XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Поиграем! Попрыгаем! - проект на базе конструктора Lego WeDo 1.0

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Попова А.С. 1Георгиев А.О. 1Мараков Н.М. 1Седых П.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

Попова Е.Е. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Образ жизни современного человека малоподвижен, поскольку большинство профессий предполагают сидячую работу. Кроме этого, сейчас большое число организаций перешло в режим дистанционной работы дома в удобных креслах, и двигательная активность ещё уменьшилась, ведь на работу ехать уже не нужно. В результате, организм не испытывает постоянную необходимую нагрузку и становится все менее ловким, и подвижным, а жизнедеятельность всех органов и систем – все более вялой.

Регулярные физические нагрузки – это основа правильного образа жизни и залог отсутствия проблем со здоровьем в преклонном возрасте. Люди, которые занимаются спортом, меньше болеют, редко страдают избыточным весом и лучше справляются со стрессами и житейскими проблемами. Но не все люди осознанно занимаются спортом. Как же привлечь людей к физической активности – этот вопрос мы поставили перед собой перед началом создания проекта.

Цель: разработать интересную и безопасную игру для привлечения к физической активности людей, смоделировать игру на базе конструктора LegoWeDo1.0

Задачи:

- узнать о наиболее популярных видах спорта;

- понять, почему прыжки называют взрывной нагрузкой;

- изучить самые популярные игры с прыжками;

- изучить опасности для здоровья людей во время прыжков;

- придумать свои игры с прыжками и объединить их в одну большую игру;

- создать проект «Поиграем! Попрыгаем! из конструктора LegoWeDo 1.0 и провести демонстрацию.

В качестве источников мы использовали информационные сайты: poleznii-site.ru, https://ria.ru и интернет журналы: Семья и семейные заботы (http://7ya-i-ya.ru/), Zdrav.expert (http://zdrav.expert), Мир спорта (mir-sporta.com). При оформлении проекта мы брали идеи из большой книги «LEGO Идеи: новая жизнь старых деталей» [1], при конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах, подробно о зубчатых передачах [2, 3], при создании программ мы руководствовались учебными пособиями по образовательной робототехнике. [4]

Глава 1. Спорт в удовольствие – чтобы быть здоровым

Россия входит в пятерку самых физически активных стран. Наши соотечественники проходят в среднем 5969 шагов в день [5]. Доля россиян, занимающихся спортом с той или иной периодичностью, выросла с 38% в 2006 году до 60% в 2019 году. Дети до 12 лет являются наиболее физически развитыми среди всех слоев населения и чаще других занимаются спортом (более 50%). Далее наиболее активно (каждый или почти каждый день) занимаются спортом 18-24-летние люди (23%), люди старшего поколения (старше 60 лет) не уступают молодым в интенсивности тренировок (21%).

Спорт, это, прежде всего, физическая активность – это любые движения тела при помощи мышечной силы, сопровождающиеся расходом энергии.

Самый доступный и популярный в России вид физической активности – ходьба и бег (37%). Можно заниматься где угодно: хоть в лесу, хоть в мегаполисе и не требует специальной подготовки.

Плавание - это почти идеальный путь к приобретению сильного красивого тела! Плавание укрепляет мышцы, повышает упругость кожи, расслабляет под влиянием спокойного покачивания воды, снижает уровень стресса.

А ещё, люди любят прыгать! например, прыжки на батуте – это полезный, легкий и веселый способ сжигать лишние калории и укреплять мышцы тела. Упражнения на нем признаны одним из наиболее полезных видов физических нагрузок. Стандартные прыжки усиливают мышцы ног и пресса, при грамотном подходе не нанося им вреда. Прыжки на батуте - это идеальный способ тренировки вестибулярного аппарата. Это связано с тем, что даже при выполнении простых прыжков или гимнастических элементов человек инстинктивно старается принять максимально безопасное положение тела, чтобы удержать равновесие при приземлении [7].

Нас очень заинтересовал такой вид физической активности как прыжки! Мы решили узнать о прыжках больше информации.

Глава 2. Прыжки – взрывная нагрузка

Спортивные прыжки на батуте на протяжении более 20 лет являются олимпийским видом спорта (Приложение, Рисунок 2.1)! И это не случайно!

Различные прыжки, подпрыгивания, активное перемещение в плоскости снизу вверх называют в фитнес-мире взрывной нагрузкой. Прыжки являются лучшим способов тренировки дыхательной системы. Общая выносливость повышается, также снижается риск заболеть бронхолегочными недугами – ведь легкие у тренированных людей сильнее и выносливее. Никакое лекарство не способно расширить кровеносные сосуды на длительное время и так сильно, как работа мышц во время прыжковой нагрузки!

Для людей пожилого возраста прыжки позволяют повысить снабжение полезным кислородом тканей организма. В процессе выполнения упражнений улучшается кровообращение в конечностях и органах, стабилизируется перистальтика кишечника, тренируется дыхательная система организма и многие группы мышц. Риск развития инфаркта и инсульта, заболеваний сердечно-сосудистой системы существенно снижается. А самое главное – занятия на батуте вызывают прилив сил и улучшают психологический микроклимат. Это связано с выработкой большого количества эндорфина, который называется гормоном счастья [8]

Для детей младшего школьного возраста прыжки используются как средства для развития силы, выносливости, быстроты. Кроме легкоатлетических прыжков, таких, как прыжок в длину, тройной прыжок, прыжок в высоту, широко используются прыжки в технике игровых видов, гимнастике. (Приложение, Рисунок 2.2)

Глава 3. Игры и прыжки

Подвижные игры с прыжками довольно сильно помогают детям в физическом развитии, а также в сбросе большого количества энергии (Приложение, Рисунок 3.1). В некоторые игры и взрослые бы тоже с удовольствием поиграли [9]. Мы привели пример самых популярных игр:

«Ловись, рыбка».

В эту игру со скакалкой играли в детстве все. Достаточно трех человек для игры. Двое переворачивают скакалку, а третий прыгает. Правда, чем больше будет людей, тем интересней.

Легендарная игра «Классики».

«Не будь пойманным»

Очень простая игра, но требует не меньше трех человек. На земле рисуется круг. Водящий находится в середине, а дети по команде запрыгивают внутрь. Если водящий приближается, то игроки выпрыгивают из круга. Водящий должен дотронуться до игрока прежде, чем тот выпрыгнет. Тот, до кого дотронулись, становится новым водящим.

«Скакуны»

Эта игра требует большого количества детей. Выбираются две команды: бегуны, скакуны. Чертится небольшое поле для игры. Среди скакунов выбирают капитана, который будет назначать того, кто в данный момент должен отлавливать бегунов. Скакуны могут прыгать только на одной ноге, причем ее желательно не менять. Они должны ловить бегунов в плен. После того, как бегун пойман, его выводят с поля игры, а капитан назначает нового прыгуна. Игра продолжается, пока все бегуны не будут в плену. Если бегуны выбежали за пределы ограниченного поля, то они считаются пойманными.

«Петушиные бои»

Необходимо начертить круг с диаметром не меньше двух метров. В центре размещаются два игрока, которые и являются дерущимися петухами. По сигналу они становятся на одну ногу, руки держат за спиной. Смысл игры в том, чтоб прыжками на одной ноге и поворотами туловища вытеснить соперника за пределы круга. Если игрок упал или встал на вторую ногу, то он считается проигравшим.

«Прыжки на выносливость»

Эту игру практикуют уже дети постарше. Определяется беговая дорожка, на которой пройдет состязание. Дети становятся на старт. По сигналу начинают прыгать на одной ноге в сторону финиша. На финише соперники меняют ногу и прыгают в сторону старта. Тот игрок, который дольше всего сможет продержаться, и считается победителем. Также дети постарше уже любят состязаться, кто круче, поэтому с удовольствием прыгают в длину. Дети хотят определить, кто дальше всех может прыгать.

Игр с прыжками огромное множество. Важно заинтересовать людей игрой и привлечь их к физической активности. Игры с прыжками помогут поддержать физическую форму, развить дыхание, координацию и выносливость.

Глава 4. Всегда ли прыжки на пользу?

Прыжки помогают действительно за счёт хаотичных вибраций в тканях заставлять жидкость двигаться, как лимфу, так и венозную кровь [10].

И всё же кому прыгать нельзя? А на самом деле многим. Мы привели список заболеваний, при которых прыгать противопоказано:

артроз коленных и тазобедренных суставов 3-4 степени;

варикозное расширение вен нижних конечностей и малого таза;

выраженный остеопороз (неоднократные переломы на ровном месте);

выпадение, опушение органов малого таза, опущение почки, камни в почках или жёлчного пузыре;

беременность;

сердечно-сосудистая недостаточность тяжелой степени, аритмии,

онкология;

простудные заболевания, прыжки запрещены до полного выздоровления.

Прыжки на пользу здоровым людям.

Глава 5. Создание и демонстрация модели «Поиграем! Попрыгаем!» на базе конструктора LegoWeDo 1.0

Мы узнали, что прыжки являются сверхнагрузкой и отлично тренеруют человека физически. Мы вспомнили самые популярные игры с прыжками и решили придумать свои игры такие, чтобы они были интересны людям любого возраста и легко привлекали их к активности.

5.1 Игра «Болото и грибы»

Человеку предстоит в этой игре пройти полосу препятствий, которая состоит из нескольких подвижных грибов. Эти грибы поднимаются и опускаются неожиданно для человека вверх и вниз. Грибы расположены на таком расстоянии, чтобы человеку нужно было перепрыгивать с одной шляпки гриба на другую.

Мы нарисовали эскиз нашей игры (Приложение, Рисунок 5.1.1). За создание конструкции этой игры захотел быть ответственным Петр (Приложение, Рисунок 5.1.2). Он сразу предложил использовать кулачковый механизм для движения грибов вверх-вниз. Мы сконструировали 5 грибов и создали 5 кулачковых механизмов. Чтобы передать движение от одного мотора сразу к 5 кулачковым механизмам, мы использовали зубчатые (понижающие и повышающие) и осевые передачи.

Кулачковый механизм состоит из кулачка и толкателя (Приложение, Рисунок 5.1.3). В нашей модели кулачком является вращающаяся деталь некруглой формы, толкателем – ножка гриба. Для лучшей работы механизма мы создали толкатель ровный и гладкий.

Для запуска этой игры мы использовали блоки для включения мотора, блок ожидания (Приложение, Рисунок 5.1.4)

5.2 Игра «Радужный диск»

Суть игры в точном прыжке! Человек спускается в центр вращающего диска и бросает кубик. Грани кубика окрашены в цвета. Выпавший цвет и ставит перед игроком задачу: спрыгнуть с вращающегося диска точно на нужный цвет, при этом устоять.

Мы разработали эскиз этой игры (Приложение, Рисунок 5.2.1), затем Анна начала воплощать идею в нашем проекте. Для передачи вращения от мотора к диску из вертикальной плоскости в горизонтальную, Анна сконструировала понижающую зубчатую передачу под углом 90° (Приложение, Рисунок 5.2.2, Рисунок 5.2.3). В программе Анна использовала блоки для мотора с разным направлением вращения (Приложение, Рисунок 5.2.4). Что будет тренировать вестибулярный аппарат игрока и увеличит сложность игры.

5.3 Стартовая диагностика игроков

Наши игры достаточно сложные, требуют выносливости, правильной координации, точности в прыжках. Для безопасности мы обе игры расположили в бассейнах, в случае неточности, вода смягчит падение игрока.

Однако, мы помним, что не всем людям можно прыгать. Мы решили установить испытательный блок на старте перед прохождением игр. Этот блок включает в себя «Беговой барабан» и индикатор состояния здоровья человека «Сердце» (Приложение, Рисунок 5.3.1). Каждый человек перед стартом будет проходить тестовую нагрузку на беговом барабане, система будет оценивать все показатели здоровья, а индикатор состояния здоровья «Сердце» поднимать флаг до уровня готовности игрока. Механизмы модели стартовой диагностики конструировал Никита – это зубчатая передача и реечная передача (Приложение, Рисунок 5.3.2). Мотор вращает беговой барабан и через зубчатую передачу движение принимает малая шестерня, и, приходя в зацепление с зубчатой рейкой, поднимает флаг вверх. Если флаг поднимается на максимум вверх, то игрок может приступать к нашим двум играм. Для подъема рейки максимально вверх, мотору достаточно 3 секунды, поэтому Никита установил блок время вращения мотора 30 (1 секунда в программе =10 единицам, Приложение, Рисунок 5.3.3).

5.4Финальный кубок

После прохождения наших игр, успешные игроки приходят на финиш! Для придания яркости и торжественности нашему финалу, мы установили кубок победителя на специальную вращающуюся платформу (Приложение, Рисунок 5.4.1). В качестве механизма вращения Андрей выбрал червячную передачу. Именно она является самой прочной и самой медленной. Для активации платформы на вращение Андрей установил датчик расстояния перед финишем. В программе запуск мотора платформы осуществляется после блока ожидания реакции датчика расстояния (Приложение, Рисунок 5.4.2).

5.5Программа и демонстрация проекта.

Мы создали наш проект на базе конструктора Lego WeDo 1.0. Всего в нашем проекте 4 мотора, сигнал о финише игрока подает датчик расстояния. Проект запускается от одного компьютера. Программа проекта в целом представлена на Рисунке 5.5.1 Приложения. Передача сигнала от одной программы к другой о последовательном включении моторов осуществляется с помощью передачи писем.

Все моторы запускаются по очереди, начиная с диагностики, затем игра «Болото с грибами», далее игра «Радужный диск» и в финале – платформа с кубком. Итоговый проект представлен на Рисунке 5.5.2 Приложения.

Мы успешно продемонстрировали наш проект «Поиграем! Попрыгаем!» в нашей школе (Приложение, Рисунок 5.5.3):

Заключение

Мы точно знаем, что спорт полезен для здоровья! А чтобы привлечь большее число людей любого возраста к физической активности, их нужно заинтересовать. Для этого мы придумали новые игры с прыжками: «Болото и грибы» и «Радужный диск». Мы узнали, что прыжки являются взрывной нагрузкой для человека и полезны не всем людям. Для определения уровня допустимой нагрузки для человека мы придумали систему диагностики: «Беговой барабан» и индикатор здоровья «Сердце». Для большей мотивации в завершении игр мы установили платформу с кубком победителя.

Мы сконструировали наглядную модель из конструктора Lego и запустили проект в программе LegoWedo 1.0. В проекте мы успешно продемонстрировали все этапы: диагностику здоровья человека, игры с прыжками для увеличения физической активности человека и финальный этап – вручение кубка победителю.

Мы очень надеемся, что наши новые игры привлекут внимание людей любого возраста, и мы сможем вместе быть физически здоровыми и максимально активными в жизни даже в столь сложный период различных ограничений и противоэпидемиологических мер.

Наш проект удачно демонстрирует сложные механические передачи и может быть использован на занятиях по робототехнике, а наши идеи с новыми играми – на внеклассных занятиях.

Список используемой литературы:

Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;

LEGO Книга идей: новая жизнь старых деталей: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. А. Аревшатян]. – Москва, Издательство «Эсмо», 2015. - 200 с.;

Богданова С.М, Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego- конструкции оживают / С.М. Богданова, Е.Е. Попова// «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»: материалы VII Международной научно-технической конф. 2017 С. 160-163. Режим доступа- https://elibrary.ru/item.asp?id=30700400

Корягин А.В, Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов – ДМК-Пресс, 2016. – 252 с.;

Интернет источники:

http://zdrav.expert/index.php/Статья:Физическая_активность_населения_в_России;

https://ria.ru/20180828/1527330741.html;

https://poleznii-site.ru/zdorove/chem-polezen-batut.html;

https://mir-sporta.com/news/polza-i-vred-pryzhkov-na-batute/

http://7ya-i-ya.ru/sport/podvizhnye-igry-s-pryzhkami.html;

https://stiralkovich.ru/zanjatija-pryzhki-i-ee-polza/;

Приложение