Predstavenie projektu

Žiaci v skupinách zostavia 3D tlačený kaleidoskop podľa návodu z portálu Instructables. Využívajú zrkadlové fólie a bezdrôtové LED diódy napájané indukčnou cievkou. Počas aktivity pozorujú optické javy – odraz a lom svetla – a diskutujú o ich využití v praxi. V obrazcoch vznikajúcich v kaleidoskope identifikujú osovú a stredovú súmernosť, čím prepájajú fyziku s geometriou. Aktivita prepája teóriu s praktickým zážitkom a podporuje záujem o techniku, fyziku a matematiku.

Výstup žiakov:

Zostavený funkčný kaleidoskop a krátka prezentácia o princípe jeho fungovania

Edukačné ciele: 

1. Prakticky overiť poznatky o optických javoch (lom a odraz svetla).
2. Rozvíjať technické zručnosti pri práci s 3D tlačenými dielmi.
3. Pochopiť princíp bezdrôtového napájania LED diód pomocou elektromagnetickej indukcie.
4. Rozvíjať tímovú spoluprácu a kreativitu pri konštrukcii kaleidoskopu.
5. Identifikovať a aplikovať osovú a stredovú súmernosť pri pozorovaní obrazcov v kaleidoskope.
6. Prepájať teoretické poznatky fyziky a matematiky s praktickým využitím v technike. 

 

Navrhla účastníčka programu EduPOWER, Katarína Brinziková (text upravený pre potreby zverejnenia). 

---

Materiály, pomôcky, zdroje

1. Online návod na tlač kaleidoskopu z portálu Instructables
2. 3D tlačené diely (STL súbory) a podrobný návod
3. Zrkadlová fólia (školské zrkadielká)
4. LED diódy a indukčná cievka (AliExpress-v slovenských obchodoch nedostupné)
5. Pracovný list k optike a súmernosti
6. Bezpečnostné pokyny k práci s elektronikou
7. Individuálna reflexia žiaka
8. Hodnotiaca tabuľka

Poznámka: Indukčná cievka funguje na princípe elektromagnetickej indukcie. Keď cez cievku prechádza striedavý elektrický prúd, vytvára sa okolo nej meniace sa magnetické pole. Ak sa do tohto poľa umiestni druhá cievka (napr. v LED svetle), v nej sa indukuje elektrický prúd, ktorý napája LED diódu – bez nutnosti fyzického spojenia. Tento princíp sa využíva aj v bezdrôtových nabíjačkách pre mobilné telefóny.

V aktivite sme použili komponent z AliExpress-u: 0~70mm USB 5V Wireless Power Supply Transmitter Coil 10pcs Inductor Led Receiver Lamp Lighting Light Gundam Robot Model Lights (cca 5€).

Voliteľná hodina - Vlastný digitálny kaleidoskop

1. MakeCode návrh programu
2. BBC micro:bity + Kitronik ZIP Tile

---

Krok 1: Úvod do témy

Úvod do témy optiky a kaleidoskopu 

• so žiakmi diskutujeme o svetle, zrkadlách, súmernosti 

Tlač 3D modelu

• časti kaleidoskopu vytlačíme vopred, tlač je časovo náročná 

Materiály, pomôcky, zdroje:

• online návod na tlač kaleidoskopu z portálu Instructables
• 3D tlačené diely (STL súbory) a podrobný návod

---

Krok 2: Zostavenie kaleidoskopu

Zostavenie kaleidoskopu z dostupných materiálov resp. z 3D dielov podľa online návodu z portálu Instructables

• oboznámime žiakov so zásadami bezpečnosti pri práci 
• spoločne so žiakmi zostavíme kaleidoskop
• skontrolujeme funkčnosť a pevnosť konštrukcie

Pozorovanie obrazcov a optických javov

• žiaci pozorujú optické javy a vypracujú pracovný list 

Materiály, pomôcky, zdroje: 

• pracovný list k optike a súmernosti
• bezpečnostné pokyny k práci s elektronikou

---

Krok 3: Pripojenie indukčnej cievky

Pripojenie indukčnej cievky, testovanie LED 

Diskusia o bezdrôtovom napájaní 

 

Materiály, pomôcky, zdroje:

• LED diódy a indukčná cievka (AliExpress-v slovenských obchodoch nedostupné)

---

Krok 4: Prezentácia a hodnotenie

 Skupinová prezentácia

• žiaci prezentujú svoju prácu počas aktivity - vysvetlia princíp fungovania kaleidoskopu a opíšu pozorované javy 

Hodnotenie výstupov

Sebareflexia 

• žiaci v pracovnom liste zhodnotia svoju prácu na tejto aktivite 

 

Materiály, pomôcky, zdroje: 

• individuálna reflexia žiaka
• hodnotiaca tabuľka

---

Krok 5: Voliteľná hodina - Vlastný digitálny kaleidoskop

Úvod do BBC micro:bitov + ZIP Tile 

• žiakom predstavíme prácu s BBC micro:bitmi a ZIP Tile

Programovanie svetelných vzorov (štvorce, body) 

• žiakom ukážeme programovanie svetelných bodov
• žiaci vytvoria vlastný svetelný obrazec reagujúci na vstup (tlačidlo, gesto) 

Diskusia o súradniciach, pravdepodobnosti, RGB hodnotách

Vypracovanie pracovného listu 

• žiaci vypracujú pracovný list zameraný na analýzu počtu bodov, farieb, pozícií 

 

Materiály, pomôcky, zdroje:

• MakeCode návrh programu
• BBC micro:bit + Kitronik ZIP Tile

 

Tlačidlo A: zobrazí náhodne umiestnený a farebný štvorec 2×2 bodov

Tlačidlo B: vykreslí šikmú čiaru (diagonálu)

Tlačidlo A+B: nastaví jas displeja na vyššiu hodnotu (20) – vyššie hodnoty sú pre oko oslepujúce – odporúčame prekryť ZIP Tile bielym papierom

Gesto „naklonenie doprava“: zobrazí náhodne rozmiestnené farebné body (v rozsahu 3–10)

Gesto „naklonenie doľava“: zobrazí veľké množstvo bodov (v rozsahu 40–64), rozdelené do 4 farebných skupín

Gesto „3G“ (prudký pohyb): podobne ako pri naklonení doprava – zobrazí náhodné body

 

Tento program je výborný na:

• pozorovanie náhodnosti (náhodné súradnice, farby, počet bodov)

• analýzu dát (koľko bodov, aké farby, kde sa nachádzajú)

• matematické modelovanie (súradnice, pravdepodobnosť, symetria)

• reakciu na vstupy (tlačidlá, pohyb)

• programovanie vizuálnych vzorov (štvorce, body, farby)

---