XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Умный цветочный горшок на базе конструктора Spike Prime
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Несмотря на все достижения современной цивилизации, жизнь человека по-прежнему связана с природой. Стремление украшать свой дом комнатными растениями помогает укрепить эту связь. А в странах с резко выраженной сезонностью комнатные цветы дают возможность в течение всего года наслаждаться собственным кусочком живой природы. Но декоративной функцией роль домашних растений не ограничивается, ведь они приносят немало пользы.
Цель: получить новые знания о цветочных растениях, самостоятельно создать проект «Умный цветочный горшок».
Задачи проектной работы:
-
Узнать историю возникновения комнатных растений, на какие группы их подразделяют.
-
Изучить роль растений в жизни человека, условия необходимые комнатным растениям. .
-
Самостоятельно создать модель с помощью конструктора Spike Prime.
-
Провести демонстрацию модели «Умный цветочный горшок».
В качестве источников информации мы, в основном, использовали информационные сайты: Википедия (https://ru.wikipedia.org), Популярная механика (https://www.popmech.ru) и другие. При создании проекта мы руководствовались знаниями, полученными на занятиях «Основы робототехники», и «Соревновательная робототехника» в школе интеллектуального развития «Мистер Брейн» в городе Уфа. [1] При оформлении проекта мы использовали идеи из большой книги «LEGO Идеи: новая жизнь старых деталей» [2], при конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах, подробно о зубчатых передачах [1, 3], при создании программ мы руководствовались учебным пособием по образовательной робототехнике.
Глава 1. Возникновение комнатных растений
Люди начали выращивать растения в своих садах еще очень давно. Ученые утверждают, что первыми садоводством начали заниматься придворные лекари в Китае около 5000 лет назад. Они сажали лекарственные растения в садах при дворе императора, чтобы лечить его и свиту.
Люди восхищались красотой и величием растений. Неоднократно при-нималось множество попыток перенести растение из сада в дом нашими предками. В больших каменных городах все больше ощущался недостаток зелени. Однако мешало отсутствие большого количества солнечного света. Чтобы сохранить тепло, окна в домах делались маленькими, и света от них было очень мало. В таких условиях растение проживало не больше года. Тогда появилась мода на балконные ящики для цветов, уличные вазоны, декоративное озеленение стен вьющимся виноградом.
Понятие о комнатном растении появилось в конце 16 века, когда с ос-воением новых территорий в Европу начали привозить экзотические растения. Изначально их транспортировка преследовала исключительно гастрономические цели. Стали строить специальные помещения (см. рис. 1), «оранжереи» (от фр. оrange – апельсин) для выращивания фруктов. Однако уже вскоре там выращивали и декоративные растения. Так, например, картофель, помидор, подсолнечник были завезены в наши края именно ради цветов. И только спустя несколько лет их начали принимать в пищу. Единственной проблемой оставалась транспортировка растений.
Ситуация изменилась в 1834 году, когда английский ботаник Натаниэль Уорд изобрел стеклянный террариум – ящичек для перевозки привередливых растений, поддерживавший внутри влажный микроклимат, постоянную температуру и защищавший своего «пассажира» от некоторых внешних воздействий. «Ящики Уорда» (см. рис. 2) очень быстро набрали популярность среди богачей, приспособление стали использовать не только для транспортировки, но и устанавливать в домах. Начался настоящий растительный бум. В Англии в моду стали входить орхидеи. На специальных аукционах за них платили огромные деньги.
Глава 2. Роль комнатных растений в жизни человека
Роль комнатных растений в жизни человека заключается в следующем:
• Создание уюта. При правильном подборе и составлении композиций комнатные растения способны изменить облик помещения.
• Улучшение качества воздуха. Растения выделяют кислород и очищают воздух в помещениях от токсических веществ, которые выделяют пластиковые покрытия, лаки, клей, моющие средства, синтетические смолы.
• Влияние на психофизическое состояние. Аромат комнатных растений может влиять на психофизическое состояние людей, стимулировать работоспособность, улучшать самочувствие.
• Отдых для глаз. Во время перерыва человек, глядя сквозь зелёные растения, даёт отдых глазам, у него проходят напряжение и усталость.
• Использование в медицине. Некоторые комнатные растения, например алоэ вера, используют для лечения ожогов, обморожений, дерматита.
Таким образом, роль комнатных растений в жизни человека многогранна и зависит от конкретных видов растений и их свойств.
Глава 3. Группы комнатных растений
Все комнатные растения, которые выращиваются в домашних условиях, делятся на
несколько групп. У каждой такой группы комнатных растений, есть свои отличия,
свойства и характеристики. Можно рассмотреть каждую группу комнатных растений по
отдельности, ведь у каждой из этих групп есть свои, основные характерные свойства,
особенности цветения, размножения и типы корневых систем.
Группа декоративнолиственных растений. Самая популярная и отлично подходящая
к интерьеру группа. Листья этих растений бывают различных форм: линейные, лопастные,
овальные, рассеченные и имеют красивую окраску, при этом некоторые из них, меняют
цвет осенью. У многих из таких комнатных растений, листья с зубчатыми краями.
Группа декоративно - цветущих растений. Эту группу можно считать самой ценной,
за счет того, что эффектно цветут. На некоторых из них образуются ягоды. Многие цветут
весной или летом, но есть растения с круглогодичным цветением либо же цветут зимой.
Продолжительность цветения растений этой группы от недели до нескольких месяцев.
Группа бромелиевых растений. Крупное семейство комнатных растений, в виде
звездно-образных цветов. Листья у них жесткие и у некоторых растений могут быть
колючими, и имеют яркий цвет. Длительность цветения растений два-три месяца.
В четвертую группу растений входят папоротники. Имеют изящные, декоративные
листья. Главное их отличие в том, что они никогда не цветут. Отлично растут в полутени,
не нуждаются в особом уходе.
Пятая группа комнатных растений — суккуленты и кактусы. Неприхотливые,
компактные растения, имеющие способность запасаться влагой, расходуя ее по мере
надобности. Листья разнообразных форм, с сочными стеблями, имеющие оригинальные
цветы. Цветение данной группы растений происходит в основном, в ночное время суток.
Шестую группу представляют луковичные растения. Их широко применяют весной,
когда оформляют цветники, композиции, букеты. Требуют к себе особого внимания при
выращивании, не любят лишней влаги.
Еще одна группа растений — пальмы . Широко распространились в комнатных
цветоводствах, за счет того, что выносливы и очень декоративны. Листья пальм
вееролистные, напоминающие веер, или перистолистные. Пальмы считают
светолюбивыми.
Также существует группа плодово-ягодных комнатных растений. На данный момент
многие из плодово-ягодных растений можно вырастить и в домашних условиях. Чтобы
содержать их, необходимо место, которое хорошо будет освещаться, достаточно теплая
температура и регулярная подпитка. К данной культуре можно отнести такие растения как
лимон, авокадо, мандарин, гранат.
Если говорить, что цветоводы могут являться поклонниками только одной из групп,
то это бывает очень редко. Часто, в квартире встречаются и суккулентные виды
комнатных растений, и цветущие, и луковичные. Причем смотрится все это очень
гармонично и красиво. Главное, нужно знать классификацию этих растений, что
необходимо для содержания и правильного ухода за ними.
Глава 4. Условия, необходимые комнатным растениям для жизни и роста
Свет. Под его воздействием в зелёных листьях осуществляется процесс фотосинтеза. От освещённости зависит также скорость роста растений, время наступления и степень цветения и плодоношения
Тепло. Процессы жизнедеятельности (фотосинтез, транспирация, газообмен, дыхание) любого растения нормально осуществляются лишь при определённом тепловом режиме. У многих видов растений наиболее высокая интенсивность роста наблюдается при температуре воздуха от 15 до 30–35 °С.
Вода. Вода составляет основную долю массы растений, в ней или с её использованием протекают все процессы жизнедеятельности. При недостатке воды у растения нарушается обмен веществ.
Почва. Земля должна быть питательной, воздухо- и водопроницаемой и иметь определённую кислотность для разных культур. Большинство комнатных растений предпочитает субстрат, имеющий слабокислую или нейтральную реакцию: pH 5,5–6,5.
Чистый воздух. Требования к условиям могут отличаться для разных видов растений, поэтому при выращивании необходимо учитывать биологические особенности каждого из них. (Приложение, Рисунок 1)
Глава 5. Создание проекта «Умный цветочный горшок» из SpikePrime
В нашей конструкции мы использовали не только набор лего Spike Prime, но также задействовали набор Lego City. Из этого набора мы сделали сам цветочный горшок, на одну сторону мы добавили смарт-хаб. (Приложение, Рисунок 2)
Также в конструкции используется датчик цвета. Он служит фитолампой, которая дает дополнительный свет растениям. (Приложение, Рисунок 3)
При конструкции мы столкнулись с проблемой, как сделать поступление воды в цветочный горшок. В целях безопасности, мы использовали имитацию воды, в виде голубых деталей лего. Мы вместе искали варианты, как лучше это сделать. Общими усилиями мы смогли добиться нужного нам результата. К конструкции мы добавили средний мотор, добавив к нему резервуар для воды, сделанный из балок. (Приложение, Рисунок 4)
После того, как мы закончили с конструкцией цветочного горшка (Приложение, Рисунок 5), мы приступили к программированию. Программа запускает на смарт-хабе подсветку в виде грустного смайла. Затем запускала мотор против часовой стрелки на 0,1 оборот, после чего мотор поворачивался по часовой стрелки тем же оборотом. Далее на смарт-хабе включается подсветка веселого смайла. Затем запускается ожидание 86400 секунд, что равно 1 суткам. Вся программа заключена в цикл для непрерывной работы. Также отдельная программа включает подсветку на датчике. (Приложение, Рисунок 6)
Заключение
В процессе нашей работы мы узнали много нового о комнатных растений.
Узнали о значении растений в жизни человека. И создали свою Lego-модель с мотором и датчиком. Мы создали интересную и полезную конструкцию. Наша модель может сложить макетом для создания настоящего умного цветочного горшка.
Наша работа может быть использована на уроках робототехники и внеклассных мероприятиях.
Список используемой литературы
-
Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;
-
LEGO Книга идей: новая жизнь старых деталей: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. А. Аревшатян]. – Москва, Издательство «Эсмо», 2015. - 200 с.;
-
Богданова С.М, Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego- конструкции оживают / С.М. Богданова, Е.Е. Попова// «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»: материалы VII Международной научно-технической конф. 2017 С. 160-163. Режим доступа- https://elibrary.ru/item.asp?id=30700400
-
Корягин А.В, Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов – ДМК-Пресс, 2016. – 252 с.;
Интернет источники
-
-
-
-
orchidea-shop.ru
-
infourok.ru
-
dzen.ru
-
-
-
-
foxford.ru
-
ir/pitanie-rasteniy
-
obrazovaka.ru
Приложение
Рисунок 1. Условия, необходимые комнатным растениям для жизни и роста.
Рисунок 2. Конструкция цветочного горшка
Рисунок 3. Датчик цвета
Рисунок 4. Установка мотора
Рисунок 5. Готовая конструкция
Рисунок 6. Программа
Рисунок 4.1. Насадка №1
Рисунок 4.2 Насадка №2
Рисунок 4.3 Насадка №3