საახალწლო დღესასწაულები ყოველთვის სიყვარულის, სიხარულის, სილამაზისა და სითბოს ატმოსფეროსთან ასოცირდება. ამ დღეებში ყველა ცდილობს, საკუთარი ინტერიერი და ექსტერიერი გახადოს ჯადოსნური. საოცნებო გარემოს შესაქმნელად ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ატრიბუტია საახალწლო დეკორაციები, რომლებშიც ძირითადი დატვირთვა აქვს LED და ნეონის ნათურებს. ისინი სილამაზესთან ერთად განაპირობებენ სიმყუდროვეს და ვიზუალურად მომხიბვლელ მრავალფეროვნებას.
წინამდებარე სტატიაში ვისაუბრებ LED-ნათურების რაობაზე, მათ უპირატესობაზე სხვა ტიპის ნათურებთან მიმართებაში და დამწყებთათვის წარმოგიდგენთ მარტივი წრედების აწყობის ინსტრუქციას Tinkercad-სა და Arduino-ში. სწორედ Tinkercad-სა და Arduino-ში მუშაობაა წარმოადგენს სასკოლო სივრცეში STEAM განათლების დანერგვის საუკეთესო პრაქტიკას.
STEAM განათლება არის სწავლა-სწავლების მიდგომა, რომელიც აერთიანებს მეცნიერებას, ტექნოლოგიას, ინჟინერიას, ხელოვნებას და მათემატიკას, როგორც უნიკალურ შესაძლებლობას მოსწავლეთა კრეატიულობის, მაღალი სააზროვნო უნარების განსავითარებლად. STEAM მოზარდს უბიძგებს ღრმა ფიქრისა და ანალიზისკენ.
STEM განათლება საშუალებას აძლევს ახალგაზრდას, მონაწილეობა მიიღოს ექსპერიმენტებში, დაუშვას შეცდომები და საკუთარ გამოცდილებაზე დაყრდნობით გამოიტანოს დასკვნები, არ დაეყრდნოს მხოლოდ სახელმძღვანელოებში არსებულ ინფორმაციას. STEM განათლების ქვაკუთხედია კრიტიკული აზროვნება, ლოგიკური ანალიზი, კვლევა და პროექტზე დაფუძნებული სწავლება. ასეთი მიდგომები ბავშვებში აღძრავს ცნობისმოყვარეობას, რაც სასწავლო პროცესს ხდის მხიარულს, აქტუალურსა და ნაყოფიერს.
საბუნებისმეტყველო საგნების განცალკევებულად სწავლების ძირითადი უარყოფითი მხარე არის ის, რომ მოსწავლეები ვერ ხედავენ კავშირს ნასწავლ დისციპლინასა და რეალურ ცხოვრებას შორის, სწორედ ამიტომ არის STEAM განათლება ასე მნიშვნელოვანი. მოსწავლეები იკვლევენ ცნობისმოყვარეობით, თამაშისა და პრაქტიკული დასწავლის საშუალებით, ახდენენ საგანთა შორის ინტეგრაციას და რაც მთავარია, თავად ქმნიან რეალურ რესურსებს.
გაგაცნობთ Tinkercad-ში ასაწყობ მარტივ და სახალისო სქემას ,,საახალწლო ნაძვის ხე“, რომლის ძირითად რესურსს წარმოადგენს LED-ნათურა.
რას წარმოადგენს LED–ნათურა?
სინათლის გამოსხივების დიოდი (LED) ნათურა არის ნახევარგამტარული მოწყობილობა, რომელიც ასხივებს ინფრაწითელ ან ხილულ შუქს. LED-ნათურები გამოიყენება ბევრ ელექტრონულ მოწყობილობაში. ასეთებია, მაგ: ინდიკატორის ნათურები, მანქანის სამუხრუჭე ნათურები, ალფანუმერული დისპლეები, ბილბორდები, შენობების შიდა და გარე განათება, სხვადასხვა სახის დეკორაციები და სხვა. ინფრაწითელი LED-ნათურები გამოიყენება ავტოფოკუსირებულ კამერებსა და სატელევიზიო დისტანციურ მართვის პულტებში. ის ასევე სინათლის წყაროდ გამოიყენება ოპტიკურ-ბოჭკოვან სატელეკომუნიკაციო სისტემებში.
LED-ნათურები მუშაობენ ელექტროლუმინესცენციით, რომელშიც ფოტონების ემისია გამოწვეულია მასალის ელექტრონული აგზნებით. LED-ნათურებში ყველაზე ხშირად გამოყენებული მასალაა გალიუმის არსენიდი (GaAs), ასევე, გამოყენება ალუმინის გალიუმის არსენიდი ( Al x Ga 1−x As ) ან ალუმინის გალუიმის ინდიუმის ფოსფიდი (InAlGaP). ეს ნაერთები მზადდება ნახევარგამტართა ჯგუფის III-V, ანუ, პერიოდული სისტემის III და V სვეტებში ჩამოთვლილი ელემენტებისგან. ნახევარგამტარის შემადგენლობის შეცვლამ შეიძლება, შეცვალოს გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძე და შესაბამისად, ფერი.
ელექტრონული ემისია ძირითადად ხდება სინათლის სპექტრის ხილულ (ტალღის სიგრძე 0,4-დან 0,7 მიკრომეტრამდე) ან ინფრაწითელ ნაწილში (ტალღის სიგრძე 0,75-დან 1,5 მიკრომეტრამდე). LED-ნათურის სინათლის სიკაშკაშე დამოკიდებულია LED-ის მიერ გამოსხივებულ სიმძლავრეზე და თვალის შედარებით მგრძნობელობაზე გამოსხივებულ ტალღის სიგრძის მიმართ. მაქსიმალური მგრძნობელობა ხდება 0,555 მიკრომეტრზე, რომელიც გულისხმობს ყვითელ-ნარინჯისფერ და მწვანე რეგიონს. LED-ებში გამოიყენება დაბალი ძაბვა, დაახლოებით 2,0 ვოლტი. დენის ძალის მნიშვნელობა დამოკიდებულია აპლიკაციაზე და მერყეობს რამდენიმე მილიამპერიდან რამდენიმე ასეულ მილიამპერამდე.
LED-ნათურები საახალწლო განათებისთვის წარმოადგენენ საუკეთესო არჩევანს ბევრი უნიკალური თვისების გათვალისწინებით. ისინი არა მხოლოდ ლამაზია, არამედ ენერგოეფექტური და მრავალმხრივი ფუნქციით დატვირთული. LED-ნათურა საახალწლო დეკორაციებში დიდი პოპულარობით სარგებლობს რამდენიმე მიზეზის გამო:
- გამოირჩევა ფერის, ფორმის, უნიკალური დიზაინის მრავალფეროვანი არჩევანით. მზადდება სხვადასხვა ფორმის ნათურები – ვარსკვლავები, ბურთულები, ფიფქები და ა.შ.
- ენერგოეფექტურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი გაცილებით ნაკლებ ელექტროენერგიას მოიხმარენ და შესაბამისად, მცირეა ხარჯები. LED-ნათურები სხვა ტიპის ნათურებთან შედარებით, უფრო მეტ ხანს მუშაობენ, ეს კი მათ გამოყენებას მნიშვნელოვან უპირატესობას ანიჭებს.
- ამ ტიპის ნათურა არ ცხელდება, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ბავშვების გარემოცვაში მათ უსაფრთხოდ გამოსაყენებლად. ასევე, აღსანიშნავია, რომ არ შეიცავს ვერცხლისწყალს და ჯანმრთელობისთვის მავნე სხვა აირებს.
- მათი გამოყენება შესაძლებელია როგორც შიდა, ასევე გარე განათებისთვის. LED-ნათურები გამოიყენება ნაძვის ხის, კარ-ფანჯრების და სხვა ადგილების დეკორაციული სტილით გასაფორმებლად. ამ ნათურებს არ აქვს მინის ნაწილები, რაც განაპირობებს მათ მდგრადობას მექანიკური დაზიანების მიმართ.
LED-ნათურები თანამედროვე დიზაინის განუყოფელი ატრიბუტია. ის ნებისმიერ ინტერიერსა და ექსტერიერს მომხიბვლელობას ანიჭებს. შეიძლება გამოვიყენოთ საახალწლო დეკორაციების მორთვის მრავალი იდეა:
- შესაძლებელია ნაძვის ხის განათების უნიკალურ ნიმუშებისა და ეფექტების შექმნა;
- შეიძლება, შეიქმნას კარ-ფანჯრის გასაფორმებელი სხვადასხვა ფორმები, წარწერები და ნიმუშები;
- გარე განათების მოწყობა, რაც განაპირობებს სადღესასწაულო ატმოსფეროს მთელ უბანში;
- LED-ნათურებით შეიძლება ვაზების, სანთლების, სურათებისა და სხვა დეკორაციული ობიექტების გაფორმება;
- სპეციალური LED-ლენტები შეიძლება სინქრონიზდეს მუსიკასთან და შეიქმნას უნიკალური სინათლის შოუ;
- არსებობს სმარტ LED-ნათურები, რომელთა კონტროლი შეიძლება სმარტფონის საშუალებით და შესაძლებელია ავტომატიზებული განათების სცენარების შექმნა.
ცოტაოდენი ფანტაზია და შესაბამისი რესურსი საკმარისია საკუთარი LED-დეკორაციების შესაქმნელად. LED-ნათურებით შესაძლებელია საინტერესო სქემების აწყობა Tinkercad-ში, ხოლო შემდეგ უკვე ამ სქემის მიხედვით რეალური მოწყობილობის შექმნა Arduino-ში.
Tinkercad-სა და Arduino-ში მუშაობა მოსწავლეებში ავითარებს კრიტიკულ აზროვნებას, პრობლემების გადაჭრის, ლოგიკური მსჯელობის უნარებს და შემოქმედებითობას. მსგავსი პლატფორმებით მუშაობა საჭიროებს ელექტრონიკისა და პროგრამირების საფუძვლების გაცნობას. მოზარდები სწავლობენ ელექტრონული სქემების შექმნას, პროგრამირების საწყისებს და ფიზიკური მოწყობილობების აწყობას, რაც ხელს უწყობს მათში ტექნოლოგიური განათლების ამაღლებას. ასევე, სამომავლოდ, სხვა მსგავსი და კიდევ უფრო მაღალტექნოლოგიური სიახლეების განხორციელებას. მოზარდებს უვითარდებათ როგორც გუნდური, ასევე დამოუკიდებლად მუშაობის უნარები.
Tinkercad არის უფასო, ადვილად გამოსაყენებელი პროგრამა 3D დიზაინის, ელექტრონიკისა და კოდირებისთვის. Tinkercad არის ონლაინპლატფორმა, რომლის საშუალებით შესაძლებელია ელექტრული წრედების აწყობა. Tinkercad და Arduino ხელს უწყობს მოსწავლეებში სხვადასხვა საგნობრივი დისციპლინის ინტეგრირებულად დასწავლისა და საჭირო უნარების ათვისების შესაძლებლობას. კონკრეტულად ასეთებია:
- კომპიუტერული მეცნიერების საფუძვლები: პროგრამირების ენების შესწავლა და პროგრამული ლოგიკის განვითარება, ალგორითმული აზროვნება; როგორ დავწეროთ კოდი, რომელიც მართავს LED-ებს, გამორთვას და ნათების ინტენსივობას; სხვადასხვა ეფექტის, მაგალითად, მბჟუტავი, გაქრობადი, ანიმაციური განათების სისტემების შექმნის შესაძლებლობა; რობოტების პროგრამირება, ვირტუალური მოწყობილობების და სიმულაციების შექმნა;
- ინჟინრული უნარები: დიზაინი, მოდელირება, მსგავსი ან უნიკალური დიზაინის მქონე პროდუქტის შექმნა;
- მათემატიკური უნარები: გაზომვები, გამოთვლები, მონაცემთა ანალიზი; გეომეტრიული ფორმების შექმნა, გრაფიკების აგება, მონაცემთა ვიზუალიზაცია;
- ფიზიკა: ელექტრობის ძირითადი პრინციპების შესწავლა. ძაბვა, დენი, წინააღმდეგობა და მათი ურთიერთკავშირი, მუდმივი დენის კანონები, გამტარების, კონდენსატორების მიმდევრობითი და პარალელური შეერთება. ელექტროსქემების სიმულაცია, სენსორები, მექანიკური მოძრაობის მოდელირება;
- ხელოვნება: ინტერაქციული ხელოვნების ნიმუშების შექმნა;
- მომხმარებლის გაცნობა: როგორ მუშაობს LED ნათურა, რეზისტორი, Arduino-ს მიკროკონტროლერი და სხვა. როგორ დავაკავშიროთ მონაცემები, მივიღოთ სასურველი შედეგი.
- პრობლემების გადაჭრა და საკუთარი პროექტების შექმნა: რეალური სამყაროს პრობლემების ელექტრონული გადაწყვეტის შემუშავება, იდეების დიზაინი და უნიკალური პროექტების შექმნა.
Tincerqad ძალიან მოსახერხებელია დამწყებთათვის, რადგან არ საჭიროებს რთული პროგრამული უზრუნველყოფის ცოდნას. ამის შემდეგ შესაძლებელია, ზუსტად იმავე სქემითა და გენერირებული კოდით მუშაობა Arduino-ში და უკვე რეალური პროდუქტის შექმნა.
გაგაცნობთ Tinkercad-ში ასაწყობ მარტივ და სახალისო პროექტის – „საახალწლო ნაძვის ხე“ – სქემასა და მისი მუშაობის კოდს.
პირველ ჯერზე ვისწავლოთ უმარტივესი – ერთი ნათურის ციმციმის აგება. გთავაზობთ ჩემ მიერ აგებულ სქემას და შესაბამის კოდს:
სქემა: https://rb.gy/ey7x2y
კოდი: https://rb.gy/1v5tmi
ახლა უკვე წრედი ავაგოთ ორი ნათურასთვის:
სქემა: https://rb.gy/lh6bln
კოდი: https://rb.gy/z0kz7t
ახლა კი, სქემა სამი ნათურასთვის:
სქემა: https://rb.gy/l4tw8m
კოდი: https://rb.gy/amvvn6
საინტერესოა RGB LED-ნათურის გამოყენება. მისი უნიკალურობა მდგომარეობს იმაში, რომ ერთ ნათურას შეუძლია სხვადასხვა ფერად ნათება. ამისთვის საჭიროა შესაბამისი კოდის შექმნა და გამოყენება.
სქემა: https://rb.gy/wkfbgq
კოდი: https://rb.gy/vnldnl
გადავიდეთ ყველაზე საინტერესო ნაწილზე. შევთავაზოთ მოსწავლეებს, ააწყონ სქემა საახალწლო ნაძვის ხის მოდელი. შესაძლებელია, რესურსი გაკეთდეს, როგორც Tincerqad-ში, ასევე რეალურად, arduino-ს გამოყენებით.
სქემა: https://rb.gy/1kjyfe
კოდი: https://rb.gy/iir2np
ყველაზე საინტერესო და შრომატევადი სამუშაო, საახალწლო ნაძვის ხე მრავალი ნათურის გამოყენებით:
სქემა: https://rb.gy/8yxsm1
კოდი: https://rb.gy/qxf17u
Tinkercad-ში წრედების აწყობის შემდეგ მარტივია იმავე წრედებისა და კოდების გამოყენებით რეალური რესურსის შექმნა Arduino-ს გამოყენებით. რეალური წრედის ასაწყობად საჭიროა შემდეგი რესურსები: Arduino-uno, LED ნათურები, ჯამფერები, რეზიტორები, დიოდები.
მსგავს ყოფა-ცხოვრებასთან დაკავშირებულ პროექტებს მოსწავლეები განსაკუთრებული ინტერესით და ხალისით განახორციელებენ.
სასარგებლო ბმულები:
გამოყენებული რესურსები:
მასწავლებლის სახლის „საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების სწავლების მხარდაჭერის“ პროგრამის“ მასალა.
