Geografické mapy

I. Uvedení do tématu

O čem to je?

Slepá mapa neboli obrysová mapa je druh mapy bez slovního popisku. Používá se jako pomůcka pro žáky při učení se nejčastěji geografických pojmů. Většinou jde o mapu s tématikou států, měst, pohoří nebo řek dané oblasti a žáci mají za úkol je pojmenovat.

V této lekci si mají žáci možnost vytvořit 3D skládačku mapy a doplnit ji o různé pojmy, které zrovna probírají. Jelikož projdou celým procesem vytváření, modelování a 3D tisku, snadněji si tak všechno zapamatují a díky mapě s 3D terénem si dají jednotlivé pojmy do lepších souvislostí.

II. Zadání

Tento projekt je časově náročnější. Pokud máte možnost, nejefektivnější je vytvoření jedné velké mapy. U map s menšími rozměry mohou zaniknout podtstané detaily. Můžete se s žáky domluvit, že to například bude pololetní projekt a věnovat mu více vyučovacích hodin. Vše přizpůsobte svým časovým možnostem.

Výběr tématického okruhu

Nejprve se zamyslete, jaký tematický okruh aktuálně probíráte s žáky, případně jaké okruhy budou následovat. Tento výběr pak ovlivní celý proces. Je potřeba vymyslet, jak zapojit všechny žáky při této tvorbě. Je možné, aby si každý žák udělal svou menší mapu oblasti pro vlastní použití. Nebo lekci pojmout týmovým způsobem, kdy si žáci vytvoří skupiny a každá skupina pak bude zvlášť pracovat na určité oblasti.

Tato lekce je ideálním pomocníkem při tvorbě slepých map států. Jednoduše s žáky vytvoříte skládačku. Například můžete vytvořit jednotlivé kontinenty a jejich státy. Na závěr lze přidat hlavní města, která zobrazíte pomocí názvu města nebo ikonické stavby. Můžete si tak vytvořit například státy severní Ameriky. Pokud zrovna probíráte Českou republiku, vytvořte jednotlivé kraje a krajská města. Nebo pokud probíháte pohoří Evropy, vytvořte mapu Evropy se státy a pohořími případně nejvyššími horami. Jak velkou oblast a jaké prvky chcete s žáky do základní mapy přidat je čistě na vás.

V ukázkovém případě jsme si pro vás připravili slepou mapu se státy Evropy, přidali na ukázku některá hlavní města a pohoří.

Vytvoření obrysu oblasti

Nejprve vyzvěte žáky, ať si otevřou program Inkscape. V internetovém vyhledávači si najdou obrázek dané oblasti. Nejlépe černobílý jednoduchý obrázek, na kterém je patrné rozdělení jednotlivých států. Pro lepší výsledky vyhledávání přidejte slovo vektor případě png. Mapa nemusí být ta, co má nejvíce detailů a je nejpřesnější, pro naše účely naopak postačí i tvarově zjednodušená.

1. Vybraný obrázek žáci zkopírují Ctrl+C a vloží pomocí Ctrl+V do Inkscapu. V dalším kroku z obrázku žáci vytvoří vektor. Kliknou na obrázek pravým tlačítkem myši a dají příkaz Vektorizovat bitmapu. Otevře se nové okno. V tomto kroku se obrázek trasuje. Je možné jej v levém dolní rohu aktualizovat. Až jsou žáci s trasováním spokojení, dají Budiž a nový obrázek se vloží přímo na místo starého.

Následně žáci posunou horní obrázek a spodní mohou smazat. Pomocí úpravy cest na úrovni uzlů (N) mohou smazat oblasti úplně malých ostrůvků, které nepotřebujeme tak, aby zbyly jen hlavní státy.

V ukázce jsou smazány malé ostrůvky kolem pobřeží.

2. V dalším kroku je potřeba vytvořit dvě různé mapy. Žáci si původní mapu zkopírují hned vedle. Následně je potřeba, aby žáci přešli na okno Výplň a tah v nabídce vpravo nebo Shift+Ctrl+f. Tam první mapě nastaví Výplň žádnou a Barvu tahu na černou a ve Stylu tahu šířku 0,5 mm. U druhé mapy nastaví Výplň černou a Barvu tahu taktéž černou.

Jedna mapa bude sloužit jako podklad pro země a z druhé obrysové vytvoříte s žáky přerušení mezi jednotlivými státy. Tato metoda slouží k tomu, abyste byli schopni vytvořit 3D model všech států Evropy naráz. Pokud pracují žáci jen s jedním státem například jen s ČR, stačí pouze její obrys a kroky 2., 3. a 4. můžete vynechat.

3. Teď řekněte žákům, ať si označí obrysovou mapu a dají Ctrl+Alt+C – Stroke to Path. Tento krok vytvoří z obrysu tvar, který později budeme schopni odečíst. Teď je jen potřeba vybrat v horním panelu Cesta – Sjednocení.

Druhou mapu žáci celou označí a pouze stejným způsobem sjednotí. V téhle fázi si zkontrolují, jestli vše vzniklo v pořádku případě smažou některé ostrovy, které na mapě nechtějí nebo uzly, které nepotřebují.

4. Jako poslední přesunou mapy přesně na sebe tak, aby se překrývaly a obrysová mapa byla nad plošnou. Pokud by byla pod ní, stačí, aby žáci vybrali v horní liště Objekt – Posunout výše. Obě mapy přetažením označí a nahoře v liště dají Cesta – Rozdíl.

5. Teď už jen stačí soubor uložit jako .svg Inkscapu.

III. 3D modelování

Model ořezové mapy

Teď vyzvěte žáky, ať si otevřou program Tinkercad. V něm si vytvoří nový projekt. V pravém horním rohu dají Import a vyberou vytvořený .svg soubor. Ten se automaticky vloží jako vysunutý profil.

Jako druhý objekt přidají Kvádr. Ten je potřeba tak veliký, aby pokryl celou oblast mapy. Pak obě tělesa žáci zarovnají přiměřeně na střed a mapu vysunou tak, aby přesahovala velikost kvádru. Mapě v pravém horním rohu nastaví vlastnost Díra. Pak jen obě tělesa seskupí. Tato operace může chvíli trvat v závislosti na velikosti použité mapy

V ukázce vidíte již hotovou ořezovou mapu po odečtení mapy z kvádru.

Stažení terénu

V tomto kroku jsou žáci připraveni na stažení mapy. Ideálně počkejte na všechny žáky, ať můžete pokračovat společně. Aby vybraná mapa nebyla pouze placatá, vyzkoušejí si žáci možnost stažení určité oblasti i s reálným terénem. K tomuto kroku se nabízí dvě dostupné webové stránky Terrain2STL nebo Touchterrain, které využívají dat z Map Google a na jejich základě vytvářejí .stl modely vybrané oblasti ke stažení.

V ukázkovém případě jsme použili stránku TouchTerrain. Na první pohled může působit méně přehledně, ale její nastavení jsou pro tento projekt vhodnější. Lze nastavit různé druhy mapy s rozlišením i poměr stran čtverce, kterým vybíráme oblast.

1. Nejprve si žáci pomocí rohů nastaví potřebnou velikost čtverce, který zobrazuje vybranou oblast.

2. Dále je potřeba v první kolonce vybrat druh mapy. V ukázkovém případě použijeme MERIT. Jelikož mapa zobrazuje jen zemi bez moře, což pro naše účely stačí. Pokud potřebujete vodní hladinu, vyzkoušejte například mapu ETOPO1.

3. Jako další je potřeba nastavit velikost modelu k vytvoření a stažení. Ideálně zvolte menší velikost, kterou můžete dále zvětšit už jako vytvořený .stl model. Jako další nastavitelný parametr je Z-scale. V tomto mohou žáci znásobit výšku terénu. To je vhodně pokud mapujete větší oblast, jako například celou Evropu.

V ukázce jsme nastavili velikost 80 mm Tile width tedy šířku čtverce. Model base thickness neboli výšku základu modelu jsme zvolili 3 mm. Z-scale jsme pro celou Evropu zvolili x 7,5. To se hodí v případě, že jako v ukázce chcete výrazněji zobrazit pohoří. Teď už stačí jen Export a chvíli vyčkat, než se model exportuje. Na následující stránce si všichni žáci zkontrolují, jestli je soubor o velikosti do 25 MB. Pokud ano, žáci stáhnout připravený zip soubor. Pokud ne, poraďte jim, ať zmenší velikost základního čtverce.

V tomto kroku se žáci vrátí zpět do Tinkercadu a dají import vytvořeného terénu. Ten zvětší táhnutím za rok na požadovanou velikost pomocí klávesy Shift, která zachová poměry stran.

4. Jako další si žáci upraví v pravém dolní rohu mřížku pomocí Upr. mříž. na velikost potřebnou na tisk. Přibližně zarovnají ořezovou mapu tak, aby co nejlépe seděla na připravený terén. Pokud vám mapa nebude na terén sedět stoprocentně, nic se neděje. Poraďte žákům, že tento krok se nejjednodušeji provede při ortografickém pohledu shoda. Dále nastaví ořezové mapě vlastnost díra a oba objekty seskupí.

V této fázi je připravena mapa Evropy rozdělená na jednotlivé státy. Dle zájmu můžete přidat další geografické pojmy nebo přejít rovnou na export na tisk.

Vytvoření geografických pojmů

V této fázi vzniká prostor na přidání geografických pojmů dle zájmu žáků nebo dle vaší předchozí domluvy. Názvy měst případně pohoří můžeme do mapy přidat například ve formě malých cedulek. Názvy států mohou žáci přidat textem ze základní nabídky Tinkercadu.

V ukázce předvedeme na pár příkladech, jak vytvořit název státu, označení pohoří i města. Do svého projektu si pak vyberte s žáky vždy ty prvky, které potřebujete. K dispozici jsou ke stažení šablony (viz níže), neváhejte však popustit uzdu vlastní fantazii a vytvořit si vlastní.

1. Označení pohoří
Pro vytvoření značky importujte přiložený model Pohoří a případně nastavte jeho velikost, tak ať odpovídá velikosti vaší mapy.
V základních tvarech nabízených Tinkercadem vyberte Text a vytvořte požadovaný nápis. Ten potom přiložíte na vybrané místo v požadované výšce textu a seskupíte se zbytkem.

Pohoří je ukončené čtvercem o rozměrech 2×2 mm. Ještě je zapotřebí, aby v místě, kam pohoří patří, žáci vytvořili kvádr o cca 0,2 mm větší než rozměr čtverce! Ten potom odečetli od celku. Větší rozměr je z toho důvodu, že se vytisklá díra se smrští a dva prvky by se do sebe nevešly. Tak vznikne místo, kam mají název umístit.

2. Označení města
Pro vytvoření města opět importujte vytvořený model Město a stejným způsobem vložte název na připravené místo. Město naopak od pohoří má zapichovátko zakončené válcem o rozměrech 2×2 mm. To, aby bylo ve slepé mapě jasné, co patří do dané prohlubně. Stejným postupem jako u pohoří žáci odečtou o něco větší tvar válce na místě, kam město patří.

3. Název státu
Pokud chcete jednotlivé státy skládačky pojmenovat, stačí přidat název státu pomocí příkazu text ze základní nabídky a seskupit dohromady.

Posledním krokem je Export souboru do formátu .stl, který žáci dále použijí na 3D tisk.

IV. 3D tisk

V tomto kroku počkejte na všechny žáky, aby mohli začít společně po krátkém vysvětlení.
Před vlastním 3D tiskem je nutné model vyslicovat. Je použit software slicer (v ukázkovém případě použit Prusaslicer). Žáci si otevřou program a importují vybraný .stl soubor, který před tím vytvořili. Jelikož se jedná o model, který nebude mechanicky ani teplotně namáhaný, je dobrou volbou materiál PLA (ale lze použít vše, co máte k dispozici). Kvalita tisku bude postačovat standardní. V ukázce jsou použita následující nastavení:

• Výška vrstvy: 0,15 mm
• Podpěry: –
• Výplň: 0–10 %
• Perimetry: 2
• Počet plných vrchních a spodních vrstev: 3

Dejte si pozor na to, aby žáci omylem nezměnili rozměry modelu. Nastavení samozřejmě uzpůsobte svému modelu, tiskárně a časovým možnostem. Pro úsporu tiskového času můžete na tiskovou podložku umístit více modelů naráz. Velikost vrstvy bude po dokončení tisku velikost vrstevnic, které se na mapě zobrazí. Pokud tisknete s žáky velký projekt, úplně postačí vrstva 0,2 mm. Pokud je projekt menších rozměrů, použijte menší velikost vrstvy.

Mapu rozmístěte na podložku tak, aby byla celá umístěna na tiskové ploše. V případě potřeby můžete .stl soubor rozdělit pomocí nastavení vpravo u modelu. Zapichovací cedulky je vhodné umístit na ležato, aby se vytiskly bez podpor tak, jako na ukázce.

Po nastavení vybraných parametrů tisku dáme vpravo dole Slicovat. Nechte žáky si prohlédnout, jak budou vypadat jednotlivé vrstvy tisku pomocí slideru na pravé straně okna.

Zkontrolujte žákům čas tisku v pravém dolním rohu. Po kontrole je třeba vygenerovat G-code. Ten si žáci uloží a je čas tisknout. Nahřejte tiskárnu na vámi zvolenou teplotu dle použitého materiálu. Vložte SD kartu, vložte zvolený filament a spusťte tisk. Po zahájení tisku je potřeba, aby si žáci zkontrolovali minimálně první vrstvu tisku, jestli vše probíhá v pořádku.

V. Shrnutí

V této lekci měli žáci možnost si připravit vlastní slepou mapu s geografickými pojmy. Vytvořili si tak pomůcku pro sebe i své spolužáky. Mohou tak pravidelně procvičovat látku, kterou zrovna probírají jen tak sami nebo se vzájemně zkoušet. Jelikož je mapa hmatatelná a skládá se jako puzzle, dokážou si žáci lépe uvědomit souvislosti mezi jednotlivými pojmy. Využití terénní mapy je praktické z hlediska představivosti, jelikož 3D model je pro žáky zapamatovatelnější než pouhá plochá mapa na papíře.