Przedstawiam Wam instrukcję budowy Zagadkomatu, czyli maszyny zadającej zagadki logiczne i gratyfikującej dobrą odpowiedź zdrową przekąską. Ciekawe, co by było gdyby coś takiego zainstalować na każdym szkolnym korytarzu?
Ideą tego urządzenia jest zadawanie ciekawych, angażujących zagadek, które skłaniają do myślenia, a następnie nagradzanie odpowiadającego zdrową przekąską.
Początkowo chciałem zbudować to urządzenie w trakcie zajęć technicznych z dziećmi (podobnie jak naszą Edukacyjną Szklarnię), ale okazało się to na tyle skomplikowane, że ostatecznie całość pracy właściwie wykonałem sam (choć z wykorzystaniem narzędzi znajdujących się w naszej pracowni). Myślę jednak, że ze starszymi uczniami, np. w technikum bez problemu dałoby się zbudować coś takiego w trakcie zajęć.
Materiały
Przy zakupach produktów elektronicznych w nawiasach podaję numery katalogowe ze sklepu botland.com.pl, gdzie dokonywaliśmy zakupów. Przy zakupach podaję szacunkowe koszty danego elementu, tak, żebyśmy wiedzieli ile mniej więcej potrzebujemy budżetu na wykonanie urządzenia. Część z elementów posiadaliśmy już w naszej pracowni i nie trzeba było kupować ich bezpośrednio do tego projektu, ale i tak postarałem się przy nim podać szacunkową kwotę.
Tak więc do wykonania Zagadkomatu potrzebujemy:
- Metalowa skrzynka na listy, która będzie stanowić obudowę naszego urządzenia – ok. 200 zł – wykorzystaliśmy taką oto skrzynkę z marketu budowlanego:
- Niewielka metalowa rameczka do zdjęcia w celu zrobienia „okienka” – ok. 20 zł (kiedyś znalazłem coś takiego na Allegro, ale później czegoś podobnego szukałem i nie mogłem znaleźć)
– Raspberry Pi 3 (RPI-05576), ale może być też nowszy model – ok. 300 zł
– Zasilacz do Raspberry Pi, 5V– biały (ZAS-05629) – 43,90 zł
– Ekran dotykowy Waveshare H – pojemnościowy LCD TFT 10,1'' 1024x600px dla Raspberry 3B+/3B/2B/Zero + obudowa (WSR-05698) – 529,00 zł (w zestawie z tym ekranem znajduje się również zasilacz 12 V, który wykorzystałem także do zasilania silnika liniowego, krótkiej taśmy LED oraz wzmacniacza audio)
– Przewody połączeniowe żeńsko-żeńskie 60cm – 40szt. (KAB-03479) – 19,70 zł
- Siłownik linowy 12V 30 mm, który znalazłem na Allegro (zamówiłem go z Chin, ponieważ nie mogłem znaleźć podobnego siłownika w żadnym polskim sklepie) – ok. 70 zł
- Dwukanałowy sterownik silników L298N - moduł WB291111 - Iduino ST1112 – 21,90 zł (MOD-08227) – choć wystarczyłby jednokanałowy, gdyż Zagadkomat używa tylko jednego silnika, tzn. siłownika liniowego
- Mały głośniczek bez obudowy – ok. 20 zł (ponieważ Zagadkomat wydaje dźwięki, a można też dodać do niego nagrania z pytaniami, tak jak w naszej Szklarni, ale ja nie chciałem tego robić z myślą, o tym, że będziemy na bieżąco aktualizować zagadki, a dodawanie nowych nagrań byłoby wtedy bardziej problematyczne niż tylko edycja pliku tekstowego z zagadkami i odpowiedziami)
- Wzmacniacz audio TDA2030 6-12V 18W – jednokanałowy (MOD-07147) – 9,90 zł (próbowałem wykorzystać małe głośniczki z wbudowanym wzmacniaczem, ale niestety nie zmieściły się)
- Krótka taśma LED – ok. 50 cm
- Okrągły włącznik zasilania 240V – myślę, że można kupić taki w markecie za ok 10 zł
- Kabel z wtyczką do gniazdka i ok. 1 m wolnego kabla do połączeń wewnętrznych – ok. 10 zł
- Dwie wtyczki na 240 V – ok. 20 zł
- Taka oto konstrukcja z cienkiej sklejki, listwy 2x4 cm i cienkiej pleksi (nie ma jej akurat na tym zdjęciu, ale zobaczycie ją poniżej). Element ten jeszcze trochę przerabiałem, żeby wszystkie elementy się mieściły w obudowie:
- Wydruk 3D mechanizmu podającego – jest to dosyć istotny element, do którego wykonania potrzebna jest drukarka 3D, którą akurat mamy w naszej pracowni po realizacji projektu Międzypokoleniowa Pracownia Pomysłów 3D. Projekt tego elementu wykonany został przy użyciu portalu tinkercad.com, o którym zresztą piszę przy okazji omawiania tamtego projektu.
Muszę przyznać, że wykonanie tego elementu było wyzwaniem. Początkowo mechanizm podający chciałem skonstruować w formie obrotowej (wtedy musielibyśmy wykorzystać silnik obrotowy) i wyglądał on tak:
Wydrukowałem taki element o promieniu elementu obrotowego 18mm (z myślą o takiej średnicy obiektu, który miałby przez niego przechodzić), ale niestety obiekty (o których zaraz wspomnę) blokowały się w nim. Podobnie było, kiedy powiększyłem ten element do 25mm. Tak więc miałem za sobą dwie nieudane próby z takimi oto wydrukami:
Zmieniłem więc koncepcje z obrotowej, na – jaką ją nazwałem – szufladkową. Mechanizm podający przypomina otwierającą się szufladkę, do której poruszania potrzeby jest więc siłownik liniowy, a nie silnik obrotowy:
To po lewej, to obudowa „szufladki”, a po prawej jej wnętrze.
Udostępniam Wam wszystkie te modele, może przydadzą się Wam też do innych projektów. Są one w formatach: obj, stl i glb.
Pobierz modele 3d
Szacunkowy koszt materiałów do wykonania Zagadkomatu to więc około 1300 zł.
Budowa
Tak wiec elementy te połączone zostały w taki oto sposób:
A na zamknięciu skrzynki umieszczone zostały następujące elementy:
Tak to wygląda w całości:
Żeby to zmontować, trzeba było wyciąć w skrzynce dwie dziury: jedną większą na ekran, a drugą mniejszą na okienko:
Na tym drugim zdjęciu widać jeszcze głośniczek w obudowie, ale ostatecznie musiałem go z niej wymontować, bo nie mieściło się to wszystko w skrzynce.
Urządzenie wykorzystuje dwa zasilacze prądu stałego: 5V z Raspberry Pi i 12 V z ekranu. Zasilają one:
- 5V: jedynie Raspberry Pi
- 12V: ekran, taśma LED, siłownik (przez sterownik) oraz wzmacniacz audio
Schemat urządzenia wraz z podłączeniem pinów do Raspberry Pi:
Podłączenie pinów do Raspberry Pi:
Podłączenie sterownika silnika (siłownika):
Podłączenie wzmacniacza audio:
Włącznik 240 V w obudowie:
Obiekty gratyfikujące
Założeniem Zagadkomatu jest przekazanie odpowiadającemu nagrody za dobrze udzieloną nagrodę. Na początku pomyślałem sobie, że dobrą nagrodą byłyby po prostu cukierki, bo przecież lubimy słodycze, ale od razy przyszły mi na myśl dwa ograniczenia:
- Po pierwsze cukierki mają raczej nieregularne kształty i pakowane są w opakowania, które bardzo łatwo mogą zablokować każdy mechanizm podawczy, trzeba by więc poszukać cukierków, które mają kształt np. jednolitej kuli i pakowane są np. w folię aluminiową. Znalezienie takich cukierków, choć zapewne możliwe, byłoby nieco problematyczne. Można by też ew. umieścić w Zagadkomacie cukierki bez opakować, np. jakieś dropsy lub landrynki, byłoby to jednak bardzo niehigieniczne, a poza tym pojawiła się druga myśl...
- Przecież cukierki psują zęby i w ogóle jedzenie zbyt dużej ilości cukru nie jest zbyt zdrowe, a przecież, jeśli ktoś dobrze odpowiadałby na zagadki, to miałby ich dużo i tworzyłoby to nielogiczny ciąg: używanie myślenia w celu odpowiedzi na zagadkę –> brak używania myślenia, bo zjedzenie zbyt dużej liczby cukierków prowadzi do złych konsekwencji.
Tak wiec pomyślałem o innym produkcie: orzechy. Podobno orzechy dobrze wpływają na funkcjonowanie mózgu, tak więc wszystko by się zgadzało. Orzechy włoskie są jednak zbyt duże do wykorzystania w naszym Zagadkomacie, dlatego też pomyślałem o orzechach laskowych, które też zakupiłem (łącznie z dziadkiem):
Niestety orzechy laskowe charakteryzują się tym, że mają różne rozmiary i niestety zarówno przy użyciu mechanizmu podającego obrotowego (w dwóch rozmiarach, o których pisałem powyżej), jak i szufladkowego po prostu się blokowały. Także orzechy przekazałem na potrzeby naszych działań warsztatowych i jeśli do nas przyjedziecie może nasze trenerki Was nimi poczęstują (np. w formie punktów zdobywanych w czasie gry integracyjnej lub edukacyjnej).
Zupełnie przypadkowo wpadły mi w ręce mini-cukierki, także pomyślałem, że może jednak spróbuję je wykorzystać. Niestety (a może na szczęście) także blokowały mechanizm:
Ostatecznie udało się jednak znaleźć odpowiednią nagrodę wydawana przez Zagadkomat. Jak może wiecie (jeśli czytacie naszego bloga regularnie), przy naszym ośrodku w centrum Lublina prowadzimy ogród warzywny i tak się akurat złożyło, że w roku 2022 bardzo obrodziły nam dynie i w szafie, w której trzymamy nasiona złożyliśmy wysuszone pestki z tego warzywa.
Pestki te idealnie nadały się do Zagadkomatu. Po pierwsze nie blokują mechanizmu, a po drugie też mają właściwości zdrowotne. Tak więc nasz Zagadkomat, po udzieleniu dobrej odpowiedzi na zadane pytanie częstuje nas właśnie pestkami z dyni. Pestki, przed zjedzeniem trzeba obrać z łupiny, co ogranicza trudności natury higienicznej. Myślę sobie, że nasiona słonecznika też świetnie sprawdziłyby się w tej roli, choć jeszcze tego nie sprawdzałem.
Pestki dyni wsypujemy od góry, po otwarciu skrzynki w tym miejscu, w którym standardowo otwiera ją listonosz:
A wypadają one z dołu, przez mechanizm szufladkowy, którego funkcjonowanie możemy obserwować przez okienko, żeby lepiej było to widać, mechanizm oświetlony jest taśmą LED:
W związku z tym dobrze jest podstawić coś pod urządzenie, żeby pestki się nie rozsypywały:
Oprogramowanie
Zagadkomat wykorzystuje bardzo podobne oprogramowanie, jak nasza Edukacyjna Szklarnia. Program napisany w języku Python 3 uruchamia się wraz z startem systemu (o tym, jak to zrobić), a następnie pojawia się ekran startowy.
Na zdjęciu widzicie też karteczki, które chwilowo przykleiłem do Zagadkomatu, żeby zachęcać to jego samodzielnego uruchomienia.
Po kliknięciu „Rozpocznij grę” zadawane są zagadki:
W Edukacyjnej Szklarni nie pojawia się dotykowa klawiatura i przy każdej zagadce podane są 4 odpowiedzi, z których jedna jest prawidłowa, natomiast w Zagadkomacie odpowiedzi wprowadza się za pomocą dotykowej klawiatury i musi być ona wprowadzona dokładnie w takiej formie, jaka podana jest w pliku z zagadkami (ważne jest np. wielkość liter i brak polskich znaków, których nie ma na tej klawiaturze). Także trzeba pamiętać o tym wymyślając zagadki. Jeśli np. odpowiedź na zagadkę brzmi: „1,3”, to trzeba ją właśnie tak wpisać i np. „1,30” będzie uznana za błędną.
Zagadki zapisane są w pliku tekstowym questions.txt w taki sposób, że zagadka znajduje się w jednej linii, w kolejnej odpowiedź, w kolejnej linii (bez pustej linii) kolejna zagadka i tak dalej. Na końcu pliku powinna być pusta linia.
W naszym Zagadkomacie wykorzystałem różne zagadki, począwszy od prostych pytań dotyczących znajomości tabliczki mnożenia, a skoczywszy na dosyć trudnych zagadkach logicznych i wymagających obliczeń prawdopodobieństwa. Jedna zagadka dotyczy także kwestii egzystencjalno-filozoficznych wykorzystując wiedzę gramatyczną o częściach mowy (to moja ulubiona zagadka w tej kwestii J, ale myślę, że bez problemu będziecie potrafili na nią odpowiedzieć), a jedna pochodzi z Hobbita z „pojedynku na zagadki”, jaki stoczył Bilbo z Gollumem w zamieszkiwanych przez niego podziemiach. Część zagadek wymyśliłem sam, a część znalazłem w różnych źródłach i w Internecie. Niektóre z nich znajdują się w zbiorze zagadek dostępnym w naszym sklepie. W poniżej udostępnionym kodzie celowo usunąłem zagadki i odpowiedzi, tak, żeby nie psuć Wam frajdy, gdyby zdarzyło się Wam odwiedzić Centrum i samodzielnie korzystać z naszego Zagadkomatu.
Na oprogramowanie Zagadkomatu składa się:
- główny plik: zagadkomat.py
- plik z zagadkami i odpowiedziami (zostaw na końcu pustą linię): questions.txt
- pliki dźwiękowe pobrane z darmowego serwera (szczerze mówiąc nie pamiętam którego, chyba z freesound.org)
- pliki graficzne przygotowane przeze mnie na podstawie grafiki z Pixabay
Jeśli wczytacie się w kod, zauważycie, że ukryłem też w nim dwa przyciski awaryjnego otwierania i zamykania szufladki, ale nie będę Wam pisał, gdzie one się znajdują (bo ktoś za szybko mógłby wyjeść wtedy wszystkie pestki 🙂 ).
Pobierz oprogramowanie Zagadkomatu
Kącik Zagadek
Obok naszego Zakadkomatu umieściliśmy również dwa inne gadżety edukacyjne, tworząc tym samym taki mały kącik zagadek. Znajduje się tam taki tor kulkowy, który jest jednocześnie czymś na rodzaj prostej maszyny szyfrującej:
Na torze kulkowym poukrywane są literki i rozszyfrowanie wiadomości polega na ich odczytaniu w odpowiedniej kolejności:
A obok niego ustawiliśmy także taką drewniana łamigłówkę, której rozwiązanie wcale nie jest proste:
I tak wygląda nasz mały kącik zagadek:
Jeśli chcecie zobaczyć i osobiście przetestować nasz Zagadkomat (a także inne nasze edukacyjne atrakcje), to zapraszamy na nasze warsztaty dla klas. Zagadkomat umieszczony jest w holu budynku dydaktycznego, gdzie zazwyczaj odbywają się warsztaty w bliskim sąsiedztwie Edukacyjnej Szklarni i Edukacyjnej Piaskownicy:
Podobne treści na naszym blogu:
- Edukacyjna Szklarnia z Raspberry Pi [zrób to sam] – opis budowy bardzo podobnego w sensie technologicznym urządzenia, również z oprogramowaniem do pobrania
- Edukacyjna Piaskownica dynamicznie pokazująca odwzorowania hipsometryczne i labirynt dla kulek, który ją przykrywa [zrób to sam] - to urządzenie wykorzystuje zupełnie inną technologię, ale jego używanie także daje mnóstwo satysfakcji
- Dlaczego żelazka nie mają włączników? i 22 inne niebanalne pytania uczące myślenia – zbiór nietypowych pytań dotyczących naszego codziennego życia, na które myślę nawet wiele dorosłych osób miałoby problem udzielić odpowiedzi
- Jak uczyć zdrowego rozsądku – 17 porad dla rodziców, nauczycieli i wychowawców
- Zagadki w Pracy z Grupą [produkt w sklepie] – zbiór ponad 70 zagadek, wraz z podpowiedziami (które naprowadzają rozwiązujących) oraz szczegółowymi rozwiązaniami i rysunkami, które dokładnie objaśniają każdą zagadkę
Jak się Wam podoba nasz Zagadkomat? Macie może jakieś uwagi, albo podobne nietypowe pomysły do wykorzystania w celach edukacyjnych? Zapraszam do dyskusji w komentarzach.
Autor wpisu:
dr Michał Czakon
Pomysłodawca metod edukacyjnych Centrum Dobrego Wychowania, Psycholog, Trener, Dydaktyk, Autor bloga: jakdzialacskutecznie.pl, Autor pakietu metod 99 pomysłów na godziny wychowawcze.
