JanusMeter

A JanusMeter fejlesztéséről és az innovációs sikerekről Dlusztus Péter tanár úr ad beszámolót.

A 2018/2019. tanév egyik újdonsága volt iskolánkban, hogy beindítottunk egy 3D és innováció szakkört. Az első szakkörökön Kis-Bogdán Kolos 10. B osztályos tanuló vett részt, aki már régóta komoly érdeklődést mutatott a műszaki dolgok iránt, és többször is elkápráztatott már technikai vívmányaival.

A szakkört nem a hagyományos módon képzeltem, hanem projektalapúvá akartam tenni. Ehhez adott nekünk kiváló lehetőséget a 28. Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Verseny, amelynek díjazása is igen vonzóvá tette számunkra a részvételt. Mivel a verseny kiírása szerint egy vagy két fővel lehet részt venni, így csatlakozott hozzánk Hegedüs János szintén 10. B osztályos tanuló. Kolos ötlete nyomán egy univerzális digitális mérőrendszer elkészítésével pályáztunk a novemberi végi határidőig. 

Mérőműszerünk elnevezését multifunkcionalitásából adódóan egyrészt Janusra, a kétarcú istenre, másrészt Janus Pannoniusra, az egykori pécsi püspökre, költőre, iskolánk névadójára emlékezve adtuk. Így született meg a JanusMeter.

Célunk egy oktatást segítő komplex mérőműszer (rendszer) kialakítása volt, elsősorban fizika, kémia, biológia és egészségtan órákhoz. A termék előállításához és használatához elengedhetetlenek a megfelelő matematikai és informatikai ismeretek. A műszer segítségével a tanórán végzett kísérletek szemléletesebbek, gyorsabbak és pontosabbak. Továbbá az egészségügyi mérőeszköz használata előtérbe helyezheti az egészséges életmódra való nevelést, és annak fontosságát. A JanusMeter egy univerzális digitális mérőrendszer természettudományos órákhoz. A mérésekhez szenzorokat használunk. A mérőegységek a különféle mért adatokat WiFi-n keresztül továbbítják egy vezérlőhöz, ami továbbítja a megkapott értékeket a számítógép és a diákok okostelefonjai felé. A számítógépen futó saját fejlesztésű megjelenítő program pedig MQTT-n (mqtt.org) keresztül kommunikál a vezérlővel, ami kapcsolatban van az összes eszközzel. A program a mért adatokat kiírja és grafikonon ábrázolja. Minden mérőegységben van egy WeMos D1 Mini (wemos.cc) mikrovezérlő, ami kiolvassa az érzékelő adatát, majd feldolgozza és elküldi a vezérlőnek WiFi-n keresztül. A kommunikáció történhet az iskolai hálózaton keresztül, vagy közvetlenül a vezérlővel. A mérőegységek lítiumos akkumulátorral üzemelnek, és saját fejlesztésű program fut rajtuk. A mérőeszköz dobozai saját tervezésűek, 3D nyomtató segítségével készültek (goo.gl/jKcRV5). A mérőműszerek kalibrálását is saját magunk végeztük.

A számítógépen és okoseszközökön megjelenő felület grafikájára is nagy hangsúlyt fektettünk. A platform kellően felhasználóbarát, így mindenki számára könnyen kiismerhető, és alkalmazható. 

Miért innovatív?

• Univerzális, több tudományterülethez, tantárgyhoz (fizika, kémia, biológia, egészségtan) használható Smart mérőrendszer.
  

  JanusMeter rendszerábra

• Komplexitásából adódóan is innovatív, mert a jelenlegi piacon nem található ilyen összetett méréseket végző oktatási eszköz. 
• A mérőműszereink, a piacon kapható mérőműszerekhez képest hasonló pontossággal, de sokkal kedvezőbb árral bírnak, továbbá nagy részük saját fejlesztésű. 
• A méréseket valós időben ki lehet írni akár digitális táblára is.
• A felhasználók okoseszközeiken is nyomon követhetik a méréseket.
• A mért adatokkal valós időben lehet számításokat végezni, és utólag is feldolgozható különböző programokkal is.
• Használata mindenki számára könnyen elsajátítható, a kezelőfelület egyszerűségéből kifolyóan.
• Bővíthető keretrendszer!!! Új mérőegységgel egyszerűen és gyorsan bővíthető a rendszer moduláris felépítése miatt. A felhasználó tantárgyak listája bővíthető, teljesen innovatív, mivel a rendszer lehetőséget biztosít a folyamatos fejlesztésre.
• A janusmeter.hu oldalon megtalálhatóak a forráskódok, valamint sok hasznos információ a projektről, így mindenki számára elérhetővé vált (“open source”).
• Előállítása iskolák vagy bárki számára megoldható. 

Mérőegységek: 

• Hőmérő: pontos, digitális hőmérő nagy mérési tartománnyal
• Erőmérő: erők mérése digitálisan, rugós erőmérőhöz hasonló
• Stopperóra: az idő pontos mérése különböző indítási és megállítási módokkal
• Áramerősség- és feszültségmérő: áramerősség és feszültség mérése digitálisan
• pH mérő: oldatok, folyadékok pH értékének mérése digitálisan
• Vércukorszintmérő
• Pulzoximeter: pulzus és véroxigén szint mérése
• Bőrellenállás-mérő
• Testhelyzetfigyelő

A versenyen 112 pályázat vett részt (16 db határon túli magyar fiataloktól). Ezek közül a 22 fős zsűri (akadémikusok, professzorok, egyetemi tanárok, gazdasági szakemberek) 74 pályázatot fogadott el. Minden továbbjutó pályázat mellé kirendeltek 2 tagot a zsűriből, akikhez konzultációra kellett menniük. A mi pályázatunk mellé Dr. Forstner Bertalant (BME VIK dékán-helyettes) és Sipos Imrét (miniszteri biztos, Emberi Erőforrások Minisztériuma, EKE OFI főigazgató) rendelték. 2019 tavaszán mindkét zsűritagot kétszer személyesen látogattunk meg a fővárosban, akik hasznos tanácsaikkal és észrevételeikkel segítették a munkánkat. A JanusMeter teljes dokumentációját április 1-ig kellett elküldenünk, melyet minden zsűritag megkapott és átolvasott. A döntőt 2019. április 24-26. között tartották a BME-n, ahol a fiúknak 5 perces prezentációt kellett tartaniuk.

A zsűri roppant nagyra értékelte a munkánkat és a JanusMetert, hiszen II. díjban részesítette, ami rengeteg díjjal és különdíjjal járt együtt, így a fiúk együttesen nyertek 12 x 20.000 Ft-os ösztöndíjat (a díjat az Egis Gyógyszertár Zrt. ajánlotta fel) A díjazott diákok közül Hegedüs János volt a legfiatalabb, így ő megkapta Vodafone Magyarország Alapítvány 150.000 Ft-os junior ösztöndíját is. Ezeken felül a két fiú (Kis-Bogdán Kolos és Hegedüs János) bekerült a Magyar Fiatal Tudósok (MAFITUD) országos jegyzékébe, valamint 30 többlet pontot szereztek a felsőoktatási felvételi eljárásukhoz. Jómagamat tanári különdíjban részesítettek, amelynek összege egyszeri 100.000 Ft ösztöndíj. A díjakat Dr. Bódis József, az Emberi Erőforrások Minisztériumának államtitkárjától vettük át Budapesten az Ericcson székházban, ahol kétnapos kiállításon mutattuk be a JanusMetert május 29-én és 30-án. A termékünket ismertetjük az érdeklődőknek a Kutatók Éjszakáján 2019. szeptember 27-én az Ericsson székházban.

Végezetül álljon itt egy idézet iskolánk névadójától, mellyel a JanusMeter dokumentációját is zártuk:

“Jó tallért sohasem vertek még fénytelen ércből,
ahhoz tiszta ezüst kell vagy a sárga arany.”

Janus Pannonius

A JanusMeterről bővebben az alábbi cikkben olvashat: 

https://katedra.sk/2020/06/10/erdekessegek-a-3d-es-az-innovacio-vilagabol/

BuildUp

Dlusztus Péter tanár úr mutatja be a BuildUp térgeometriai oktatórendszert, amely a 29. Ifjúsági Tudományos és Innovációs versenyen III. díjban részesült.

A Pécsi Janus Pannonius Gimnázium 3D és Innováció szakkörének tanulói, Kis-Bogdán Kolos és Rendes Botond (11. B) által készített BuildUp-pályázatot a III. díj mellett számos nyereménnyel is jutalmazták. 

A BuildUp egy térgeometriai oktatórendszer a virtuális valóságban. A hagyományos oktatóprogramokkal ellentétben, ahol kétdimenziós kijelzőn látjuk a tartalmakat, a janusos diákok alkalmazása lehetővé teszi, hogy ténylegesen három dimenzióban élhessük át a térgeometriai bemutatókat egy VR-szemüveg segítségével. A VR-ban a kezek hasonlóan használhatók, mint a valóságban, így a kezelés könnyen elsajátítható. Nem szükséges tanár jelenléte, tehát akár önállóan, otthonról is feldolgozhatók az interaktív, szó szerint kézzel fogható témakörök. A virtuális oktatótér egy épülő torony, amelynek minden szintjén egy adott témakörhöz kapcsolódó tananyagok, animációk és motiváló feladatok találhatók. Ezeket teljesítve újabb szintek jelennek meg. Ez az „építkezés” ihlette a projekt nevét is. A rendszer modulszerűen bővíthető további témakörökkel, tantárgyakkal. A térgeometriai oktatóprogram elkészült szintjei a következők:

1. szint – Tutorial: Ezen a szinten a felhasználó elsajátítja a VR használatát. és megismerkedik a program működésével. A szinten lévő feladatok úgy vannak felépítve, hogy még azok számára is érthetőek legyenek, akik még nem használtak VR headsetet. Erről a szintről lehet elindítani az elérhető témakörök oktatóanyagait is. 
2. szint – Alaptestek: Itt egy animáció szemlélteti az alaptestek származtatását. Ezután az újonnan megszerzett ismereteket próbára is kell tenni egy egyszerű feladat formájában: egy futószalagon lévő testekből kell megfelelő mennyiségű forgástestet és hasábot összegyűjteni. Ez nemcsak a tudást, hanem a gyorsaságot is teszteli, mivel a futószalagon sok test jön egyszerre, és ezeket gyorsan kell a megfelelő kategóriába rakni. 
3. szint – A kocka bűvöletében: Itt két animáció található: (a+b)3 térbeli szemléltetése és egy kocka felosztása öt tetraéderre. Az animációk megnézése után össze kell rakni az (a+b) oldalú kockát a kisebb téglatestekből, majd ezután meg lehet próbálkozni az (a+b+c) oldalú kockával is. E feladat különösen a logikus gondolkodást fejleszti, mivel az animációban csak az egyszerűbb, (a+b) oldalú kocka van bemutatva, és az alapján kell összerakni a bonyolultabb, (a+b+c) oldalút. 
4. szint – Magasabb dimenziójú testek: A felhasználó a 4 és 5 dimenziós kockák 3 dimenziós vetületeivel ismerkedik meg. Ezek hasonló módok működnek, mint a papírlapra rajzolt „kocka”, csak ezt nehezebb elképzelni. A síkba rajzolt kocka két eltolt négyzet csúcspontjainak összekötésével készül. A 4D-s kocka is hasonlóan készül, csak 3D-ben, azaz két eltolt kocka csúcsait kötjük össze. 
5. szint – Térfogatszámítás integrálással: A felhasználó integrálás segítségével tanul meg térfogatot számolni. Az animáció megmutatja egy gömb térfogatának kiszámítását. Az itt használt képletek interaktívak, ami azt jelenti, hogy a képlet egyes részeit megfogva több információt kapunk róluk, így sokkal könnyebben meg lehet érteni az integrálás bonyolultabb lépéseit is. 

Rendszerünk weboldala: www.buildupvr.com

E pályázat révén a Janus két egymást követő évben ért el dobogós helyezést (tavaly a JanusMeter nyert II. díjat), így iskolánk lett Baranya megye legeredményesebb oktatási intézménye  az elmúlt 29 évben a „nagy” innovációs verseny történetében.