Инженерная книга эко-инженеров "Умный бак и эко-система"
проект по конструированию, ручному труду (подготовительная группа)

МУНИЦИПАЛЬНЫЕ КАЗЕННЫЕ ДОШКОЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ «ДЕТСКИЙ САД №31»

ИНЖЕНЕРНАЯ КНИГА

эко -инженеров

«Умный  бак и экосистема»

Тема: «Город мастеров»

Разработчики:

рабочая группа МКДОУ                                                    

  «ДЕТСКИЙ САД № 31»

Наша команда: 

«Эко – инженеры!»

Наш девиз: 

«Мы не хотим стоять в стороне, мы за порядок на нашей земле!»

         Исследователи:

Мустафин Дмитрий   - 6лет               Пешляев Стас- 6лет

     Руководители:

Гладких Марина Валентиновна

Притуло Наталья Васильевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………….4

1. Идея и общее содержание проекта……………………………………..……6

1.1. История вопроса и существующие способы решения проблемы…….…6

1.2. Исследование. Комплексное исследование, и решение на основе

исследования……………………………………………………………………7

1.3. Взаимодействие с предприятиями и социальными партнерами…….…11

1.4. Описание процесса подготовки проекта………………………………...12

2. Технологическая часть проекта………………………………………...….13

2.1. Описание конструкций………………………………………………...…13

3. Выводы по проекту………………………………………………………....17

Список используемой литературы……………………………………...……18

ВВЕДЕНИЕ.

Значимость формирования инженерного мышления у дошкольников зафиксирована в современных Федеральных государственных образовательных стандартах.

Технический проект «Умный бак и экосистема» был разработан и реализован

на базе муниципального казенного  дошкольного образовательного учреждения «Детский сад № 31» г.Бакал,  детьми старшего дошкольного возраста.

Данный проект помогает организовать деятельность дошкольников, направленную на развитие технического творчества, которое способствует формированию у воспитанников целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире, а также постепенно исследовать окружающую действительность, параллельно прививая детям экологическую культуру, что очень актуально в настоящее время.

Реализация проекта «Умный бак и экосистема», позволяет расширить знания дошкольников об окружающем мире через проведение исследований, опытов и экспериментов, закрепить навыки создания технических средств из различных конструкторов и бросового материала. Изготовить таких роботов будущего, которые смогут сохранить окружающий мир. И эта тема весьма актуальна на сегодняшний день, проблема состоит в том, что как донести эту информацию до детей дошкольного возраста, что именно в их маленьких головах есть тоже способность создать роботов.

Таким образом, актуальность разработки  остается очевидной.

Цель проекта: создание условий для развития детского научно-технического творчества и формирования экологической культуры дошкольников.

Задачи проекта:

Обучающие

✔ Создать условия для развития конструктивных творческих способностей и овладения дошкольниками моделирующими видами деятельности через овладение техникой чтения элементарных схем, конструирование различных моделей и их частичное программирование.

✔ Расширять представления детей об окружающем мире, экологии родного края, знакомство с профессией эколога.

✔ Расширять представления детей о труде людей инженерных, технических профессий.

✔ Знакомить со спецтехникой и способами утилизации мусора. Развивающие

✔ Содействовать развитию креативных способностей и логического мышления детей.

✔ Формировать умение выражать свой замысел.

✔ Развивать образное и пространственное мышление, фантазию, творческую активность, а также моторику рук, последовательность в выполнении действий.

✔ Стимулировать интерес к экспериментированию и конструированию как содержательной поисково-познавательной деятельности.

✔ Способствовать развитию мускулатуры рук и костной системы, мелкой моторики движений, координации рук и глаз; 

✔ Развить интерес к созданию конечного продукта труда, учить доводить начатое дело до конца; 

Воспитательные:

✔ Воспитывать любовь к природе и бережное отношение к окружающему миру.

✔ Воспитывать внимание, аккуратность, целеустремленность, самостоятельность.

✔ Способствовать овладению коммуникативной компетенции на основе организации совместной продуктивной деятельности, прививать навыки работы в группе, в парах.

✔ Привлечь к сетевому взаимодействию при работе над проектом

социальных партнеров и социальные институты региона:

– Администрация Бакальского городского поселения,

– Национальный парк «Зюраткуль»,

– ООО «Вектор».

– Детская библиотека г. Бакала.

✔ Укрепление основ сотрудничества с родителями детей, участвующих в

работе над проектом.

Проект может быть использован педагогами образовательных учреждений в учебных целях.

1.ИДЕЯ И ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

1.1. История вопроса и существующие способы решения проблемы

Не бросайте никогда корки, шкурки, палки –

Быстро наши города превратятся в свалки.

Если мусорить сейчас, то довольно скоро

Могут вырасти у нас мусорные горы.

Но когда летать начнут в школу на ракете –

Пострашней,  произойдут беды на планете…

Андрей Усачёв.

В МКДОУ «Д/С № 31» реализовывалась проектная деятельность по экологическому воспитанию «Сохраним планету - зеленой».

Воспитанники детских садов стали участниками различных акций проводимых «Национальным парком -Зюраткуль».  Ребята, вместе со своими родителями, в качестве волонтеров, выезжали на субботник в национальный парк «Зюраткуль». Детям очень понравилось наводить порядок на нашей планете. После субботника, под большим впечатлением остались мальчики Дима и Стас, у которых возникли вопросы:

  Представляете, сколько мусора скапливается на земле? Вероятно, скоро человечеству придётся спасать себя от мусора. А как спасать?....

   Тогда, для этих любознательных мальчишек, были организованы дополнительная экскурсия по городу. Стас и Дима увидели плачевную картину: горы твердо-бытовых отходов лежат в баках, ветер разносит бумагу, поднимает пластик в воздух, собаки роются в баках, разрывая пакеты и очень неприятный специфический запах. Почему? Откуда? Столько мусора!!! И как можно с этим бороться?

Вернувшись в сад, мальчики посоветовались между собой и задумались над тем, как создать такую систему, которая бы могла определить, где находится полный мусорный бак, направится к нему, а так же переработать бытовые отходы на месте, на нужные людям предметы. Так, зародилась идея стать эко-инженерами и создать «умный бак и экосистему», а значит, создать проект.

1.2. Исследование. Комплексное исследование, и решение на основе исследования

В течение недели мы с ребятами делились уже имеющимися знаниями. Марина Валентиновна и Наталья Васильевна  много рассказывали, беседовали, показывали интересные книги, энциклопедии, презентации  и видеоролики о странах, где люди научились перерабатывать твердо-бытовые отходы. Например, в Японии, строительные отходы применяют не только для производства отделочных материалов, но и для создания искусственных островов. Отработанное кухонное или машинное масло преобразуют в биотопливо для автотранспорта. Из переработанных пластиковых бутылок получается прочная спортивная одежда. Старые гаджеты перебирают, и пригодные для дальнейшей эксплуатации детали отдают в производство новой электроники. Сингапур применяет мусор для расширения своей территории и создает остров Семакау. Упаковки, пластиковые бутылки, твердые отходы измельчают в пыль, которую затем помещают в контейнеры на дне моря. Остров пока небольшой, но уже покрыт зеленью и кустарниками.

Искусственный остров Семакау, Сингапур             Искусственные острова Тюбу и Огисима в Японии

Швеция сжигает мусор, чтобы получить электрическую и тепловую энергию. В стране действуют 32 электростанции, которые обеспечивают топливом за счет переработки отходов. Часто своих отходов, оказывается, недостаточно для производства электроэнергии в нужном объеме, и страна выкупает тонны мусора у соседей.

 В Китае активно внедряются новаторские технологии утилизации мусора. Из переработанных отходов создают дорожные покрытия, и по своим характеристикам они несколько не уступают асфальту.

Уникальный метод гидросепарации придумали в Израиле. Мусор промывают водой, под высоким давлением, это делает возможным разделить между собой металл, пластик и органические отходы. Органика идет на топливо для сельскохозяйственных нужд, из переработанного пластика изготавливают ковры, а металл пускают в производство.

 В России строят заводы для создания тротуарной плитки из отслужившего пластика. Интересное применение нашли крышкам от пластиковых бутылок. Крышки измельчают в гранулы (флекс) и получают из них химволокно. Нетканые материалы, полученные из такого волокна, используют для утепления полотен и придания им прочности.

Интерес всё больше разгорался, дети задавали много вопросов -  им было интересно всё.  

С помощью родителей в группе была создана мини-библиотека научно-технической литературы, альбомы с иллюстрациями «мусороперерабатывающие заводы  у нас и в Европе», но этого было недостаточно, и мы пошли в детскую библиотеку.

 В читальном зале сотрудники библиотеки предложили посмотреть научно-технические журналы доступные пониманию детей.

Дети с удовольствием рассматривали картинки, обсуждали, спорили, предлагали свои ответы.  Больше всего их интересовали  различные механизмы для размельчения, сжигания и прессовки мусора.

Ребята интересовались, как появились профессии,  как же будут называться профессии будущего. Есть ли такая  профессия, люди которой заботятся о нашей окружающей среде.

Нельзя оставаться равнодушным к проблеме загрязнения окружающей среды. Сделать планету чистой в наших силах. Главное, каждому вносить свой посильный вклад в заботу об экологии Земли.

Поэтому, воспитателями экспериментальной группы были подготовлены презентации: «заводы по переработки мусора», «Профессии и люди, которые не равнодушны к проблеме загрязнения окружающей среды».

 Из них дети узнали много нового и решили стать эко - инженерами.

Эко – инженер – это строитель будущего на нашей планете. Он не будет наносить вред природе, будет создавать машины, дома из экологически чистого сырья.

В процессе презентаций, дети узнали, что  самая старая городская свалка находилась в Кноссе на острове Крит. В 3 000 году до н. э. критяне вырыли глубокий колодец, заполнили его несколькими слоями мусора и сверху завалили землёй. По сути, тот же метод используется и на современных свалках.  Так же ребята изучили историю возникновения первого мусоросжигательного завода в Германии в1895 году. А в 1896 году в Сент-Уэне открылся первый в мире мусоросжигательный завод с измельчающей машиной. В некоторых городах Европы при строительстве мусоросжигательных заводов применяются нестандартные архитектурные решения. Ярким примером является мусоросжигательный завод Шпиттелау в Вене, построенный в конце 1980-х годов и оформленный по проекту венского архитектора Фриденсрайха Хундертвассера. Этот завод стал одной из достопримечательностей австрийской столицы. В 2017 году в Копенгагене открылся мусоросжигательный завод Амагер Бакке, спроектированный бюро BIG; на его крыше в 2019 году открылся горнолыжный спуск.Тепло, выделяемое при сжигании мусора, идет на отопление более 60 000 квартир. Таким образом, завод по переработке мусора в Вене решает сразу две насущные проблемы - отопление части жилых домов и экологичное уничтожение мусора.

Германия 1895г.                            Вена 1980г.                                 Копенгаген 2019г.

Сегодня люди научились перерабатывать мусор, но всё равно его остаётся слишком много! Как решить эту проблему? Подражать природе и перерабатывать отходы или прятать их от глаз подальше, может быть, в космос?

Но наших мальчишек  Диму и Стаса не покидала мысль, как создать  мусорный бак и систему, которые бы работали сообща, а отходы перерабатывала на месте. Они задались вопросом: «Как создать умный бак и  такую  экосистему?»

Мы стали собирать информацию.  

1.3. Взаимодействие с предприятиями: Администрация Бакальского поселения и ООО «Вектор»

Воспитатели вместе с родителями организовали экскурсию  в администрацию Бакальского поселения. Там мы узнали о проблеме вывоза ТБО от заместителя главы по коммунальному хозяйству  Дмитрия Владимировича Карандашова: « Много топлива расходуют мусоровозы, когда едут по маршруту, где расположены мусорные баки. Ведь, порой мусоровоз едет к пустому баку, тратя при этом много времени и бензина, хотя если бы была такая система оповещения наполнения баков, то это бы возможно  бы, экономилось время, и наш город стал чище. Меньше бы стало животных, которые питаются пищевыми отходами и разбрасывают мусор из баков».

Интерес всё больше разгорался, дети задавали много вопросов -  им было интересно всё: и как устроен мусоровоз, и как прессуется мусор в нем.  Тогда мы отправились на экскурсию ООО «Вектор». Эта организация, оказывает услуги по сбору, вывозу ТБО. Лебедев Сергей Валентинович рассказал нам историю развития мусоровозов.

         Мусоровоз 1902г.                 Мусоровоз на шасси ГАЗ-51А-1958г. Мусоровоз МАЗ-5809-1989г.

 Наши мальчишки Дима и Стас стали думать: «Как сэкономить время, топливо, создать мусорный  бак и машину, что бы они работали бы вместе, сообща. Сделать так, что бы на улицах наших городов было чисто».

1.4. Описание процесса подготовки проекта

  После всех проведённых мероприятий мы приступили к обсуждению создания макета.  Много рисовали, создавали эскизы. 

Вначале воспользовались интернет ресурсами.  Затем пригласили родителей. Они помогли нам создать схему конструкции.  Собирать механизм пробовали из разных видов конструкторов.  

Выбрали необходимый конструктор и дополнительный материал для изготовления макета.  

Разделили между собой обязанности по постройке объектов макета. Современные  мальчишки любят играть с конструктором. Детали, болты, шестерёнки… Что же полезное можно создать? Блестят у мальчишек глазёнки. Один выбирает по схеме детали, другой собирает часть экосистемы, затем наоборот.  

И вот, после долгих усердных трудов макет «умный бак и экосистема», для сбора и переработки ТБО  готов!

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание конструкций.

  Пора приступать к конструированию, много всего интересного было увидено – как же теперь все сделать? Одна из самых важных вещей из нашего макета – это бак. Поэтому мы решили его  сделать  первым. Дима  приступил к сборке бака из конструктора UARO и уже через несколько минут он был готов. Его мы сделали по схеме «пугало», что бы он смог не только оповестить «экосистему», что он полон, но  и отпугнуть животных.  Поэтому, к нашему баку мы сделали «эко – инженера» и запрограммировали движения робота на программной плате. Если кто – то из животных подойдет к баку,  то «эко – инженер» выполнит взмах руками, что бы отпугнуть их. Бак мы сделали из одноразового стакана и  поместили в него пресс. Из рассказа Лебедева С.В., мы узнали, что в мусоровозах тоже используется пресс. Он позволяет поместить  большее количество мусора, поэтому он появился и у нас. Наш  бак готов! Заполнили его мусором.   При наполнении бака  загорели  LED - датчики. Здорово! Работает!

Стас,  предложил Диме сделать робота, определяющего место расположения бака  из  конструктора UARO. Его мы решили сделать по схеме робота «футболиста», только перевернули  его задом наперед, оснастили датчиками передвижения и определяющими место расположения бака. Запрограммировали при помощи программной платы на планшете. И у нас неплохо получилось.

Далее приступили к конструированию «экосистемы». Мы долго совещались и решили, что наша «экосистема» будет сделана из конструктора HUNA – MRT.

 Из презентаций нам понравилось, что Сингапур, Япония и другие страны используют измельченный мусор в создании островов, поэтому Дима предложил Стасу сделать размельчающее устройство. Но как его сделать?

Мы долго думали, как его сделать, на помощь пришел папа Стаса Павел Сергеевич и предложил идею, как сделать размельчающее устройство.  Основной механизм для  размельчающего устройства решили сделать аналогично детской карусели, заменив качели на оси, импровизированным ножом, который стал вращаться. Нам для этого понадобились такие детали.

Для вращения измельчающего устройства мы  использовали электродвигатель постоянного тока, который получает сигнал с пульта управления  и передает его  системной плате, заставляя вращаться малую, а затем и большую шестеренки, что приводит в движение нож, для измельчения ТБО. Мальчикам понравилось, что Швеция сжигает мусор, чтобы получить электрическую и тепловую энергию. Поэтому, ребята решили в нашу систему поставить печь.  Мы долго думали, как её сделать. Однажды Дима пришел на занятие, с новым предложением как сделать печь. Когда они ходили с мамой в магазин, то увидели там печь-гриль, где готовились куры. Они вертелись на вертеле и не падали. Идея всем понравилась. А почему бы и нам не сделать такую печь для нашей системы. Ознакомиться с печью нам помог интернет. Оказывается, их великое множество. Их используют при приготовлении продуктов, обогрева дома и на различных производствах. Нас больше всего заинтересовала вращающаяся печь. Принцип вращения печи, сделали так же, как и у измельчающего устройства. Дима и Стас посоветовались и решили, чтобы печь была универсальной, сделать несколько режимов работы.  Узнали, что пластик плавится при температуре 164-170 градусов, железо при 1538 и стекла - 750.

И вот печь готова. Выставляем нужный  режим работы, отходы при нагревании образуют единую массу. При сжигании мусора выделяется углекислый газ. В нашей системе он используется как топливо для движения.

Но после завершения изготовления  печи возникла другая проблема – что можно сделать из этой массы.  Решение оказалось рядом. Стас, играя с сестрой в пластилин, оставлял печатками следы, ему это очень понравилось. Стас предложил Диме сделать пресс, для формирования нового продукта. Его мы сделали по схеме автопогрузчика, перевернув поднимающее устройство, которое стало работать как пресс, где  стал  формироваться новый  продукт.  

Однажды Дима  пришел на занятие, с новым предложением доработки машины. Когда они с семьей летали на море, то поднимались по эскалатору вверх.  Идея всем понравилась. А почему бы и нам не сделать эскалатор для продуктов, которые будет формировать наш пресс. Ознакомиться с эскалатором нам помог интернет. Эскалатор - наклонная плоскость – это простой механизм, применяемый для перемещения  тяжёлых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.   Мальчики сделали наклонную плоскость,   модернизировав ее, установили электродвигатель.

Следующим этапом поиска проблемы стала  лента на эскалатор. Из чего же ее сделать!? Гусеница от танка была очень тяжелой и не хотела ехать, бумага проскальзывала – нужно было что-то упругое и эластичное. И мы нашли подходящий материал – широкая бельевая резинка-тесьма.

Отрезали полоску и сшили ее нитками, так у нас получилась лента для эскалатора.  Стас принялся сразу ее примерять  к наклонной плоскости. Все получилось, при вращении шестерни лента начала двигаться!  Все детали собраны, проводим испытания! По  наш продукт по эскалатору попадает в чистый бак.

Проведя испытания с «экосистемой», мы заметили, что мелкие частицы в процессе работы, могут упасть, тогда было решено сделать в нашей системе щетки. Их мы сделали по схеме «подметальной машины». Метелки, решено были сделать из фетра.  Они замечательно справились.

«Экосистема» готова, но как, же ее соединить с нашим устройством, которое определяет место расположения бака? Решено было сделать тележку на больших колесах и прикрепить ее с помощью двойного скотча.  Здорово! У нас получилось! Теперь наша «Экосистема» может передвигаться  не только по прямой дороге, но и по бездорожью и в горах.

И вот, после долгих усердных трудов «умный бак и экосистема», для сбора и переработки ТБО  готов! Мы бы очень хотели, чтобы такие

«умные баки и экосистемы» были на улицах наших городов, сел и национальных парков! А наши города с каждым годом становились  чище.

Мы уверены, что в ближайшем будущем  проблемы с ТБО будут решены. 

3. ВЫВОДЫ ПО ПРОЕКТУ

В результате реализации проекта созданы условия для приобщения детей к техническому творчеству.  У детей сформировались представления о робототехнике, направленные на развитие технического творчества, которое способствует формированию у воспитанников целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире, а также постепенно исследовать окружающую действительность, параллельно прививая детям экологическую культуру.

Реализация проекта «Умный бак и экосистема», позволила расширить знания дошкольников об окружающем мире через проведение исследований, опытов и экспериментов, закрепить навыки создания технических средств из различных конструкторов и бросового материала. Изготовить таких роботов будущего, которые смогут сохранить окружающий мир. Созданы условия сотрудничества – ребенок, родитель, педагог.  

В процессе данного проекта, дети узнали об истории развития  мусоровозов, заводов, которые  перерабатывают мусор, а так же о вторичном сырье, который создается из ТБО.  Рассматривали презентации, картинки, ставили опыты, участвовали в субботниках, учили пословицы, стихи. Через чтение художественной литературы, воспитывали у детей уважительное отношение к труду взрослых. Развивали основы робототехники с применением конструкторов «HUNA-MRT»,  «UARO» .

Таким образом, нашими маленькими мастерами с помощью родителей, социальных партнеров  создан макет «Умный бак и экосистема»  для того, чтобы на наших улицах был порядок. Надеемся, что в будущем времени  экологические проблемы, связанные с ТБО  на нашей планете исчезли.  

Результаты показали, что поставленная цель и задачи проекта реализованы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Жизнь на мусоре. [Электронный ресурс]. URL: https://pikabu.ru/story/zhizn_na_musore_kak_otkhodyi_v_yaponii_prevrashchayut_v_ostrova_6162865

2. Парамонова Л.А. «Теория и методика творческого конструирования в детском саду» - М.: Академия, 2002.

3.Созданный из мусора. [Электронный ресурс]. URL: https://zen.yandex.ru/media/utilizaciya/sozdannyi-iz-musora-raiskii-ostrov-semakau-5d486c7e80879d00ada6a71f

4.Схемы UARO[Электронный ресурс]. URL: https://cloud.mail.ru/stock/ez7hY6c91WfvRQgjQmJUvbop 

5. Комарова Л.Г. «Строим из LEGO»: ЛИНКА-ПРЕСС. М.2001

6.  Куцакова Л.В. «Конструирование и художественный труд в детском саду»  Программа и конспекты занятий М: ТЦ Сфера, 2005.

7.  Мельникова О. В. «Лего-конструирование. 5-10 лет. Программа, занятия. 32 конструкторские модели. ФГОС». Учитель, 2015  

 8. Эскалатор или наклонная плоскость. [Электронный ресурс]. URL   http://fizika.ru/fakultat/index.php?id=3270&theme=03