[justify]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.[br][br]Selles praktilises ja uurimisel põhinevas tegevuses micro:biti kontrollerite kasutamisega saavad õppijad arendada oma kodeerimisoskusi, et lahendada päris eluga seonduvat multidistsiplinaarset ülesannet.[br][/justify]

[size=85][size=100][justify][b]Lühike sisukokkuvõte: [/b][color=#000000][/color]Selle tegevuse käigus ehitavad õpilased kindlate nõuete piires marmorkuuli jaoks lihtsa võidusõiduraja eesmärgiga saavutada palliga võidusõiduraja lõpus võimalikult suur kiirus. Seejärel kasutatakse palli hoogu auto liikuma panemiseks. Auto kiirust mõõdetakse mikrokontrolleriga micro:bit ning see annab õpilasele mõõdiku selle kohta, kui hästi seadistus töötab. Micro:bit ühendub õpilase kokkupandud liikumisanduriga ning saadud andmeid kasutatakse auto kiiruse arvutamiseks. Tunnil on kaks eesmärki. Esiteks töötada energia, kiiruse ja inertsi mõistetega võidusõiduraja ehitamise kaudu, et saavutada marmorkuuliga maksimaalne kiirus, ja teiseks õppida algoritmi ja lihtsat kodeerimist, kasutades mikrokontrollerit objektide kiiruse mõõtmiseks.[/justify][b]Märksõnad :[/b] Mikrokontrollerid, energia, kiirus, hoog, lihtne füüsika, tehnika, elektroonika, kodeerimine, algoritmiline mõtlemine.[br][color=#000000][b][br]Ressursside loend[/b][/color][list][list][*]Torude isolatsioonimaterjal[br][/*][*]Suured marmorkuulid[br][/*][*]Seade micro:biti programmeerimiseks[br][/*][*]Micro:bit[br][/*][*]Juhtmed[br][/*][*]Hõbepaber[br][/*][*]Kleeplint[br][/*][*]Tühi piimapakk (0,5 l)[br][/*][*]Joogikõrs[br][/*][*]Väikesed rattad[br][/*][*]Lillepulgad [/*][/list][/list][/size][/size]

[justify][/justify]Kodeerimine või muul moel algoritmiline mõtlemine on viimastel aastatel sisaldunud enamikus riiklikes õppekavades. Õpetajad vajavad konkreetseid ja lihtsaid viise õppijate proovile panemiseks, et nad õpiksid kasutama kodeerimist asjakohaste ja praktiliste ülesannete lahendamiseks. Mikrokontrollerid on väikesed arvutid, mida kasutatakse sageli hariduslikus kontekstis, kuna need võivad olla odavad ja kergesti ligipääsetavad. Arduino on mitmekülgne taskuformaadis mikrokontroller, mida saab integreerida kõikvõimalikesse projektidesse, seega sobib see igas vanuses lastele.[br][br]Mikro:bit on kergesti kättesaadav ja haridusasutustes laialt levinud mikrokontroller. Sellel on veebis hästi välja kujunenud ja aktiivne kogukond ning hulgaliselt tasuta näiteid ja projekte.[br][br]Micro:biti lihtsus ning võimalused füüsilise keskkonnaga hõlpsalt ühenduse loomiseks ja sellega suhtlemiseks muudavad mikrokontrolleri kasulikuks algtaseme seadmeks, mida kasutada kooli esimestel õppeaastatel.[br][br]Väga sageli võivad lihtsad klassiruumi kodeerimisülesanded tunduda õppijatele liiga teoreetilised ja abstraktsed. Mikrokontrollerid, mis suudavad tajuda ümbritsevat reaalsust ja sellega suhelda, pakuvad suurepäraseid võimalusi kodeerimiseks viisil, mis tundub õpilastele asjakohane ja konkreetne. [br][br]Selge ja konkreetse ülesandega kodeerimisprojektide tegemine tunnis võib suurendada õppijate kaasatust ja osalemist. Kui projektile antakse eesmärk nagu käesolevas näites kiiruse mõõtmine, muudab see projekti õppijate jaoks asjakohaseks ja köitvaks. [br][br]Samuti pakub selline projekti ülesanne õpilasele multidistsiplinaarset väljakutset, kuna selle lahendamiseks on vaja teadmisi ja pädevusi kodeerimise, tehnoloogia põhitõdede, mehaanika, energeetika ja liikumise vallas. See on kooskõlas paljude uute riiklike õppekavadega, kuhu on lisatud multidistsiplinaarsuse ja avatuma probleemide lahendamise nõue.

[justify][/justify][justify]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.[br][br]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.[br][br]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. [br][br]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.[br][br]4. etapp. Programmeerige micro:bit auto kiiruse/aja/nihke mõõtmiseks.[br][br][/justify]Võistluse läbiviimine[br][br]1.     Kukutage marmorkuul võidusõiduraja kõige kõrgemast punktist alla. [br]2.     Laske marmorkuulil tabada võidusõiduraja all osas asuvat autot.[br]3.     Laske autol läbida kaks eelnevalt valmis pandud väravat. [br]4.     Lugege micro:biti andmeid.[br]5.     Võrrelge oma tulemust teiste rühmadega.[br]

[justify]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.[br][/justify]

[justify][/justify]Ülesanne on ehitada võidusõidurada selliselt, et saavutada maksimaalne kiirus ja saada selle näit mikro:biti abil.[br][br]Tegevuse täiustamiseks võib lisada rajale veel ühe silmuse või suurendada või vähendada võidusõiduraja pikkust.[br][br]Veel üks täiustamise võimalus oleks lisada autole kiirenduse ja kiiruse mõõtmiseks mikro:bit.

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

[justify][/justify][justify][/justify][justify]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.[br][br]Veel üks variant on ehitada lihtsalt auto jaoks kiiruse mõõtmise ahelad ja liigutada auto käega neist üle.[br][/justify]

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

[justify][/justify][justify]Seda tegevust saab töötoas läbi viia kuues etapis.[br][br]1. Tutvustage micro:biti kodeerimist ja selle lihtsat juhtmestikku, tuues mõne lihtsa näite (~60 minutit).[br]2. Laske õpetajatel ehitada võidusõidurada ja seda testida. Laske neil auto ehitada ja uuesti koos marmorkuuliga katsetada (~30 minutit).[br]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).[br]4. Ühendage micro:biti pordid vooluahelatega, kodeerige micro:bit (juhendaja abiga, (~30 minutit).[br]5. Laske seadistust paar korda testida ja lubage seda muuta (~20 minutit).[br]6. Korraldage rühmade vahel võistlus, lastes igal rühmal seadistust viimast korda kasutada (~15 minutit).[br][br][br][/justify]

[list][*]Gibson & Bradley (2017). A study Northern Ireland Key Stage 2 pupils´perceptions of using the BBC Micro:bit in STEM education [/*][*][url=https://ojs.cumbria.ac.uk/index.php/step/article/view/374]https://ojs.cumbria.ac.uk/index.php/step/article/view/374[/url] [/*][*]Sentance et.al (2017). Creating cool stuff – Pupils´experience of the BBC micro:bit[/*][*][url=https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3017680.3017749]https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3017680.3017749[/url] [/*][*]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.[br][br][br][/*][/list]

Espen Lunde & Frode Skarstein - University of Stavanger