megvilágítás mérése okostelefonnal és lego ......10. óra (informatika 9. és 11. évf.) a...
TRANSCRIPT
Az alábbi dokumentumban az olvasó egy IKT eszközöket (mobiltelefon, applikációk, számító-
gépes on- és offline alkalmazások) felhasználó méréssorazattal és a mérési eredmények digitális
eszközökkel történő kiértékelésével ismerkedhet meg. A munkaforma alkalmas a projektalapú
tanulási folyamat alkalmazására.
Jó mérést és jó munkát kívánunk!
Megvilágítás mérése okostelefonnal és LEGO MINDSTORMS Education NXT robottal
Tevékenységterv
A tervet és a tervben szereplő videót készítette: Jánossy Zsolt szaktanácsadó (Budapesti POK)
2016. december
1
TEVÉKENYSÉGTERV
Megvilágítás mérése okostelefonnal és
LEGO MINDSTORMS Education NXT robottal
Bevezetés
A TEVÉKENYSÉG CÍME
MEGVILÁGÍTÁS MÉRÉSE OKOSTELEFONNAL ÉS LEGO MINDSTORMS EDUCATION NXT ROBOTTAL
Évfolyam: 9-12 évf. (középiskola)
A tevékenységtervet összeállította: Jánossy Zsolt
IDŐBEOSZTÁS
10 tanítási óra (+3-4 óra otthoni munka)
A tevékenység tervezésénél ügyeljünk arra, hogy a tanulói együttműködést magában foglaló tevé-kenységek lehetőleg a tanórán valósuljanak meg. Otthoni munkára inkább olyan feladatok marad-janak, amelyek egyéni munkát várnak el a tanulóktól.
A tevékenység pedagógiai alapjai
TARTALMI KÖVETELMÉNYEK
Fizika
9. évfolyam
Sebesség, út, idő
Egyenes vonalú egyenletes mozgás
Kinematikai mennyiségek mérése, a mért mennyiségekkel való számolás
Hatásfok
10. évfolyam
Elektromos teljesítmény, hatásfok
11. évfolyam
A látható fény (frekvencia és hullámhossz)
Színek
A fény érzékelése, fotódióda
Fénykibocsátás és megvilágítás (Csak alapszinten tárgyalandó!)
Informatika
9. évfolyam
Informatikai eszközök használata (a számítógép, a hordozható eszközök és a számítógép-hálózatok használata)
2
Alkalmazói ismeretek: célnak megfelelő eszközök kiválasztása; szövegszerkesztő, képszer-kesztő, prezentációkészítő és táblázatkezelő program használata; adatok táblázatba rende-zése, szemléltetése diagramon
Információkeresési és közlési módszerek; az információs technológián alapuló kommuniká-ciós formák
Az információkezelés jogi és etikai vonatkozásai: az információforrások hitelessége; szerzői jogi alapfogalmak; publikálás infokommunikációs eszközökkel
11. évfolyam (érettségi előkészítő)
Programozási alapismeretek
Problémamegoldás informatikai eszközökkel és módszerekkel: problémamegoldó gondolko-dás; programok kiválasztása; problémák megoldása munkacsoportban
Algoritmizálás és adatmodellezés: algoritmusok készítése; adattípusok; típusalgoritmusok; programozási nyelvek
A Mindstorms NXT robotok programozásának alapjai: robothardver; keretprogram; a robot képernyőmenüje; egyszerű mozgások; szenzorok használata; vezérlési szerkezetek
TANULÁSI CÉLOK
21. századi készségek
Tanulási és innovációs készségek
Kreativitás és innováció
Eredetiség és találékonyság demonstrálása a munkában
Új ötletek felvetése, megvalósítása és másokkal való megosztása
Nyitottság és fogékonyság az újszerű és sokoldalú megközelítésekre
Kreatív hozzájárulás, kézzelfogható és hasznos közreműködés az innovatív területen
Kritikus gondolkodás és problémamegoldás
Gyakorlottság a világos érvelés megértésében
Döntési, választási képesség összetett feladatokban
Rendszerek közötti összefüggések megértése
Célravezető, tisztázó kérdések megfogalmazása egy adott probléma jobb megoldása érdekében
Az információ rendszerezése, elemzése, szintetizálása a problémamegoldásban, kérdések megválaszolásában
Kommunikáció és együttműködés
Gondolatok, ötletek világos, hatékony kifejtése szóban és írásban
Hatékony munkavégzés képessége különböző munkacsoportokkal
Rugalmasság és segítőkészség, a szükséges kompromisszumokra való hajlandóság a közös célok elérése érdekében
Felelősségvállalás az együttműködésben végzett munka eredményessége érdekében
Információs, média- és technológiai készségek
Információs műveltség
Az információhoz való hatékony és eredményes hozzáférés, az információ kritikus és kompetens értékelése, kreatív és szakszerű alkalmazása a kérdéses területen vagy probléma-körben
3
Médiaműveltség
A médiaüzenetek létrehozásának, céljának, eszközeinek, jellegzetességeinek és hagyományai-nak megértése
IKT
A digitális technológia, kommunikációs eszközök és/vagy hálózatok hatékony alkalmazása az információ elérésére, kezelésére, értékelésére és létrehozása a tudásalapú gazdaságban
A technológia eszközként való alkalmazása az információ felkutatásában, szervezésében, értékelésében, közvetítésében és az információhoz való hozzáférés körüli etikai, jogi kérdések megértésére való képesség
Életmód és karrier készségek
Rugalmasság és alkalmazkodó készség
Alkalmazkodás a különféle szabályokhoz és felelősségekhez Eredményes munkavégzés nem egyértelmű, változó prioritások mellett is Kezdeményezés és önirányítás
Önmegfigyelési készség a tanulási folyamat nyomon követésére, a saját tanulási igények azonosítására
Túllépés az alapvető készségek és/vagy tananyag elsajátításán, saját tanulásunk és lehetősé-geink felfedezése és kiterjesztése a szakértelem megszerzése érdekében
A készségek folyamatos fejlesztésére, a professzionális szint elérésére irányuló kezdeménye-zés demonstrálása
Feladatok meghatározása, rangsorolása, végrehajtása közvetlen felügyelet nélkül
Hatékony időgazdálkodás, a munkaterhelés menedzselése
Elkötelezettség a tanulás, mint élethosszig tartó folyamat iránt
Társadalmi és kultúrák közötti készségek
Eredményes és megfelelő munka másokkal
Csoportok kollektív intelligenciájának kihasználása adott esetben
Kulturális különbségek áthidalása és különböző perspektívák felhasználása az innováció és a munka minőségének javulásáért
Produktivitás és számonkérhetőség
Magas szintű követelmények és célok felállítása a minőségi munka határidőre való elvégzése érdekében
Szorgalom és pozitív munkamorál demonstrálása (pontosság és megbízhatóság)
Vezetés és felelősségvállalás
Interperszonális és problémamegoldó készségek felhasználása mások befolyásolására egy adott cél érdekében
Mások erősségeinek kihasználása a közös célok elérése érdekében
Becsületesség és etikus viselkedésmód demonstrálása
Felelősségvállalás a nagyobb közösség érdekében
A NAT-ban szereplő kulcskompetenciák közül a projekt során fejlesztendők
Anyanyelvi kommunikáció
Matematikai kompetencia
Természettudományos és technikai kompetencia
Digitális kompetencia
4
Szociális és állampolgári kompetencia
Kezdeményezőképesség és vállalkozói kompetencia
Esztétikai-művészeti tudatosság és kifejezőkészség
A hatékony, önálló tanulás
Nevelési és fejlesztési célok tantárgyanként
Fizika
9. évfolyam
A kinematikai alapfogalmak, mennyiségek kísérleti alapokon történő kialakítása, illetve bővítése, az összefüggések (grafikus) ábrázolása és matematikai leírása. A kísérletezési kompetencia fejlesztése a legegyszerűbb kézi mérésektől a számítógépes méréstechnikáig. A problémamegoldó képesség fejlesztése a grafikus ábrázolás és ehhez kapcsolódó egyszerű feladatok megoldása során (is). A tanult ismeretek gyakorlati alkalmazása hétköznapi jelenségekre, problémákra.
11. évfolyam
Az elektromágneses sugárzások fizikai hátterének bemutatása. Az elektromágneses hullámok spektru-mának bemutatása, érzékszerveinkkel, illetve műszereinkkel érzékelt egyes spektrumtartományai jellemzőinek kiemelése. Az információ elektromágneses úton történő továbbításának elméleti és kísérleti megalapozása. A fény és a fényjelenségek tárgyalása az elektromágneses hullámokról tanul-tak alapján. A fény gyakorlati szempontból kiemelt szerepének tudatosítása, hétköznapi fényjelen-ségek és optikai eszközök működésének értelmezése.
Informatika
9. évfolyam
Dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. Különböző formátumú produktumok készítése, a megfelelő formátum célszerű kiválasztása. Személyes dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. Multimédiás dokumentumok készítése. Interaktív anyagok, bemutatók készítése. A feladat megoldásához szükséges alkalmazói eszközök kiválasztása és komplex használata. A feladatok elvégzéséhez szükséges információk azonosítása, meghatározása, megkeresése, felhasználása. A dokumentumok önálló feldolgozása. Online kommunikáció folytatása, csoportmunka végzése egy vagy több résztvevővel. A legújabb két- vagy többrésztvevős kommunikációs lehetőségek, valamint az elektronikus médiumok megfelelő kezelése. Az új elektronikus és internetes médiumok készségszintű használata. Adatvédelmi fogalmak ismerete. Az információforrások hitelességének értékelése. Szerzői joggal kapcsolatos alapfogalmak megismerése. Az infokommunikációs publikálási szabályok megisme-rése. Tantárgyi mérések eredményeinek kiértékelése informatikai eszközökkel. Táblázatba foglalt adatokból célszerű diagramok készítése, azok használata.
11. évfolyam
Tantárgyi problémák algoritmizálása. Tervezési eljárások, az alulról felfelé építkezés és a lépésenkénti finomítás elveinek használata. Tantárgyi és egyéb problémák informatikai eszközök segítségével történő megoldása csoportmunkában, a megoldáshoz szükséges algoritmusok készítése.
5
A tevékenység részletes leírása
MÓDSZERTANI AJÁNLÁSOK
Előkészítő órák
1-2. óra (Fizika 9. és 11. évf.) Elméleti előkészítés
A tevékenység feladatainak elvégzéséhez szükséges elméleti anyag áttekintése o Tanári jegyzetek, prezentáció és források (on- és offline) alapján az elméleti anyag
áttekintése – frontális és kiscsoportos munka o Mit várok a tevékenységtől? – egyéni munka, kérdések összegyűjtése o Motivációs lehetőségek kialakítása, fokozása
3. óra (Fizika 9. és 11. évf.) Eszközök előkészítése
A projekt feladatinak elvégzéséhez szükséges eszközök előkészítése (lásd: A projekthez szükséges anyagok és eszközök című rész) – kiscsoportos munka
A feladatok felosztása
4-5. óra (Informatika 11. évf.)
Ismerkedés az NXT robottal, a robot összeszerelése – kiscsoportos munka
Tevékenységek
6. óra (Informatika 11. évf.) A robot programozása – kiscsoportos munka
7. óra (Informatika 11. évf.) A robot mozgásának tesztelése a programozás finomhangolása – kiscsoportos munka
8. óra Mérések robottal és okostelefonnal (a megvilágítást az okostelefon méri)
(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás körszimmetriájának igazolása (körpálya mentén) – kiscsoportos munka
(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás vizsgálata a kör átmérője mentén – kiscsoportos munka
9. óra Mérések csak robottal (a megvilágítást is a robot méri)
(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás körszimmetriájának igazolása (körpálya mentén) – kiscsoportos munka
(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás vizsgálata a kör átmérője mentén – kiscsoportos munka
10. óra (Informatika 9. és 11. évf.) A mérési adatok kiértékelése Excelben – egyéni vagy páros munka, az eredmények alapján következtetések levonása – megbeszélés tanári irányítással
Utómunkálatok
11-14. óra (otthoni munka) A tevékenység dokumentálása a tevékenység elvégzése során készített digitális anyagok felhasználásával – egyéni vagy páros munka
A TEVÉKENYSÉGHEZ SZÜKSÉGES KÉSZSÉGEK
Fizika
9. évfolyam
A kinematikai alapfogalmak, fizikai mennyiségek mérése, kialakítása, illetve bővítése, az összefüggé-sek (grafikus) ábrázolása és matematikai leírása, egyszerűbb folyamatok és eljárások megtervezése, mérési eredmények kiértékelése.
6
11. évfolyam
Az elektromágneses sugárzásokkal kapcsolatos alapismeretek, a fény mint elektromágneses hullám, fénytani és optikai alapfogalmak.
Informatika
9. évfolyam
Dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. multimédiás dokumentumok készítése, inter-aktív anyagok, bemutatók készítése, online kommunikáció folytatása, csoportmunka végzése egy vagy több résztvevővel.
11. évfolyam
Tantárgyi problémák algoritmizálása, programozási alapismeretek
A PROJEKTHEZ SZÜKSÉGES ANYAGOK ÉS ESZKÖZÖK
TECHNOLÓGIA – (ISKOLAI ELÉRHETŐSÉG) tanári laptop, projektor és vetítővászon, tanári okostelefon szoftverekkel, LEGO MINDSTORMS NXT oktatói alapcsomag, állványok, izzók (kb. 40 W-os hagyományos izzólámpa, 8 W-os kompakt fénycső és 4,5 W-os LED-es égő), felfüggesztő madzag, teljesítménymérő Megjegyzés: Természetesen a kísérletek a LEGO MINDSTORM EV3 robottal is elvégezhetőek.
TECHNOLÓGIA – SZOFTVER (ISKOLAI SZOFTVER) MS Office programcsomag, Android operációs rendszer az okostelefonon, Physics Toolbox Sensor Suite, felhőalapú megosztó szoftver a számítógépre és az okostelefonra
TECHNOLÓGIA – (SAJÁT ESZKÖZ – BYOD) okostelefon szoftverekkel, saját számítógép az otthoni munkához
TECHNOLÓGIA – HARDVER SZOFTVER (SAJÁT SZOFTVER – BYOD) MS Office programcsomag, Android operációs rendszer az okostelefonon, Physics Toolbox Sensor Suite, felhőalapú megosztó szoftver a számítógépre és az okostelefonra
Felhasznált irodalom
INTERNETES FORRÁSOK, ALKALMAZÁSOK OneDrive (https://onedrive.live.com/about/hu-hu/) vagy Google Drive (https://www.google.com/intl/hu_hu/drive/) Google Play (https://play.google.com/store) Google webhelyek (https://www.google.com/sites/help/intl/hu/overview.html) Prezi (http://prezi.com/) https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chrystianvieyra.physicstoolboxsuite A szerző által 2016-ban a Digitális Témahétre összeállított, „Világos?!” című projektterv dokumentációja LEGO ROBOT http://www.legoengineering.com/ http://www.lego.com/hu-hu/mindstorms/learn-to-program http://drgraeme.net/ http://www.jataka.hu/rics/lego/ http://download.ni.com/pub/branches/ee/2014/academic/kiss_robert_a_mindstorms_ev3_robotok_programozasanak_alapjai.pdf
7
NYOMTATOTT FORRÁSOK Csajági Sándor - Dégen Csaba - Elblinger László - dr. Fülöp Ferenc - Póda László - Simon Péter: Fizika a középiskolák 9. évfolyama számára. Mozgás, energia, Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet, Budapest, 2015. Dégen Csaba - Elblinger Ferenc - Simon Péter: Fizika 11. a középiskolák számára, Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet, Budapest, 2015.
8
A mérések leírása
Mérések különböző fényforrásokkal
Cél
A kísérletek során az alábbi kérdésekre szeretnénk választ kapni:
Mutat-e valamilyen szimmetriát az egyes fényforrások (hagyományos izzólámpa, kompakt fénycső és LED-es fényforrás) által keltett megvilágítás?
Hogyan viszonyul egymáshoz az egyes fényforrások által keltett megvilágítás?
Hogyan változik az egyes izzók által keltett megvilágítás a hely függvényében?
Tényleg gazdaságosabb-e a kompakt fénycső, illetve a LED-es izzó, mint a hagyományos izzólámpa?
Milyen szempontokat vegyünk figyelembe, ha egy helyiségben optimális világítást szeretnénk biztosítani?
Tervezzünk meg a mérést!
A mérést egy teljesen elsötétíthető helyiségben végezzük el úgy, hogy az E 14-es foglalat egy kifeszített kötélen lóg. A foglalat függőleges beállítását a vezetékre fűzött gyűrűkkel oldottuk meg. Így szükség szerint biztosítható a foglalt vízszintes és függőleges mozgatása és
beállítása is. A méréshez az alábbi E 14-es méretű fényforrásokat használjuk: 40 W-os hagyományos opál izzólámpa, 8 W-os kompakt fénycső (kisméretű) és 4,5 W-os LED-es gömbizzó.
A megvilágítási értékeket az első mérési elrendezésben okostelefonos alkalmazás (Physics Toolbox Sensor Suite) fénymérőjének segítségével gyűjtjük össze. Az alkalmazás lehetővé teszi a mérési eredmények folyamatos gyűjtését, majd .csv formátumban az adatokat exportálni lehet. A mérőeszköz beállításához segítséget nyújt a szerző által, a youtube-on közzétett videó https://youtu.be/_XGr6tr_hoU. A fényforrások által felvett teljesítményt digitális teljesítménymérővel határozzuk meg.
9
A robot számára a bejárandó útvonalat a sötét padlón fehér szigetelő szalaggal jelöljük ki. Az első méréssorozathoz egy körre, a másodikhoz pedig a kör átmérőjére van szükségünk. A kör középpontja fölött lógjon a fényforrás kb. 1,5 méter magasan. A kifeszített kötélen a fényforrás helyzete könnyedén változtatható.
A második mérési elrendezésben az okostelefon helyett a robot színszenzorával gyűjtjük a mérési eredményeket.
Mérés 1.
Először azt szeretnénk megvizsgálni, hogy mutat-e szimmetriát a megvilágítás az egyes fényforrások esetén. A mérés során a robot tapsra indul, és körpályán mozogva adatokat gyűjt. A teljes kör megtétele után újabb tapsolással állítható meg a robot. A mérési eredményeket OneDrive felhőalkalmazáson keresztül osztjuk meg. A megosztott fájlok .csv formátumban kerülnek mentésre (pontosvessző elválasztó karakterrel), így az Excel automatikusan úgy nyitja meg a fájlt, hogy az idő és a megvilágítási
értékek külön oszlopba kerülnek. A kapott adatokat Excel táblázatkezelővel dolgozzuk fel. Mivel a robot egyenletesen mozog, a vízszintes tengelyen ábrázolt idő értékek arányosak a távolsággal. Tehát tulajdonképpen megvilágítás–hely grafikonokat kapunk.
Az adatok alapján készült grafikonok azt mutatják, hogy a megvilágítás körszimmetriát mutat, hiszen a körvonal mentén a mért értékek alig változnak. Így elegendő a mérést a kör átmérője mentén tovább vizsgálni.
10
A második mérési sorozatunk már azt vizsgálja, hogy milyen helyfüggést mutat az egyes fényforrások által talajon keltett megvilágítás.
A robot most a kör átmérője mentén mozog végig, az okostelefon pedig rögzíti az eredményeket.
0
10
20
30
40
50
13
,5
17
,9
21
,2
26
,2
28
,5
32
,1
34
,0
36
,9
38
,8
42
,5
62
,5
65
,6
67
,3
69
,2
71
,1
73
,2
75
,5
77
,8
79
,2
81
,7
84
,2
85
,9
88
,0
90
,5
92
,8
94
,5
99
,6
12
8,4
13
1,8
13
3,7
13
5,5
13
7,6
14
0,1
14
2,8
14
5,3
Hagyományos izzó - kör menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
0
10
20
30
40
50
13
,5
17
,8
21
,2
26
,2
28
,5
32
,1
33
,9
36
,9
38
,8
42
,5
62
,5
65
,6
67
,3
69
,2
71
,1
73
,1
75
,4
77
,7
79
,2
81
,7
84
,2
85
,9
88
,0
90
,5
92
,8
94
,5
99
,6
12
8,4
13
1,8
13
3,6
13
5,5
13
7,6
14
0,1
14
2,8
Kompakt fénycső - kör menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
0
10
20
30
40
50
14
,5
18
,9
22
,0
27
,0
30
,4
32
,5
34
,4
37
,3
39
,6
43
,8
63
,1
66
,0
67
,9
69
,6
71
,9
74
,0
76
,1
78
,2
80
,0
82
,1
84
,8
86
,3
88
,4
91
,1
93
,2
95
,6
10
0,0
12
9,4
13
2,4
13
4,1
13
6,1
13
8,4
14
1,0
14
3,2
LED-es fényforrás - kör menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
11
A felhőbe történő exportálás után újra Excelben vizsgáljuk a mérési eredményeket. A kapott grafikonokat itt láthatjuk.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
18
,9
20
,3
21
,4
22
,4
23
,5
24
,5
25
,6
26
,6
27
,7
28
,7
29
,7
31
,0
32
,0
33
,3
34
,5
35
,6
36
,6
37
,7
38
,7
40
,0
41
,0
42
,3
43
,3
44
,4
45
,4
46
,4
47
,7
48
,7
49
,8
50
,8
51
,9
53
,0
54
,0
55
,2
56
,5
Hagyományos izzó - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
14
,6
16
,5
17
,5
18
,6
19
,6
20
,6
21
,7
22
,9
24
,0
25
,0
26
,1
27
,5
28
,8
29
,8
30
,9
32
,3
33
,6
34
,9
35
,9
36
,9
38
,2
39
,7
41
,1
42
,8
44
,0
45
,1
46
,1
47
,2
48
,2
49
,3
50
,3
Kompakt fénycső - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
12
Ha szeretnénk a kapott grafikonok „hepehupáit” eltüntetni, használhatjuk az Excel trendvonalillesztő-funkcióját. Az alábbiakban látható trendvonalak 4-edfokú polinomiális illesztéssel készültek.
0
100
200
300
400
500
600
700
8004
,9
6,1
7,2
8,2
9,2
10
,3
11
,3
12
,6
13
,6
15
,3
16
,4
17
,4
18
,5
19
,9
21
,2
22
,4
23
,5
24
,9
26
,2
27
,2
28
,3
29
,3
30
,4
31
,4
32
,4
33
,5
34
,6
35
,6
36
,6
37
,7
38
,7
39
,8
40
,8
41
,8
42
,9
43
,9
LED-es fényforrás - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
18
,9
20
,3
21
,4
22
,4
23
,5
24
,5
25
,6
26
,6
27
,7
28
,7
29
,7
31
,0
32
,0
33
,3
34
,5
35
,6
36
,6
37
,7
38
,7
40
,0
41
,0
42
,3
43
,3
44
,4
45
,4
46
,4
47
,7
48
,7
49
,8
50
,8
51
,9
53
,0
54
,0
55
,2
56
,5
Hagyományos izzó - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
14
,6
16
,5
17
,5
18
,6
19
,6
20
,6
21
,7
22
,9
24
,0
25
,0
26
,1
27
,5
28
,8
29
,8
30
,9
32
,3
33
,6
34
,9
35
,9
36
,9
38
,2
39
,7
41
,1
42
,8
44
,0
45
,1
46
,1
47
,2
48
,2
49
,3
50
,3Kompakt fénycső - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
13
Mivel a robot az átmérő mentén is egyenletesen mozog, a vízszintes tengelyen ábrázolt időértékek ezeken a grafikonokon is arányosak a távolsággal. Tehát itt is megvilágítás a hely függvényében grafikonokat kapunk.
Ha megmérjük a kör átmérőjét és azt az időt, amíg a robot végigment az átmérőn, kiszámíthatjuk a robot sebességét.
Esetünkben a mért értékek: d = 1,75 m, t = 41,5 s voltak. Így
𝑣 =Δ𝑠
Δ𝑡=
𝑑
𝑡=
1,75 m
41,5 s= 0,042
m
s .
Ezzel az értékkel már ábrázolhatók a tényleges megvilágítás–idő grafikonok. A grafikonok megrajzolását az olvasóra és a tanulókra bízzuk.
A digitális teljesítménymérővel egyenként megmérjük a fényforrások által felvett teljesítményt. A tapasztalat szerint a megadott gyári értékek megbízhatóak. Csak csekély eltérés mutatkozott a gyári és a mért teljesítményértékek között.
Mérés 2.
Az elrendezés megegyezik az fentiekkel, azonban a megvilágítási értékeket nem az okostelefon, hanem a robot színszenzora méri. A robot a mérési eredményeket .rtf formátumba menti. Az adatfájl Excellel beolvasható. A program pontosvesszőt használ elválasztóként. Mivel a robot szoftvere tizedespontot használ a tizedestörtekben, a beolvasást szövegként célszerű elvégezni, majd a tizedespontokat tizedesvesszőre kell lecserélni. Ezek után a fenti grafikonokat már az Excel segítségével rajzolhatjuk meg.
A 2. mérés még nem lett kipróbálva, kérdés, hogy a robot színszenzora mennyire megbízható adatokat szolgáltat.
A mérések kiértékelése és következtetések
A mérések elvégzése után az alábbi kérdésekre érdemes választ keresni:
Mekkora értéket mértünk a körpálya mentén az egyes fényforrások esetében?
Mekkora az átmérő mentén végzett mérés esetén a mért maximális megvilágítás értéke?
Hogyan változik a megvilágítás az egyes esetekben a hely függvényében?
Milyen meredekek a grafikonok?
-200
0
200
400
600
8004
,9
6,1
7,2
8,2
9,2
10
,3
11
,3
12
,6
13
,6
15
,3
16
,4
17
,4
18
,5
19
,9
21
,2
22
,4
23
,5
24
,9
26
,2
27
,2
28
,3
29
,3
30
,4
31
,4
32
,4
33
,5
34
,6
35
,6
36
,6
37
,7
38
,7
39
,8
40
,8
41
,8
42
,9
43
,9
LED-es fényforrás - átmérő menténmegvilágítás (lux)
eltelt idő (s)
14
Milyen kijelentéseket tehetünk a hagyományos izzólámpa, az energiatakarékos kompakt fénycső és a LED-es fényforrás energiahatékonyságát illetően, ha figyelembe vesszük a különböző fényforrások beszerzési árát, várható élettartamát, teljesítményét (energiafelhasználását) és az elektromos áram árát?
Vajon érdemes-e a boltba rohanni, és azonnal lecserélni az összes izzót LED-esre?
Mennyire megbízható a robot színszenzora?
Az okostelefonnal vagy a robottal végzett mérés szolgáltat pontosabb eredményeket?
A tanulókkal folytatott megbeszélés során törekedjünk arra, hogy a válaszok megadása után a „Miértekre?” is próbáljunk magyarázatot adni. Hívjuk fel a figyelmet arra, hogy a kérdés, bármilyen egyszerűnek is hangzik, megválaszolása igen csak komplex feladat.
A gazdaságossági szempontok mellett más tényezőket is figyelembe kell venni:
Hol szeretnénk világítani?
Mit szeretnék megvilágítani?
Környezetvédelmi szempontok
Ergonómia
Komfortérzés
Színhőmérséklet
stb.
A magyarázatok és a levont következtetések felhasználásával alkossunk szempontsort ahhoz, hogy optimálisan tudjuk kialakítani egy helységben a világítást.
A feltett kérdésekre a projekt dokumentációjában nem találhatóak meg a válaszok. Ennek jó oka van. Szeretnénk, ha a projekt során tapasztaltak a felfedezés örömével fűszerezve szolgáltatnának válaszokat a felvetett kérdésekre. Vagy az is előfordulhat, hogy nincs is egyértelmű válasz a feltett kérdésekre?
A mérések kiértékelése és következtetések
Fordítsunk figyelmet, és teremtsünk lehetőséget a munkafolyamatok és eredmények teljes körű online és offline dokumentálására és disszeminációjára.
15
Program a robotra az 1. mérési elrendezéshez
16
Program a robotra az 2. mérési elrendezéshez