Творческий проект по окружающему миру с элементами робототехники "Лиса- житель Уральского региона"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

города Магнитогорска

Выполнили:

Панарин Иван  (учащийся 2 класса)

Руководитель:

педагог дополнительного образования 1 категории

Коякова Елена Николаевна

Магнитогорск, 2015 г

Аннотация  мини-проекта

Название проекта:  Лиса – житель уральского региона

Руководитель проекта:  Коякова Елена Николаевна – учитель технологии, педагог дополнительного образования

Выполнил: Панарин Иван Андреевич – учащийся  2 класса

Предметна область, в рамках которой проводится работа по проекту: робототехника, окружающий мир,  курс национально-региональные этнокультурные особенности (НРЭО)

Проблема проекта: Бурное развитие новых информационных технологий в настоящее время наложило определенный отпечаток на развитие личности современного обучающегося. Применение компьютерных технологий, распространение различных технических средств и нескончаемый поток новой информации оказывают большое влияние на воспитание подрастающего поколения и их восприятие окружающего мира. Существенно изменяется и характер обучения на уроке и во внеурочной деятельности. Применение цифровых средств обучения в образовательном процессе стало потребностью сегодняшней школы.

Использование лего-конструкторов в образовательной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Разнообразие конструкторов Лего позволяет заниматься с учащимися разного возраста и по разным направлениям (конструирование, программирование, моделирование физических процессов). Дети с удовольствием посещают занятия, участвуют и побеждают в различных конкурсах. Лего-конструирование – это современное средство обучения детей. Дальнейшее внедрение лего-конструкторов во внеурочную деятельность детей разного возраста поможет решить проблему занятости детей, а также способствует многостороннему развитию личности ребенка и побуждает получать знания дальше.

На занятиях во внеурочной деятельности, в рамках реализации национально-регионального этнокультурных особенностей,   обучающимся второго  класса  Панариным Иваном разработан творческий проект «Лиса - житель Уральского региона», который  и представлен на занятии «Многообразие культур. Выставочные работы» и выставку итоговых работ моделей Лего.

В процессе работы над проектом, обучающийся Панарин И.  ознакомился с животными Уральского региона, их условиями обитания, питания, поведения, воздействия человека, используя при этом различные источники информации (журналы, энциклопедии, рассказы учителя, видеофильмы и др.). Таким образом, обучающий  Панарин И.,  на основе наблюдения и накопленного опыта самостоятельно принял решение о создании  проекта: разработки конструкции животного лисы и составления программы для ее работы. Итогом работы творческого проекта «Лиса - житель Уральского региона» стало представление и его защита на выставке итоговых работ моделей Лего  и  уроке «Природные сообщества» по предмету «Окружающий мир».

Актуальность: ЛЕГО – это новые технологии в образовании, которые позволяют повысить интерес учащихся к обучению, организовать их творческую и исследовательскую работу.

Уроки станут интереснее и разнообразнее, если при закреплении материала вместо традиционного опроса учителя будет использован оживший механизм. Робот, который приветствует обучающихся,  радуется успехам или сопереживает неудачам - побуждает обучающихся понять материал, выучить домашнее задание.

Цель проекта: воплощение обучающимся своих идей на практике с помощью конструирования и программирования (конструктора и компьютерной среды Lego Mindstorms  NXT).

Необходимое оборудование:

•        Наборы конструкторов LEGO-Mindstorms с микропроцессором NXT и  дополнительными датчиками, видеорегистратором.

•        Среда программирования  LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

•        Компьютер с необходимым программным обеспечением  для создания программ.

Методы проекта: анализ и синтез информации, техническое моделирование, программирование.

Режим работы: внеурочный.

Содержание

Введение………………………………………………………………………5

1.Описание проекта (проектировочная) ………….………………………...7

1.1.          Лиса (общие сведения о жительнице региона)……………………. 7

1.2.       Моделирование робота ………………………………………………

2.          Практическая часть…………………………………………………………

Заключение……………………………………………………………………...

Список используемой литературы……………………………………….…….

Приложение

Введение

Мы делим нашу планету с животными, и для многих из них последствия такого соседства оказываются печальными. Некоторые, однако, приспосабливаются жить в человеческой среде: городах, поселках, сельскохозяйственных угодьях. Их образ жизни изменяется в соответствии с новыми условиями жизни.

Цель: создать робототехническое устройство - модель лиса.

Задачи:

Ø   Изучить жизнь животного лиса, проживающего в Уральском регионе;

Ø   Сконструировать модель робот лиса;

Ø   Создать программу, позволяющую управлять движением робота;

Ø   Развивать общенаучные навыки, связанные с поиском, обработкой информации;

Ø   Воспитывать чувства сопричастности и неразрывности существования человека и природы; любви к родному краю и его природным богатствам.

Определение этапов проекта:

1 этап. Проектировочный

Ø   Выбор изучаемой темы обучающимся.

Ø   Определение основных вопросов по этой теме.

Проблемные вопросы:

Ø   Определение  места и условия обитания лисы, питания, поведения и воздействия человека на животное.

Ø   Какую пользу и какой вред приносит лиса?

Ø   Может ли природное сообщество обойтись без лисы?

Ø   Экскурсия  в зоопарк «Абзаково»;

Ø   Какие функции будет выполнять моя модель робот-лиса;

Ø   Как передать  движение  модели робота-лисы?

Ø   Как  робот будет выражать свои эмоции?

2 этап. Практический

Ø   Конструирование и программирование модели робота - лиса, используя конструкторы LEGO MINDSTORMS  Education NXT и программное обеспечение;  

3 этап. Заключительный

Защита проекта и демонстрация модели.

Прочитав множество сказок народов, проживающих на Урале о лисе, мне стало интересно это неординарное животное, возникло желание  его  создания из конструктора LEGO MINDSTORMS  Education NXT с имеющимися у нас датчиками. При выборе модели, помимо собственного желания, необхо­димо также учитывать свои собственные возможности. Думаю, что навыки, которые потребуются при изготовлении модели робота-лисы, у меня есть, так как подобное изделия я уже собирал. Также я хотел попробовать себя и как конструктор, и как дизайнер, и как программист. У меня давно уже сложился процесс изготовления изделия. Но чем сложнее изделие, тем   глубже удовлетворение от готовой работы. Изученный материал по курсу, математике, окружающему миру, информатике и технологии поможет мне решить эту задачу.

Актуальность данной работы заключается в том, что модель робота-лису можно применить на занятии для закрепления материала, а урок станет интересней, если будет использован оживший механизм: робот-лиса, который приветствует, радуется успехам или сопереживает неудачам - побуждает понять материал и выучить домашнее задание.

1.Описание проекта (проектировочная)

 На первом этапе я работал с информацией. Я изучил сведения о лисе, ее места обитания, вид и поведение, питание и размножение, хозяйственное значение.

1.1. Лиса (общие сведения о жительнице региона)

           Рыжая лисица – самый распространенный и известный представитель псовых (после волка).

Обитает она практически везде: от тундры до пустынь, на всех континентах, за исключением Антарктиды. Изначально не обитала в Австралии, но после того, как плутовку туда завезли, прекрасно акклиматизировалась и там. На Урале лисица встречается на всей территории, реже в тундровых и лесотундровых районах и в горах. Наоборот, в лесостепных краях - это очень обычный вид. В лесных районах лисица предпочитает разреженные леса, долины рек, часто живет вблизи населенных пунктов.

  Внешний вид

Лиса — зверь, у которого удлиненное туловище, хвост очень длинный — всегда опускается ниже скакательного сустава и у стоящего животного достигает земли. Конечности относительно короткие, голова с вытянутой мордой. Уши относительно длинные с заостренной вершиной. На лапах пальцевые мозоли небольшие, пяточные мозоли неразвиты и покрыты шерстью.
         У лисицы волосяной покров высокий, густой и мягкий или более редкий и грубый. В окраске его преобладают рыжие, желтоватые и буроватые тона, иногда с серебристо-белыми и черными отметинами. В зимнее время в северных частях Урала у зверя мех более густой и высокий. Длина тела 60-90 см, хвоста 40-60 см, вес до 10 кг. На Урале у степных лисиц— желтовато-серая или желтая. На зверофермах выведено множество цветовых форм: серебристо-черная, платиновая; такие звери иногда убегают со звероферм к восторгу местных охотников.

        

 Поведение

Участок, который занимает семья лисиц, должен обеспечивать зверей не только достаточным количеством пищи, но и удобными и безопасными местами для убежищ. Норы лисицы редко роют сами, предпочитая  занимать норы барсуков, сурков и других животных. Чаще всего лисицы селятся на склонах оврагов и холмов, выбирая участки с песчаным грунтом, защищенные от заливания дождями, талыми и грунтовыми водами. Как правило, лисицы пользуются постоянными жилищами только в период воспитания детенышей, а в остальное время года отдыхают в открытых логовах в траве, мху или оврагах, зимой – отдыхают прямо на снегу. Лисица наблюдательна и сообразительна, у нее прекрасная память и очень острый слух.  Лисы обычно не охотятся рядом со своим логовом.

    Охотится лисица главным образом вечером в сумерки и утром на рассвете, но при неудачной охоте продолжает ее и днем.

 Следы

След овальный, два средних пальца выдвинуты вперед, так что между их отпечатками и отпечатками двух крайних пальцев можно положить спичку. Зимой подушечки лап зарастают шерстью. Длина шага 20-30 см. Следы лисицы расположены по прямой линии.

 Питание

         Рацион «Патрикеевны» самый разнообразный.  Питается она грызунами, реже зайцами, птицами, насекомыми, падалью и отбросами, ягодами. Приемы охоты исключительно разнообразны. На окраинах городов, например, живут лисы-кошколовы, ушлые звери, охотящиеся в основном на крыс и бродячих кошек. Рано или поздно лиса "подбирает ключ" почти к любой добыче. Ежей она иногда скатывает в воду, чтобы заставить развернуться. Диких гусей ловят вдвоем: один зверь прыжками и катанием по земле отвлекает внимание стаи, а другой в это время подбирается на расстояние прыжка. Степные лисы проходят десятки километров вдоль линий электропередачи, подбирая остатки добычи канюков, луней и сов, а также трупы птиц, разбившихся о провода. Свою основную добычу — грызунов — лиса ловко выкапывает из-под снега на слух (мышкует). В годы, когда грызунов мало, ей приходится в значительной степени переходить на питание отбросами вдоль дорог и на свалках. Охотится круглые сутки, но чаще в сумерки. На водоемах, где бывают рыбьи заморы, она вылавливает рыбу из оставленных рыбаками или выдрой лунок. На нерестовых реках ловит  лососей.

 Размножение

Гон в конце зимы. Для выведения потомства роют глубокие норы или занимают чужие. Беременность 44-58 дней, лисят обычно бывает 4-6, они питаются молоком до 1-1,5 месяца и становятся взрослыми к двум годам. Когда лисята подрастут, родители приносят им живую добычу.

 Хозяйственное значение

         Лисица — важнейший объект охоты. Несмотря на преследование человеком, этот хитрый и умный зверь по-прежнему обычен даже в сельскохозяйственных ландшафтах.  
          Сообразительность и находчивость лис давно привлекли внимание человека. В фольклоре большинства народов лиса служит олицетворением хитрости и женского коварства. На Востоке широко распространено поверье о том, что лисы способны превращаться в очаровательных женщин. Сходные представления о лисах-оборотнях  существовали и в Европе.

Всегда хитрая, часто ворующая кур из курятников, лиса долгое время вызывала у человека чувство вражды. Пушистая шкурка воспламеняла страстное желание ее добыть, а из-за своих подвигов и необычной живучести она становилась то персонажем сказок и легенд, то предметом почитания.  

Образ лисы вошел в литературу в 6 веке до нашей эры. Греческий баснописец Эзоп сделал ее главным действующим лицом своих басен. Эти короткие сочинения, в которых Эзоп вывел на сцену животных, чтобы показать черты человеческого характера, были очень популярны. Репутация лисы как обманщицы вошла и в современный язык: мы и сейчас нередко говорим про кого-нибудь: «Хитрая лиса». В славянском фольклоре лиса часто именуется «Патрикеевной» в честь легендарного князя-хитреца. В мире уже выпущено и ежегодно выпускается огромное количество книг, художественных фильмов, мультфильмов, комиксов, игр и игрушек, нарисованы сотни картин, тысячи открыток  и карикатур с лисьей сказочной тематикой.

         

 российская лиса Алиса    украинский лис Микита  американский лис Домино

                               

шведский Людвиг XIV,    французский лис Ренар

Этот список можно продолжать до бесконечности. А все потому, что люди всегда любили и будут любить и уважать этого прекрасного и удивительного зверя. И мы должны всегда помнить о том, что мы за них всех в ответе: и за тех, кто живет своей свободной жизнью, и уж тем более за тех, кого приручили…
          Псовые — основные носители бешенства в природе. В 1980-1990-х годах в тех местах, где встречались случаи заболевания бешенством, стали раскладывать приманки, начиненные вакциной против этой болезни. Лисы, съевшие приманку, были иммунизированы и уже не заболевали бешенством. Возможно, это величайший триумф управления дикими популяциями в ХХ столетии.

 Охота на лис

Охота - один из увлекательнейших видов охоты! Несомненной трофейной ценностью  представляется для охотника как объект, обладающий прекрасной цветовой гаммой огненно - оранжевых цветов довольно плотного и теплого меха и  как экспонат.

Все заядлые охотники мечтают померяться с лисами хитростью и умом. Практически для всех начинающих охотников их первые выходы на лисиц оканчиваются плачевно. «Патрикеевны» умеют хитро обвести неудачников вокруг пальца. А вот если набраться опыта и профессионализма, тогда ничто не помешает привозить с полей и лесов по лисице.

Способы охоты на лисицу весьма разнообразны: на нее охотятся с гончими собаками, с манком, нагоном, с подхода, на приваде, с норными собаками, а также окладная охота с флажками. Каждый из вышеперечисленных видов охот на лису по-своему увлекателен и требует от охотника навыков.

1 ноября 2009 День лисы (начало сезона охоты на лис в Западной Европе). Популярность охота приобрела в Англии (первые упоминания об этой охоте относятся к середине XVI в). Гораздо симпатичнее смотрится русская «охота на лис» — состязание по радио-ориентированию на пересеченной местности, где вместо лисы служит обычный радиопередатчик.

  Роль лисы в природном сообществе

Многие люди считают, что статус хищника защищает лису от нападения других хищников в дикой природе, но это не так. Маленькая рыжая плутовка должна постоянно быть осторожной, чтобы не стать обедом, как для видимых хищников, так и для паразитов, стремящихся полакомиться ею.

Лисы относительно небольшие зверьки. Большинство людей считает, что лис - враг гусиной стаи, но в действительности водоплавающие птицы очень редко попадают в рацион этих животных, да и то, лишь в случае если лиса имеет возможность напасть на домашнего гуся или дикого гусенка, находящегося в отдалении от водоема.

Несмотря на природную хитрость лисиц, они все являются небольшими по размеру зверьками, поэтому у них имеется множество естественных врагов. Рассматривая вопрос, кто питается лисой сразу можно отметить волков, делящих с лисами ареал обитания и являющихся их природными врагами. Конечно, во времена изобилия, когда пищи много, волки не трогают лисиц, но когда пищи мало в ход идут даже мелкие хищники, такие как лисы.

К природным врагам лис также можно отнести мелких паразитов, так и норовящих попасть в тело лисы и долгое время питаться ее плотью. Более 50 видов клещей могут паразитировать на шкуре лисы, в то время как количество возможных разновидностей гельминтов вообще не поддаются подсчету.

К примеру, в густых лесах Урала, где популяция лис сохраняется в настоящее время на достаточно высоком уровне, на этих животных охотятся не только волки, но также медведи, которые не брезгуют любой добычей и даже падалью. Медведи являются очень серьезным врагом лисы, поэтому не редко в местностях, где обитает большое количество медведей, лисиц вообще нет. Все дело в том, что медведи могут развивать скорость до 50 км/час, поэтому эти тяжеловесы могут догнать лису и съесть ее.

В степях именно крупные хищные птицы контролируют численность лис. Кроме того, на маленьких лисиц, только покинувших нору, может напасть даже крупная сова. Несмотря на всю хитрость и проворство лис, они редко доживают до семилетнего возраста в дикой природе.

В местностях, где популяция лисиц была полностью истреблена, наблюдается значительно увеличение численности полевых грызунов, в том числе кротов и мышей, поэтому сельское хозяйство терпит большие убытки из-за отсутствия этого хищника, обеспечивающего стабильное уничтожение грызунов.

Конечно же, самым главным врагом всех лис являются люди. Дело даже не в том, что лисы в больших количествах гибнут во время попыток подобраться к человеческим селениям, с целью полакомиться домашней птицей, речь идет о масштабных истреблениях лис, которые долгое время практиковались людьми. Изначально на лис охотились для получения ценного пушистого меха, но затем с развитием селекции этих животных в условиях специальных ферм охота на них ради шкуры прекратилась.

Зоопарк, в котором я побывал, расположен в Абзаково Башкортостан, что по Челябинскому тракту.  Животные, в том числе и лисы,  попали сюда ранеными, или в раннем возрасте оставшись без поддержки родителей в лесах необъятного Урала.  Теперь они содержатся в вольерах и люди заботятся о животных.

1.2  Моделирование робота

На следующем этапе я занялся моделированием  моей модели робота. Определил, каким я хочу его видеть и какие функции он должен выполнять.  

     Моя модель робот-лиса будет являться помощником учителя на уроке в начальной школе. Сможет раздавать задания ребятам, которые  приготовил дед Кокованя. Робот должен быть небольшого размера. Движения робота передают два сервомотора, которые управляются с помощью двухкнопочного пульта дистанционного управления  (датчиков касания). Помимо этого робот может выполнять дополнительные функции – поощрять учащихся.

2. Практическая часть

 Следующий этап работы конструирование модели робота из конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0.

Для создания я использовал:

•        LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением;

•        Лего-конструктор – набор LEGO Mindstorms NXT 9797,  ресурсный набор  LEGO Mindstorms NXT 9648.                      

     

В таблице приведены основные электронные компоненты и использование в проекте.

микропроцессор NXT	Управляет движением сервомоторов NXT
2 сервомотора	Два мотора используются для движения
датчик расстояния	Используется
2 датчика касания	Используется движения «вправо-влево»  в двух-кнопочном пульте дистанционного управления
Датчик звука	Используется

 

Робот двигается при помощи двухкнопочного дистанционного пульта управления, который снабжен двумя датчиками касания и двух проводов комплекта  NXT 2.0.

Для работы робота я создал программу, при нажатии левой кнопки которой робот поворачивает налево, а при нажатии правой кнопки – робот поворачивает направо, нажатие  на обе кнопки заставляет робота двигаться прямо вперед.

Я создал своего робота на колесах. Хотя сейчас проведя испытания  понял, что лучше бы создать шагающего робота, на четырех лапах. Это сделает его более  похожим на зверя.

У робота к  блоку  NXT подключены  ультразвуковой  датчик и датчик звука. При обнаружении хлопка учителя, робот-лиса произносит «Браво, чемпион».

Заключение

На уроке по предмету «Окружающий мир» я рассказал одноклассникам  о таком животном, проживающем в нашем уральском регионе, как лиса, условиями обитания, питания, поведения  и воздействия на него человека. Каждый ученик захотел пообщаться с «гостем». Дети смогли рассмотреть конструкцию модели и сравнить образ спроектированной подвижной модели с животным. Далее  одноклассники  охотно  отвечали на  вопросы викторины, которые  доставила  робот-лиса от деда Коковани. Всем моим одноклассникам понравилось работать с героем, были очень радостны и с нетерпение ждут новых встреч.

                

            

Список используемой литературы

1.      Астон К. Природа вокруг нас/ пер. с англ. В Скоробогатов, Харьков: Белгород «Книжный клуб», 2007

2.      Кто живет в лесу/ Пер. с нем. Т.П.Панфилова. – М.: ООО ТД «Издательство Мир книги», 2008. 96 с.

3.      Там, где всегда следы/  Г.А. Банару– М.: ИД «Карапуз», 2007.

4.      http://www.ebftour.ru/lisa.htm

5.      http://www.img-fotki.yandex.ru

6.      http://viki.rdf.ru