XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Развитие мелкой моторики и навыков начального музицирования у детей с ДЦП с помощью звукового монитора на основе «лазерных струн»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Детский церебральный паралич (ДЦП) — заболевание центральной нервной системы, характеризующееся прежде всего нарушением двигательных и сенсорных функций организма. Одним из типичных факторов ДЦП является нарушение двигательной активности рук, нарушение определённого тонуса мышц, моторная малоподвижность, нескоординированность движений руками и патологии формирования конечностей. Естественно, эти особенности затрудняют приобретение определённых умений и навыков, как трудовых, так и самообслуживания, и как следствие, формируется полная зависимость двигательной активности от окружающей социальной сферы.
Нарушения двигательных функций, как правило носят комплексный характер, который проявляется в нарушениях артикуляционной моторики и звукопроизношения, задерживают речевое развитие. Поэтому одним из важнейших условий комплексной реабилитации ДЦП является развитие мелкой моторики. Научными исследованиями, уже давно доказано, что руки ребёнка участвуют во всех рабочих движениях и формирование двигательных функций, в том числе, и тонких движений рук, происходит в процессе взаимодействия ребенка с окружающими предметами. Можно с уверенностью сказать, что через руки мы получаем сведения о окружающем мире, в ходе игровых компонентов исследуем окружающее нас пространство, совершая при этом определённый творческий процесс. Развитие точных движений, рук, кисти, пальцев определяет и стимулирует развитие нервной системы, всех психических процессов развития ребёнка в том числе, и речи. Игры и упражнения на развитие мелкой моторики дают возможность развивать мышечные и тактильные ощущения, стимулируют развитие когнитивных способностей. Сама по себе мелкая моторика – это совокупность скоординированных действий мышечной, костной и нервной системы человека, в сочетании со зрительной системой в выполнении мелких, точных движений кистями и пальцами рук и ног. Ученые установили, что на общей площади зоны движения в коре головного мозга, одну из самых обширных частей, наряду с проекциями мимической мускулатуры и мышц языка, занимает проекция мускулатуры кисти руки. И если у взрослого человека взаимосвязь происходит по схеме (мозг дал команду — рука сделала), то у ребенка осуществляется обратная информационная связь. Рука изучает окружающий мир и сообщает мозгу определённые результаты наблюдений, а мозг в свою очередь, управляя рукой, использует эту новую полученную информацию. Именно руки позволяют новорожденным детям активировать мозг и развивать его. «Ум ребёнка находится на кончиках его пальцев!». Как следствие вышесказанному можно предположить, что через развитие мелкой моторики можно активировать определённые участки мозга, отвечающие за общее развитие организма ребёнка. Эта проблема характерна для развития любого ребёнка и особенно остро она стоит для детей с нарушением двигательной активности.
Для решения подобных задач применяется множество различных приёмов и развивающих приспособлений. Мы, в свою очередь, предлагаем развивать способности к мелкой моторике через звуковой музыкальный монитор, позволяющий в игровой форме, активировать множество систем организма.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является, разработка и создание звукомузыкального монитора для развития мелкой моторики пальцев детей раннего возраста и детей с ограниченными возможностями. Цель работы предполагала решение следующих задач:
- знакомство с доступными литературными и интернет – источниками по вопросам психологического влияния развития мелкой моторики движения конечностей ребёнка на общее психологическое развитие организма, его формирование как целостной системы взаимодействий двигательных функций и психоэмоционального состояния;
- знакомство с доступными литературными и интернет – источниками по технологическим решениям разработки звукомузыкальных устройств, используемых в детском возрасте для развития мелкой моторики пальцев;
- выбор технологического решения по созданию звукомузыкального монитора;
- на основе выбранного решения, изготовление звукомузыкального монитора для развития мелкой моторики пальцев;
- оценка функциональных возможностей изготовленного устройства с точки зрения использования в качестве развивающего мелкую моторику пальцев игрового комплекса.
Психологические аспекты влияния развития мелкой моторики движения конечностей ребёнка на общее психологическое
состояние организма
Диагноз ДЦП у детей — это обширное поражение двигательных зон головного мозга и проводящих путей. В результате поражения двигательных зон головного мозга происходят нарушения общей и мелкой моторики. Дети с подобными нарушениями ограничены в движении, они с трудом учатся выполнять простейшие двигательные действия. Особенностью этого заболевания является то, что детям не только трудно осваивать общую и мелкую моторику, выполнение тех или иных движений, а и трудно ощущать эти движения. Естественно, в результате этого, у ребенка затрудняется формирование нужных представлений о движении. Формирование двигательных функций, в том числе и тонких (точных) движений рук, происходит в процессе взаимодействия ребенка с окружающим предметным миром. Мелкая моторика комплексная система. Это совокупность скоординированных действий мышечной, костной и нервной системы человека, включающая в себя сочетание со зрительной системой в выполнении мелких, точных движений кистями и пальцами рук и ног.
Развитие мелкой моторики является одним из положительных факторов становления детской речи, повышает работоспособность и внимательность ребенка, повышает общую активность взаимодействия с окружающим миром, стимулирует интеллектуальную и творческую деятельность. Мелкая моторика – одна из сторон двигательной сферы. Простые движения рук помогают убрать напряжение не только с рук, но и с губ, снимает умственную усталость. Развивая мелкую моторику, мы активизируем различные зоны речи. В дальнейшем эти навыки ребёнку потребуются для использования движений в рисовании, письме и многих других функциональных действиях. Процесс развития мелкой моторики происходит естественным, природным путём на базе развития общей моторики человека. Важной частью работы по развитию мелкой моторики у детей являются определённые развивающие игры. Они очень занимательные и оказывают положительное влияние на формирование речи и творческой деятельности, вырабатывают ловкость и концентрируют внимание. В случае с поражениями моторных функций, вызванными ДЦП, важно с самого раннего возраста проводить работу по развитию мелкой мускулатуры рук. Благодаря регулярным тренировкам, движения будут постепенно становиться более уверенными. Следует учитывать, что способность ловко управлять руками требует определённой степени зрелости мозговых структур, поэтому заставлять ребёнка заниматься при его нежелании неэффективно. Стимуляция и развитие моторики у детей с ДЦП – важная часть ежедневной реабилитации.
Основными методиками, в современное время, на развитие мелкой моторики рук, которые можно использовать в том числе в домашних условиях, являются:
- массаж (тыльная сторона кистей рук, ладони, пальцы);
- пальчиковая гимнастика;
- пальчиковые игры и упражнения с использованием различных предметов, материала и, что особо важно в контексте нашей работы с использованием развивающих мелкую моторику устройств.
В комплексной работе, направленной на развитие мелкой моторики, необходимо следовать таким принципам как:
- внимание к состоянию ребенка, учитываем, какие функции нарушены, а какие сохранны;
- регулярное выполнение, многократное повторение;
- подбираем комфортный для ребенка темп;
- создаем мотивирующие обстоятельства (занятия в игровой форме);
- в движениях чередуем сжатие, растяжение, расслабление, следим за распределением тонуса в кисти и пальцах;
- независимо от ведущей, доминантной руки ребёнка, в работу должны быть включены обе руки.
Наиболее привлекательными являются игры с использование мелкомоторных движений (Приложение, стр.17, рис. 1). Использование подобных игр помогает не только развивать мелкую моторику рук, но и стимулирует логическое и пространственное мышление, внимание и логику, тактильную чувствительность, помогает осваивать новые формы и размеры, цвета.
Технологические решения создания звуковых устройств, которые можно использовать для развития мелкомоторных функций пальцев
Простейшими устройствами – формирователями звукового/музыкального сигнала являются звуковые генераторы, в которых можно применить элементы изменения тональности звука и кнопочные или клавишные элементы включения звукового сигнала. Даже эти, самые простейшие музыкальные устройства способны привлечь к игровым моментам с элементами развития мелкой моторики детей с ДЦП. При нажатии кнопок/клавиш возникает звук, который влияет на звуковые области мозга и стимулирует к попыткам нажатия этих кнопок/клавиш (выполняя, таким образом, точные моторные движения). В приложении представлено несколько простейших схем подобных устройств. Самая простейшая схема содержит всего два транзистора и несколько пассивных элементов. Основа устройства мультивибратор, изменяя частотозадающую цепочку путем нажатия на кнопки SA1-SA7 мы получим звук разный по тембру. Устройство так же снабжено светодиодом, который будет мигать в момент нажатия кнопок (клавиш) SA1-SA7, вызывая определённые зрительные ощущения (Приложение, стр. 18, рис. 2). Ещё более простой вариант, с точки зрения монтажных работ, представлен в приложении (Стр. 18, рис. 3). В данном устройстве, звуковой генератор, собран на широко распространённой микросхеме - таймере NE 555. Устройство не требует ни каких настроек. Напряжение питания может быть выбрано от 6 до 9В. Более сложные схемы, помимо функций извлечения простых звуков, могут предусматривать запись определённых коротких мелодий, записанных в памяти микросхемы.
Основа такого мини-пианино микросхема UM3511, к выходу 5 микросхемы через транзистор подключен громкоговоритель. VR1 задает темп воспроизводимых мелодий, в дальнейшем после настройки подстроечное сопротивление может быть заменено постоянным. Переключатель S1 — переключает режим воспроизведения мелодий на встроенные мелодии или на собственные. Устройство может работать от постоянного напряжения 3-12 Вольт, при низком потребление тока и воспроизводить до 15 коротких мелодий, или производить запись мелодий от клавиш G3-G5 (Приложение, стр. 18, рис. 4). Аналогичная схема с использованием микропроцессора приведена в приложении (Стр. 19, рис. 5). Особый тип звуковоспроизводящих аппаратов, представляют электромузыкальные сенсорные устройства. Принцип их работы основан на прерывании луча лазера или светодиода для включения звука. Такой тип устройств требует точных мелкомоторных функций пальцев и интересен прежде всего тем, что звук, кажется, возникает из воздуха, при проведении пальцами в определённой области. Такое формирование звукового сигнала в большой степени привлекает играющего к совершению точных движений, что и является конечной целью использования игрушки (Приложение, стр. 19, рис. 6). Для активации зрительного восприятия, в вышеперечисленных схемотехнических решениях, можно применить простейшие светомузыкальные элементы/экраны. С помощью этих элементов можно усилить желание к точным действиям, вызывающим не только звуковой сигнал, но и определённую цветовую гамму.
Общий принцип работы светомузыкального автоматического устройства предельно простой (Приложение, стр. 20, рис. 7). На вход устройства подаётся звуковой сигнал с микрофона или, непосредственно, с воспроизводящего звук устройства. Компрессор служит для выравнивания звукового сигнала, фильтры для разделения частотных характеристик сигнала, ключи для включения световых индикаторов. Простейшая схема представлена в приложении (Приложение, стр. 20, рис. 8). Для данной схемы необходим источник питания на 9 вольт, который позволит светиться светодиодам в каналах. Чтобы собрать три усилительных каскада, понадобятся транзисторы КТ315 (аналог КТ3102). В качестве нагрузки используются разноцветные светодиоды. Для усиления (компрессор) использован понижающий трансформатор. Резисторы выполняют функцию регулировки вспышек светодиодов. В схеме стоят фильтры для пропускания частот. Для подключения большего количества светодиодов применяются мощные ключевые транзисторы (Приложение, стр. 20, рис. 9).
Концепция изготовления звукового устройства для развития мелкомоторных функций пальцев
Формирователь звука – на основе «лазерных струн». Основным компонентом являются лазерные излучатели (длина волны - 630 - 670 нм.) и фоторезисторы (до 1 кОм световое сопротивление, до 600 кОм темновое сопротивление, длины регистрируемых волн в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (красный)). Плата управления микропроцессорная.
Формирователь светового сигнала – светодиодная автоматическая светомузыкальная система с непосредственным подключением к источнику звукового сигнала. Основные компоненты – компрессор, фильтры, ключевые транзисторы, светодиоды различных спектров излучения (красный, синий, зелёный, жёлтый).
Питание. Питание батарейное (5 – 9 вольт).
Изготовление модели устройства для развития мелкомоторных функций пальцев
1.Формирователь звука
Источником сигнала формирователя звука является взаимодействие лазера и фоторезистора. В световой фазе, когда луч лазера поступает на полупроводниковую поверхность фоторезистора, формируется сигнал низкого сопротивления. В этот период на микропроцессоре вход сигнала блокирован. При прерывании лазерного луча (перекрытии его пальцами) формируется сигнал высокого сопротивления. Сигнальный вход процессора разблокирован – происходит формирование определённого звукового сигнала, в зависимости от той или иной «лазерной струны». Формирователь звукового сигнала одночиповый микропроцессор (STC89C52). Передача данных осуществляется через последовательный порт микропроцессора. При прерывании лазерного облучения микроконтроллер считывает напряжение и соответственно, сопротивление фоторезистора, в это время оно высокое. Звуковой сигнал формируется 16-битным таймером. Всего используется семь «лазерных струн (октавный диапазон). Фотографии основной платы формирователя звукового сигнала, элементов устройства и моментов сборки приведены в приложении (Приложение, стр. 21,22 рис. 10 – 13).
2.Формирователь светового сигнала
Автоматический формирователь светового сигнала собран по стандартной схеме. Компрессор представляет собой повышающий трансформатор, непосредственно подключённый к излучающей звук головке. Ограничивающие частотные фильтры собраны с использованием конденсаторов, уровень сигнала подстраивается с помощью переменных сопротивлений. Настройки фильтров устанавливается по частотным характеристикам октавного диапазона. Деление на частоты, проводится с перекрытием, это необходимо, для получения различных цветовых оттенков, при работе устройства. Ключевые транзисторы характеризуются по мощности от количества использованных светодиодов в канале. Схема формирователя светового сигнала приведена в приложении (Приложение, стр. 23, рис. 14).
3.Сборка устройства
Все основные узлы устройства собраны на раме из алюминиевого уголка. Стенки рамы изготовлены из пластмассовых панелей. В задней части рамы установлена плата формирователя звукового сигнала. В передней части – плата лазерных излучателей. Под площадью «лазерных струн» расположена пластина рассеивающего светофильтра (рассеивающий светофильтр от панелей жидкокристаллических телевизоров), которой прикрыта вся электронная начинка устройства. Под панелью светофильтра, располагается панель излучающих светодиодов формирователя светового сигнала. Внизу, под панелью светодиодов, расположена плата формирователя светового сигнала. В боковой части устройства выведено гнездо для подключения внешнего источника питания (аккумулятор или сетевой источник питания). На передней, боковой панели, расположен выключатель питания и кнопки управления формирователем звукового сигнала. Подстрочные сопротивления формирователя светового сигнала не выводятся на панель как регулирующие элементы и настраиваются в ходе сборки устройства (Приложение, стр. 23,24, рис. 15 – 16).
Методика работы с изготовленным устройством
С помощью игры ребенок познает окружающий мир. Найти подходящий игровой материал для детей с ДЦП непросто. Если ребенок ограничен в движении, он быстро теряет интерес к игрушке, так как не может держать или видеть ее. Если предмет не соответствует его когнитивным способностям, интереса тоже не возникнет. Один и тот же игровой материал может быть как слишком утомительным, так и быть довольно скучным и недостаточно стимулирующим.
Звуковой монитор на основе «лазерных струн» способен значительно расширить возможности и содержание занятий с детьми с ОВЗ. Если мы говорим, о детях с ДЦП то данное устройство дает возможность снять психоэмоциональное напряжение, победить страх «промахнуться», не правильно задеть струну из-за затруднений в координации движений.
Кроме того, данное устройство несет в себе своеобразный «эффект чуда»: невидимые струны издают звуки, которые со временем и при регулярных занятиях могут сложиться в красивые мелодии. Эта особенность устройства повышает интерес к занятиям, увеличивает концентрацию внимания, стимулирует усидчивость у ребенка с особенностями развития.
Данное устройство мы предлагаем для организации индивидуальных занятий с детьми с ОВЗ в организациях дополнительного образования, школах искусств, реабилитационных центрах. Со звуковым монитором на основе «лазерных струн» можно придумать множество интересных и полезных игр. Они развивают не только мелкую моторику пальцев, но и мелодический слух, музыкальную память, чувство ритма. Таким образом, устройство поможет освоить детям с особенностями навыки начального музицирования.
На первых занятиях ребенок знакомится с новым, уникальным музыкальным инструментом. Можно позволить ребенку попробовать играть на «лазерных струнах» самостоятельно, извлекать звуки хаотично, бессистемно, просто получая звуковой ответ от движения своих пальцев. Не стоит забывать, что в процессе занятий дети с ограниченными способностями нуждаются в поддержке взрослых. Важно, чтобы помощники проявляли терпение, если ребенку требуется больше времени, чтобы выполнить какое-нибудь движение самостоятельно.
На последующих занятиях, после освоения ребенком устройства и навыков извлечения звуков, можно начинать играть элементарные мелодии. На раме устройства мы разместили цветовые стикеры, обозначающие ноты, а в качестве приложения к устройству создали цветные схемы, по которым можно играть различные мелодии.
Таким образом, поставив перед собой цель, создать устройство для развития мелкой моторики пальцев, мы одновременно создаем условия для музыкального развития детей с ОВЗ. (Приложение, стр. 24, рис17).
Музыка с самых первых месяцев жизни ребенка помогает формированию речи, развитию центральной нервной системы и мышечного аппарата, способствует эмоциональному мышлению, логическому, художественному, помогает в обучении. У музыкальных детей гораздо больший словарный запас, лучше логика и внимание. Это такой же неотделимый процесс, как обучение речи, ходьбе, чтению и письму. Музыка связывает все вместе и на глубинном уровне формирует полноценную, целостную личность и способствует развитию в каждой из задач. Учит восприятию добра, радости, помогает преодолеть грусть.
Устройство при необходимости можно усовершенствовать, преобразовав его в двух- или трех-октавное, что позволит усложнить занятия в соответствии с возрастом детей, а так же проигрывать более сложные мелодии. Это в свою очередь увеличит возможности развития как координации и моторики у детей с ДЦП, так и музыкальных способностей этих детей.
Стоит отметить, что применение устройства возможно при работе с детьми, имеющими различные отклонения в здоровье. Для слабовидящих детей, игра на «лазерных струнах» - это отличная возможность развития мышечной памяти и музыкальных способностей. Кроме того эти занятия помогут свести к минимуму многие проблемы, сопровождающие процесс обучения таких детей. Это и хроническое психическое напряжение, усиление тревожности, эмоциональный дискомфорт, рост неуверенности, пассивности, отказ от деятельности и другие, более серьезные проблемы на уровне социального взаимодействия.
Выводы
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- проведён анализ литературы и интернет – источников по вопросам психологического влияния развития мелкой моторики движения конечностей ребёнка на общее психологическое развитие организма, его формирование как целостной системы взаимодействий двигательных функций и психоэмоционального состояния;
- изучены доступные литературные и интернет – источники по технологическим решениям разработки звукомузыкальных устройств, используемых в детском возрасте для развития мелкой моторики пальцев;
- определены оптимальные технологические решения по созданию звукомузыкального монитора;
- на основе выбранного решения, изготовлен звукомузыкальный монитор с «лазерными струнами» для развития мелкой моторики пальцев;
- проведены экспериментальные исследования функциональных возможностей изготовленного устройства с точки зрения использования в качестве игрового комплекса, развивающего мелкую моторику пальцев и навыков элементарного музицирования.
В результате экспериментальной проверки доказана возможность использования данного устройства в работе с детьми, имеющими различные отклонения в развитии в организациях дополнительного образования, школах искусств, реабилитационных центрах.
Список литературы и интернет - источников
https://s-mamoy.ru/about/articles/552/ - Развитие мелкой моторики у детей с ДЦП
http://www.eleccircuit.com/keyboard-music-circuit/ - Детское пианино
https://rcl-radio.ru/?p=4077 - Электронное пианино
https://lampagid.ru/vidy/svetodiody/tsvetomuzyka - Как собрать цветомузыку?
https://ledjournal.info/shemy/cvetomuzyka.html - Простые схемы цветомузыки на светодиодах и светодиодных лентах для сборки своими руками
Источник: https://music-education.ru/muzykalnye-igrushki-dlya-detej/ - Музыкальные игрушки для детей
http://les-chudes.by/blog/muzykalnoe-razvitie-rebenka-i-muzykalnye-igrushki - Музыкальное развитие ребенка и музыкальные игрушки
Ветлугина Н.А. Музыкальное развитие ребенка. М.: Музыка, 1968.146 с.
Семячкина Г.А. Музыкотерапия как средство развития способностей школьников // Начальная школа. 2008. №1. 130с.
Теплов Б.М. Психология музыкальных способностей. М.: Академия, 1985. 103с.
П риложение
Рис.1. Игровые моменты по развитию мелкой моторики с детьми ДЦП.
Рис.2. Простейшее электромузыкальное устройство на двух транзисторах.
Рис.3. Простейшее электромузыкальное устройство с использованием микросхемы – таймера NE 555.
Рис.4. Схема звукового устройства с возможностью записи и воспроизведения мелодий.
Рис.5. Схема звукового устройства с использованием микропроцессора с возможностью записи и воспроизведения мелодий.
Рис.6. Лазерные звукомузыкальные устройства.
Рис.7. Общий принцип работы цветомузыкального автоматического устройства.
Рис.8. Простейшая схема светомузыкального автоматического устройства.
Рис.9. Простейшая схема электронных ключей для подключения большего количества светодиодов.
Рис.10. Плата формирователя звукового сигнала.
Р ис.11. Микроконтроллер и лазерные излучатели.
Рис.12. Собранные платы формирователя звука и лазерных излучателей.
Рис.13. Фотографии процесса сборки формирователя звука.
Рис.14. Схема формирователя светового сигнала (элементы фильтров изменяемые и подстраиваются под октавный диапазон).
Рис.15. Монтажная схема устройства.
Рис.16. Расположение основных элементов в корпусе устройства.
Рис. 17. Готовый прибор и работа с ним.