Исследовательская работа на тему: «В мире чисел. Мгновенное умножение»

Литвинова И.Н.

«Учить и учиться по-новому»

(опыт проведения исследовательской работы во внеурочной деятельности с применением робототехники)

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Какое место она должна занять в современной школе? И актуальна ли эта тема как 4-5 лет назад? Может это всего лишь модное направление в образовании? И как обеспечить эффективное использование образовательной робототехники на уроках?

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Активное участие и поддержка Российских и международных научно-технических и образовательных проектов в области робототехники и мехатроники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями, реализацию инновационных разработок в области робототехники в России и по всему миру.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах – сиделках, роботах – нянечках, роботах – домработницах, роботах – всевозможных детских и взрослых игрушках и т. д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. В качестве основного оборудования при обучении детей робототехнике в школах предлагаются ЛЕГО конструкторы Mindstorm.

Готовясь к первому занятию по робототехнике в новой школе, я «заглянула» в Интернет, чтобы доказать детям необходимость в нашей деятельности, и по материалам различных сайтов подчеркнула не только важность нашей деятельности, но и острейшую необходимость. Особенно ребят заинтересовал  факт освоения Россией Арктики при помощи роботов.

«По словам Рогозина, все подводные промыслы необходимо будет оснастить самыми современными системами и оборудованием мониторинга. В реализуемый в России арктический проект закладывается возможность передачи информации в реальном режиме времени. Все важные телеметрические данные, включая давление и температуру в скважинах, информацию о сейсмической активности, экологической обстановке центры управления будут получать в режиме онлайн. Поступление такой информации позволит оперативно предупреждать возможные аварии на объектах, а в случае необходимости просто локализовать источник загрязнения. Передача больших объемов информации будет осуществляться по оптоволоконным линиям связи. Реализовать данную систему мониторинга можно уже за счет имеющихся в наличии технологий.
При этом Дмитрий Рогозин понимает, что в вопросе разработки морских роботов РФ находится только в самом начале долгого пути. По его словам, значительные разработки в этой области в настоящее время ведет Институт проблем морских технологий, который входит в состав Дальневосточного отделения РАН. Здесь уже создали роботизированные аппараты, которые полностью в автономном режиме могут вести наблюдение за подводной обстановкой и обрабатывать огромные массивы информации. По словам Рогозина, в рамках реализации арктического проекта автономные аппараты планируется наделить способностями группового взаимодействия и распознавания. Перед нами стоит задача создания перспективных гидроакустических, гидрофизических и неакустические методик и средств обнаружения, разработка новых эффективных средств подводной навигации и связи, отметил вице-премьер»1.

Мы с ребятами сразу определили,  что будем проводить гидрофизические исследования, тем более в нашем распоряжении есть температурный датчики из нержавеющей стали Vernie,  программное обеспечение для сбора данных. Мы можем не только проводить исследования, но и изменять параметры природной воды!!!

НАШ ПЕРВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ. КАЧЕСТВО ВОДЫ: ТЕМПЕРАТУРА

Температура водоёма влияет на его общее качество. Температура воды, выходящая за пределы стандартного диапазона, может причинить вред живущим в ней водным организмам. Если температура воды изменится даже на несколько градусов, это может быть признаком наличия источника неестественного нагревания воды или теплового загрязнения.

Для нормального состояния воды очень важно, чтобы водоём был затенён, поскольку под действием прямых солнечных лучей он нагревается. Другим фактором, который может повлиять на температуру воды, является температура воздуха над ней. Степень влияния температуры воздуха в значительной степени зависит от глубины водоёма. Мелкие водоёмы более уязвимы к изменениям температуры, чем глубокие. В то время как в нагревание поверхностной воды вносит вклад множество факторов, гораздо меньшее количество факторов приводит к её охлаждению. Один из вариантов охлаждения воды связан с холодным воздухом. Вторым естественным методом охлаждения является подача более холодной воды, например, резервуар  пополняют водой прямо из водопровода.

Изменение температуры воды влияет на общую жизнеспособность водных организмов. Одним из важных свойств температуры воды является её влияние на растворимость газов, например кислорода. Значительная часть газа растворяется именно в холодной воде, а не в тёплой. На тех животных, которым необходимо высокое содержание растворённого кислорода, например на лосося, холодная вода будет оказывать только благоприятное действие. Повышение температуры воды также приводит к увеличению скорости фотосинтеза в водных растениях и водорослях, что может стать причиной чрезмерного разрастания растений и «цветения» воды из-за водорослей и, следовательно, может причинить вред местной экосистеме. Мы нашли данные  -  диапазоны оптимальной температуры для некоторых водных организмов. Если температура воды становится слишком высокой или слишком низкой, животные будут подвергаться стрессу, что приведёт к снижению их стойкости к загрязнителям, болезням и паразитам.

В ходе данного эксперимента  мы измеряли температуру воды в небольшом водоёме, в аквариуме. Затем, снимая показания раз в минуту, мы отслеживать температуру этого же водоёма в течение 24 часов.

Наши результаты: 

1. Мы вычислили время суток, когда температура достигала максимума и минимума. Вычислили температурный диапазон (максимальное значение – минимальное значение). Были обнаружены скачки температуры в осенне-зимний период более 7 градусов, а это крайне опасно для аквариумных рыб.

2. Сопоставили моменты времени, когда была достигнута минимальная и максимальная температура.

3. Сравнили температурный диапазон, вычисленный в ходе длительного исследования температуры, с оптимальным диапазоном, представленным.

Наши выводы:

Большинство аквариумных рыб болеют многочисленными болезнями и погибают в осенне-зимний период, когда температура воды во многих аквариумах понижена (еще раз рекомендуем не скупиться и установить в своем аквариуме регулируемый обогреватель!). 

Пониженная температура очень неблагоприятно действует на многих тропических рыб (за исключением холодноводных: золотых рыбок, некоторых сомиков и т.д.). 

Температура воды ниже 23 градусов для этих рыб - неблагоприятная среда. В холодной воде рыбки малоподвижны, неохотно берут корм, их окраска бледная. 

Но самое главное - в аквариуме с холодной водой рыбы подвержены многим инфекционным заболеванием. 

Лечение рыб в этих случаях - дело очень хлопотное и, нередко, долгое. Чтобы избежать похожих ситуаций, советуем следующее: 

- не допускать понижения температуры воды ниже 25 градусов; 

- при чистке аквариума и подмене части старой воды добавлять свежую воду с температурой, хотя бы на один градус выше той, что установлена в аквариуме. 

1. Исследуйте температуру воды, взятую из-под крана в школьном туалете или из питьевого фонтанчика.

2. Исследуйте температуру воды в ведре, которое несколько часов простояло на солнце.

1.Материалы сайта Военное обозрение Россия будет осваивать Арктику с помощью роботов »...topwar.ru›41588-rossiya-budet…arktiku…robotov.html