XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Экология и Лего: конструируем устойчивое будущее
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Учёные несколько десятилетий бьют тревогу о близкой экологической катастрофе. Наблюдения экологов приводят нас к выводу, что мы уже сталкиваемся с глобальными изменениями климата и внешней среды под воздействием деятельности человека. Каждый год растёт число машин, это приводит к большому объёму выбросов вредных веществ в атмосферу. Производство портит окружающую среду не меньше, чем машины. Самое заметное – это загрязнение окружающей среды промышленными отходами, бытовым мусором и отбросами. Проблема экологии становится все более актуальной для человечества.
Город, в котором мы живём – наш общий дом. Каждый человек, живущий в нём, должен заботливо и бережно относиться к нему, сохраняя чистоту и красоту.
Изучив источники по данной теме и проанализировав полученную информацию, мы попробуем разобраться в причинах загрязнения городов и создадим свой проект своего чистого города. Результат моей работы: создание макета экологически чистого города из ЛЕГО – конструктора.
Цель проекта: исследование экологического конструктора Лего и создание макета экологически чистого города.
Для реализации поставленной цели мы определили следующие задачи:
- изучить литературу по вопросам экологии и Лего-конструктора;
-проанализировать экологичность конструктора LEGO;
-провести анкетирование учащихся, чтобы исследовать интерес подростков к Лего-конструктору;
- провести эксперименты на прочность LEGO-конструктора;
- создать экогородок из LEGO-конструктора.
Гипотеза. Если использовать конструктор Lego для создания моделей, демонстрирующих экологические проблемы и пути их решения, то это поможет школьникам лучше понять важность бережного отношения к окружающей среде и развить творческое мышление.
Объект исследования. Процесс формирования экологических знаний и творческих способностей у школьников.
Предмет исследования. Использование конструктора Lego как средства наглядного моделирования экологических ситуаций и поиска решений.
Методы исследования
- анализ литературы
- опросы
- наблюдение
- эксперимент
-моделирование
Практическая значимость
Материалы и модели, созданные в ходе исследования, могут быть использованы на уроках по окружающему миру, экологии, во внеклассной работе, на экологических классных часах и конкурсах, а также для проведения просветительских мероприятий в школе. Работа способствует развитию у детей интереса к экологии через игру и творчество.
I. Теоретическая часть
1.1. Что такое экология?
Экология – это наука, изучающая взаимодействие живых организмов с окружающей средой.
В переводе с греческого «экология» - это наука о доме. Под словом «дом» понимается целая планета, мир – дом, в котором живут все люди.
Экология изучает все, что взаимодействует или влияет на живые организмы.
Сегодня человек загрязняет окружающую среду, уничтожает растения и животных.
Загрязнение окружающей среды — одна из главных проблем XXI века. Деятельность человека приводит к загрязнению воздуха, воды, почвы, что угрожает здоровью людей. Понимание того, как именно мы загрязняем планету, — первый шаг к изменению ситуации.
1.2. Основные виды загрязнения и их источники
Загрязнение атмосферы Земли (загрязнение воздуха) — это изменение естественного состава атмосферы из-за попадания в неё вредных веществ. К загрязнителям относятся газы (диоксид углерода, монооксид углерода, диоксид серы, оксиды азота и др.), частицы (органические и неорганические) и биологические молекулы.
Источники:
- Транспорт: автомобили, самолёты, корабли (выбросы угарный газ, оксиды азота, углеводороды, сажи).
- Промышленность: заводы, ТЭЦ (сжигание угля, газа; выбросы диоксидов серы, тяжёлых металлов).
- Сельское хозяйство: животноводство (метан), использование удобрений (аммиак).
- Бытовой сектор: отопление домов, сжигание мусора.
Загрязнение воды – это процесс внесения различных загрязняющих веществ в водные объекты, включая реки, озёра, подземные воды, моря и океаны. Это приводит к изменению их физических, химических и биологических свойств, отрицательно влияя на экосистемы и здоровье человека.
Источники:
- Промышленные и бытовые стоки: химикаты, тяжёлые металлы, моющие средства, фармацевтические отходы.
- Сельское хозяйство: сток удобрений и пестицидов.
- Твёрдые отходы: пластиковый мусор, попадающий в реки и океаны.
Загрязнение почвы — процесс, во время которого в грунте накапливаются вредные для живых организмов вещества. В их числе — химикаты, тяжёлые металлы, патогенные микроорганизмы, нефтепродукты, отходы производства и бытовой деятельности.
Источники:
- Сельское хозяйство: пестициды(вещество, используемое для уничтожения вредителей), гербициды(используются для уничтожения сорняков, особенно на тротуарах и железнодорожных путях), чрезмерная нагрузка на почву.
- Промышленность: захоронение отходов, утечки химических веществ.
- Твёрдые бытовые отходы (ТБО): свалки, занимающие огромные площади и отравляющие грунт.
Другие виды загрязнений
- Шумовое: транспорт, стройки, промышленность.
- Световое: засветка ночного неба городами.
- Пластиковое загрязнение: микропластик во всех средах.
- Радиоактивное: АЭС, добыча урана, отходы.
(Приложение 1)
1.3. Как уменьшить свой экологический след
От поездки на работу до выбора продуктов в магазине — действия, совершаемые человеком каждый день, формируют экологический след. Например, личный автомобиль вместо общественного транспорта увеличивает выбросы CO₂, а постоянно включенные свет и вода ведут к перерасходу ресурсов. Даже многоразовая сумка вместо полиэтиленовых пакетов — это шажок на пути решения проблемы загрязнения пластиком. Сокращение потребления мяса уменьшает выбросы метана, а переход на энергосберегающие приборы — расход электричества.
Транспорт: Ходить пешком, использовать велосипед, общественный транспорт (метро, трамвай, троллейбус, электробус). Автомобиль с электродвигателем производит меньше выбросов, чем машина с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Выбирать поезда вместо самолётов на короткие дистанции.
Потребление и отходы:
- Отказ от одноразового пластика (сумка, бутылка, кружка).
- Раздельный сбор отходов. На этапе покупки важно задумываться об утилизации вещи. Переработка отходов снижает экологический след, потому что производство товаров из вторичного сырья позволяет сократить добычу природных ресурсов. Самое простое решение — организовать раздельный сбор мусора. Можно начать разделять мусор на категории: бумага, пластик, стекло, металл, опасные отходы, органика.
- Осознанное потребление: покупать меньше, выбирать долговечное. Критически пересматривать покупки. Фокусироваться на действительно необходимых вещах, ограничивать покупки «про запас». Обращать внимание на многофункциональность и срок службы товаров, выбирать вещи, которые можно легко чинить или перерабатывать.
Энергия: Энергосберегающие приборы, LED-лампы, выключение техники из розетки. До 45% электроэнергии в России тратится впустую. Экономя воду, топливо и электричество мы снижаем свой экослед. Начать можно с внедрения простых привычек: выключать воду во время чистки зубов и не оставлять компьютер в режиме сна надолго, а выключать его.
Питание: Уменьшение потребления мяса, выбор местных и сезонных продуктов, борьба с пищевыми отходами.
Гражданская позиция: Поддержка экологических инициатив, участие в субботниках, волонтёрство.
-
Глава. Конструктор LEGO
Конструктор LEGO — это набор деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов. Основой наборов является полый пластмассовый блок, который соединяется с другими такими же кирпичиками на шипах. В наборы также входят другие детали: фигурки людей и животных, колёса и так далее.
2.1. Из чего сделаны детальки LEGO?
Конструкторы LEGO состоят из разноцветных взаимозаменяемых пластиковых кубиков, изготовленных из акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), а также множества деталей, фигурок, называемых минифигурками, и других элементов.
Основной материал — АБС-пластик (акрилонитрил-бутадиен-стирол). Это прочный, нетоксичный и устойчивый к износу пластик. Его специально придумали, чтобы детальки не ломались, не выцветали и были безопасными для детей. С 2018 года часть элементов производится из био-ПЭТ (биоразлагаемый полиэтилен) и пластика на основе сахарного тростника.
Конструктор Lego экологически чистый продукт.
Экологичность конструктора Lego проявляется в нескольких аспектах:
- Переход на биопластик. Компания активно внедряет детали из экологичного пластика, полученного из сахарного тростника. Уже выпускаются деревья, кусты и листья из такого материала, а к 2030 году планируется полностью перейти на биопластик для всех элементов.
- Долговечность и повторное использование. Lego отличается высокой прочностью: детали служат десятилетиями, их можно передавать из поколения в поколение, что снижает количество отходов.
- Безопасность и чистота производства. Детали не содержат клея и токсичных веществ, что делает их безопасными для детей и окружающей среды.
- Экологическая ответственность компании. Lego инвестирует значительные средства в снижение выбросов и развитие устойчивых технологий, хотя поиск оптимальных решений требует времени и учёта всего жизненного цикла продукции.
Таким образом, экологичность Lego — это сочетание безопасных материалов, долговечности, ответственного производства и стремления к устойчивому развитию. (Приложение 2)
2.2. Технологии изготовления
- Гранулы ABS-пластика доставляются от поставщиков на производственные мощности LEGO.
- Машины нагревают гранулы, превращая их в расплавленную, липкую субстанцию.
- Эту "жидкость" заливают в суперточные металлические формы (как формочки для печенья, но для каждой детальки своя).
- В формах расплавленный пластик остывает и застывает, принимая точную форму формы, её неровности и шипы идеально повторяются.
- Когда только что сформированные кирпичи выходят из форм, они подвергаются проверкам качества: их размеры, насыщенность цвета и сила сцепления тщательно проверяются.
- Получив сертификат, кирпичики проходят процесс охлаждения.
- После охлаждения они тщательно упаковываются.
2.3. А что с мусором? Как перерабатывают?
Компания LEGO знает, что пластик может загрязнять природу. Поэтому они:
- Ищут новые материалы, например, из сахарного тростника (из него делают некоторые деревья и листики в наборах).
- Запустили программу LEGO Replay: можно отправить свои старые детальки, их почистят и отдадут другим детям.
- Хотят, чтобы скоро все детали были из безопасного для планеты материала.
Переработка.
Компания LEGO поощряет ответственную переработку своей продукции. В разных странах действуют бесплатные программы по переработке, позволяющие строителям сдавать использованные кирпичики в специальные пункты приёма. Затем эти кирпичики очищаются, сортируются и используются для создания новых элементов LEGO, сокращая потребность в первичном пластике.
2.4. LEGO не только создатель популярных игрушек
LEGO — не только создатель популярных игрушек, но и активный участник глобального движения за сохранение природы и построение устойчивого будущего для последующих поколений. Компания последовательно реализует стратегию устойчивого развития, внедряя инновационные экологические решения на всех этапах производства. В частности, LEGO активно работает над заменой традиционного пластика, получаемого из нефти, на биопластик из сахарного тростника. Уже сегодня в наборах появляются элементы из экологически чистых материалов, а к 2030 году компания ставит цель полностью перейти на возобновляемые источники для всех своих изделий.
Кроме того, LEGO инвестирует значительные средства в снижение углеродного следа, внедряет энергоэффективные технологии на заводах и поддерживает проекты по восстановлению экосистем. Особое внимание уделяется образовательным инициативам: компания разрабатывает специальные наборы и программы, которые помогают детям и подросткам понять важность бережного отношения к природе, научиться решать экологические задачи и развивать творческое мышление.
Таким образом, LEGO не просто производит игрушки, а формирует новое поколение ответственных потребителей, вдохновляя детей и взрослых по всему миру заботиться о планете и строить устойчивое будущее.
-
Практическая часть.
3.1. Учителя-предметники о конструкторе- LEGO
Чтобы приступить к практической части, мы решили побеседовать с учителями-предметниками, которые разбираются в экологии и химических веществах. Вот вопросы.
Учителю биологии:
1. Сколько лет будет разлагаться кубик LEGO (АБС-пластик), если он попадёт в лес или в океан?
2. Могут ли мелкие частички пластика (микропластик) от игрушек вредить животным и рыбам?
3. Как научить детей не выкидывать игрушки, а давать им вторую жизнь?
4. Каковы лучшие практики утилизации конструкторов?
Учителю химии:
1. Почему детальки LEGO такие крепкие и яркие? Что в них такого особенного?
2. Насколько безопасен процесс производства и утилизации пластиковых деталей?
(Приложение 3)
Ответы учителя биологии Лицея №7 Евсеева Александра Андреевича:
1. Сколько лет будет разлагаться кубик LEGO, если он попадёт в лес или океан?
Кубик LEGO -это у нас АБС-пластик. Разлагаться будет очень долго, потому что это пластик, а пластик у нас практически не разлагается.
Пластик разлагается в природе чрезвычайно долго — от 100 до 1000 лет в зависимости от вида полимера и условий окружающей среды. В воде, например, пластиковая бутылка может разлагаться около 450 лет, а в почве или лесу — от 200 до 500 лет и более. Быстрее всего разрушение происходит на поверхности, под воздействием солнца, влаги и перепадов температур, а в глубине почвы или на дне водоёма процесс может затянуться ещё сильнее из-за недостатка кислорода и ультрафиолета.
2. Могут ли мелкие частички пластика от игрушек вредить животным и рыбам?
Да, могут, вот смотрите, кубик LEGO оказался на дне океана, постоянно от него будут откалываться мелкие кусочки, и он станет более хрупким под воздействием воды. Мелкие частички будут попадать в кишечник рыбам, накапливаться, устраивать затор, проходимость кишечника. Это влечёт за собой гибель животного или рыбы.
3. Как научить детей не выкидывать игрушки, а давать им вторую жизнь?
Во-первых, объяснить детям, что игрушка вещь довольно дорогая. Во-вторых, из них можно предложить собрать свою новую поделку. Для этого нужно подключить фантазию и интернет-источники. То есть можно сделать более интереснее и лучше фигурку.
4. Каковы лучшие способы утилизации конструктора LEGO?
В теории, конструктор можно приносить в специальный центр сбора, где их будут собирать и перерабатывать. Из переработанного пластика будут делать что- то новое.
Я не знаю, существует ли в принципе утилизация конструктора LEGO .
3.2. Научные эксперименты: проверим LEGO на прочность!
Далее мы решили провести несколько экспериментов с конструктором.
Цель нашего эксперимента: узнать, что случится с LEGO, если на него долго воздействовать водой, солнцем или если его уронить.
Эксперимент с водой:
- Что делаем? Зальём несколько деталей водой в стакане.
- Что проверяем? Будут ли они липнуть друг к другу так же хорошо? Изменится ли цвет? Станут ли хрупкими?
- На сколько? На 1 неделю и на 1 месяц.
Что делали: залили детали водой в стаканах. Один стакан стоял неделю, другой — целый месяц.
Что увидели:
- Через неделю: детали как новые! Цвет не изменился, они хорошо скрепляются. Вода просто стекла.
- Через месяц: всё то же самое. Никаких изменений. Даже если потереть детали друг о друга, они не липнут и не деформируются.
(Приложение4)
Пластик АБС, из которого сделан LEGO, не гигроскопичный. Это умное слово означает, что он не впитывает воду, как губка. Он с ней просто не дружит. Вода не может проникнуть внутрь детали и её испортить. Поэтому LEGO можно спокойно мыть.
Эксперимент с солнцем:
- Что делаем? Положим яркие детали на подоконник, где на них весь день светит солнце.
- Что проверяем? Выцветут ли они? Станут ли блёклыми, как старая вывеска на улице?
- На сколько? На 2-4 недели.
Что делали: положили яркие красные, синие и жёлтые детали на солнечный подоконник на месяц.
Что увидели:
- Детали, особенно красные и синие, стали чуть-чуть бледнее, будто выгорели. Они потеряли свою сочную яркость.
- Белые детали практически не изменились.
- Детали стали чуть более хрупкими. Если их попробовать согнуть (чего в обычной жизни мы не делаем), они могут легче сломаться.
(Приложение 5)
Солнечный свет содержит ультрафиолет (УФ) лучи. Они "бьют" по цветным молекулам краски в пластике и разрушают их. Цвет "выцветает". Эти же лучи делают структуру пластика менее упругой.
Эксперимент на прочность:
- Что делаем? Построим высокую башню и будем ронять её со стола.
- Что проверяем? Какая часть башни сломается первой? Развалятся ли детали или сломается сама постройка?
Что делали: построили высокую башню и уронили её со стола (высота около 75 см).
Что увидели:
1. При первом падении: Башня развалилась на множество отдельных деталей. Они разлетелись по полу.
2. При осмотре деталей: ни одна деталь не сломалась, не треснула и не погнулась! Все они целые.
3. При падении с большей высоты (2 метра): когда мы бросили одну деталь, она тоже осталась целой.
4. Когда наступили на деталь: если наступить на деталь плашмя, она выдерживает вес человека. Но если наступить на уголок или ребро, деталь может треснуть или расколоться.
Детали LEGO имеют толстые стенки и продуманную конструкцию, чтобы выдерживать давление сверху. Но у любого пластика есть предел прочности на излом. Самая слабая точка — это углы и тонкие перемычки внутри кубика.
(Приложение 6)
Вывод: LEGO абсолютно водостойкий. С ним ничего не случится, если он упадёт в лужу или если его помыть.
Солнце — главный враг LEGO. Оно портит цвет и делает пластик хрупким. Поэтому лучше хранить наборы не на солнце, а в шкафу или коробке.
Детали LEGO невероятно прочные для их размера. Они выдерживают падения и разборку тысячи раз. Но они не железные — их можно сломать, если специально приложить силу (например, наступить или укусить).
3.3. Исследование интереса к конструктору LEGO
Для учеников средней школы мы подготовили анкету, чтобы узнать их интерес к конструктору. Результаты анкетирования представлены в приложении. (Приложение 7 )
Анкетирование
Вопросы:
1. Как часто вы играете с конструктором LEGO?
А) Каждый день
Б) Несколько раз в неделю
В) Раз в неделю
Г) Реже
2. Хотели бы вы, чтобы ваш конструктор служил как можно дольше?
А) Да, очень хочу
Б) Не важно
В) Мне безразлично
3. Как вы ухаживаете за своим конструктором? (можно выбрать несколько вариантов)
А) Храню в специальном контейнере/коробке
Б) Мою детали при необходимости
В) Сортирую детали
Г) Никак не ухаживаю
4. Были ли у вас когда-нибудь аллергические реакции или другие проблемы со здоровьем, связанные с игрой в LEGO?
А) Да, были
Б) Нет, не было
В) Затрудняюсь ответить
5. Что вы делаете со сломанными или ненужными деталями?
А) Выбрасываю
Б) Храню
В) Использую для других поделок
Г) Отдаю другим
Результаты опроса.
В опросе приняло участие 36 человек. Выяснилось, что 69% детей играют в конструктор каждый день, а значит он пользуется большим спросом. 54% мечтают, чтобы конструктор служил как можно дольше и только 29% безразличны к будущему своего конструктора. 53% ребят ухаживают за своим LEGO и хранят его в специальных контейнерах. А 11% даже иногда его промывают и сушат. На вопрос про аллергическую реакцию на конструктор ответили 78%, что он не аллергичен. Интересно то, что половина опрошенных хранят LEGO или отдают близким, а вторая половина просто его выбрасывает.
Таким образом, знаменитый конструктор LEGO пользуется большой популярностью у подростков и занимает их досуг с пользой. А бережное отношение к такой игрушке говорит о её безопасности и прочности.
3.4. Создание макета экологически чистого города из LEGO – конструктора
Прежде чем приступать к построению конструкции макета, я записал на листе бумаги, какие объекты должны быть в экогороде. Представил и нарисовал в виде эскиза план города. Он помог мне продумать и построить последовательность соединения деталей и частей города.
Так, у меня получился экогород. В нём есть – жилой комплекс: дома, городской парк, детская площадка, магазин, кафе. Также я позаботился о безопасности населения: выделил место для переработки мусора, сделал парковку для транспорта с зарядкой для автомобилей. А для экономии энергии установил на домах солнечные батареи, ветро-генераторы. (Приложение 8)
Заключение
В ходе исследовательской работы по теме «Лего и экология» было установлено, что конструктор Lego может быть не только средством развития творческих способностей, но и эффективным инструментом для формирования экологического мышления у школьников. Использование Lego позволяет наглядно моделировать экологические проблемы и искать пути их решения, что способствует лучшему пониманию важности бережного отношения к окружающей среде.
Было доказано, что современные тенденции компании Lego — переход на биопластик, долговечность деталей, безопасность материалов и ответственное производство — делают этот конструктор примером экологичного подхода в индустрии игрушек. Практическая значимость работы заключается в возможности применения полученных моделей и материалов на уроках, внеклассных мероприятиях и экологических акциях, что помогает воспитывать у детей ответственность за будущее планеты.
Таким образом, Lego становится не только любимой игрой, но и средством экологического просвещения, объединяя творчество и заботу о природе.
Список литературы и интернет-источников
1. Как выглядит экологичный подход LEGO к игрушкам // РБК Стиль. — URL: https://style.rbc.ru/repost/5a9913d69a794722c6f035b9
2. Lego на пути к экологичности: замена пластика на растительные материалы // Вторпроект. — URL: https://12.vtorproekt.com/article/lego-na-puti-k-ekologichnosti-zamena-plastika-na-rastitelnye-materialy.html
3. Lego «позеленеет» (но наступать на его кубики всё равно будет больно) // Хабр. — URL: https://habr.com/ru/companies/madrobots/articles/410873/
4. Lego’s ESG dilemma: Why an abandoned plan to use recycled plastic bottles is a wake-up call for supply chain sustainability // The Conversation. — URL: https://theconversation.com/legos-esg-dilemma-why-an-abandoned-plan-to-use-recycled-plastic-bottles-is-a-wake-up-call-for-supply-chain-sustainability-214573
5. LEGO — польза и вред // Социальная сеть работников образования. — URL: https://xn--80aas4e.xn--p1ai/raznoe/lego-polza-ili-vred-lego-polza-ili-vred-socialnaya-set-rabotnikov-obrazovaniya-lego-polza-i-vred.html
Приложение 1
Загрязнение окружающей среды транспортом
Загрязнение воды
Индустриальное загрязнение
Приложение 2
Приложение 3
Вопросы для интервью с учителями
Учителю биологии:
1. Сколько лет будет разлагаться кубик LEGO (АБС-пластик), если он попадёт в лес или в океан?
2. Могут ли мелкие частички пластика (микропластик) от игрушек вредить животным и рыбам?
3. Почему детальки LEGO такие крепкие и яркие? Что в них такого особенного?
4. Насколько безопасен процесс производства и утилизации пластиковых деталей?
Приложение 4
Эксперимент с водой
Приложение 5
Эксперимент с солнцем
Приложение 6
Эксперимент на прочность
Конструкция падает со стола Конструкция разлетается
Конструкция на полу без повреждений
Приложение 7 Анкетирование
Приложение 8
Создание макета экологически чистого города из LEGO – конструктора.
-
Эскиз плана города
-
Построение макета города
Начало работы над дизайном города
Сборка собранных изделий в единый комплекс экогород
Конечный вариант макета Экогородка