Oprea Daniela Alina, Nemeş Steluţa Carmen - PROFESOR ȘI ELEV- PARTENERI ÎN EDUCAȚIE PENTRU DEZVOLTARE DURABILĂ

Proiectul Internațional “Omul drag de la catedră”

Ediția a III-a 2018-2019

Concurs elevi. Simpozion Internațional dascăli

Inclus în CAERI, anexa 9 din OMEN nr. 3016/09.01.2019, poziția 1518

ISBN 978-606-725-262-0

PROFESOR ȘI ELEV- PARTENERI ÎN EDUCAȚIE

PENTRU DEZVOLTARE DURABILĂ

Prof. Oprea Daniela Alina

Prof. Nemeş Steluţa Carmen

Colegiul TehnicTurda

Turda/ Jud.Cluj

Capitol 1- Informaţii despre proiect

Tema proiectului:Profesor și elev – parteneri în educație pentru dezvoltare durabilă

Domeniul în care se încadrează: transdisciplinar  -  robotică, ecologie

Problemele propuse spre realizare:

-  Realizare construcție robot pentru design

-  Fabricare hârtie artizanală din materiale reciclabile

-  Desenarea robotizată pe hârtie artizanală

Tipul de proiect: proiect tehnico-științific

Grupul ţintă:  elevi cls. a XI-a

Durata:  martie -mai 2019

Locul desfăşurării: Colegiul Tehnic Turda

Membrii echipei de proiect (numele, prenumele elevilor):

Adi Denis Cristian                                                                  

Ranga IoanCristian

Mureșan Marin

GherasimFilip

Profesori coordonatori:

Oprea Daniela Alina

Nemeş Steluţa Carmen

Descrierea proiectului:

Proiectul s-a derulat ca activitate extracurriculară, echipa de proiect fiind compusă din patruelevi dinclasa a –XI-a, elevi care au manifestat interes pentru tema aleasă. Etapele de proiect au fost elaborate de către elevi sub îndrumarea profesorilor și au evidenţiat activități de documentare și activități practice de realizare a unui robot pentru design și a hârtiei fabricate din materiale reciclate. Elevii au participat atât la desfăşurarea activităților practice cât şi la realizarea de fotografii şi filmări video, la interpretarea rezultatelor şi la formularea concluziilor.

Scopul proiectului:

·      Dezvoltarea de aptitudini la elevi pentru cercetarea științifică, dezvoltarea interesului pentru ştiinte, tehnologie şi protecția mediului, dezvoltarea spiritului de inițiativă și antreprenoriat, precum şi a competenţelor de construcție și programare roboți.

·      Dezvoltarea gândirii tehnice la elevi pentru formarea lor in directia protectiei naturii, a utilizării judicioase a resurselor, a utilizării tehnologiilor curate, în perspectiva dezvoltării durabile.

·      Formarea unui nucleu flexibil în vederea adaptării la cerințele de pe piața muncii.

Obiectivele proiectului:

-Dezvoltarea de  competențe și abilități tehnice pentru construirea aplicațiilor robotice și respectarea proceselor tehnologice de reciclare a hârtiei în variant artizanală.

-Dezvoltarea interesului pentru protecția mediului prin reutilizarea deșeurilor de hărtie și carton

-Încurajarea inițiativelor pentru utilizarea rațională a pădurilor

-Colaborare și muncă în echipă

-Dezvoltarea gândirii critice și responsabilizarea pentru realizarea de sarcini și rezolvarea de probleme

-Dezvoltarea interesului pentru găsirea de soluții la problemele lumii reale

-Interes pentru dezvoltare personal pe tot parcursul vieții

-Dezvoltarea de parteneriate și schimb de bune practice în domeniul utilizării resurselor

Activităţile proiectului:

Activitatea1. Activități de planificare și proiectare a etapelor de proiect

Activitatea 2. Activități de documentare științifică în vederea elaborării hârtiei artizanale și documentare privind istoricul elaborării hârtiei.

Activitatea 3. Studiul sistemelor mecatronice în vederea programării sarcinilor de lucru

Activitatea 4. Selectarea materialelor pentru construcția robotului

Activitatea 5. Selectarea materialelor pentru reciclarea hârtiei

Activitatea 6. Construcția robotului pentru design

Activitatea 7. Programarea robotului, testarea dinamică și testarea programul implementat în memoria microcontroller-ului

Activitatea 8. Realizarea hârtiei artizanale prin reciclare deșeuri de carton

Activitatea 9. Realizarea secvențelor foto- video specifice activităților de proiect

Activitatea 10. Prelucrarea datelor si a materialelor, elaborarealucrării scrise a proiectului și a rezumatului proiectului.

Calendarul activităților: 15 martie - 10 mai 2019

Activităţi de planificare și proiectare a activităților: 15-25 martie 2019

Activităţi de documentare privind tematica proiectului: 25 martie – 10 aprilie - 2019

Desfăşurare activități practice de construcție, programare roboți și producere hârtie artizanală: 10 aprilie – 8 mai 2019

Prelucrare rezultate şi realizarea proiectului în forma scrisă: 6 – 10 mai 2019

Capitol 2 - Conţinutul proiectului

2.1.Introducere

Acest proiect răspunde nevoii actuale acute de protecțiea resurselor naturale, în speță a pădurilor, exploatate irațional, în România legislația fiind foarte permisivă pentru defrișări ilegale. Există legislație pentru colectarea selectivă a deșeurilor, dar în fapt, colectarea se face preponderant neselectiv. Ca urmare a birocrației excesive, a ambalajelor super sophisticate și supradimensionate pentru produsele industrial și comerciale, consumul de hârtie și carton generează cantități uriașe de deșeuri. Costurile de depozitare sau incinerare a deșeurilor fiind mari, valorificarea deșeurilor reutilizabile ar trebui să constituie o prioritate, în favoarea economisirii resurselor naturale.

Plecând de la idea că fabricarea hârtiei necesită ca materie primă fibre celulozice care provin în principal din material lemnos, sau din hârtie și carton reciclate, proiectul nostru  propune realizarea de hârtie artizanală prin reciclarea deșeurilor de hârtie și carton. Hârtia obținută artizanal, prin decorare cu reprezentări grafice poate fi utilizată ca felicitări, ambalaje personalizate, ș.a. Pentru decorare, în cadrul proiectului se propune construirea unui robot pentru design.

În baza unei documentări prealabile, se propune și întocmirea unui scurt istoric al elaborării hârtiei.

2.2Istoric privind elaborarea hârtiei

Istoria arată că egiptenii (în jurul anului 3000 î.Hr.) foloseau pentru scriere papyrusul(fig.1.) extras din trestia de pe Nil.

Fig.1. Hârtie de papyrus (sursa: Deutsches Museum München)

Papyrusul a fost concurat de pergament, creat în orașul Pergame, plecând de la piei de vițel și capră, spălate și șlefuite (fig.2.).

Fig.2. Hârtie pergament (sursa: Deutsches Museum München)

În jurul anului 200 d.Hr. în China se folosea deja un tip de hârtie confecționată din cârpe de mătase. Demnitarului chinez Tsai Lun îi aparține inventarea unui tip modern de hârtie, alcătuită din cânepă, țesătură și bumbac. Aceste material erau amestecate cu apă, transformate într-o pastă, apoi erau întinse sub forma unei foi subțiri și lăsate la uscat.

Din China, hârtia a fost răspândită în restul lumii prin Drumul mătăsii. După câteva secole scrierile oficiale consemnau că în perioada antică se scria în general pe bambus, pe mătase și apoi pe hârtie fabricată din coajă de copac, cânepă, cârpe și plase de pește. Chinezii au început să folosească hârtia astfel fabricată pentru a scrie. Hârtia fabricată din bambus se obținea prin înmuierea, fierberea și mărunțirea bambusului pentru a forma o pastă moale. Apoi o plasă fină se înmuia în această pasta moale iarfibrele se agățau de aceasta. În final hârtia se presa pentru eliminarea apei și se lăsa la uscat. Fabricarea hârtiei s-a extins apoi în Coreea, Japonia, a ajuns în Tibet și ulterior în India. Prima industrie a hârtiei a fost construită de către arabi în Bagdad (793 d. Hr.) iar europenii au început să fabric hârtia câteva secole mai târziu.

Prima industrie a hârtiei în Europa s-a dezvoltat în Spania (1150 d. Hr.),  ca urmare a cruciadelor iar în 1453 d. Hr. Johann Gutenberg inventează presa de tipar. În anul 1690 d. Hr. a luat amploare prima industrie de hârtie din America de Nord, în Philadelphia (fig. 3.), (fig.4.).

Fig.3. Atelier din trecut pentru obținerea hârtiei (sursa: Deutsches Museum München)

Fig. 4. Presă de hârtie (sursa: Deutsches Museum München)

În ianuarie 1799 Louis- Nicolas Robert la Essone, Franța inventează prima mașină continuă de hârtie (fig.5.) (fig.6.), care permitea obținerea unei cantități mai mari de hârtie la prețuri mult mai mici.

Fig. 5. Prima mașină cu bandă transportoare de fabricat hârtie (sursa: Deutsches Museum München)

Fig. 6. Mașină pentru presat hârtia (sursa: Deutsches Museum München)

În 1962 apare în România, la Suceava prima mașină modernă de produs hârtie.

2.3.Construirea robotului pentru reprezentarea desenelor

            Cu ajutorul componentelor Lego Mindstorms EV3 s-a construit un robot cu ajutorul căruia se pot reprezenta desene pe hârtie.

            Robotul este alcătuit din 4 servo-motoare de putere mare, 1 servo-motor de putere medie, 2 microcontrollere, elemente de construcție. 2 servo-motoare acționează un mechanism patrulater care coordonează instrumentul de desenat iar celelalte 2 sunt comandate de microcontroller pentru deplasarea robotului. Servo-motorul de putere medie acționează asupra mecanismului de rotire a mesei pe care este așezată hârtia de scris. Hârtia este fixată pe masă cu ajutorul unor dispozitive de prindere. S-a scris programul pentru comanda microcontroller-ului selectând blocul motor de pe bara de instrumente a softului Lego Mindstorms EV3. Micocontroller-ul care comandă rotirea mesei a fost programat cu ajutorul softului Lego accesat de pe un telefon mobil, prin intermediul portului Bluetooth. După etapa de editare a  programului acesta se download-ează în memoria microcontroller-ului.

După construirea robotului s-a testat comportarea sa dinamică și s-a verificat programul pentru mai mult evalori ale parametrilor. S-a testat programul pentru parametrii: ”putere” și ”nr.de rotații” ale motorului.

2.2.3. Obținerea hârtiei artizanale

            S-a realizat inițial o documentare privitor la obținerea hârtiei artizanale. S-au selectat materialele reciclate și s-au pus în apă la macerat. Pentru obținerea unei paste, hârtia trebuia mărunțită. În acest sens, s-a utilizat atât marunțirea manual cât și un dispozitiv pentru mixare, destinat lucrărilor de amenajări interioare, pentru amestecarea materialelor.

 

           

S-au realizat rame din carton și ciur din sită fixată pe ramă. Prin colaborare cu un întreprinzător local, care deține un atelier de tâmplărie, s-a confecționat o ramă destinată prelucrării de coli format A4. În practică s-au folosit ramele mai mici adecvate dimensiunii mesei rotative utilizate la realizarea designului robotizat.

Pasta obținută din hârtia mixată a fost diluată corespunzător într-un recipient cu dimensiuni adecvate. S-a introdus rama cu sită și s-a colectat mix din recipient. Surplusul de apă s-a îndepărtat cu ajutorul unui burete. Coala de hârtie obținută, s-a preset cu ajutorul unui dog din lemn utilizând materiale din bumbac, absorbante. Pentru uscare s-a utilizat fier de călcat.

Rezultatele proiectului:

-          Robot construit și programat pentru desenare

-          Bucați de hârtie artizanală desenate

-          Înregistrări ale activităților sub formă de imagini, filme.

-          Proiectul în forma scrisă și rezumat al proiectului.

Diseminarea și promovarea proiectului:

-          prezentarea proiectului la nivelul colegiului, pe site-ul școlii, în presă, participare la simpozioane, proiectul prezentând posibilități de dezvoltare ulterioară.

Impactul proiectului:

-          Implicarea elevilor in proiecte inovative inter/transdisciplinare care pot fi dezvoltate pe noi coordonate de studiu

-          Dezvoltarea interesului pentru protecţia mediului, reciclare și tehnologii curate;

-          Dezvoltarea interesului pentru reciclarea deșeurilor de hârtie și carton

-          Dezvoltarea spiritului de inițiativă și antreprenoriat

-          Dezvoltarea de competențe în domeniul roboticii

-          Colaborare cu școli din alte județe și cu întreprinzători locali.

-          Promovarea imaginii școlii în comunitate locală și cea școlară națională

2.4.Concluzii

·         Procesul de învăţare este mult mai eficient prin realizarea de proiecte inovative.

·         Colaborarea în cadrul echipei de proiect a generat o atmosferă propice studiului şi cercetării.

Bibliografie

T. Rusu, Bazele inginerești ale dezvoltării  durabile, Editura U.T.PRES, Cluj- Napoca, 2011

www.wikipedia.ro

www.momenteistorice.ro

www.Rossmann.ro

http://www.rossmann.ro/tehnologia-de-fabricatie-a-hartiei/

www.lego.com

https://www.revista-atelierul.ro/2017/02/20/tehnica-manuala-de-realizare-a-hartiei-pentru-diferite-proiecte/

ANEXE