Teknologiakasvatus

Tulevaisuudessa joka viikko on robotiikkaviikko

Tulevaisuutta odotellessa robotiikkaviikkoa vietetään vain kerran vuodessa. Se on EU Robotics-yhteisön koordinoima Euroopan laajuinen tapahtuma, jonka tarkoituksena on tuoda robotiikkaa esille erilaisissa yhteyksissä. Yksi tärkeä osa kokonaisuutta on tuoda tietoa ja kokemuksia robotiikasta koululaisille ja tukea näin STEM (Science, Technology, Engineering, Math) -aineiden oppimista.

Suomessa tapahtuman pääpriimusmoottori on Suomen robotiikkayhdistyksen puheenjohtaja Jyrki Latokartano. Juuri hänet me saimme vierailemaan Rajakylän koululla robotiikkaviikolla. Jyrkin mukana oli Oulun ammattikorkeakoululta kolme asiantuntijaa, joista yksi oli ihminen ja kaksi robottia. Ensimmäinen robotti osasi nostaa heijastinnauhan telineestä ja napsauttaa sen heijastimia jonottavan oppilaan ranteeseen ja toinen roboteista osasi tehdä ihan mitä vaan sille ohjelmoitiin tehtäväksi. Ihmisen osaaminen näytti vielä tässä vaiheessa kaikista monipuolisimmalta.

Mukana oli myös robotti, jolla ihminen pystyy olemaan läsnä paikoissa, joihin ei fyysisesti olisi mahdollista päästä. Tälllaiselle robotille oppilaat keksivät monenlaisia käyttömahdollisuuksia. Opettajan he kuitenkin halusivat paikalle mieluummin fyysisesti läsnä olevana.

Toolcamp Sneak Preview

No nyt! Vihdoin Toolcamp-keksinnöt ovat sellaisessa vaiheessa, että niitä uskaltaa hieman väläyttää! 5A-teknoluokan keksijöiden tekeminen oli innokasta, tehokasta ja taitavaa. Onnistunut työskentelyprosessi näkyy myös näissä valmiissa prototyypeissä. Luokassa syntyi lähes käden käänteessä seuraavat upeat innovaatiot:

  • Valaiden suojelualue
  • Roskarobotti
  • The MathApp -matematiikkasovellus
  • Muovinkeräysalus
  • Metsän parantaja -maatalousrobotti
  • Vesipussi -roskankerääjä

Oppilaat äänestivät näistä kolme edustamaan luokkaa Toolcamp tapahtumaan. Tervetuloa yliopistolle ensi viikolla kurkkaamaan näitä maailmaa muuttavia keksintöjä ja niiden taitavia tekijöitä.

Toolcamp in the making

Steam Oulun Toolcamp-teemapäivä lähestyy. Rajakylän teknoluokkalaiset ovat tarttuneet haasteeseen. Koulun STEAM-tilassa valmistuu keksintöjä, joiden tarkoitus on muuttaa maailmaa. Näprääminen, värkkääminen, rakentelu ja kokeilu ovat tosin tässä projektissa olleet vain pieni osa prosessia. Suurin osa ajasta on käytetty YK:n kestävän kehityksen tavoitteiden tutkimiseen, niihin liittyvään tiedonhakuun ja ideointiin. Koko maailmaa ei voi parantaa kerralla. Siksi jokainen Toolcamp-tiimi valitsi yhden haasteen, johon tarttua. Vesistöt, ihmisoikeudet, ruoka, metsät… Lähiviikkoina tullaan näkemään ainakin näihin osa-alueisiin liittyviä keksintöjä.

Alla pieniä makupaloja matkan varrelta.

Mäkiautolla maailman ääriin

Perinteinen auto tankataan fossiilisella polttoaineella. Sähköauto ladataan sähköllä. Mäkiauto vaatii myös energiaa, nimittäin potentiaalienergiaa. Mäkiauto tankataan potentiaalienergialla silloin, kun joku nostaa sen ajorampin päähän.

Rajakylän 5A-teknon insinöörihaasteena oli tällä kertaa mäkiauton rakentaminen Legoista. Tavoitteena oli tietysti saada auto liikkumaan mahdollisimman pitkälle. Auton rakenteelle ei asetettu muita rajoitteita kuin se, että kyytiin piti saada mahtumaan Lego-figuuri.

Vaikka teollisuusvaikoilua tapahtui jonkin verran, autoista tuli yllättävänkin erilaisia. Toiset satsasivat suuriin renkaisiin ja painavaan runkoon, toiset suoriin akseleihin ja pieniin renkaisiin. Joku kokeili jopa nelivetoa. Kenties paras innovaatio oli huomio, että pelkkä yksittäinen rengas rullaa pidemmälle kuin mikään varsinainen auto. Tällaisella keksinnöllä ei valitettavasti kuitenkaan voinut voittaa kisaa.

Ympäristöopin sisältöjä ei perinteisessä mielessä opiskeltu, mutta tämän haasteen jälkeen kenellekään ei liene epäselvää, mitä tarkoittavat käsitteet ”kitka”, ”massa” ja ”potentiaalienergia”.

Ilmailun iloja

Lennokkiharrastus on kevyimmillään paperilennokkien taittelua. Rajakylän 5A-teknoluokka tähtäsi yhden askeleen korkeammalle, eli aloitti rakentelun Pressprint-lennokeista. Yksinkertainen lennokki syntyy, kun leikkaa lennokin sivuprofiilin, siiven sekä korkeusperäsimen, asettaa ne oikeille paikoille ja kiinnittää koneen nokkaan 1-3 klemmaria. Tämä on kuitenkin vasta alkua. Jotta lennokki saadaan lentämään oikeasti hyvin, täytyy käyttää paljon aikaa säätämiseen, yrittämiseen ja erehtymiseen, siihen prosessiin, josta entinen pääministerimme käytti nimitystä ”iterointi”. 5A-teknon lentokoneteknikot eivät jääneet vatuloimaan, vaan säätivät siiven paikkaa, käänsivät siivekkeitä, siirsivät painopistettä ja piirsivät sydämiä koneen siipiin. Sydämien merkitys jäi epäselväksi, mutta muut, jopa pienetkin muutokset koneen muodoissa vaikuttivat paljon sen lento-ominaisuuksiin. Innokkaimmat ehtivät tehdä useita koneita eri malleilla ja moni niistä liisi upeasti koulun aulan halki.

Esihistoriallista metsästystä

Metsästäjä-keräilijäkulttuureissa kädentaidot ja teknologinen ongelmanratkaisutaito ei ollut pelkkä painotus, vaan elinehto. Perämeren kivikautiset metsästäjät toistelivat toisilleen päivittäin: ”Joka ei ansoja rakenna, sen ei syömänkään pidä” ja ”Ansaton mies on kuin kettu käpälälaudassa”.(Lähde epäselvä!!).

Rajakylän 5A-teknoluokkalaiset eläytyivät näiden muinaisten esi-isiemme karuun elämään ja rakensivat omia versioitaan yksinkertaisista ansoista. Oli ilo huomata, että suunnittelutaitoa ja teräviä hoksottimia löytyy myös nykyajan nuorilta metsästäjiltä. Jos Kierikin bussi hajoaisi jonnekin Yli-Iin metsiin, ravinto ei loppuisi kesken.

Kevään STEAM-projekti ja Huikia-päivä

6. luokan teknoporukalla kevään viimeisenä projektina oli lyhyt STEAM-aiheinen projekti, jossa tehtävänä oli suunnitella ja rakentaa nostolaite, jonka avulla luokan maskottia eli Matti-majavaa saadaan nostettua 30 cm ylöspäin tasolta toiselle. Projektimme tehtävänanto ja vinkit napattiin materiaalipankistamme löytyvästä Rajakylätekno STEAM-kokonaisuudesta, jota muokkasimme hieman meidän tilanteeseen sopivaksi. Tällä kertaa keskityimme erityisesti mekaniikkaan ja lopputuloksena olikin monenlaisin mekanismein toimivia nostolaitteita, joista osa sisälsi robotiikkaa ja automaatiota ja toiset taas toimivat perinteisemmin ”kauramoottorin” avulla. Lisäksi kiinnitimme tässä projektissa erityistä huomiota ryhmän toimintaan ja työnjakoon sekä työskentelyn, oppimisen ja STEAM-taitojen arviointiin Qridin avulla. Saatuja tuloksia tullaan hyödyntämään tutkimuksessa, josta lisätietoa on luvassa myöhemmin.

Syksyn pakohuoneprojektista teknoluokkalaiset saivat palkkioksi yhteistyöyritykseltä seikkailupäivän Huikiassa. Vietimme Huikia-päivää yhdessä kevään viimeisellä kouluviikolla torstaina. Päivä oli täynnä riemun kiljahduksia, jännittynyttä hyrinää, kavereiden tsemppaamista sekä itsensä ylittämisen ja onnistumisen tunteita. Seikkailun jälkeen kävimme vielä täyttämässä vatsat keskustan burger-paikassa, jotta päivä sai onnistuneen päätöksen. Tästä on hyvä aloittaa kesäloma ja kutosilla loman jälkeen suunnata kohti uusia tuulia yläkoulussa. Aurinkoista kesää kaikille!

Arto Hietapelto

9.-luokan projekteja

Koulumme ensimmäinen teknoporukka päättää peruskoulunsa ja suuntaa syksyllä kohti uusia haasteita. Tienraivaajien osa ei ole aina ollut helppo, mutta monenlaista on varmasti opittu ja yläkoulun edetessä on valmistunut hienoja projekteja, joista tässä pari.

  1. Humbucker-Single coil -Single coil

Vaihdoin sähkökitarani tallamikiksi kaksikelaisen, mutta myös yksikelaiseksi puolitettavan mikin, Seymour Duncanin Little 59 -mallisen stratocasterin tallamikin. Jotta mikin voisi puolittaa, tarvittiin myös uusi potikka/volume-kytkin. Kyseessä on siis niin sanottu HSS-kytkentä (Humbucker-Single coil-Single coil). Homma oli yllättävän haastava: juotoksia oli monia, ja ne täytyi tehdä pienessä tilassa. Erityisesti ongelmia tuotti ground-piuhojen juottaminen potikan kapeaan kylkeen. Itselläni ei mikkien vaihdosta ollut myöskään aiempaa kokemusta. Ongelmista huolimatta mikki saatiin toimimaan heti ensimmäisellä yrityksellä, ja homma pelittää.  

Humbuckerin (eli kaksikelaisen mikin) ja yksikelaisen mikin ero on se, että yksikelaiset mikit tyypillisesti kuulostavat kirkkaammilta ja terävemmiltä, ja niissä yleensä on enemmän attackia kuin kaksikelaisissa. Ensimmäiset kitaramikit olivat tosiaan yksikelaisia, ja Stratocaster-mallisissa kitaroissa (kuten omassani) on yleensä yksikelaiset mikit. Kaksikelaiset yleisesti kuulostavat lämpimämmiltä ja täyteläisimmiltä, sekä niissä on enemmän inputia kahden käämin vuoksi (mikkien toiminta perustuu siis sähkömagneettisen induktioon). Kaksikelaisissa on myös vähemmän huminaa suhteessa inputiin, koska käämit ovat kytketty vastavaiheisesti, eli toisen kelan napaisuus on käänteinen suhteessa toiseen. Vaihtamalla kitaran, jossa kaikki mikit ovat yksikelaisia, tallamikiksi humbuckerin, kitaraan saa enemmän monipuolisuutta ja erilaisia saundeja.                 – Otso Kotila –

Videolla demo mikkien soundierosta

     

      2. Pyörän uusi elämä

Koululle tarjotaan ajoittain lahjoituspyöriä kunnostettaviksi. Tässä projektissa laadukas, mutta jo hetken aikaa vähemmällä käytöllä ollut Crescentin  maasturi syntyi uudelleen sinkulana, eli yksivaihteisena pyöränä. Pyörän joustokeula oli ruostunut jumiin, liikkuvat osat kaipasivat huoltoa ja väritys päivittämistä. Konstan ideana olikin tehdä pyörästä mahdollisimman kevyt ja tyylikäs.

Projekti alkoi pyörän purkamisella sekä rungon ja osien hiomisella ja maalaamisella. Maaleina käytettiin Mastonin Decorative-sarjan maaleja, joilla osiin saatiin kullan kiiltoa ja metallinhohtavaa mustaa. Kaksi muuta isompaa kokonaisuutta oli uuden joustokeulan asennus  ja 24-vaihteisen voimansiirroon muuttaminen yksivaihteiseksi. Varsinkin voimansiirto aiheutti hieman harmaita hiuksia. Lopulta ketjunkiristysongelma ratkaistiin jättämällä alkuperäinen takavaihtaja kiristimeksi, se vain lukittiin oikeaan asentoon. Lisäksi takahammasrataskasetista rälläköitiin ylimääräiset hammasrattaat pois rumentamasta. Näin Crescent sai uuden elämän lisääntyneellä katu-uskottavuudella.

Jouni Karsikas

 

3D, valot ja ”vastukset”

Yhtenä seitsemännen tekonluokan aiheena oli tänä talvena 3D-mallinnuksessa harjaantuminen ja 3D-tulostimien käytön parempi haltuunotto. Tämä toteutettiin pienellä projektilla, jossa oppilaat suunnittelit oman pienen yö-/koristevalon. 3D-mallintaminen suoritettiin SketchUpilla ja tulostamisessa materiaalina käytettiin pääosin valkoista PLA:ta.

Valonlähteenä käytettiin erivärisiä superkirkkaita ledejä, joista osa oli vaihtuvavärisiä sateenkaariledejä tai kynttilänliekkiä matkivia loimuledejä. Samalla opittiin ledin etuvastuksen laskeminen. Sähköt ledeille saatiin USB-piuhalla.

Joukossa oli loistavia ideoita ja tässä muutamia parhaita toteutuksia. Joku saattaa tunnistaa Seinäjoelta lötyvää Aallon arkkitehtuuria oikeanpuoleisesta kuvasta.

Tuotemuotoilulla valoa ja tunnelmaa pimeyden keskelle

Palataanpa talveen ja aikaan, ennen etäopetusta. Talven pimeimpinä kuukausina me Pohjoisen asukit kaivataan lisää valoa ja tunnelmaa kaamoksen keskelle. Onneksi tekno-kolmoset eivät jääneet tästä neuvottomaksi, vaan yhdistivät voimansa ja aloittivat tuotesuunnitteluprosessin tunnelmallisten led-valaisinten loihtimiseksi. Materiaalina puu on meille suomalaisille tärkeä materiaali ja skandinaavisen muotoilun avainmateriaali, joten valaisimen rungon materiaaliksi valikoitui puu. Yhdistimme tuotteen työstämisen käsityöoppiaineeseen, jossa oppilaat pääsivät samalla tutustumaan puun työstämisen alkeisiin. Myös valaisimen elektroniikkaosa oli sopiva elektroniikan alkeiden opetteluun ja tuki sähköopin perusteiden hahmottamista.

Valaisimen rakenne ilman pleksiä päältä kuvattuna

Valaisimeen saadaan sähkövirta USB-johdon kautta. Lisäksi siinä on käytetty superkirkasta lediä sekä sille sopivaa vastusta. Valaisimen kotelona toimii kahdesta lankunpätkästä muodostettu kuutio, joiden väliin on rimojen avulla saatu tila ledille ja johdolle. Led heijastaa valoa akryylilevyn välityksellä, joka on sijoitettuna kotelon päälle. Tarkemmat ohjeet valaisimen tekoon löydät dokumenttikansiosta.

Käsityöoppiaineen lisäksi valaisinprojektissa hyödynnettiin kuvataiteen tunteja suunnitteluun ja tekniseen piirtämiseen. Lisäksi projektia käsiteltiin yrittäjyyskasvatuksen näkökulmasta tutustumalla yritysten toimintaperiaatteisiin ja tuotteiden valmistusprosessiin sekä suunnittelemalla oma yritys ja logo oman valaisimen ympärille. Valaisimet olivat esillä myös koulun joulujuhlassa, tuomassa valoa ja iloa juhlakansalle.

Tunnelmaa joulujuhlaan

Myös 5. luokan käsityötunneilla ollaan oltu tuotemuotoilun ja valaisinten suunnittelun äärellä. Töissä on hyödynnetty uudempaa teknologiaa perinteistä käsityötä kuitenkaan unohtamatta. Valaisinten valoa heijastavat kuvioinnit oppilaat suunnittelivat Inkscape-vektorigrafiikkaohjelmalla  ja työstivät lasertyöstökeskuksella. Rungossa oppilaat syvensivät puuntyöstön taitojaan harjoittelemalla jiiriliitoksen tekoa sekä viimeistelyä konein ja eri hiomakarheuksin. Kotelon sisällä on 4,5 voltin paristolla ja kahdella superkirkkaalla ledillä toimiva valaisinosa, mutta koteloon on helppo soveltaa oppilaan taidoista ja luokka-asteesta riippuen myös muunlaisia elektroniikkatoteutuksia. Pimeässä huoneessa valaisimen aukoista tunkeutuva valo luo mystisiä heijastuksia huoneen seiniin. Oppilaiden rajaton luovuus, erilaisten suunnitteluelementtien persoonallinen yhdistely sekä eri teknologioiden soveltaminen sai aikaan näyttävän Kajo-valaisin tuotesarjan, joista kiitos kuuluu innovatiivisille ja innokkaille designerinaluille vailla vertaa.

Kevään ryhmäläisten viittä vailla valmiita koteloita odottelemassa led-osan rakentamista ja oppilaiden paluuta kouluun.

Karoliina Nauha