Temat 4: Urządzenia cyfrowe w szkole
📘 Teoria
W szkole wykorzystuje się wiele urządzeń cyfrowych, które wspomagają naukę, prezentowanie informacji, przygotowywanie materiałów, tworzenie modeli oraz zapewnienie bezpieczeństwa. Do najczęściej spotykanych należą różne rodzaje drukarek, drukarki 3D, projektory, tablice i monitory interaktywne oraz kamery monitoringu.
1. Drukarki – przykłady i zastosowania
Drukarki mogą działać w różny sposób i być przeznaczone do innych zadań. Przy wyborze urządzenia warto zwracać uwagę nie tylko na rodzaj technologii, ale również na takie parametry jak szybkość druku, rozdzielczość, możliwość druku kolorowego i koszty materiałów eksploatacyjnych.
- Drukarka igłowa – należy do drukarek uderzeniowych. Głowica zawiera igły, które uderzają w taśmę barwiącą i tworzą obraz na papierze. Tego typu urządzenia są nadal spotykane tam, gdzie potrzebne są wydruki wielokopiowe, np. formularze.
- Drukarka atramentowa – nanosi na papier bardzo małe krople atramentu. Dobrze nadaje się do kolorowych dokumentów, grafiki i fotografii.
- Drukarka laserowa – wykorzystuje toner oraz mechanizm elektrostatyczny. Zwykle zapewnia szybki i wyraźny druk tekstu, dlatego często jest używana do większej liczby dokumentów.
- Drukarka 3D – wytwarza obiekty przestrzenne na podstawie przygotowanego komputerowo modelu.
W przypadku drukarek 2D ważnymi parametrami są m.in. rozdzielczość druku wyrażana w dpi, szybkość druku, format obsługiwanego papieru, druk kolorowy lub monochromatyczny oraz sposób podłączenia urządzenia.
2. Drukarki 3D
Drukarka 3D tworzy obiekt warstwa po warstwie. W popularnych drukarkach szkolnych stosuje się technologię polegającą na nanoszeniu roztopionego tworzywa. Materiał ma postać żyłki zwanej filamentem, nawiniętej na szpulę.
Przed rozpoczęciem wydruku należy przygotować model 3D. Może on zostać utworzony w programie do modelowania albo pobrany z odpowiedniego źródła. Jednym z popularnych formatów przeznaczonych do wymiany modeli jest .stl.
Model otwiera się następnie w programie typu slicer. Program ten przygotowuje model do pracy drukarki. Pozwala m.in.:
- ustawić położenie i orientację modelu na stole roboczym,
- zmienić skalę modelu,
- określić wysokość warstwy,
- ustawić stopień wypełnienia wnętrza obiektu,
- tworzyć podpory dla elementów, które nie mogą być drukowane bezpośrednio w powietrzu,
- oszacować czas drukowania i zużycie materiału,
- wygenerować instrukcje sterujące pracą drukarki.
Przykładowe programy typu slicer to Cura, PrusaSlicer i Slic3r. Po przygotowaniu parametrów program dzieli model na kolejne warstwy i tworzy plik z instrukcjami dla drukarki, często w postaci G-code.
Etapy przygotowania wydruku 3D
- Przygotowanie lub pobranie modelu 3D.
- Wczytanie modelu do slicera.
- Ustawienie modelu na stole roboczym i określenie jego orientacji.
- Dobranie parametrów wydruku, np. wysokości warstwy, wypełnienia i podpór.
- Przejrzenie symulacji kolejnych warstw i sprawdzenie przewidywanego czasu drukowania.
- Wygenerowanie pliku dla drukarki i rozpoczęcie wydruku.
3. Tablice i monitory interaktywne
Tablica interaktywna współpracuje zazwyczaj z komputerem i projektorem. Obraz jest wyświetlany na powierzchni tablicy, a użytkownik może oddziaływać na prezentowane treści, np. wskazywać elementy, pisać, zaznaczać i obsługiwać programy.
Monitor interaktywny łączy funkcję dużego ekranu z obsługą dotykową. Nie wymaga osobnego projektora, dzięki czemu obraz jest zwykle dobrze widoczny niezależnie od oświetlenia sali.
Do ważnych parametrów monitorów i tablic należą m.in.:
- przekątna ekranu,
- rozdzielczość obrazu,
- liczba jednocześnie rozpoznawanych punktów dotyku,
- jasność i jakość obrazu,
- rodzaje złączy i możliwości komunikacji z komputerem,
- dołączone oprogramowanie do prowadzenia lekcji i wykonywania notatek.
4. Kamery do monitoringu
Kamery są wykorzystywane do obserwowania pomieszczeń i otoczenia budynków. W szkolnym systemie monitoringu mogą rejestrować obraz, wspomagać nadzór nad wybranymi miejscami i pomagać w wyjaśnianiu zdarzeń.
Współczesne kamery mogą działać jako element sieci komputerowej. Obraz może być przesyłany do rejestratora lub komputera, a następnie zapisywany na nośniku danych. Niektóre systemy pozwalają również na zdalny podgląd.
Monitoring musi być wykorzystywany zgodnie z obowiązującymi zasadami i przepisami dotyczącymi prywatności oraz ochrony danych.
🧠 Zadania
- Wymień cztery rodzaje drukarek opisane w temacie.
- Wyjaśnij, na czym polega działanie drukarki igłowej.
- Jaką różnicę zauważysz między drukarką atramentową a laserową?
- Co oznacza parametr dpi?
- Co to jest filament?
- Do czego służy slicer?
- Podaj co najmniej cztery ustawienia, które można określić przed drukiem 3D.
- Dlaczego niektóre modele 3D wymagają zastosowania podpór?
- Jaka jest różnica między tablicą interaktywną a monitorem interaktywnym?
- Wymień trzy parametry istotne przy wyborze monitora interaktywnego.
- Jaką funkcję może pełnić kamera w szkolnym systemie monitoringu?
🛠 Ćwiczenia praktyczne
-
Porównanie drukarek.
Przygotuj tabelę porównującą drukarkę igłową, atramentową, laserową i 3D. Dla każdego urządzenia zapisz:- zasadę działania,
- materiał eksploatacyjny,
- przykładowe zastosowanie,
- jeden ważny parametr.
-
Przygotowanie modelu 3D.
Jeśli w pracowni jest dostępny slicer, otwórz wskazany przez nauczyciela model.stl. Ustaw model na stole roboczym i odszukaj opcje:- wysokość warstwy,
- wypełnienie,
- podpory,
- przewidywany czas wydruku.
-
Orientacja modelu ma znaczenie.
Ustaw ten sam model w dwóch różnych pozycjach. Porównaj przewidywany czas wydruku, ilość potrzebnych podpór i zużycie materiału. Zapisz, która orientacja wydaje się korzystniejsza i dlaczego. -
Tablica lub monitor interaktywny.
Sprawdź model urządzenia dostępnego w sali. Zapisz jego przekątną, rozdzielczość oraz przynajmniej dwie funkcje interaktywne. Jeśli urządzenie pozwala na pracę wielodotykową, sprawdź, czy może z niego korzystać jednocześnie więcej niż jedna osoba. -
Projekt szkolnego stanowiska cyfrowego.
Zaplanuj wyposażenie sali do prezentacji i pracy z uczniami. Wybierz spośród: projektor, monitor interaktywny, drukarka laserowa, drukarka 3D i kamera. Dla każdego wybranego urządzenia napisz, do czego będzie używane i jaki parametr byłby najważniejszy przy zakupie.
✔ Rozwiązania
- Igłowa, atramentowa, laserowa i 3D.
- Igły w głowicy uderzają w taśmę barwiącą, która pozostawia ślad na papierze.
- Atramentowa wykorzystuje ciekły atrament, a laserowa toner i mechanizm elektrostatyczny.
- Dpi określa rozdzielczość druku – liczbę punktów przypadających na cal.
- Filament to tworzywo w postaci żyłki na szpuli, wykorzystywane jako materiał w wielu drukarkach 3D.
- Slicer przygotowuje model do druku, dzieli go na warstwy i generuje instrukcje dla drukarki.
- Np. wysokość warstwy, wypełnienie, podpory, położenie, orientacja, skala.
- Ponieważ drukarka nanosi materiał warstwa po warstwie i nie może prawidłowo utworzyć niektórych elementów „w powietrzu”.
- Tablica interaktywna zwykle współpracuje z projektorem, a monitor interaktywny sam wyświetla obraz i jednocześnie reaguje na dotyk.
- Np. przekątna, rozdzielczość, liczba punktów dotyku, jasność, złącza.
- Rejestrowanie i przekazywanie obrazu w celu nadzorowania wybranego obszaru.
- Ćwiczenia praktyczne: wyniki zależą od sprzętu dostępnego w pracowni i wybranego modelu 3D. W ćwiczeniach z drukiem 3D należy zwrócić uwagę, że orientacja modelu może zmieniać liczbę podpór, czas pracy i zużycie materiału.
📝 Test
1. Drukarka igłowa wykorzystuje:
2. Drukarka atramentowa tworzy wydruk za pomocą:
3. Drukarka laserowa wykorzystuje:
4. Filament jest wykorzystywany w:
5. Slicer służy do:
6. Wypełnienie modelu 3D określa:
7. Podpory w druku 3D są potrzebne:
8. Monitor interaktywny:
9. Jednym z parametrów monitora interaktywnego jest:
10. Kamera monitoringu może:
🧠 Interaktywna karta pracy
Wykonaj ćwiczenia online i sprawdź swoje odpowiedzi.
Otwórz ćwiczenia interaktywne👨🏫 Dla nauczyciela
Materiał warto realizować na rzeczywistych urządzeniach znajdujących się w pracowni. Uczniowie mogą porównać typy drukarek, rozpoznać materiały eksploatacyjne oraz odczytać podstawowe parametry sprzętu.
W części dotyczącej druku 3D szczególnie wartościowe jest pokazanie procesu przygotowania modelu w slicerze: wczytania pliku, ustawienia orientacji, parametrów warstwy i wypełnienia, podpór oraz podglądu kolejnych warstw. Nie jest konieczne wykonywanie rzeczywistego wydruku.
W przypadku tablic i monitorów interaktywnych można przeprowadzić krótkie ćwiczenie z jednoczesnym użyciem kilku punktów dotyku. Przy omawianiu kamer należy dodatkowo zwrócić uwagę na ochronę prywatności i właściwe zasady korzystania z monitoringu.