XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Интерактивная карта «Моя Родина - Россия»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Крылова А.Е. 1

---

1МУ ДО ЦДТТ

Бурухина Е.В. 1

---

1Муниципальное учреждение дополнительного образования Центр детского технического творчества

Работа в формате PDF

4.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Не спрашивай, что твоя Родина может сделать для тебя, спроси, что ты можешь сделать для своей Родины.

Джон Кеннеди

1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность, проблема

Что же такое Родина? Все говорят об этом, но что же подразумевается под этим словом? Место, где ты появился на свет? Страна, где прошло твое детство? Или, быть может, где ты встретишь старость? Нет, Родина не определяется местом жительства и рождения. Настоящая Родина – это место, где человек чувствует себя частью этого места. Та страна, куда человек стремится возвращаться независимо от возраста и обстоятельств. Родина - тот уголок, который мы стремимся сберечь, защитить, сохранить. Там, где нам хорошо и свободно. Где мы можем быть самим собой. Родина – это место, где он провел лучшие годы своей жизни, детские годы; это его судьба, к которой он ощущает свою сопричастность.

Защищать и любить Родину – это обязанность каждого человека. Каждый гражданин должен заботиться о ее процветании, знать ее историю. Соблюдать законы и выполнять определенные обязанности. 

Мы граждане России, наша Родина — Российская Федерация. Она состоит из отдельных частей — субъектов. Слово «федерация» означает «союз, соединение».

 Родина с одной стороны у нас всех одна – Россия, а с другой – у каждого своя малая Родина, свой родной край, любимое место в России. Изначально человек ценит именно свою малую Родину, ему проще идентифицировать себя с местностью, где он родился или проживает, любить ее. Россия состоит именно из таких местностей: городов, деревень, сел и поселков.

Изучение географии, истории, литературы, русского языка, основ духовно-нравственной культуры народов России, мировой художественной культуры, изобразительного искусства, музыки, занятия внеурочной деятельности «Россия – мои горизонты», «Разговоры о важном» позволяет формировать у детей любовь к России через любовь к своему краю, через музыку и искусство. Существует множество методик и практик, разнообразных дидактических игр, которые помогают педагогам заинтересовывать современных детей и воспитывать патриотизм, любовь к Родине.

Меня заинтересовал этот вопрос. Я решила внести свой вклад в развитие патриотизма у детей, разработав совершенно новое дидактическое пособие, которое смогут использовать педагоги в своей деятельности, родители в воспитании детей.

1.2 Социологическое и маркетинговое исследование

Я провела социологическое и маркетинговое исследование среди классных руководителей нашей школы, преподающих внеурочную деятельность «Разговоры о важном». В результате опроса я выяснила, что наиболее распространенными способами проведения внеурочной деятельности являются беседа, дискуссия, игра, групповая проблемная работа, «моя позиция», викторина (см. прил. А). Игровые моменты встречаются довольно часто, но у учеников на партах нет никакого дидактического пособия, которое можно было бы использовать на каждом уроке. В результате маркетингового исследования выяснила, что спрос на проектируемый объект будет высокий, т.к. аналогичной игры нет на современном рынке (см. прил. Б).

1.3 Цель и задачи проекта

Цель работы: изготовить на лазерно-гравировальном станке интерактивную карту «Моя Родина - Россия» из натурального материала - фанеры, с современным дизайном в виде пазл-игры, с применением QR-кодов для выполнения познавательных заданий. Моя работа должна быть индивидуальной, конкурентоспособной и воспитывать чувство патриотизма, любви к своей Родине.

Задачи проекта:

• проанализировать ресурсы Интернета, в которых встречаются изделия, выполненные на лазерно-гравировальном станке;

• систематизировать материал о работе на лазерно-гравировальном станке;

• изучить принцип работы на нем лазерно-гравировального станка;

• научиться новым приемам резки, разработать эскиз и схему работы, технологическую карту;

• провести экономический расчет и определить экологические требования;

• произвести самоанализ выполненной работы.

В работе будут использованы общенаучные методы сравнительного анализа, синтеза и обобщения.

2 ОРГАНИЗАЦИОННО-ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

2.1 Схема обдумывания

Прежде чем приступить к работе над проектом, необходимо четко представлять себе все аспекты работы.

2.2 Выявление основных параметров и ограничений

Изделие должно отвечать следующим требованиям:

Параметры

Экологически чистое

Выполнено аккуратно

Соответствие выбранной стилистике

Красивое

Безопасное

2.3 Теоретические сведения о лазерной технологии

Лазерная резка – технология, получившая применение при обработке и разделении слоистых материалов, композитов, дерева, металла, горных пород, бумаги, полимерных пленок, керамики. Она используется везде, где требуется высокая точность работ при минимальном механическом напряжении. Процесс лазерной резки предполагает быстрый локальный нагрев поверхности, сфокусированным лучом лазера, вызывая плавление и испарение материала. Работы проводятся без механического контакта инструмента с обрабатываемым материалом. При этом создается высокая концентрация энергии, что позволяет обрабатывать изделия из материалов любой твердости. Также лазерной резкой сверлят отверстия, наносят риски, пазы, дорожки.

Лазерная резка является чрезвычайно распространенным процессом во многих отраслях. Она используется на производственных предприятиях, для лазерной хирургии и даже в качестве инструмента искусства. Несмотря на это использование, резка вместе со всеми процессами является относительно новой технологией. Один лазер способен выполнять несколько процессов. Например, режущий лазер может быть использован для гравировки, маркировки и сверления.

Альберт Эйнштейн считается основоположником лазерных технологий (теория генераторов-усилителей когерентного света). 1960 год датируется временем, когда появился первый действующий лазер, но в то время он практически не использовался. Способность доставлять интенсивное узкое излучение только с одной длиной волны означала, что технология может использоваться в десятках отраслей промышленности.

Резка была одним из самых ранних обнаруженных процессов, в которых использовался лазерный луч, причем одновременно было изобретено несколько типов. Процесс лазерной резки с использованием смеси углекислого газа был впервые изобретен инженером-электриком Кумаром Пателем в 1964 году в лаборатории Bell Labs, штат Нью-Джерси. В том же году был разработан процесс лазерной резки кристаллом, который также был найден в Bell Labs, хотя и другим инженером по имени Дж. Э. Гойсич.

Еще в 1960-х годах, после того как преимущества лазера были установлены, не потребовалось много времени, чтобы его можно было использовать в десятках отраслей для различных применений. Резка и бурение, два аналогичных процесса, использовались в 1965 году на алмазных шахтах. Различный процесс резки был принят в масштабе всей Британии в 1967 году. Western Electric быстро произвела лазерные режущие станки, и к 1970-м годам этот процесс вошел в аэрокосмическую промышленность. Примерно в конце 1960-х - начале 1970-х годов газовый лазерный вид использовался для резки различных материалов, включая металл, на что лазеры на диоксиде углерода изначально не были способны.

К 1980-м годам в различных отраслях промышленности по всему миру было установлено около 20 000 коммерческих станков для лазерной резки на общую сумму около 7,5 миллиардов долларов. Профессор Билл Стин написал в своей книге «Лазерная обработка материалов», что с момента изобретения лазера мы вступили в новую промышленную революцию. Безусловно, лазерные технологии продолжат развиваться в ближайшие годы, и этот процесс позволит развивать новые технологии в будущем.

Резка с использованием смеси углекислого газа является одной из самых популярных форм сегодня. Тем не менее, подход, который используется для резки волоконным лазером, является новой технологией. Она берет своё начало примерно с 2008 года. Технология считается передовой формой лазерной резки, и поэтому все больше применяется компаниями. Резка лазерами превратилась в один из самых полезных процессов, используемых в отраслях промышленности по всему миру. Сами лазеры распространились и используются во всем, начиная с кассовых терминалов и заканчивая телефонной сетью.

2.4 Из истории возникновения технологии обработки материалов с помощью лазерного излучения

Создание высокотехнологичного, надежного, экономичного лазерного оборудования стало началом возникновения принципиально новой технологии – обработки материалов с помощью лазерного излучения.

В настоящее время во многих отраслях промышленности начинают внедряться новейшие разработки из области лазерных технологий, что способствует ускорению научно-технического прогресса и более интенсивному развитию промышленного производства. Уже проведено огромное количество исследований по применению лазерного излучения для обработки материалов, наработан практический опыт использования лазерной техники на различных производствах, определены главные направления научных разработок в этой сфере.

К резке лазерным лучом относят несколько методов:

• Разделение. Предполагает сквозную резку материала. Позволяет получать отдельные детали заданной конфигурации.

• Термораскалывание. В месте обработки лазер создает повышенное термическое напряжение. Подходит для работ с хрупкими материалами.

• Скрайбирование. Метод используется при работах с полупроводниками, керамикой, ситалловыми подложками. Обеспечивает их быстрое и качественное разделение.

Первые две технологии относятся к процессам непрерывного действия. При скрайбировании зачастую применяют лазеры импульсного или импульсно-периодического типа. Выбирая метод резки лазером, во внимание принимают вид обрабатываемого материала, его толщину, требуемый уровень качества.

Рассмотрим особенности применение лазерной обработки материалов в конкретных технологических процессах.

• Резка металлов

Одним из наиболее востребованных в промышленности технологических процессов обработки является резка лазером по сложному контуру листов стали толщиной до 0,6 см. Этим способом вырезают такие сложные детали, как кронштейны, прокладки, панели, двери, приборные щитки, дисковые пилы, декоративные решетки. [4, с. 96] Возможность быстрой перенастройки лазерного оборудования позволила повысить эффективность освоения производства новых фигурных изделий. В этом случае лазерная резка существенно экономичнее применения для этих же целей эрозионной проволоки и водяной струи.

• Фигурная обработка древесины

Предприятия, производящие мебель, карнизы и наличники, кронштейны, сувенирную и художественную продукцию, изделия из ценных пород древесины, заинтересованы во внедрении этого процесса. Технология раскроя древесных материалов толщиной до 4 см основана на резке по сложному контуру со скоростью до 3 м/мин. Очень актуален этот метод при изготовлении художественного паркета с инкрустированной поверхностью.

• Лазерная резка неметаллических материалов

Фторопласт (до 3 см), оргстекло (до 5 см), гетинакс, стеклотекстолит, поливинилхлорид (до 0,2 см), полиэтилен, асбоцемент, базальтовые ткани, кожа, материалы для бронежилетов, упаковочный картон, ситалл, керамика, текстиль и ковры легко режутся с помощью лазера. Эффективность этого процесса доказана на практике. Разработана и применяется экономичная технология термораскалывания и резки стекла, особенно для резки по сложному контуру.

• Маркировка

Маркировка с использованием лазерной технологии находит широкое распространение при изготовлении размерных шкал для мерительного инструмента, производстве табличек и указателей, сувенирных значков, нанесении технологических пометок на инструмент, создании объемных изображений внутри стеклянных изделий. Себестоимость процесса маркировки мала, а производительность при этом достаточно высокая. Все чаще стал использоваться лазер для нанесения декоративной гравировки на мебель, кожу, стекло и т.д.

• Лазерная сварка

Этим методом легко соединяются элементы из легированных и углеродистых сталей толщиной до 1 см. Особенно эффективна сварка лазером при формировании соединений изделий толщиной до 0,1 см – корпусов батарей аккумуляторов, приборов, сильфонов, переключателей, электроконтактов, трансформаторных сердечников, термопар, токовводов, золотых и платиновых ювелирных изделий и т.д.

• Перфорация отверстий

Размер отверстий, которые пробивает лазер в материале толщиной до 0,3 см, составляет 0,02-0,12 см. Лазерный метод пробивки отверстий, высота которых в 16 раз превышает их диаметр, оказывается экономичнее всех остальных методов. Данная технология используется при изготовлении игл, форсунок, фильтров, ювелирных изделий.

2.5 Анализ прототипов

Изучив теоретический материал, я приняла решение выбрать в качестве объекта творческого проекта изделие, выполненное в технике лазерной резки, которое помогало педагогам проводить уроки и внеурочные занятия более интересно и разнообразно, а ученикам «шагать в ногу со временем», используя современные информационные технологии, увлекаться процессом обучения.

В настоящее время на рынке современной продукции для детей можно приобрести различные игры-викторины, которые знакомят детей с историй, традициями и обычаями нашей Родины. (см. рис. 1, 2) Но эти игры использовать в школе на уроках истории, географии, на занятиях внеурочной деятельности не очень удобно. Следовательно, я должна сама разработать игру-пособие, которой нет аналогов.

Рисунок 1 – Игра «Фото викторина» Рисунок 2 – Настольная

игра-викторина

2.6 Банк идей. Выбор варианта проекта

В процессе сбора информации был рассмотрен ряд вариантов игрового пособия в виде карты России:

Викторина в картинках Деревянный пазл

Рассмотрим и оценим варианты, применив технологию «Сетка принятия решений». Таблица 1 – Сетка принятия решений

Исходя из результатов оценки, наиболее оптимальным является вариант второй – это интерактивное игровое пособие в виде деревянного пазла. Изделие будет дизайнерским, авторским, станет хорошим дополнительным материалом для проведения нестандартных уроков, занятий внеурочной деятельности и игровым пособием для родителей и детей в домашнем использовании.

2.7 Новизна и оригинальность

Новизна данного проекта состоит в том, что Интерактивная карта «Моя Родина - Россия» будет включать в себя не только игровое пособие с современным дизайном в виде пазл-игры, но и состоять из информационно-познавательной части, интерактивных заданий различных типов, возможности применения QR-кодов для выполнения творческих решений. Это поможет разнообразить уроки, занятия внеурочной деятельности, улучшить процесс восприятия информации у современных школьников.

Оригинальность проекта заключается в его дизайне, ведь обучающиеся привыкли видеть на уроках географическую карту России. А здесь современный дизайн с использованием современной лазерной технологии изготовления. Материалы учебника заменены на поиск информации через применение QR-кодов. Задания в игровой форме всегда увлекают детей на познание нового, поиск дополнительного источника знаний, вызывая желание как можно быстрее попробовать свои способности.

2.8 Эскизная проработка базового варианта

Игра-карта будет выполнена на лазерно-гравировальном станке, что позволит создать неповторимую художественную композицию.

Интерактивная карта представляет собой специальный стол с маленькими ножками, чтобы детям было удобно сидеть за партой и использовать это дидактическое пособие. Карта состоит из нескольких слоев. На нижнем слое карты будут выгравированы границы Российской Федерации, границы федеральных округов с их столицами и федеральные округа. Отдельно будет вырезана и гравирована страна по границам федеральных округов, чтобы карту можно было собирать как пазлы. Это будет верхним слоем изделия. На пазлах будут выделены границы областей и их столицы, озеро Байкал. Разработан дополнительный раздаточный материал к карте: QR-коды для каждой области с информационным материалом, условные обозначения к карте, игры, викторины и другой познавательный материал.

В качестве эскиза работы использовала карту Российской Федерации.

Прежде чем начать работу, необходимо подумать, какого размера должно быть изделие, из какого материала будет выполнено.

Эскиз будущего изделия

Нижний слой конструкции - границы Российской Федерации, границы федеральных округов с их столицами и федеральные округа. (см. рис. 1)

Рисунок 1– Нижний слой карты

Карта – пазл. (см. рис.2)

Рисунок 2 – Карта-пазл

Элементы соединения и сборки конструкции. (см. рис. 3)

Рисунок 3 – Элементы конструкции

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП

3

Интерактивная карта «Моя Родина - Россия»

изготовлена с помощью лазерных технологий

.1 Дизайн - спецификация

Для чего?

Интерактивная карта-игра

Как?

Машинный способ изготовления

Для кого?

Для детей, родителей, педагогов

Сколько?

Малые финансовые затраты

Чем?

Инструменты и оборудование

Где?

В школе, дома

Из чего?

Материалы

Лазерно-гравировальный станок, ноутбук, кисточка

Дидактическое пособие, игра

Фанера, наждачная бумага, воск, масло,

хлопчатобумажная ткань

3.2 Требования к изделию

Таблица 2 – Требования к изделию

3.3 Выбор оборудования, материалов и техника безопасности

Выбор вида технологии, инструментов и оборудования. (см. табл. 3)

Таблица 3 - Инструменты и оборудование

Материалы

Для изготовления пособия потребуются материалы (см. прил. В, табл. 4):

1. Фанера.

Таблица 4 – Выбор фанеры

2. Для покрытия изделия я буду использовать масло и воск.

3. Наждачная бумага.

3.4 Технологическая карта изготовления интерактивной карты «Моя Родина - Россия»

3.5 Технологическая карта разработки дополнительных материалов для интерактивной карты «Моя Родина - Россия»

Таблица 5 – Технические характеристики изделия

4 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

4.1 Экологическое обоснование

В процессе работы над интерактивной картой использовала фанеру – материал из дерева, масло, воск, которые являются экологически чистыми продуктами и при эксплуатации не наносят вреда жизнедеятельности человека и окружающей среде.

При обработке на лазерном станке материал выделяет дым и токсичные вещества. Чтобы предотвратить выброс этих веществ в окружающую среду используют угольные фильтры. Благодаря этому, использование лазерных технологий является экологическим нейтральным.

Отходы при создании и сборке изделия минимальны, они не влекут за собой необратимые изменения в природе. Данные отходы (обрезки фанеры) можно использовать для изготовления других проектов.

4.2 Экономическое обоснование

Себестоимость: С =(( С1 + С2+А) + P1)+Р2, где

С - себестоимость проектного продукта,

С1 - стоимость материалов,

С2 - стоимость коммунальных услуг,

А – амортизация оборудования,

P1 – процент прибыли (20%),

Р2 – НДС (20%)

С = (1032+20%) + 20% = 1486,08 рублей

Таблица 6 – Себестоимость проектного изделия

Затраты на материалы можно полностью сократить, если использовать обрезки фанеры, отходы производства, которые подходят по размеру. Воск, масло, кисточку, наждачную бумагу использовать с предыдущих работ. Таким образом, красота работы никак не уменьшится, а экономическая ценность увеличится.

4.3 Заключение

В процессе работы над проектом была изготовлена интерактивная карта «Моя Родина - Россия». Я разработала совершенно новое дидактическое пособие, которое смогут использовать педагоги в своей деятельности, родители в воспитании детей. Современный дизайн интерактивной карты с применением QR-кодов позволяет редактировать и изменять познавательные задания в зависимости от области применения на уроках и внеурочной деятельности.

Поставленные цели и задачи были достигнуты. Интерактивная карта получилась красивая, интересная, оригинальная. Я считаю, что моя работа будет конкурентоспособной, так как выполнена на лазерно-гравировальном станке. Аналогичной интерактивной карты нет на современном рынке.

В процессе изготовления интерактивной карты я совершенствовала навыки работы на лазерно-гравировальном станке, тренировалась в построении электронных чертежей. Сложность в работе заключалась в разработке изделия в программе CorelDraw и подборе размеров.

Я считаю, что человек должен развиваться в том, что его больше всего вдохновляет, что приносит ему удовольствие. Я продолжу осваивать лазерные технологии и буду разрабатывать идеи для дальнейших проектов.

5 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Виноградова Н.Ф., Елкина И.М., Парфенова И.С., Степанов П.В., Степанова И. В. Разговоры о важном: методические рекомендации / под ред. И.М. Елкиной. – М.: ФГБНУ «Институт стратегии развития образования», 2023. – 47 с.

2. Татко Г.Н. Творческий проект по технологии (написание, оформление пояснительной записки и защита творческих проектных работ учащимися общеобразовательных организаций) (Культура дома и декоративно-прикладное творчество): методические рекомендации / Г.Н. Татко, О.В. Будникова, Г.В. Пичугина. – М.: ИИУ МГОУ, 2017.

3. Евтихеев Н.Н. Лазерные технологии: учебное пособие / Н.Н. Евтихеев, О.Ф. Очин, И.А. Бегунов – М.: ИД «Интеллект», 2022.

4. Вакс Е.Д., Лебёдкин И.Ф., Миленький М.Н., Сапрыкин Л.Г., Толокнов А.В. Резание металлов излучением мощных волоконных лазеров – М.: Техносфера РИЦ ЗАО, 2019.

5. Гладуш Г.Г. Физические основы лазерной обработки материалов / Г.Г. Гладуш, И.Ю. Смуров. – М.: ФИЗМАЛТИТ, 2017.

Перечень Интернет-ресурсов

1. История и технология лазерной резки

https://reklab.ru/text-articles/istoriya-i-tehnologii-lazernoy-rezki/

2. Техника безопасности при работе за лазерным станком

https://lasermachine.ru/articles/instrukcziya-po-rabote-s-lazernym-stankom/?ysclid=l9mv695d3696520171

3. Техника безопасности при работе за компьютером

https://dbmurom.ru/patients/stati/245-vred-planshetov-i-smartfonov.html?ysclid=l9mv96lp5w119618996

Приложение А

Социологический опрос

1. Какие формы проведения занятий по внеурочной деятельности «Разговоры о важном» для вас наиболее интересны, и вы их чаще всего используете?

2. Какое дидактическое пособие используют ученики на занятии по внеурочной деятельности «Разговоры о важном»?

Приложение Б

Маркетинговое исследование

На основе анализа рынка продукции игр, картин, гобеленов и постеров в 2023 году выяснила, что спрос на проектируемый объект будет высокий, т.к. аналогичной игры нет на современном рынке.

Приложение В

Спецификация материалов

Таблица 7 – Спецификация материалов

Приложение Г

Сборочный чертеж интерактивной карты

Приложение Д

Настройки резки и гравировки

Таблица 8 – Настройка резки и гравировки

Приложение Е

Таблица 9 – Дидактический материал – QR-коды

Приложение Ж

Условные обозначения

Приложение З

Дидактический материал

Таблица 10 – Дидактический материал – ребусы

П риложение И