האקרים של נגישות 2.0 - פרויקט STEAM (חט״ב-תיכון)
- מערכת EduMake-TLV
- לפני 4 שעות
- זמן קריאה 3 דקות
נושא לימוד: תהליך התיכון, הנדסה לאחור ועיצוב מוצר | שכבה: חטיבת ביניים - תיכון | היקף: ארוך (12-15 מפגשים / סמסטר)
עוגן קוריקולרי
מתוך תוכנית הלימודים למדע וטכנולוגיה חט"ב
הפרויקט האקרים של נגישות, מכסה צירוף של מיומנויות ונושאי חובה מתוך הסילבוס הלאומי:
טכנולוגיה - עולם מעשה ידי אדם (שזור ז'-ט', בדגש על ט'):
מהות הטכנולוגיה ותהליך התיכון: מענה לצרכים אנושיים ופתרון בעיות. יישום מלא של שלבי תהליך התיכון: זיהוי צורך, חקר ובדיקת חלופות (כולל מצב קיים בשוק), בחירת פתרון, בניית אב-טיפוס, הערכה ושיפורים.
מערכות טכנולוגיות: ניתוח גישת המערכות - הגדרת מטרת המערכת, רכיבים, קלט, תהליך ופלט (למשל: תרגום כוח לחיצה מופחת של המשתמש לפעולת הדלקה של מתג).
טכנולוגיה והשפעתה על החברה: תרומת הטכנולוגיה לשיפור איכות החיים של אוכלוסיות עם צרכים מיוחדים, ומחיר הפיתוח.
מדעי הפיזיקה - כוחות ותנועה (כיתה ח'):
כוחות: אפיון כוחות והשפעתם על גופים (שינוי צורה, שינוי תנועה). בדגש על כוח חיכוך (לשיפור אחיזה) וכוחות אלסטיים/פלסטיים.
מכונות פשוטות: שימוש בעקרון המנוף (מומנט כוח) כדי להקטין את המאמץ הדרוש לביצוע פעולה (הכוח שהמשתמש מפעיל לעומת הכוח שהמוצר דורש).
מדעי החומר - חומרים (כיתה ז'):
תכונות חומרים: התאמת תכונות החומר לשימוש במוצר (פלסטיות של פולימורף/חימר בשלב התכנון, מול קשיחות וחוזק של פלסטיק מודפס בתלת-ממד PLA/PETG).
1. האתגר - האקרים של נגישות
הצורך האמיתי: עולם עיצוב המוצר סובל מ"הטיית הממוצע" - מוצרי צריכה (ידיות ארון, מתגים, פקקי בקבוקים, כלי מטבח) מעוצבים עבור אנשים ללא מגבלה מוטורית. עבור אנשים עם דלקת פרקים, פרקינסון או מוגבלות בגפיים, העולם מלא במחסומים פיזיים. פתרונות ייעודיים הם לרוב יקרים להחריד, נראים כמו ציוד רפואי, ודורשים החלפה של המוצר הקיים. המשימה: עליכם לבחור מוצר ביתי יומיומי בעייתי, לבצע לו "הנדסה לאחור" (Reverse Engineering), ולתכנן תוסף נגישות (Add-on) שמתלבש עליו בשלמות ומשפר דרמטית את הארגונומיה שלו, מבלי לפגוע במוצר המקורי. |
2. הלב המייקרי
מה בונים: תוסף מודפס בתלת-ממד (3D Print) שמתחבר בחיבור מכני (Snap-fit / Friction fit) למוצר המקורי (למשל: תוסף המגדיל את המנוף למתג מנורה, או ידית אחיזה רחבה למברשת שיניים).
חומרים (Low Tech): לשלבי פיתוח האב-טיפוס הראשוני: חימר פולימרי, פלסטלינה, או פולימורף (פלסטיק נמס במים חמים) לעיצוב ארגונומי על פי כף היד, קליבר (מד זחיח), פלסטלינה וקרטון לדיגום מהיר.
אילוצים: 1. ללא דבק או ברגים: ההאק חייב להתלבש ולהיתפס על המוצר המקורי בצורה חכמה בלבד. 2. אסתטיקה (Universal Design): התוסף חייב להיראות כחלק טבעי והמשכי של המוצר המקורי (למשל, התאמת צבעים וטקסטורות בדומה לפרויקט של איקאה). 3. הדפסה יעילה: המודל יתוכנן כך שיודפס ללא תמיכות (Supports) או עם מינימום זמן הדפסה וחומר.
3. מפרט S.T.E.A.M מלא
האינטגרציה
הפרויקט מתחיל במחקר אמפתי ועיצוב צורני ידני, הופך לתהליך הנדסי-מתמטי של מדידה ומידול בתלת-ממד, ומסתיים בייצור טכנולוגי מדויק המשפר את הביומכניקה של המשתמש.
מדע S
ביומכניקה וחומרים: הבנת מגבלות התנועה של כף היד, מומנט כוח (מנופים), וחוזק חומרים מודפסים (כיוון שכבות ההדפסה - Z axis לעומת X/Y ביחס לכוח המופעל).
טכנולוגיה T
ייצור דיגיטלי (Digital Fabrication): עבודה בתוכנות CAD (כמו Tinkercad או Fusion360), הכנת קבצים בסלייסר (Cura), ושימוש בקליבר דיגיטלי לצורך הנדסה לאחור ברמת הדיוק של עשירית המילימטר.
הנדסה E
תהליך תיכון מלא (Design Process): מחקר פתרונות קיימים בשוק (State of the Art), חקר משתמשים (תצפיות), יצירת אב-טיפוס ב-Low-Fi, מידול ממוחשב, הדפסת אב-טיפוס Hi-Fi, סבבי שיפורים (Iteration).
אמנות A
ארגונומיה ועיצוב מכליל: פיסול צורני המותאם לאנטומיה האנושית, אסתטיקה של טקסטורות לשיפור אחיזה (Grip).
מתמטיקה M
הנדסת המרחב ומדידות: הבנה מרחבית תלת-ממדית, חישובי סבילות (Tolerances - השארת רווח של 0.2 מ"מ כדי שהחלק הנדפס יתלבש על החלק המקורי).
4. הערכה ומיומנויות
מדדי הצלחה לתוצר: דיוק ההלבשה (האם התוסף אוחז במוצר המקורי בצורה הדוקה?), ארגונומיה (האם פעולת ההפעלה דורשת משמעותית פחות מאמץ או דיוק מוטורי?), נראות אסתטית.
מדדי הצלחה לתהליך: יומן פרויקט שיתופי המציג לפחות 3 איטרציות שונות של המודל (מהחימר ועד לקובץ ה-CAD הסופי), ניתוח הפתרונות הקיימים בשוק ומה החידוש של הצוות, ומדידות קליבר מתועדות.
5. אבולוציה של הפרויקט
שלב 1 (Low Tech): מחקר ארגונומי (Human-Centered Design). עטיפת המוצר המקורי בחימר או פולימורף ובדיקת זוויות אחיזה ומבנה רצוי מול המשתמש, כדי להבין אילו גיאומטריות באמת עובדות.
שלב 2 (High Tech Integration): הנדסה לאחור ומידול מדויק (Reverse Engineering & CAD). מדידת המוצר המקורי בעזרת קליבר, תכנון ממוחשב של התוסף הארגונומי, והדפסה בתלת-ממד תוך למידת שגיאות ודיוק מידות.
שלב 3 (Real World Application): שחרור לקוד פתוח (Open Source Impact). תיעוד הפרויקט, כתיבת הוראות שימוש באנגלית והעלאת קובץ ההדפסה (STL) לפלטפורמות עולמיות (כמו Printables, MakerBot Thingiverse או Makers Making Change), כדי לאפשר לכל אדם בעולם להדפיס את ההאק שיצרו התלמידים.
תגובות