Érdekességek a 3D és az Innováció világából

A 2018/2019-es tanév egyik újdonsága volt iskolánkban, hogy vezetésemmel beindítottunk egy 3D és Innovációs szakkört. Az első szakkörökön mellettem Kis-Bogdán Kolos 10. B osztályos tanuló vett részt, aki már régóta komoly érdeklődést mutatott a műszaki dolgok iránt, és többször is elkápráztatott már technikai vívmányaival.

A szakkört nem a hagyományos módon képzeltem, egyrészt a központba a matematikai modellek előállítását, másrész projektalapúvá akartam tenni. Milyen matematikai modellekben gondolkodtunk?

A kezdet

A 2017-ben bejövő kilencedikes matekos csoportomban a nevezetes azonosságokat tanultuk, amikor az óra vége fele járva, látva, hogy már az órán nem fog beleférni, kértem a diákjaimat, hogy az  azonosságot szemléltessék geometriailag legjobb tudásuk szerint. Természetesen a megoldásokat 2D-ben képzeltem el, a füzetben lerajzolva. Másnap a házi feladatokat ellenőrizve, az egyik diák, Kolos, közölte velem, hogy a füzetében ne keressem, mert ő kinyomtatta azt. Aztán elővette az alábbi képen látható 3D nyomtató által kinyomtatott kockát.

Kolos megoldása számomra zseniális volt, amely újabb feladatok kitűzését indította el bennem, sőt arra serkentett, hogy az következő tanévtől matematikai problémákkal foglalkozó 3D-s szemléltető szakkört szerveztünk (egyéb termékek: http://munzee.hu/petibacsi/).

Kerestünk egy projektet, amely köré felépíthetjük a szakkörünket.  

Ehhez adott nekünk kiváló lehetőséget a 28. Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Verseny, melynek díjazása is igen vonzóvá tette számunkra a részvételünket. Mivel a verseny kiírása szerint ezeken egy vagy két fővel lehet részt venni, így csatlakozott hozzánk Hegedüs János, szintén 10. B osztályos tanuló. Kolos ötlete nyomán egy univerzális digitális mérőrendszer elkészítésével pályáztunk a novemberi végi határidőig.

Mérőműszerünk elnevezését multifunkciónalitásából adódóan egyrészt Janusra, a több arcú isten (kétarcú), másrészt Janus Pannoniusra, az egykori pécsi püspökre, költőre, iskolánk névadójára emlékezve adtuk. Így született meg a JanusMeter.

Célunk egy oktatást segítő komplex mérőműszer (rendszer) kialakítása volt, elsősorban fizika, kémia, biológia és egészségtan órákhoz. A termék előállításához és használatához elengedhetetlenek a megfelelő matematikai és informatikai ismeretek. A műszer segítségével a tanórán végzett kísérletek szemléletesebbek, gyorsabbak és pontosabbak. Továbbá, az egészségügyi mérőeszköz használata előtérbe helyezheti az egészséges életmódra való nevelést és annak fontosságát. A JanusMeter egy univerzális digitális mérőrendszer természettudományos órákhoz. A mérésekhez szenzorokat használunk. A mérőegységek a különféle mért adatokat WiFi-n keresztül továbbítják egy vezérlőhöz, ami továbbítja a megkapott értékeket a számítógép és a diákok okostelefonjai felé. A számítógépen futó, saját fejlesztésű megjelenítő program pedig MQTT-n (mqtt.org) keresztül kommunikál a vezérlővel, ami kapcsolatban van az összes eszközzel. A program a mért adatokat kiírja és grafikonon ábrázolja. Minden mérőegységben van egy WeMos D1 Mini (wemos.cc) mikrovezérlő, ami kiolvassa az érzékelő adatát, feldolgozza, majd elküldi a vezérlőnek WiFi-n keresztül. A kommunikáció történhet az iskolai hálózaton keresztül vagy közvetlenül a vezérlővel. A mérőegységek lítiumos akkumulátorral üzemelnek, és saját fejlesztésű program fut rajtuk. A mérőeszköz dobozai saját tervezésűek, 3D nyomtató segítségével készültek (goo.gl/jKcRV5). A mérőműszerek kalibrálását is saját magunk végeztük.

A számítógépen és okoseszközökön megjelenő felület grafikájára is nagy hangsúlyt fektettünk. A platform kellően felhasználóbarát, így mindenki számára könnyen kiismerhető, és alkalmazható.

A JanusMeter

Miért innovatív?

  • Univerzális, több tudományterülethez, tantárgyhoz (fizika, kémia, biológia, egészségtan) használható Smart mérőrendszer.
  • Komplexitásából adódóan is innovatív, mert a jelenlegi piacon nem található ilyen összetett méréseket végző oktatási eszköz.
  • A mérőműszereink, a piacon kapható mérőműszerekhez képest hasonló pontossággal, de sokkal kedvezőbb árral bírnak, továbbá nagy részük saját fejlesztésű.
  • A méréseket valós időben ki lehet írni akár digitális táblára is.
  • A felhasználók okoseszközeiken is nyomon követhetik a méréseket.
  • A mért adatokkal valós időben lehet számításokat végezni, és utólag is feldolgozható különböző programokkal is.
  • Használata mindenki számára könnyen elsajátítható, a kezelőfelület egyszerűségéből kifolyóan.
  • Bővíthető keretrendszer! Új mérőegységgel egyszerűen és gyorsan bővíthető a rendszer moduláris felépítése miatt. A felhasználó tantárgyak listája bővíthető, teljesen innovatív, mivel a rendszer lehetőséget biztosít a folyamatos fejlesztésre.
  • A janusmeter.hu oldalon megtalálhatóak a forráskódok, valamint sok hasznos információ a projektről, így mindenki számára elérhetővé vált („open source”).
  • Előállítása iskolák vagy bárki számára megoldható.

Mérőegységek:

  • Hőmérő: pontos, digitális hőmérő nagy mérési tartománnyal
  • Erőmérő: erők mérése digitálisan, rugós erőmérőhöz hasonló
  • Stopperóra: az idő pontos mérése különböző indítási és megállítási módokkal
  • Áramerősség és feszültség mérő: áramerősség és feszültség mérése digitálisan
  • pH mérő: oldatok, folyadékok pH értékének mérése digitálisan
  • Vércukorszint mérő
  • Pulzoximeter: pulzus és véroxigén szint mérése
  • Bőrellenállás mérő
  • Testhelyzet figyelő

A versenyen 112 pályázat vett részt (16 db határon túli magyar fiataloktól). Ezek közül a 22 fős zsűri (akadémikusok, professzorok, egyetemi tanárok, gazdasági szakemberek) 74 pályázatot fogadott el. Minden továbbjutó pályázat mellé kirendeltek 2 tagot a zsűriből, akikhez konzultációra kellett menniük. A mi pályázatunk mellé Dr. Forstner Bertalant (BME VIK dékán-helyettes) és Sipos Imrét (miniszteri biztos, Emberi Erőforrások Minisztériuma, EKE OFI főigazgató) rendelték. 2019 tavaszán mindkét zsűritagot kétszer-kétszer személyesen látogattunk meg a fővárosban, akik hasznos tanácsaikkal és észrevételeikkel segítették a munkánkat. A JanusMeter teljes dokumentációját április 1-ig kellett elküldenünk, melyet minden zsűritag megkapott és átolvasott. A döntőt 2019. április 24–26. között tartották a BME-n, ahol a fiúknak 5 perces prezentációt kellett tartaniuk.

A zsűri roppant nagyra értékelte a munkánkat és a JanusMetert, hiszen II. díjban részesítette, ami rengeteg díjjal és különdíjjal járt együtt, így a fiúk együttesen nyertek 12 x 20 000 Ft-os ösztöndíjat (a díjat az Egis Gyógyszertár Zrt. ajánlotta fel) A díjazott diákok közül Hegedüs János volt a legfiatalabb, így ő megkapta Vodafone Magyarország Alapítvány 150 000 Ft-os junior ösztöndíját is. Ezeken felül a két fiú (Kis-Bogdán Kolos és Hegedüs János) bekerült a Magyar Fiatal Tudósok (MAFITUD) országos jegyzékébe, valamint 30 többletpontot szereztek a felsőoktatási felvételi eljárásukhoz. Jómagamat a felkészítő tanárukat tanári különdíjban részesítettek, melynek összege egyszeri 100 000 Ft ösztöndíj. A díjakat Dr. Bódis József az Emberi Erőforrások Minisztériumának államtitkárjától vettük át Budapesten az Ericcson székházban, ahol kétnapos kiállításon mutattuk be a JanusMetert május 29-én és 30-án. A termékünk szintén bemutatásra került 2019. szeptember 27-én a Kutatók Éjszakáján, amelyre szintén az Ericsson székházban került sor (a JanusMeterről bővebben: http://janusmeter.hu/).

Sikereink hatására az iskolánk 3D és Innovációs szakköre nagyon népszerűvé vált, és idén már 15–20 fővel működik, két 3D nyomtató közreműködésével minden csütörtök délután 3 órától sokszor akár az esti órákig.

Végezetül álljon itt egy idézet iskolánk névadójától, mellyel a JanusMeter dokumentációját is zártuk:

„Jó tallért sohasem vertek még fénytelen ércből,/ ahhoz tiszta ezüst kell vagy a sárga arany.” (Janus Pannonius)

— Dlusztus Péter —


Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük

Ez az oldal az Akismet szolgáltatást használja a spam csökkentésére. Ismerje meg a hozzászólás adatainak feldolgozását .