοίρες. Επίσης, κάθε 4×4 όχημα πρέπει να διαθέτει ένα σύστημα αυτοματισμού που θα ανάβει τους προβολείς (φώτα) του 4×4 οχήματος όταν η στάθμη φωτός στο χώρο πέφτει στα 25 lux.

Τέλος σχεδιάζεται / κατασκευάζεται ο κοτσαδόρος. Κάθε 4×4 όχημα πρέπει να διαθέτει ένα κοτσαδόρο, ο οποίος θα πρέπει να είναι προσαρμοσμένος πάνω στο όχημα κατά την διάρκεια του αγώνα.

Ο Οργανισμός Ανοιχτών Τεχνολογιών (ΕΕΛΛΑΚ), με στόχο την προώθηση του STEAM και της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής μέσω Ανοικτών Τεχνολογιών και Ανοιχτού Λογισμικού στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια εκπαίδευση, συγκρότησε επιστημονική επιτροπή από μέλη της ακαδημαϊκής-ερευνητικής κοινότητας.

Το έργο της επιστημονικής επιτροπής είναι να συμβάλλει στην οριοθέτηση της επιστημολογίας του STEAM στην εκπαιδευτική κοινότητα μέσω δράσεων και δημοσιεύσεων, τον συντονισμό καθώς και τη διαμόρφωση υλικού διδακτικών σεμιναρίων STEAM για εκπαιδευτικούς που συμμετέχουν στο https://scientix.ellak.gr/, στο https://robotics.ellak.gr/, στο https://edu.ellak.gr/mitroo_ekpedeftikon/ καθώς και σε άλλες αντίστοιχες δράσεις.

Στόχος της επιστημονικής επιτροπής είναι να λειτουργήσει ως γέφυρα γνώσης για να καλύψει το χάσμα μεταξύ των ψηφιακών εφαρμογών/εργαλείων που έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται στην τριτοβάθμια εκπαίδευση σε σχέση με τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση για την ενίσχυση του STEAM μέσω διδακτικών σεναρίων. Συντονιστής της επιστημονικής επιτροπής είναι ο Δρ.Κωνσταντίνος Καλοβρέκτης.

Παρουσίαση της προσέγγισης που ακολουθήθηκε στο σχολείο μας για την καινοτόμο δράση ΜΙΑ ΝΕΑ ΑΡΧΗ ΣΤΑ ΕΠΑΛ που απευθύνεται πρωτίστως στους μαθητές της Α τάξης.

Το σχολείο μας 6ο ΕΠΑΛ Ηρακλείου είναι Επαγγελματικό Λύκειο στο Ηράκλειο Κρήτης με άριστα εξοπλισμένα εργαστήρια στο συστεγαζόμενο 1ο Εργαστηριακό Κέντρο Ηρακλείου. Δίνουμε έμφαση στη μέθοδο project και στις καινοτόμες δράσεις και συμμετέχουμε σε πολλά προγράμματα όπως Αειφόρου Σχολείου, Σχολεία Πρέσβεις του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου, ERASMUS+.
Το σχολείο έχει τεχνικές ειδικότητες Μηχανολογίας, Ηλεκτρολογίας και Ηλεκτρονικής. Οι μαθητές έχουν εισαγωγικά θεωρητικά μαθήματα στην Α τάξη καθώς τα εργαστηριακά μαθήματα εισάγονται στη Β τάξη. Οι μαθητές της Α τάξης δεν έχουν εμπειρία από τεχνικής φύσεως κατασκευές. Παρόλα αυτά έχουν τη θέληση να δημιουργήσουν και να πειραματιστούν.
Ως συντονίστρια του 6ου ΕΠΑΛ Ηρακλείου, σε συνεννόηση με τους εκπαιδευτικούς Γενικής Παιδείας και Ειδικοτήτων προτείναμε ένα σύνολο από STEAM related projects (μηχανολογικές κατασκευές, τεχνολογικές κατασκευές, υδροπονία, διαμόρφωση περιβάλλοντος χώρου κ,ο,κ) τις οποίες συνδέσαμε μεταξύ τους και με την ύλη των μαθημάτων.
Έτσι για παράδειγμα οι μαθητές έκαναν από την αρχή μία κατασκευή για θερμοκήπιο (ανάλυση, εύρεση υλικών, μετρήσεις, κοπή, βαφή – Μαθηματικά & Μηχανολογία), το διαμόρφωσαν για υδροπονία (εγκατάσταση νεροσταλακτών και φύτευση – Χημεία, Βιολογία), εγκατέστησαν συσκευές για την ανίχνευση της υγρασίας των φυτών (Προγραμματισμός Arduino – Πληροφορική) και ζωγράφισαν τις γλάστρες και τους τοίχους (Τέχνη).
Παρά την πίεση του χρόνου, οι δράσεις υλοποιήθηκαν επιτυχώς και οι μαθητές ανταποκρίθηκαν με ενθουσιασμό. Χρησιμοποιήσαμε ώρες από τα μαθήματα Ερευνητική Εργασία στην Τεχνολογία και Ζώνη Δημιουργικών Δραστηριοτήτων καθώς και ώρες από τα αντίστοιχα μαθήματα Γενικής Παιδείας και Επιλογής της Α τάξης.
Φροντίσαμε σε όλες τις δράσεις να ακολουθήσουμε μία σφαιρική προσέγγιση έτσι ώστε οι μαθητές να έχουν την ευκαιρία να μάθουν μέσα από το πράττειν γνώσεις και δεξιότητες που θα τους είναι χρήσιμες στη μετέπειτα πορεία μαθησιακή τους πορεία, ανεξάρτητα του Τομέα ή της Ειδικότητας που θα ακολουθήσουν στη Β τάξη.