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