XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Демонстрационное пособие технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современной школе все чаще проводятся конференции, научные конкурсы и презентации посвященные различным темам. Начиная с первых классов дети знакомятся с различными отраслями и направлениями, позволяющими узнать как можно больше об окружающем их мире и о возможностях, которые даст им будущее в зависимости от выбора профессии.
В нашем регионе большое внимание уделяется нефтяной промышленности, так как Тюмень-нефтегазовая столица России. У нас есть множество компаний обеспечивающих продуктивную работу на различных месторождениях, а так же высшие учебные заведения, которые готовят квалифицированных сотрудников. Что делает тему нефтедобычи актуальной для нас, так как она позволит не только узнать больше о нашем регионе но и о возможностях, которые он дает. Однако, не смотря на такую популярность нефтегазового направления в нашем регионе, мы заметили среди своих сверстников недостаточную осведомленность в этой теме. Так как, не смотря на изобилие информационных ресурсов, они трудны для понимания детьми.
Мы увидели проблему в том, что, не смотря на изобилие информационных ресурсов, они трудны для понимания детьми.
В связи с чем, наша команда поставила перед собой цель-создание демонстрационного пособия, которое доступно и интересно продемонстрирует принцип работы технологии нефтедобычи. Для демонстрации мы выбрали особую технологию-фишбон, или рыбья кость. Нас привлекла именно эта технология, так как она предназначена для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, которыми богат наш регион.
В связи с этим мы поставили перед собой следующие задачи:
-рассмотреть виды демонстрационных пособий для школьников;
-изучить принцип технологии фишбон;
-создать модель демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0;
-продемонстрировать возможности демонстрационного пособия «на примере одного выступления;
-проанализировать эффективность использования демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0;
-проанализировать эффективность применения данного пособия при работе со школьниками.
В работе мы пользовались следующими источниками:
-LEGO Гаджеты. Полный гид по строительству необычных механизмов;
-Курс «Машины и механизмы», ШИР«Мистер Брейни»;
- Lego удивительные творения;
- neftegaz.ru;
-www.gazprom-neft.ru.
Глава 1. Теоретическое обоснование создания модели демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
1.1 Виды современных демонстрационных пособий
Одним из популярных видов демонстрационных пособий являются различные плакаты. Их часто можно встретить в школах, на конкурсах соревнованиях и конференциях. Как правило, на них указана основная информация о предмете исследования. (Приложение, Рисунок 1.1.1)
Однако, не смотря на распространенность использования, плакаты не привлекают внимание детей надолго, особенно если содержат много текста.
Среди демонстрационных пособий набирает популярность использование мультимедийных установок. Часто используются видео, слайды, презентации. (Приложение, рисунок 1.1.2)
Однако минус данного вида заключается в том, что презентация зачастую очень зависит от выступающего.
Многие годы самым наглядным пособием, интересующим детей, являются диорамы. Диорма изображает объемно какой-то сюжет или сцену. (Приложение, Рисунок 1.1.3)
Данный вид пособий более привлекателен для детей, так как увлекает возможностью рассмотреть детали, дает почву для фантазий, однако на фоне частого использования гаджетов так же в скором времени может потерять свое преимущество.
1.2 Технология нефтедобычи «Фишбон», принцип работы
Фишбон-технология строительства многоствольной горизонтальной скважины, где от одного основного ствола отходят многочисленные ответвления. [4]
Такую технологию используют на таких месторождениях, где традиционные технологии бурения будут нерациональны. Во множестве случаев пласт нефти располагается над водой и под скоплением газа. (Приложение, Рисунок 1.2.1) Из-за такого расположения появляется большая вероятность вместе с нефтью захватить воду или газ, что существенно снизит объем добываемой нефти.
Для того, что бы избежать большого объема примесей бурят горизонтальный ствол, и ответвления меньшего диаметра от него. Благодаря трубам меньшего диаметра захватываются трудноизвлекаемые запасы нефти, а сама скважина напоминает рыбий скелет. (Приложение, Рисунок 1.2.2)
Технология фишбон, которую применяют сегодня на Российских месторождениях используется сравнительно недавно, и из-за особенностей почвы происходит следующим образом: по степени бурения основного ствола, отклоняемся и бурим ответвление, потом возвращаемся и продолжаем бурить основной ствол. [5]
Затем пускают под давлением воздух или жидкость что бы маленькие трубки расправились и через них поступала нефть.
Эту технологию мы выбрали, так как посчитали, что ее демонстрация при помощи робототехники может быть очень эффектна.
Глава 2. Модель демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
2.1 Конструкция модели демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
Для создания нашей модели мы выбрали LEGO WeDo 2.0, так как он имеет ряд преимуществ: простота использования, удобная система программирования, большой выбор деталей для создания модели.
Модель демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» включает в себя:
-месторождение и его инфраструктуру;
-горизонтальную скважину;
-ответвления для нефтедобычи. (Приложение, Рисунок 2.1.1)
Всего нами было использовано два мотора, два хаба, датчик наклона и датчик движения.
Основа модели-горизонтальная скважина с ответвлениями. Для демонстрации ее работы мы использовали ременную передачу, вслед за которой при помощи реечной передачи постепенно поднимается три рычага. (Приложение, Рисунок 2.1.2)
Так же от этого мотора работает гусеничный механизм, изображающий движение техники по месторождению. [1]
У гусеничного механизма расположен датчик движения, по сигналу которого ответвления и самосвал, перемещающийся при помощи гусеничного механизма, возвращаются в исходное положение. [3](Приложение, Рисунок 2.1.3)
Так же в модели отражена работа людей на месторождении. У скважины при помощи второго мотора и сложного механизма который состоит из зубчатой передачи, ременной передачи и лебедки изображается передвижение человека в лифте у буровой. [2] Этот мотор запускается по сигналу датчика наклона. (Приложение, Рисунок 2.1.4)
2.2 Управление моделью демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
Модель демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» управляется при помощи программного обеспечения WeDo 2.0.
Нами было создано две программы для каждого хаба. Одна программа была основной, и отвечала за движение человечка в лифте у буровой. Она запускалась по сигналу датчика наклона. Данная программа при помощи блока «Отправить письмо» позволяла управлять и вторым мотором, запуская цикл отвечающий за работу горизонтальной скважины и самосвала. (Приложение Рисунок 2.2.1)
2.3 Возможности демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0 на примере одного выступления
Основная задача нашей модели-заинтересовать школьников, наших сверстников. Для этого мы сконструировали модель таким образом, что бы все в ней было циклично и можно было смотреть на процесс поднимания ответвлений для нефтедобычи несколько раз.
Так же некоторые действия сопровождаются звуковыми сигналами. При запуске модели человек поднимается в лифте на буровую, программа отправляет письмо, после которого начинает движение самосвал. Он едет до сигнала датчика движения, который при обнаружении самосвала издает звук гудка, и самосвал меняет направление.
Параллельно работе самосвала начинает движение горизонтальная скважина с рычагами-ответвлениями. Спустя небольшой временной промежуток работа модели начинается вновь уже самостоятельно.
Что бы усилить эффект от нашего демонстрационного пособия для большей информативности и эстетики мы создали плакат с изображениями и кратким описанием принципов работы технологии фишбон. (Приложение, Рисунок 2.3.1)
2.4 Экспериментальное доказательство эффективности работы демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0
Для того, что бы доказать эффективность работы нашего демонстрационного пособия мы провели небольшой опрос, который показал нам насколько понятна и информативна наша модель.
Для этого мы связались со специалистом компании «РосНефть» пордемострировали и рассказали ему о своей модели. Так же мы продемонстрировали ее своим одноклассникам и судьям на региональном этапе чемпионата «Лига исследований» где смогли получить обратную связь в ходе опроса. (Приложение, Рисунок 2.4.1)
|
Опросный лист |
||
|
Вопрос |
Да |
Нет |
|
Понятна ли вам тема, отраженная в демонстрационном пособии? |
||
|
Считаете ли вы модель демонстрационного пособия эстетичной и привлекающей внимание? |
||
|
Заинтересовала ли вас после знакомства с демонстрационным пособием тема нефтедобычи при помощи горизонтальных многоствольных скважин? |
||
|
Заинтересовал ли вас принцип работы нашей модели? |
||
Для интерпретации результатов мы выбрали бальную систему. Ответ «Да» равен 1 баллу, Ответ «Нет» равен 0.
В результате нам удалось опросить 10 человек, 7 из которых-наши сверстники.
По результатам опроса 90% участников набрали 4 балла, что позволяет нам считать использование нашего демонстрационного пособия эффективным.
Заключение
Современная система образования нацелена на широкое представление учащихся об окружающем их мире и возможностях, которые могут ждать современных детей в будущем. Однако избыток информации и ее доступность не обозначают то, что детям эта информация будет понятна.
Мы заметили что, не смотря на изобилие информационных ресурсов, они трудны для понимания детьми.
В связи с чем, наша команда поставила перед собой цель-создание демонстрационного пособия, которое доступно и интересно продемонстрирует принцип работы технологии нефтедобычи, так как эта тема актуальна для нашего региона. Вместе с командой мы рассмотрели виды демонстрационных пособий для школьников, изучили современную технологию нефтедобычи фишбон и на основе полученных знаний создали модель демонстрационного пособия технологии нефтедобычи «Фишбон» на базе конструктора LEGO WeDo 2.0.
Эффективность использования демонстрационного пособия мы доказали при помощи опроса, который провели как среди сверстников, так и среди более компетентных в данной теме людей, и получили высокую оценку своей работы.
Мы считаем, что использоване робототехники оживляет современную систему образования, делая многие сложные темы для детей более наглядными и интересными. Наша модель может быть использована на уроках информатики, робототехники и обществознания.
Список литературы:
1. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;
2. «LEGOудивительные творения»; Сара Дис [пер. с англ. М. Карманова].- Эксмодетство, 2020 г.
3. «LEGO Гаджеты. Полный гид по строительству необычных механизмов»; [пер. с англ. Позина И. В., ред. Волченко Ю. С.].- Эксмодетство, 2019 г.
Интернет источники:
4. https:// neftegaz.ru;
5. https://www.gazprom-neft.ru.
Приложение
|
Рисунок 1.1.1 |
Рисунок 1.1.2 |
|
Рисунок 1.1.3 |
Рисунок 1.2.1 |
|
Рисунок 1.2.2 |
Рисунок 2.1.1 |
|
Рисунок 2.1.2 |
Рисунок 2.1.3 |
|
Рисунок 2.1.3 |
|
|
Рисунок 2.2.1 |
|
|
Рисунок 2.3.1 |
Рисунок 2.4.1 |