Разработка и визуализация игрового пространства «Созвездие»

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Разработка и визуализация игрового пространства «Созвездие»

Куликов Д.Е. 1Амиров Р.Н. 1Блинов В.И. 1Буянов А.А. 1
1МБОУ СОШ № 8
Симакина И.В. 1Сенюта В.В. 1
1МБОУ СОШ № 8
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Время всеобщей компьютеризации, возрастающая умственная нагрузка, сложная эпидемиологическая обстановка в мире и режим самоизоляции пагубно повлияли на психологическое и физическое состояние людей всех возрастов. На протяжении нескольких месяцев люди, ограниченные пространством собственных домов, практически не двигались и тем более не занимались спортом в необходимом для здоровья количестве. По данным online-опроса, который проводился НМИЦ (Национальным медицинским исследовательским центром) здоровья детей Минздрава, стресс на фоне пандемии и жизнь в условиях самоизоляции и дистанционного обучения отразились на психическом состоянии большинства школьников [4]. На плечи родителей, вынужденных работать удаленно, легла еще большая психологическая нагрузка, когда одновременно нужно быть сосредоточенным на работе, технически обеспечивать дистанционное образование детей и круглосуточный досуг дошкольников, поддерживая при этом бытовые условия и атмосферу в доме.

В связи с этим, видя накопившееся напряжение, усталость и физическое истощение [6], мы задумались о том, как решить проблему малоподвижности — гиподинамии — и сделать людей активнее, заставить их больше двигаться, заниматься спортом и делать это с удовольствием.

Целью нашей работы стало создание игрового пространства нового уровня, где люди могли бы отдыхать, заниматься спортом и развлекаться, двигаясь как можно больше.

Проведя несколько исследований, мы пришли к выводу, что люди нуждаются в таких местах отдыха, где каждый нашел бы занятие для своего возраста, поэтому поставили для себя ряд задач:

Разработать аттракционы, где были бы задействованы люди разных возрастов, а также их совместная деятельность.

Создать игровую зону, которая может быть установлена в любом дворе за счет своей мобильности и легкости в производстве.

Разнообразить виды деятельности (бег, прыжки, велотренажеры, аэробные нагрузки), направить их на развитие тела человека в разных областях: физическая выносливость, сила, развитие вестибулярного аппарата и т.д.

Визуализировать наш проект средствами конструктора LEGO и запрограммировать работу его элементов при помощи программной среды LEGO Education WeDo 2.0.

Наша работа состояла из нескольких этапов, каждый из которых будет подробно изложен далее.

Мы расскажем о проведенных исследованиях, которые помогли нам составить представление о том, что уже существует и чего не хватает на современных игровых площадках.

В разделе «Работа над макетом» мы расскажем о разработке принципиально новых аттракционов для развития коммуникационных и физических навыков людей разных возрастов, охарактеризуем и подробно опишем каждый созданный нами элемент.

Исследовательская часть

Консультация специалиста

В начале работы над нашим проектом мы решили проконсультироваться со специалистом по движению и провели онлайн-встречу с врачом неврологом-остеопатом, мануальным терапевтом Потемкиным Сергеем Владимировичем (Основатель и продолжатель остеопатического направления в «Мой доктор»[1]), который также является и изобретателем-любителем нейротренажеров для детей.

Во время беседы С.В. Потемкин рассказал, почему о пользе движения говорят нам с самого раннего детства и чем опасен малоподвижный образ жизни. Гиподинамия отрицательно влияет не только на мышцы, но и на костно-суставной аппарат, дыхание, обмен веществ, эндокринное равновесие, на деятельность нервной и других систем организма [2]. Вместе мы выделили самые опасные последствия отсутствия физической нагрузки для организма:

Ожирение. Как правило, родители ревностно следят, чтобы их ребенок хорошо питался, однако при малой подвижности это приводит к тому, что энергия его суточного рациона питания значительно больше расходуемой.
В результате нарушается жировой обмен.

Задержка формирования организма. Особенно опасна гиподинамия в раннем детском и школьном возрасте. Ребенок перестает расти, а в юности нарушается (запаздывает) половое созревание.

Нарушение осанки. Малая подвижность и длительное пребывание
в одной и той же позе за столом могут вызвать нарушение осанки, сутулость и даже деформацию позвоночника.

Уменьшение мышечной массы. Влияние гиподинамии на опорно-двигательный аппарат выражается в уменьшении мышечной массы и возникновении жировой прослойки между мышечными волокнами.

Уменьшение плотности костей. Минеральный обмен в организме нарушается и приводит к тому, что уменьшается плотность кости (у ребенка появляется больше шансов сломать руку или ногу при падении).

Нарушения сердечно-сосудистой системы. Увеличивается частота сердечных сокращений. Недостаток притока крови к головному мозгу, плохой отток по сосудам шеи приводят к изменениям внутричерепного давления. Отсюда сильная головная боль, усталость, утомляемость.

Нарушения нервной системы. Нарушение мозгового кровообращения приводит к вегетососудистой дистонии и астеническому синдрому (выглядит как быстрая утомляемость, нарушения памяти, эмоциональная неустойчивость, проблемы в обучении). Также это влияет
на качество сна, что особенно важно для младших школьников.

Ослабление иммунитета. Метаболизм — обмен веществ [11] — замедляется, это приводит к значительному снижению сопротивляемости к возбудителям инфекционных болезней.

Избежать всего этого помогут не только занятия профессиональным спортом и многочасовые тренировки, но и просто смена деятельности, пребывание на свежем воздухе [5], активные прогулки, будь то лазание по деревьям, рытье тоннеля в сугробе или игра «Царь горы». Наша цель — это просто движение, поэтому иногда даже просто постоять у окна в перерыве между задачами и сочинением — уже зарядка для нашего тела.

Одна из важных вещей, о которых еще рассказал нам С.В. Потемкин, — для детей важны разнообразие и смена деятельности. Мы не должны все время только бегать, плавать, отжиматься или приседать. Когда мы совершаем разные движения всем телом, руками или ногами, мы налаживаем новые связи между клетками мозга и даже способствуем нейрогенезу — рождению новых нейронов в гиппокампе — области мозга, отвечающей за настроение и память [3].

Социологический опрос

Осознав важность движения и активного образа жизни, мы решили узнать
у своих сверстников, много ли они двигаются и как любят проводить свободное время. С разрешения классных руководителей мы провели опрос среди своих одноклассников. Всего было опрошено 37 школьников. В таблице 1 приведены самые популярные ответы в порядке убывания количества голосов:

Таб. 1

Какой твой любимый вид спорта?

Футбол

Бег

Плавание

Гимнастика

Разные виды борьбы

Как ты любишь проводить свободное время? 

Гулять с друзьями

Играть в телефон

Рисовать

Играть в Lego

Смотреть телевизор

Как думаешь, что нужно сделать, чтобы люди больше двигались?

Заниматься спортом всей семьей

Сделать интересные тренажеры

Больше гулять

Убрать транспорт

Как думаешь, что обязательно должно быть на детской площадке?

Веревочные лазалки

Спортивные тренажеры для всех

Интересные качели, спортивные снаряды

Урны

Как видно из таблицы, младшие школьники — дети 8-10 лет — выбирают все-таки не активный отдых, отдавая предпочтение спокойным тихим играм дома, тем не менее футбол и бег оказались их любимыми видами спорта.

Большинство детей отметили: для того, чтобы люди больше двигались нужно делать интересные игровые пространства, где люди всех возрастов могут взаимодействовать.

Следующим нашим шагом стал опрос взрослых о детских площадках нашего города. Вот что мы выяснили:

Все площадки предназначены для совсем маленьких детей или взрослых занятий воркаутом. Нет каруселей, тренажеров, предназначенных для подростков. И даже если старшие дети решат поиграть на площадке, они будут мешать малышам. Заниматься воркаутом могут тоже не все, так как некоторые снаряды могут быть расположены высоко и не иметь возможности регулировки.

Взрослым, которые приходят гулять с детьми, нечем заняться. Качели для них не предназначены, остается только просматривать соцсети, если дети играют уже сами.

Тестирование детских площадок

Напоследок мы отправились тестировать городские детские площадки сами. Среди прочего нам понравились фонари, свет которых направлен на горки и качели. Мы решили учесть и усовершенствовать это в своём проекте.

На современных площадках не хватает элементов, где дети могли бы взаимодействовать. Мы придумали, что надо изобрести качели, где люди будут необходимы друг другу.

В нашем городе нет велодорожек, при этом почти у всех детей есть самокаты и велосипеды. Значит, мы будем делать что-то еще и для любителей велоспорта.

В итоге мы выделили для себя основные требования к своему проекту:

Сплотить взрослых и детей;

Подумать о людях с ограниченными возможностями;

Подумать о бабушках и дедушках, которые хотят отдохнуть;

Придумать различные элементы площадки, чтобы задействовать различные группы мышц, используя разные виды нагрузок;

Постараться сделать площадку максимально экологичной и безопасной.

Работа над макетом

Работая над проектом, мы задумались не только о его функциональности, но и об уникальности. Мы хотели, чтобы наша площадка стала необычной и запоминающейся, следовательно, стоило сделать ее тематической.

В 2021 году — юбилей первого полета человека в космос. Юрий Гагарин и ракета «Восток 1» стали символами освоения космоса не только для россиян, но и всего человечества, поэтому решено было посвятить наш проект юбилею того самого полета.

Наша площадка называется «Созвездие», все аттракционы и снаряды также носят «космические имена», декоративные элементы выполнены в соответствующей тематике.

Расскажем подробнее о каждом элементе.

Аттракцион «Меридиан»

Этот аттракцион создан для того, чтобы родитель и ребенок могли проводить время вместе, помогать друг другу. Чтобы качели, где сидит ребенок, начали раскачиваться, взрослый должен сесть на велосипед и начать крутить педали.

Принцип действия аттракциона-тренажера заключается в том, что взрослый крутит педали велосипеда, вращение от педалей с колес велотренажера путем трения передается на барабан, барабан соединен с группой из 4 шестеренок. С последней шестеренки с помощью зубчатой передачи через вал вращение передается на качели. Качели-тренажёр вертятся.

Этот и все остальные механизмы нашего проекта запрограммированы в среде LEGO Education WeDo 1.1 и LEGO Education WeDo 2.0.

Для имитации вращения механизма применен мотор, который подключен к Смартхабу (СмартХаб WeDo 2.0 — это процессор, служащий объектом программирования, управляющий датчиками и моторами [7]). Хаб, в свою очередь, подключается и передает сигнал через беспроводную сеть Bluetooth
к компьютеру или любому другому устройству.

Мы сконструировали закрытую капсулу с креслом и ремнями крепления для безопасности пассажира и возможности кататься людям с ограниченными возможностями. Также у качелей оборудован пандус.

На рисунке 1 представлена схема программы аттракциона «Созвездие Меридиан».

Рис.1.

Аттракцион «Орбита»

В начале работы «Орбита» был двумя разными спортивными снарядами, но так как одна из особенностей нашей площадки — мобильность,
а соответственно и компактность, мы решили объединить эти элементы в один аттракцион-тренажёр, чтобы и здесь соблюсти принцип совместного времяпре-провождения взрослого и ребёнка.

Взрослый или подросток бежит по барабану, держась за страховочный поручень. И, раскручивая барабан, начинает раскручивать карусели.

Барабан через вал соединён с зубчатой передачей из двух шестеренок, вращение шестеренок приводит к вращению вертикального вала, на котором закреплена кабина карусели.

Для имитации вращения механизма применен электромотор [8]. Рисунок 2 иллюстрирует схему работы аттракциона «Созвездие Орбита».

Рис.2.

Аттракцион «Сердце Вселенной»

Аттракцион расположен на крыше невысокого здания по нескольким причинам, главная из которых — ограничить использование тренажера маленькими детьми. Обыкновенная беговая дорожка поднимает флаг, тем самым привлекая внимание к площадке.

Тренажер представляет собой беговой барабан, по которому бежит взрослый или подросток. Барабан через вал соединён с зубчатой передачей из двух шестеренок, вал крайней шестерёнки с помощью ременной передачи соединен с реечной передачей. К зубчатой рейке прикреплён флаг, который поднимается вверх.

При работе над этим тренажером мы так полюбили главную героиню, которая крутит барабан, что дали ей имя Зиночка и позволили себе пошутить, назвав так и программу. Схема работы «Зиночки» представлена на рисунке 3.

Рис. 3

Аттракцион «Созвездие Квазар»

Данный аттракцион не только выполнен в форме звезды, он может светиться, как настоящая звезда! Это и развлечение и функциональный элемент площадки, так как нем установлены солнечные батареи. Днем батареи заряжаются, и ночью звезда используется как фонарь.

Основная же его функция — развитие координации, ловкости. Чтобы звезда загоралась, нужно допрыгнуть и дотронуться до датчика [9]. Датчик наклона посылает сигнал, фонари загораются, а программа еще и дополнительно считает, сколько раз игрок прыгнул.

«Созвездие Квазар» — единственный аттракцион в нашем проекте, который работает в программной среде LEGO Education WeDo 1.1, схема отражена на рисунке 4.

Рис.4

Уже закончив работу над аттракционом «Квазар», мы придумали, как его можно усовершенствовать. В нынешней версии звезда загорается, если до датчиков допрыгнуть, мы же хотим сделать так, чтобы в датчик необходимо было попасть футбольным мячом. И тогда программа будет считать не просто прыжки игрока, а забитые им голы.

Аттракцион «Солнце»

Данный механический аттракцион сделан по принципу всем известного аттракциона «Колесо Обозрения», обычно выполненного в виде большого вертикально установленного колеса, к ободу которого прикреплены кабинки для пассажиров. На нашем макете этот механический аттракцион выполнен в виде большой мельницы. Аттракцион «Солнце» приводится в движение валом, который соединён с зубчатой передачей из двух шестеренок с пересекающимися осями, на конце вала закреплены рычаги («лучи солнца») с кабинками для пассажиров.

Этот аттракцион также соответствует нашей цели — совместного времяпрепровождения — поэтому мы предусмотрели ручку, с помощью которой папа сможет катать одного или нескольких детей.

Элемент «Солнце» является ещё и дополнительным украшением входной группы.

Сопутствующие и декоративные элементы

Мы ставили себе цель создать пространство не только полезное, но и привлекательное, красивое, удобное. Поэтому наполнили его необходимыми, на наш взгляд, элементами, которых часто не хватает на обычных игровых площадках.

Входная группа в наше игровое пространство выполнена в форме звезды и называется «Сириус». Сириус — самая яркая звезда ночного неба и самая близкая к земле [10], также и наша площадка яркая и близка всем детям и взрослым, здесь каждый найдет себе занятие. Рядом с Сириусом стоят четыре скульптуры космонавтов — как символ стремления к исследованиям, к неизведанным мирам и приключениям, непрерывного движения и активности.

Рядом с Сириусом аттракцион «Солнце» украшает декоративная крутящаяся ракета. Их механизмы связаны. Поэтому, когда «Солнце» совершает круг, ракета, подобно флюгеру, также поворачивается вокруг заданной оси.

Карусель, входящая в состав «Созвездия Орбита», также украшена ракетой.

Напротив аттракционов «Меридиан» и «Орбита» предусмотрены лавочки
с урнами, чтобы могли отдохнуть пожилые люди. А для людей с ограниченными возможностями везде предусмотрены пандусы.

Передохнуть после велонагрузки, бега, прыжков можно у фонтана в тени деревьев, среди различных кустарников и цветов, которые создают уют и ощущение оазиса.

Выводы

Проведенное исследование и выполненная работа позволили нам сделать следующие выводы:

Школьники младшего возраста находятся в группе риска из-за всеобщей цифровизации и малоподвижного образа жизни.

Дети предпочитают проводить время дома за гаджетами. Одна из причин таких предпочтений - недостаток интересных, необычных аттракционов и спортивных элементов на детских площадках, где могут найти себе занятия люди разных возрастов.

Жизненную необходимость движения для людей всех возрастов необходимо освещать и популяризировать.

В связи с этим нами были разработаны уникальные аттракционы, где, помогая друг другу, могли бы проводить время люди разных возрастов. Такое времяпрепровождение способствует и физическому развитию организма и улучшает психологическое состояние, сближает людей и членов семьи, повышает им настроение, а значит.

Разработанное нами спортивное пространство продумано до мелочей: здесь могут проводить время с комфортом люди любого возраста и физических возможностей, а значит, проект «Созвездие» соответствует высоким современным стандартам. Здесь спорт перестает быть работой и становится увлечением и игрой, вовлекая все больше людей в движение навстречу здоровью.

Здесь спорт перестает быть работой и становится увлечением и игрой.

В свою очередь мы стремимся рассказывать о пользе спорта как можно больше, стараемся заинтересовать им и представили свой проект на разных площадках.

23-24 февраля 2021 г. мы презентовали наш проект в городе Таганрог на региональных соревнованиях по робототехнике, который проходил в образовательном пространстве «Точка кипения» при Южном Федеральном Университете. Проект был оценен судейской бригадой очень высоко и выиграл в номинации «Самый необычный проект».

12-14 марта 2021 г. мы представляли проект в Технограде ВДНХ на Московском региональном отборе Национального чемпионата по робототехнике FIRST Russia Robotics Championship 2.0, где выиграли в номинации «За взаимодействие».

Однако одним из самых приятных итогов нашей работы стало то, что мы сами выполнили самые важные поставленные перед собой цели, одной из которых была работа в команде.

Как маленьким звездочкам надо объединиться, чтобы стать созвездием, так на земле нескольким людям надо объединиться, чтобы стать командой, ведь вместе можно добиться гораздо большего, чем поодиночке. Спорт увлек и сплотил нас. Всей командой мы присоединились к движению Bestdonrest и участвовали в забеге и теперь не хотим останавливаться.

Юрий Гагарин сказал: «Чтобы стать крылатым, нужно стремление к полёту». Полетом может быть любая мечта, но взлетной полосой пусть будут наши беговые дорожки, ведь движение - это жизнь.

Список литературы:

https://moy-doktor.org/.

https://nsportal.ru/detskiy-sad/zdorovyy-obraz-zhizni/2018/05/01/chem-opasen-dlya-rebenka-malopodvizhnyy-obraz-zhizni.

https://nsportal.ru/detskiy-sad/zdorovyy-obraz-zhizni/2020/03/19/polza-fizicheskoy-kultury-dlya-obshchego-razvitiya.

https://trends.rbc.ru/trends/social/603e59e99a7947630f2e3c72.

https://vk.com/smart_brick.

https://www.rbc.ru/society/14/09/2020/5f5dcf3f9a794742ec7d8f2e.

Йошихито Исогава. Большая книга идей LEGO Technic. Машины и механизмы. Издательство Эксмо, 2017. — 328 с.

Йошихито Исогава. Большая книга идей LEGO Technic. Техника и изобретения. Издательство Эксмо, 2017. — 328 с.

Как объяснить детям науки. Л.Д.Вайткене, И.Е.Гусев, А.Г. Лаворенко, А.А. Спектор. Москва, Издательство АСТ, 2017 — 256 с.

Космос. Энциклопедия «Хочу все знать». Издательский дом «Проф-пресс». Ростов-на-Дону, 2016. — 48 с.

Юдин Г.Н. Главное чудо света. Издательство «Игра слов», 2012 — 160 с.

Просмотров работы: 29