Arduino és ESP32 beágyazott rendszer programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban – NTP-MTTD-20-0203

Home / Informatika / Arduino és ESP32 beágyazott rendszer programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban – NTP-MTTD-20-0203

Arduino és ESP32 beágyazott rendszer programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban – NTP-MTTD-20-0203

Beszámoló 2022

Bevezetés

Az MTTD projekt beérett. A 2018-es MTTD pályázat által finanszírozott szakkörön tűnt fel Goldschmindt Bence diákunk, aki már akkor kiemelten tehetségesnek látszott. Bence a szakmai érettségi megszerzése után a 13. évfolyamot is iskolánkban kezdte meg. A Szakma Sztár versenyen országos első helyezést ért el, ami vizsgafelmentést jelentett számára a Műszaki Informatika szakon. Nagyon büszkék vagyunk Bence teljesítményére. Örülök, hogy az MTTD-nek támogatólag része lehetett a sikerben.

Tehetséges tanulóink mentorálását, a tehetséggondozó szakkört és az ehhez szükséges anyagok, eszközök beszerzését, a Nemzeti Tehetség Programban meghirdetett “A matematikai, a természettudományos, a technikai, digitális, valamint a szakmatanuláshoz szükséges kompetenciák erősítése a köznevelési intézményekben” című kiírásra benyújtott Arduino és ESP32 beágyazott rendszer programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban által nyert összegből valósítottuk meg. A projekt, a hatvan órás tehetséggondozó programon kívül egy két napos szakmai kirándulást is tartalmazott volna, melynek során Győrben, a Széchenyi István Egyetem laborjait és az egyetem mellett található Mobilis Interaktív Kiállítási Központot látogattuk volna meg. A kirándulás alkalmával a tehetségígéretek motivációjának további elmélyítését tűztük ki célul. Felkérésre módosítottuk a tervet úgy, hogy az iskolai helyszínen vettek részt plusz szakmai előadásokon diákjaink.

  1. Az innovációs műhely programja

Az ESZC Bottyán János Szakgimnáziumban (volt TSZC Bottyán János Szakgimnáziuma, volt Bottyán János Műszaki Szakközépiskola és a volt Szent István Gimnázium) több évtizedes, tradicionális gyökerei vannak a műszaki oktatásnak. A specializálódás eredményeként évtizedeken át sok villamos szakember hagyta el ezen intézmény falait. Sokan közülük a műszaki felsőoktatásban folytatta tanulmányait. Célunk volt, hogy a tehetséggondozás kereti közt, a kiemelkedő, többet akaró diákok számára egy meredekebb fejlődési görbét rajzoljunk, miáltal a mérnöki oktatás számára felkészültebb, mélyebb tudású diákokat adhassunk át.

  1. 1. ábra – Akadály elkerülő robot autó

Kiemelt szempontnak tekintettük, hogy akik aktívabbak, szorgalmasabbak, érdeklődőbbek, eredményeikkel csapatmunkában részt véve motiválhassák kevésbé aktív társaikat is. A pályázat egy valódi, fontos és aktuális probléma megoldását célozza meg, fejleszti a kreativitást, jövőképet formál. A program érinti azokat a területeket, amelyek a korszerű ipar, vezérléstechnika, a járműgyártás ma megkövetel, így a tanulók a munkaerőpiacon értékesíthető plusz szakmai tudást szerezhettek általa.

Mindenkinek lehetőséget biztosítottunk villamos szerelésekre, műszerek előállítására, működő vezérlés létrehozására, programozásra, olyan elemzésekre, mérésekre, amelyeket a villamos ipari tananyag csak megalapozott, de nem tartalmaz kellő mélységben.

Lehetőségük nyílt az elmélet gyakorlatba ültetésére, ezáltal plasztikusabb élményanyagot kaptak, ami véleményünk szerint megerősíti bennük a szakma iránti érdeklődést. Projektünk elemei univerzálisan használható tudást nyújtanak nemcsak elektronikai, de informatikai területeken egyaránt.

 

A tananyag felépítésében elsődleges szempontnak tekintettük, hogy olyan témaköröket, területeket érintsünk, melyek elsajátítása során tovább sikerül fokozni a tanulók hardver- és programfejlesztés iránti érdeklődését. A projekt befejeztével reményeink szerint sikerül a tehetséges tanulókat tovább motiválni, a szakterületen tartani, illetve ösztönözni a felsőfokú tanulmányok megkezdését.

Bízunk benne, hogy sikerült fokozni a szakterületi motivációt. A projekt lezárása után a tanórákon is kamatoztatni tudják majd az itt megszerzett elméleti-, gyakorlati tudásukat. Hiszen megismerkedtek a környezeti jelenségek mérésével, a begyűjtött adatok feldolgozásával. Immáron képesek komplex adatstruktúrákat megvalósítani.

  1. 2. ábra Gyakorlati projektfeladat megvalósítása

A programban a főleg 10. (a COVID miatt elhúzódó szakkör miatt már 11.) évfolyamosok vettek részt. Később részt vettek a kurzuson végzős 12.-es diákok is. Főleg az informatika és elektronika iránt érdeklődő, eredményes, a jövőben ez irányban továbbtanulni szándékozók jelentkeztek. Mivel a létszám korlátozott, ezért orientációs beszélgetés és az érdeklődésük figyelembevételével született meg a tanulók kiválasztása. A kurzus elején a COVID miatt online módon történt a megvalósítás. A kontakt órákon a diákok 2-3 fős csoportokban dolgoztak, ennek során egyéni ötleteik is megvalósításra kerültek. Igény szerint természetesen tanári segítséggel. Programot nagyon nagy mértékben hátráltatta a rengeteg COVID hullám és a hirtelen meghozott korlátozások, hosszabbítások. Volt időszak, amikor az oktatásirányítás nem engedte a szakkörök megtartását, csak ha a távolságtartás garantálható lett volna.

  1. ábra Egy szakköri diákunk néhány munkája – TinkerCAD ARDUINO Online szimulátor szoftver – hardver és szoftver összeállítás és tesztelés

Az Arduino és a Raspberry Pi programozás tanításának egyik fontos eleme az algoritmizálási készség, az algoritmus készítésében való jártasság minél hatékonyabb fejlesztése. A programozás tanításában és tanulásában tapasztalt sikertelenségeket nem egy programozási nyelv ismerethiánya okozza.

  1. 2. ábra – Robotautó Javítás

Annál inkább a diákok fejletlen algoritmikus gondolkodása, az órák érdekességének hiánya és a tanulók érdeklődésének alacsony szintje. Fő motivációként jelenik meg, a tanulóknak való segítségnyújtás, az algoritmikus gondolkodás fejlődésének elősegítése, hogy a diákok szűkebb körben tanuljanak meg algoritmusokat készíteni, de mindezt, ne tanulásnak, hanem játéknak, kreatív tevékenységnek érzékeljék. Ebben nagy segítségünkre van az Arduino IDE fejlesztőkörnyezet, mely magyar nyelvű lokalizációt is tartalmaz. A másik nagy előny, hogy a tanulók azonnal ki tudják próbálni az általuk megírt programot az elkészített hardvereszközön, így a fejlesztés nem pusztán a kód beírásából áll. Ez a módszer véleményünk szerint nagymértékben fokozza a diákok motivációját. A program és a hardver teszteléséhez rendelkezésre állnak rendkívül innovatív szimulációs eszközök is. Ezekre egy jó példa az Autodesk cég által fejlesztett tinkercad.com weboldal, ahol virtuális hardver és szoftvertervezésre is lehetőség van. Ezt a projektünk elején a tanulók COVID alatti online oktatás idején sikeresen használtuk. Enélkül nem sikerült volna a szakkört megtartani.

  1. 4. ábra Virtuális fejlesztés (TinkerCAD)

 

 

  1. Szakmai kirándulás

Mivel a korábbi évben nagyon jól sikerült, a tehetséggondozási programban résztvevő tanulókkal 2020. május 20–21. között kétnapos tanulmányi kirándulást terveztünk megvalósítani. Ennek keretében Győrbe látogattunk volna el. Az első napra a Pannonhalmi Apátság, majd a Győri Mobilis Interaktív Kiállítási Központ meglátogatása szerepelt a terveinkben. Itt a tavalyi évhez hasonlóan gyakorlati foglalkozásokon vettünk volna részt, kémiai-, és fizikai kísérletek megfigyelésével.

A 2021-2022-es tanévben a tavaszi koronavírus járványhelyzet miatt a szakmai kirándulás programjának megvalósítását sajnos el kellett halasztanunk, végül megvalósítása nem látszott életszerűnek a COVID vészhelyzet és utazási tilalom és a diákok oltottságának hiánya miatt. Sajnos nem volt megvalósítható a kirándulás.

A forrásokat eszközök beszerzésére csoportosítottuk át, de a chiphiány miatt sajnos 2023. közepi határidőre vállalták a cégek a tervezett beszerzést. Az ismételten áttervezett költségvetés DKÜ és egyéb adminisztrációs problémák miatt nehézségekbe ütközött.

 

 

 

  1. június 30. Gozner Zoltán
    foglalkozásvezető

 

 

 

Dobrai Tibor

Önkéntes Segítő