XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Игровой комплекс «Космоспорт» на базе конструктора Lego Wedo
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Чем больше времени проходит с момента первого полета в космос, тем больше возможностей представляется человечеству для выдающихся астрономических открытий. Уже не за горами – исследования гигантских астероидов, экспедиции на Марс и Луну! Но для этого нужны новые умы. Прививать интерес и любовь к космосу следует с раннего возраста!
Большинство времени дети проводят за игрой. Существуют множество игровых площадок, но многие из них обыденны и скучны. А что, если создать яркий и функциональный комплекс во дворе, который будет выглядеть как настоящий космодром.
«Космоспорт» - уникальный игровой комплекс с привлекательным внешним видом, обеспечивает не только интересный досуг, но и привлекает к активному образу жизни.
Цель: Разработка уникальной модели автоматизированного игрового комплекса на тему «Космос», для привлечения к активному образу жизни
Задачи:
Определить основные задачи игровых комплексов
Расширить знания о подготовке космонавтов
Изучить упражнения и тренажеры для подготовки космонавтов
Разработать подвижные элементы игровой площадки, используя полученные задания о космосе
Создать модель «Космоспорт» на базе конструктора LEGO WeDo
В качестве основных источников информации мы, использовали следующие сайты: википедия (https://ru.wikipedia.org) [6], интернет-гид в мире космоса (https://spacegid.com/) [4]
Для создания движущихся частей проекта были использованы методические рекомендации о простых и сложных механических передачах (https://vk.com.mrbrain_tmn). [1] В создании программ мы следовали учебным пособиям по образовательной робототехнике Корягина А.В. [2]
Глава 1. Роль игровых комплексов в развитии детей
Без игры нет, и не может быть полноценного умственного развития. Игра – это искра, зажигающая огонек пытливости и любознательности, - писал В.А. Сухомлинский. Маленькие дети…играют, как птица поет.. Игра для них – учеба, игра для них – труд, игра для них – серьезная форма воспитания.
Игры без преувеличения можно назвать витаминами душевного благополучия. Под яркой, забавной, привлекательной формой скрывается немало педагогических возможностей. Игра выполняет важные социальные функции, поскольку в ней ребенок ощущает себя одновременно личностью и членом коллектива. Таким образом, игра является средством социализации ребенка. Игра для ребенка то же, что речь для взрослого. Играя, он обретает пространство – физическое, эмоциональное, социальное. У него формируется комплекс «самости» - самовыражения, самоконтроля, самореализации, самоопределения и самореабилитации [3].
Игры на детских площадках – как элемент физического развития детей
Одним из известных преимуществ установки игровых комплексов является то, что это дает детям возможность активно двигаться. Благодаря физической активности дети развиваются телесно, меньше болеют, у них отсутствуют проблемы с лишним весом. Двигательная активность влияет на физиологические функции всего организма. Активный ребенок лучше спит, чаще пребывает в хорошем настроении и обладает большей работоспособностью. Усиливается кровоснабжение скелетных мышц и внутренних органов, улучшается обмен веществ, совершенствуется нервная система. Один из лучших способов обеспечить детям физическую нагрузку это - пойти на площадку, где они смогут бегать, прыгать, лазать и т.д.
Учиться общаться через взаимодействие на игровых площадках
Детская площадка - прекрасное место, где ваши дети могут встретить других детей. Всякий раз, когда они играют, у них появляется возможность взаимодействовать друг с другом. На детской площадке появляется высокий уровень взаимодействия между детьми, который в результате потом позволяет им общаться с другими людьми и развивать их социальные навыки.
Реализовать свой исследовательский потенциал и побороть свои страхи
В игре дети находят способы преодоления своего страха. Они побеждают его. Совершив какое-то действие, исследование, дети получают уверенность в себе.
Развитие интеллекта, мышления через игровой процесс
Игровые площадки также помогают в развитии интеллекта. Оборудование для игровых площадок идеально подходит для групповой координации и познавательных навыков. По мере того, как они изучают мир, они приобретают сенсорный опыт (опыт органов чувств, как например, видят новые картинки, или хватаются за ручки скалолаза) и развивают свои двигательные навыки.
Глава 2. Подготовка космонавтов
2.1. Физические качества, которыми должен обладать космонавт
Космонавт должен быть сильным, ловким и выносливым, чтобы комфортно себя чувствовать в невесомости. Поэтому большая часть тренировок включает в себя множество видов спорта для улучшения этих показателей. Среди них лёгкая атлетика, плавание, парашютный спорт, прыжки в воду, спортивная гимнастика и лыжи.
В тренажёрном зале космонавты проводят по два часа три раза в неделю, делая акцент на многофункциональных тренировках. Упражнения с железом выполняются в основном с небольшим весом, чтобы поддерживать мышцы в тонусе.
Чтобы представить требуемую физическую подготовку – достаточно взглянуть на вступительные тесты, в числе которых следующие:
Выносливость: пробежать дистанцию в 1 км за 3,5 минуты (почти 3-й разряд по бегу), либо пройти лыжную гонку в 5 км, а также проплыть 800 метров примерно за 19 минут.
Сила: подтягивание на перекладине (не менее 20-ти раз), выполнить угол в упоре на брусьях.
Быстрота: челночный бег 10 х 10 м и прыжки в длину с места.
Ловкость: упражнения в воду и прыжки на батуте, среди которых прыжки с поворотом на 360 градусов. [4]
Но эти тренировки лишь малая часть длительной подготовки, которую космонавтам приходится проходить перед полётом.
«Что требуется от космонавта, — говорит Ю. Гагарин. — Помимо силы воли, стойкости, ему нужны величайшая выносливость, закалка, "запас физической прочности"... Эти качества рождаются натренированностью.
2.1. Упражнения и тренажеры
В занятия по специальной физической подготовке космонавтов включаются упражнения, которые по характеру своего влияния близки к раздражителям, действующим на организм летчика в полете. К ним относятся особо подобранные упражнения, при выполнении которых происходят вращения, упражнения на специальных снарядах, быстрые изменения положения тела в пространстве, действие ускорений. С помощью физических упражнений можно распределить нагрузку на определенные мышцы, деятельность которых нужно укрепить, на вестибулярный аппарат, на органы кровообращения.
Упражнения
Упражнения для тренировки органа равновесия проводятся на специальных снарядах: гимнастическом колесе (ренское колесо); (Рисунок 2.1.1, Приложения) вращающихся качелях (лопинг) (Рисунок 2.1.2, Приложения), подкидывающей сетке (батуд). Используются также гимнастические снаряды: перекладина, брусья, кольца.
Для тренировки органов равновесия подбираются упражнения, связанные с действием как угловых ускорений (вращения, повороты, кувырки, перевороты, резкие наклоны головы и туловища), так и прямолинейных (прыжки, приседания). Физиологическая нагрузка при выполнении этих упражнений должна увеличиваться постепенно.
Вначале движения выполняются медленно, затем темп ускоряется, и количество повторений увеличивается. Специальные упражнения для вестибулярного аппарата следует чередовать с упражнениями общеразвивающего характера. [6]
Космические тренажеры в ЦПК им.Ю.А. Гагарина.
Тренажер – «Выход – 2».
Для более максимальной подготовки космонавта к выходу в открытый космос, необходимо отработать навыки, будучи на Земле. Для такой тренировки создан имитированный тренажер выхода в открытый космос «Выход – 2». Это единственный тренажер во всем мире, который используется без водной среды, но в специальном скафандре «Орлан». Вы ознакомитесь с устройством скафандра и научитесь его регулировать. В ходе этой тренировки научитесь выполнять некоторые операции и отработаете ряд типовых задач, которые связаны с выходом на поверхность планеты. Одновременно в тренировке могут участвовать 2 человека. (Рисунок 2.1.3, Приложения)
Тренажер космического корабля «Союз».
Тренажер «СОЮЗ» позволяет моделировать работы всех необходимых систем и движения корабля. Комплексный тренажер предназначен для подготовки экипажа к управлению космическим кораблем «Союз». Он имитирует сближение, причаливание, стыковку, расстыковку, связь с международной космической станцией, введение на орбиту, спуск с орбиты и приземление с проведением заключительных операций. *Одновременно в тренировке могут участвовать 2 человека. (Рисунок 2.1.4, Приложения)
Специализированный тренажер «Дон – Союз».
Тренажер «Дон-Союз», предназначен для сближения и стыковки транспортного корабля «Союз», а также для отработки ручного управления кораблем «Союз» в режимах сближения, причаливания и стыковки со станцией и ее модулями. Тренажер обеспечивает моделирование работы всех систем корабля, используемых на участке сближения, облета, причаливания и стыковки. Тренажер оборудован средствами телевизионного наблюдения и медицинского контроля за состоянием испытуемого. Тренажеры «Дон-Союз» и «Дон-Союз-2» предназначены для отработки ситуаций срочного покидания Международной космической станции экипажем на двух кораблях одновременно (комплексная работа двух тренажёров).
Тренажер – Центрифуга ЦФ – 7.
Центрифуга ЦФ-7 используется для проверки переносимости человеческого организма на различные перегрузки. Радиус вращения 7 метров. Кабина центрифуги ЦФ-7 одноместная, и имеет свободный подвес. Посадка испытуемого осуществляется через боковой люк. Перед его лицом установлена видеокамера и дуга с лампочками. Внутри установлена специальная ручка, с помощью которой испытуемый может сам себе задавать перегрузки и управлять аппаратом. Группа врачей осуществляют контроль за состоянием испытуемого, с помощью двухсторонней голосовой и видеосвязи. При этом используются ЭКГ, пневмограммы, температуры тела и т.д. *Тренировку выполняет один участник. (Рисунок 2.1.5, Приложения)
Тренажерный спасательный скафандр «Сокол».
Скафандр «Сокол» — это советский космический скафандр, который одевают все космонавты на борту корабля, от которого будут зависеть жизнь и здоровье космонавта. Скафандр «Сокол» является защитой и служит для спасения космонавта в случае разгерметизации космического корабля «Союз». В процессе тренировки у испытуемого есть уникальный шанс научиться правильно надевать и снимать скафандр, самостоятельно осуществлять процесс герметизации, а также управлять системами скафандра. Скафандр «Сокол» облегченный и весит всего лишь 10 кг, в отличие от специального скафандра «Орлан», который предназначен для выхода в открытый космос. [5]
Глава 3. Практическая часть
3.1. Создание модели на базе конструктора Lego WeDo 1.0
Наш проект состоит из трех станций. Каждая из которых оснащена моторами, датчиками и сложными механизмами.
Первая станция «Земля». Здесь вы можете проверить свое здоровье, размяться на беговой дорожке. Беговая дорожка работает в паре с конструкцией «Сердце». (Рисунок 3.1.1, Приложения) Бегая на дорожке, вы запускаете зубчатую передачу, далее вращение переходит на ременную, с ременной на реечную, таким образом флажок поднимается вверх. Индикатор показывает, на сколько вы здоровы и допускаетесь к полетам в космос.
Так же на станции «Земля» есть познавательная зона. Где размещаются макеты планет, тюбики с космической едой, интерактивная доска. (Рисунок 3.1.2, Приложения)
На вторую станцию вас доставит ракета, которая работает от мотора. Мотор вращает зубчатое колесо, то приходит в зацепление с реечкой, к которой прикреплена ракета. Таким образом мы преобразуем вращательное движение в поступательное. (Рисунок 3.1.3, Приложения)
Следующая станция «Солнце». Как известно в первые дни полета большинство космонавтов испытывают трудности адаптации к невесомости. Для этого существуют специальные тренировочные аппараты. В модели есть установка центрифуга. Работает она на зубчатой передаче. Мотор передает вращение на зубчатое колесо, которое приходит в сцепление с конической шестерней, тем самым меняя угол вращения. Далее с помощью ряда зубчатых колес, происходит вращение.(Рисунок 3.1.4, Приложения) Регулируется центрифуга с помощью датчика наклона. После этого этапа вас ждет спуск с горки и лабиринт.
Третья станция «Луна». Здесь установлены защитные двери, после них открывается полоса препятствий, которая срабатывает по датчику расстояния. Здесь необходимо пробежать через вращающийся спутник, далее собрать все ископаемые с платформы, которая тоже вращается! (Рисунок 3.1.6, Приложения) Полоса препятствий работает от мотора, мотор передает энергию на зубчатую передачу, далее на перекрестную ременную, тем самым вращая платформы в разные стороны.
Далее вас встречает Луноход, который спускает в кратер. Здесь можно отдохнуть или продолжить тренировку на таких тренажерах, как велотренажер и диск здоровья.
Установка «Кругозор», с ее помощью можно рассмотреть все космические объекты на площадке и вести наблюдение за окружающей местностью. (Рисунок 3.1.7, Приложения)
3.2. Управление моделью с помощью программы
Управление моделью происходит с помощью специальной программы LEGO WeDo. (Рисунок 3.2.1, Приложения)
При нажатии на клавишу «1» запускается программа. Далее программа работает поэтапно, запуская каждую станцию по сигналу датчика.
Первая станция «Земля» запускается по датчику наклона. Как только мы приводим его в состояние «на правый бок» срабатывает мотор «1» и со звуком вращается против часовой стрелки 2 секунды, после чего приходит в обратное положение, тем самым запуская ракету. После чего отправляется письмо «1».
При получении письма «1» запускается сразу 4 подпрограммы и работают в режиме ожидания сигнала датчика.
Первые три подпрограммы запускают установку «Центрифуга» на станции «Солнце». В зависимости от положения датчика наклона, мотор «2» меняет направление, либо выключается.
Последняя подпрограмма запускает станцию «Луна», срабатывает по датчику расстояния. Как только датчик обнаружил объект, мотор «3» запускает полосу препятствий на протяжении 5 секунд.
Посмотреть видео о проекте вы можете по ссылке [7].
Заключение
При создании проекта мы внимательно изучили информацию о детских площадках и их значении в жизни детей. Пребывание на них направлено не только на развитие двигательной активности, но и способствует интеллектуальному развитию детей, расширяя знания об окружающем мире.
Исходя из этого, при реализации проекта мы поставили перед собой две основных задачи:
Привлечь к активному образу жизни
Вызвать интерес к науке
Объединив две идеи, мы создали проект «Космоспорт».
«Космоспорт» -игровой комплекс, предназначенный для развития физических и интеллектуальных качеств ребенка!
«Космопорт» разделен на три станции, каждая из которых оснащена автоматизированными устройствами.
Первую станцию «Земля» мы оборудовали дидактическими материалами, чтобы повлечь интерес детей. Так же здесь можно проверить свое здоровье и узнать на сколько ты готов к полету!
На вторую станцию «Солнце» нас доставляет ракета. Далее вы можете проверить свою физическую подготовку на установке «Центрифуга». При создании этих установок мы опирались на изученную нами информацию о тренажерах.
Третья станция «Луна» несет развлекательный характер, здесь вам необходимо пройти полосу препятствий - пробежать через вращающийся спутник и собрать все ископаемые с платформы.
Космическая площадка во дворе будет притягивать взгляды окружающих и интриговать детей! Это отличное решение для привлечения к активности!
Данную работу можно использовать на уроках робототехники и астрономии.
Список использованных источников
Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа -https://vk.com/mrbrain_tmn;
Корягин А.В, Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборникметодических рекомендаций и практикумов – ДМК-Пресс, 2016. – 252 с.
Теучеж Сусанна Четибовна - Методическое пособие "Роль игр и игровых приемов в физическом развитии дошкольников"
https://spacegid.com/kak-stat-kosmonavtom.html
https://sktur.ru/space/spacetraining/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Центр_подготовки_космонавтов_имени_Ю._А._Гагарина
https://drive.google.com/file/d/1Ubx9l2nwHdW61eINisoIarpHL4O4drFN/view
Приложения
|
Рисунок 2.2.1, гимнастическом колесе (ренское колесо) |
Рисунок 2.2.2, вращающихся качелях (лопинг) |
|
Рисунок 2.2.3, Тренажер «Выход» |
Рисунок 2.2.4, Тренажер «Союз» |
|
Рисунок 2.2.5, Тренажер «Центрифуга ЦФ - 7» |
Рисунок 3.1.1, Беговая дорожка и установка «Сердце» |
|
Рисунок 3.1.2, Познавательная зона |
Рисунок 3.1.3, Ракета на реечной передаче |
|
Рисунок 3.1.5, Центрифуга на зубчатой передаче |
|
|
Рисунок 3.1.6, Полоса препятсвий на станции «Луна» |
|
|
Рисунок 3.1.7, Установка «Кругозор» |
|
|
Рисунок 3.2.1, Программа |
|