Урал и космос.В эфире - Спутник! - работа участника конкурса «Космос - просторы Вселенной»

Ещё одна работа участника и победителя конкурса «Космос - просторы Вселенной»

Лебедев Константин Сергеевич

г. Екатеринбург, Свердловска область

Название конкурсной работы: Урал и космос. В эфире - Спутник!

Номинация: Информационно-познавательный проект

Исследовательская работа:

Урал и космос.

В эфире - Спутник!


Автор работы:

Лебедев Константин,

ученик 2 класса МАОУ лицея № 88.


г. Екатеринбург, 2020

Оглавление

Введение……………………………………………..………..…...….….... 3

Глава 1. Вклад уральцев в развитие космонавтики……………..…………… 5

1.1. Покорение космоса и Урал. Первый космонавт из Екатеринбурга.. 5

1.2. НИИМаш и НПО автоматики….……………………..….……………. 6

1.3. Инструменты для создания устройства с сигналом Спутника…… 8

Глава 2. Внимание! В эфире - Спутник……………………………………….. 9

2.1. Устройство, генерирующее сигналы Спутника.……………………. 9

2.2. Проектируем электрическую схему……………......…….................... 9

2.3. Пишем программу на основе Аrduino……….…………………........ 10

2.4. Изготавливаем макет Спутника…………………………………….. 11

Глава 3. Повышение познавательного интереса учащихся…………..…… 11

3.1. Конкурс “Екатеринбург и космос ”……………………………....... 11

3.2. Уроки космонавтики…………………………………………...……. 12

3.3. Путеводитель “Урал: Бескрайний космос”……………..……….…. 13

Заключение…………..…………………………..……………………... 14

Библиографический список…………………….……………….......... 15

Приложения………………………………………………..…….…..… 16

О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух,

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог изобретатель.

А.С. Пушкин.


Введение

ПроектУрал и космос. В эфире - Спутник” родился из нашей любви к родному краю и космонавтике, желания привлечь сверстников к изучению космонавтики и роли уральцев в ее развитии.

Актуальность нашей работы выражена целым рядом факторов.

Во-первых, в космонавтике разрабатываются самые передовые устройства, которые в последствие внедряются в нашу жизнь, например, сотовая связь, навигаторы. Это говорит о перспективе выбора космической профессии.

Во-вторых, наш проект является продолжением работы, начатой нами в 2019 году, когда мы разработали мемо-викторину “Космические исследователи”. В школах и на “Семихатовских чтениях 2019” в игру поиграли более 100 школьников. Мы убедились, наша работа актуальна и востребована.

Мы столкнулись с проблемой, учащиеся мало знают о вкладе уральцев в космонавтику.

Новизна нашей работы состоит в том, что на уральских предприятиях с секретным космическим производством, таких как НПО автоматики, НИИМаш в последние годы открылись долгожданные музеи, в которых мы увидели уникальные экспонаты и узнали много интересных фактов от экспертов космической отрасли. Это вдохновило нас поделиться полученными знаниями с ребятами.

Цель работы – исследовать вклад уральских коллективов в развитие космонавтики. Создать модель космической направленности для обучающего процесса: макет первого Спутника Земли и электротехническое устройство, генерирующее его сигналы. Привлечь учащихся к изучению космических достижений и созданию собственных технических и творческих проектов.

Уникальность нашей работы в том, что мы разработали и провели среди учащихся конкурс. На основе выявленных пробелов в знаниях ребят мы подготовили и провели для них уроки космонавтики.

Гипотеза исследования – уральцы вносят большой вклад в космонавтику. Изучая этот опыт, можно создавать собственные технические устройства, макеты, игры, и с их помощью повышать интерес к знаниям, творчеству и экспериментам.

Объект исследования – объекты космонавтики Урала, инструменты создания модели космической направленности.

Предмет исследования – вклад уральцев в космонавтику, применение модели космической направленности для обучающего процесса.


Задачи работы:

1. Изучить вклад уральцев в развитие космической отрасли;

2. Получить знания в области проектирования, программирования, разработки электротехнических устройств и применить их в работе;

3. Спроектировать электрическую схему устройства, генерирующего сигналы первого Спутника и написать для него программу на основе микроконтроллерной платы Arduino;

4. Создать модель для обучающего процесса - макет первого Спутник;

5. Разработать и провести конкурс среди учащихся на тему космонавтики;

6. Подготовить и провести урок космонавтики для ребят, организовать поход в музей космонавтики;

7. Оценить эффективность проделанной работы по привлечению ребят к космическим исследованиям и наметить пути дальнейшего практического применения созданных в проекте разработок.


Глава 1. Вклад уральцев в развитие космонавтики

Надеюсь, в Екатеринбурге будет еще

целая плеяда космонавтов – исследователей.

Сергей Прокопьев – космонавт.


1.1. Покорение космоса и Урал

Первый космонавт из Екатеринбурга

Первые шаги космонавтики связаны с созданием и испытанием первого в мире истребителя с жидкостным ракетным двигателем на Урале в поселке Билимбай. В 1942 году легендарный летчик-испытатель Григорий Яковлевич Бахчиванджи впервые в истории человечества поднял в воздух реактивный самолет БИ-1. “Без полета Бахчиванджи не было бы 12 апреля 1961 года”, сказал Ю. Гагарин. В честь Г. Бахчиванджи в Екатеринбурге названа улица, а возле аэропорта Кольцово установлен памятник БИ-1

В 2018 году впервые в космос полетел космонавт из Екатеринбурга – Сергей Прокопьев. Он был командиром экипажа космического корабля “Союз МС-09”, который совершил полёт к Международной космической станции в 2018 году.

29 марта 2019 году состоялось важное и незабываемое для нас событие - мы побывали на встрече с Сергеем Прокопьевым. Мы задали космонавту вопрос о том, какие опыты он ставил на Международной космической станции. Он рассказал факты своей работы на космической станции, о том, что он совершил два выхода в открытый космос, запустил несколько искусственных спутников, два из которых сделали ребята центра Сириус в городе Сочи.

С. Прокопьев рассказал о том, как он стал космонавтом. Он учился в школе № 64 на улице Громова города Екатеринбурга. С. Прокопьев вспоминал, как к ним в школу приходил заслуженный летчик СССР Громов М.М., который стал для него примером в жизни и как важно, чтобы ребята видели примеры мужества. Для нас таким примером стал Сергей Прокопьев. Нам удалось поделиться с космонавтом своими идеями. Он положительно оценил наши разработки и оставил автограф на коробке нашей мемо-викторины. Мы стали победителями Городского конкурса научно-исследовательских проектов “Хочу стать академиком 2019”. Наша работа была оценена на Молодежном космическом форуме “VI Семихатовские чтения”, мы получили Диплом и Благодарственное письмо. С проектом “Урал и космос. В эфире - Спутник” мы стали победителями школьной научно-практической конференции 2020, победителями конкурса научно-технического творчества “Юные ТехноТаланты” в рамках VII Областного фестиваля технического творчества и современных технологий “Город ТехноТворчества - 2020”.


1.2. НИИМаш и НПО автоматики

Предприятия космической промышленности на Урале работают в Свердловской, Челябинской областях, Пермском крае. В нашей работе мы рассмотрим вклад в космонавтику Екатеринбурга и Свердловской области.

В небольшом уральском городке Нижняя Салда находится главное предприятие России по производству жидкостных ракетных двигателей малой тяги Научно-исследовательский институт машиностроения. НИИМаш успешно работает более 6о лет и производит уникальные двигатели, самый маленький из которых размером с монетку 10 рублей. Вся выпускаемая на Урале продукция – собственные разработки. Двигатели НИИМаш используются для стабилизации положения, стыковки космических аппаратов. Предприятие секретное, но на территории есть музей. “В области ракетного двигателестроения, наши двигатели самые эффективные” рассказал глава "Роскосмоса" Д. Рогозин.

НПО автоматики имени академика Николая Александровича Семихатова в Екатеринбурге является на сегодняшний день одним из ведущих предприятий ракетно-космической отрасли России. Предприятие производит системы управления для используемых в настоящее время ракет “Союз-2”. История предприятия началась в 1941 году.

На территории НПО автоматики открылся музей космонавтики и ракетно-космической техники. В музее мы узнали много интересных фактов, начиная с запуска первой ракеты до современных и перспективных технологий работы космических аппаратов. В музее учащиеся могут увидеть запуск космической ракеты и вывод искусственного спутника на околоземную орбиту в уникальном интерактивном центре управления полетами с 3D пультом. В музее мы впервые увидели макет первого Спутника и услышали его сигналы.

На орбите Земли на сегодняшний день работает более 150 российских Спутников, рассказал глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин. А началась космическая эра человечества 4 октября 1957 года с запуска первого искусственного Спутника Земли.

НПО автоматики принимало участие в создании компонентов радиопередатчика первого искусственного Спутника Земли, а именно кварцевых резонаторов. Кварцевые резонаторы выполняют настройку радиопередатчика на определенную частоту.

Нас заинтересовал вопрос, как устроен радиопередатчик, и с этим вопросом мы пришли в музей радио имени Александра Степановича Попова. Главный научный сотрудник музея Кошелев Борис Михайлович показал нам образец первого в мире радиоприёмника А.С. Попова и даже продемонстрировал его работу. Сегодня радио – это неотъемлемая часть нашей жизни, но немногие знают, что изобретатель первого в мире радиоприёмника А.С. Попов родом с Урала. Музей располагается в доме, в котором, несколько лет жил и учился А. Попов. В коллекции музея есть даже радиопередатчики космических кораблей.

Наше исследование натолкнуло нас на мысль. А почему бы нам не попробовать самостоятельно создать устройство, генерирующее сигнал первого Спутника, который через радиопередатчик передавался на Землю, благодаря чему человечество услышало первый сигнал из космоса?


1.3. Инструменты для создания устройства

с сигналом Спутника

Каким же образом можно создать устройство, генерирующее прерывающийся сигнал первого Спутника? Спроектировать электрическую схему устройства нам помогли знания, которые мы получаем в лаборатории робототехники и 3D моделирования НПО автоматики “Космопорт”, а также самостоятельное обучение.

Наше устройство будет состоять из современных компонентов, которые мы приобрели в магазине радиодеталей. Для “оживления” нашего электронного устройства и управления им мы решили использовать программируемую платформу Arduino UNO - платформу для получения базовых навыков в микроэлектронике. Это платформа для разработки электронных устройств на базе микроконтроллера. Микроконтроллер является программируемой платформой для управления устройством с помощью простых команд.

С помощью Arduino можно реализовать практически любой замысел, от мигания светодиода до робота. Собрав своими руками конкретное устройство, мы сможем использовать полученные знания и навыки для создания более сложных систем.

Глава 2. Внимание! В эфире – Спутник


2.1. Устройство, генерирующее сигналы Спутника

Итак, проведя исследование, мы переходим к практической части нашего проекта, в которой:

· проектируем, создаем устройство, генерирующее сигналы Спутника и макет первого Спутника Земли;

· разрабатываем, проводим конкурс и уроки космонавтики;

· анализируем результаты нашей работы, оцениваем ее эффективность, делаем выводы и определяем возможности дальнейшего практического применения наших разработок.

Приведем схему работы Спутника. Спутник конструировали простейшим. Внутри Спутника было установлено устройство, генерирующее сигнал и два радиопередатчика с источниками питания. Сигнал поступал на радиопередатчик и при помощи антенн посылался на Землю. На Земле, на определенной частоте сигнал принимал радиоприемник. Благодаря радиопередатчикам Спутник передавал на Землю прерывистые сигналы “бип-бип”. Эти сигналы стали первыми сигналами из космоса, их принимали во всем мире даже на любительских радиоприемниках. Первый Спутник дал информацию о самой возможности передачи радиосигналов из космоса.


2.2. Проектируем электрическую схему

В данном проекте мы будем создавать первый элемент схемы Спутника, то есть устройство, генерирующее сигнал. Следующий этап цепочки - передачу сигнала через радиопередатчик на радиоприёмник мы изучим в следующей работе. Сейчас вместо радиопередатчика и радиоприемника мы установим динамик. Сигнал направим на динамик, через который и можно будет услышать звуки. Создание устройства, генерирующего сигнал, включает в себя разработку электрической схемы устройства и написание программы для него.

Для создания электрической схемы устройства, генерирующего сигнал первого Спутника, нам понадобились следующие компоненты: плата Arduino; персональный компьютер; USB кабель; провода; блок питания; динамик.

Основной элемент платы Arduino микроконтроллер. Микроконтроллер исполняет написанную программу. Для включения микроконтроллера, достаточно подать на него питание либо от персонального компьютера через USB кабель, либо от блока питания. Подключение динамика к Arduino выглядит достаточно простым. Потребляемый ток маленький, поэтому можно просто напрямую соединить с нужным информационным контактом – пином на плате. Динамик имеет два выхода. Один провод должен быть подключен к «земле», а другой – к цифровому пину, на который микроконтроллер в ходе выполнения программы будет выдавать генерируемый сигнал. Электрическая схема устройства в приложении.


2.3. Пишем программу на основе Arduino

Для того, чтобы устройство обрело звук первого Спутника, требуется запрограммировать микроконтроллер в редакторе программ. Обозначения нужных команд мы нашли в инструкции, размещенной в сети интернет. Генерировать звук с помощью Arduino можно с использованием команды tone. Параметры команды tone в редакторе программ: первый устанавливает номер контакта Arduino; второй – задает частоту сигнала; третий определяет продолжительность звучания. Частоту, длительность звучания и пауз мы подобрали, исходя из реального звучания сигналов первого спутника, запись которых мы нашли в сети интернет.

Мы задали команды в нужной последовательности и получили программу или скэтч. Для команд мы подобрали необходимые значения частоты, продолжительности звучания и длительность пауз межу сигналами. У нас получился следующий программный код. Запускаем нашу программу и получаем сигнал “бип-бип”, аналогичный сигналу первого Спутника! Стоимость создания устройства составила 2500 рублей.

Созданный прибор является функционально завершённым узлом радиоэлектронной аппаратуры, оформленный конструктивно как самостоятельный продукт. Приборы с сигналами, подобно тому, что сделали мы, можно использовать в повседневной жизни для звукового оповещения в тех устройствах, для функционирования которых нужен звуковой сигнал. Например, в бытовой технике, в игрушках c электронными платами или для обучающего процесса.


2.4. Изготавливаем макет Спутника

Первый искусственный Спутник Земли был в форме сферы диаметром полметра с четырьмя антеннами. Для создания макета мы подобрали сферу схожего размера и цвета. На эту сферу мы закрепили четыре металлических штыря по 60 см каждый, которые будут играть роль антенн. Для удобства использования, штыри мы сделали съемные. Стоимость макета составила 1400 рублей. В создании макета принимала участие вся наша семья.


3. Повышение познавательного интереса учащихся


3.1. Конкурс “Екатеринбург и космос”

С целью привлечения ребят к изучению космоса мы провели конкурс. Идею проведения конкурса поддержала начальник развития группы детского технического творчества НПО автоматики Евгения Петровна Панасова.

Предварительно, для самоподготовки ребят, мы предложили им изучить материалы на космическую тематику. 27 ноября 2019 года среди учащихся курса “Робототехника” в “Космопорте” мы провели конкурс “Екатеринбург и космос”. В конкурсе приняло участие 15 ребят из различных школ города и области.

Ребята ответили на вопросы о первом реактивном самолете, первой межконтинентальной баллистической ракете, первом искусственном Спутнике Земли, о вкладе уральцев в развитие космонавтики. Ребятам было предложено вспомнить, а кому-то узнать, о таких легендарных личностях, как К. Э. Циолковский, С. П. Королёв, Ю. А. Гагарин, о первом космонавте из Екатеринбурга С. В. Прокопьеве. По итогам конкурса, мы определили победителей. Победителей мы наградили дипломами, игровыми наборами на тему космоса и памятными призами с символикой НПО автоматики, которые нам предоставила Е. П. Панасова. Работу одного из победителей конкурса Владимирова Егора, ученика 5 класса школы № 11 города Асбеста, мы привели в приложении.

На основании выявленных пробелов в знаниях ребят мы подготовили космический урок.

Конкурс мы провели также во второй группе, ученики которой предварительно прослушали космический урок. Анализ конкурсных работ и опрос ребят показал, ученики, побывавшие на уроке, дали в среднем 9 правильных ответов из 10, в то время, как ученики, не побывавшие на уроке в среднем лишь 5 правильных ответов из 10, то есть ученики, побывавшие на уроке, показали более полные знания.


3.2. Уроки космонавтики

В ходе нашей работы мы поняли, учащимся очень важно знать историю и заслуги родного края, для развития собственной самоидентификации и обретения внутренней уверенности в своих силах для достижения наилучшего будущего. Мы провели уроки космонавтики в “Космопорте” и в нашей школе. Космический урок включал в себя: доклад по вопросам конкурса, на которые ребята не смогли дать правильные ответы.

На уроке мы обратили внимание на историю, значение космонавтики. Ключевым вопросом стала роль и заслуга уральских коллективов в развитии космонавтики. На уроке мы продемонстрировали макет первого Спутника и устройство, генерирующее его звуки. Рассказали, как создавали Спутник и электронное устройство. Поиграли в мемо-викторину “Космические исследователи”. Мы использовали раздаточный материал – разработанный нами путеводитель “Урал: Бескрайний космос”. Уроки имели положительные отзывы, как среди ребят, так и среди преподавателей. Нас пригласили провести космические уроки и в других группах нашей школы, что мы и будем реализовывать в дальнейшем.

Мы сделали вывод, использование наглядного обучающего материала, значительно повысило познавательный интерес учащихся.


3.3. Путеводитель “Урал: Бескрайний космос”

При опросе ребят мы выяснили, что практически никто из них не был в музее космонавтики, в музее радио. Мы разработали путеводитель “Урал: Бескрайний космос”, в который включили космические места Екатеринбурга и Свердловской области. В Екатеринбурге это: музей космонавтики НПО автоматики; музей радио им. А. С. Попова; планетарий. Бюст Ю. Гагарину, который был установлен на сборы пионеров в 1976 во дворе школы № 112. Памятник первому реактивному истребителю БИ-1. Бюст летчику-испытателю БИ-1 Г.Я. Бахчиванджи. В Свердловской области это: музей НИИМаш, Коуровская астрономическая обсерватория, школьники могут побывать в обсерватории на познавательной экскурсии.

На уроках космонавтики мы рассказали об этих местах, использовали путеводитель в качестве раздаточного материала, чтобы ребята посетили эти места и ощутили свою причастность и гордость за достижения уральцев в отечественной и мировой космонавтике. Мы организовали поход ребят в музей космонавтики НПО автоматики.


Газета НПО автоматики опубликовала статью “С пеленок к звездам” о проделанной нами работе.


Заключение

Какое отношение имеет Урал к делу изучения и освоения космоса? Наше исследование доказало, самое непосредственное!

В результате нашей работы мы сделали следующие выводы:

1. Производственные и научные коллективы Урала вносят большой вклад в развитие космонавтики;

2. Полученные знания и навыки можно использовать для создания собственных технических и творческих проектов;

3. Учащиеся имеют пробелы в знаниях о космосе и достижениях уральцев в космонавтике;

4. Эффективными путями развития заинтересованности обучающихся являются: проведение уроков с использованием игровых и конкурсных программ; применение наглядных обучающих моделей и устройств, раздаточного материала; организация посещения музеев предприятий.

Практическое применение разработок проекта состоит в возможности использования макета в качестве обучающего устройства на уроках по естественно-научному, техническому, творческому, проектному, экспериментальному направлению в организациях общего и дополнительного образования; в музейных экспозициях, на выставках.

Направлением нашей последующей работы будет изучение передового опыта, проектирование и создание более сложных технических устройств.

Таким образом, мы доказали нашу гипотезу и можем с уверенностью сказать, в том, что наша страна стала и продолжает оставаться великой космической державой, есть и заслуга уральских мастеров. В уральских городах живут и трудятся люди, которые вносят, достойный вклад в отечественную и мировую космонавтику, и мы очень ими гордимся!

Мы убедились, у наших сверстников появилось желание узнать больше о достижениях родного края и стремление создавать собственные космические проекты!

Библиографический список


© 2015 - 2020 ВЦТМ "Город будущего". Все права защищены

  • Одноклассники Social Иконка
  • Instagram Social Иконка

0+