Наука со школьной скамьи

«Если вам нужны дети, занимающиеся наукой, ищите их во Дворце пионеров», — сказали нам, и адрес оказался на редкость точным. Со времён основания в нашей стране дворцов пионеров здесь работают научные и технические кружки. А в 1985 году Красноярский дворец пионеров и школьников стал инициатором создания краевого научного общества учащихся.

Сегодня в крае работает целая сеть научных объединений школьников. Исследовательская деятельность прочно вошла в практику 696 общеобразовательных школ Красноярского края, более двадцати учреждений дополнительного образования, трёх кадетских корпусов и двух мариинских гимназий. В школьных конференциях в 2010 году приняли участие более 18 000 школьников края, победители — 6700 школьников — продолжили соревноваться на муниципальных (городских и районных) конференциях.

Главным мероприятием в научной деятельности школьников вот уже более двадцати лет является краевой форум «Молодёжь и наука». В 2010 году в нём приняли участие более 2000 человек (учащиеся 6-11 классов, педагоги-руководители исследовательских работ). Экспертизу работ школьников осуществляли 16 докторов и 57 кандидатов наук высших учебных заведений края.

Дворец пионеров и школьников поддерживает эту деятельность через различные формы: организуются интенсивные школы («Экспедиция к успеху», «Ресурс будущего»), ежегодно принимающие более 200 учащихся; работает дистанционная программа «Юный исследователь» (более 400 человек с 32 территорий края); действуют очные образовательные программы «Авторская школа учёного-исследователя, «Поле научных проб»; школа-семинар «Академия юных», конкурс «Шаг в будущее»; дистанционные конкурсы «Ресурсы родного края».

Хотя награды школьников за успехи в научной деятельности — не самое главное (гораздо значимее то, что развиваются интеллектуальные способности детей, прививается исследовательская и технологическая культура), всё же это важно и приятно.

>> 12 школьников по рекомендации Экспертного Совета краевого научного общества учащихся получили премию в рамках приоритетного национального проекта «Образование».

>> 34 школьника края отмечены дипломами Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского.

>> 29 школьников награждены дипломами российской программы для молодёжи и школьников «Шаг в будущее».

>> 9 исследовательских работ школьников края опубликованы во Всероссийском сборнике «Научные труды молодых исследователей».

У школьников из Научного общества учащихся большой интерес вызывает всё, что их окружает. И они берутся за исследование особенностей мышления подростков, причин конфликтных ситуаций между учеником и учителем. Рассматривают интеграционные и дезинтеграционные процессы в современной политике, демографическую ситуацию в родном Красноярске. А ещё собирают названия торговых точек и предприятий в городе и анализируют эти эргонимы. В родной школе «измеряют» водопотребление и водоснабжение, а в близлежащих озёрах изучают химический состав воды. Математические загадки и литературный анализ, химические исследования и взгляд на современное общество — юные учёные «примеряют» все области науки.

В этом номере мы публикуем тезисы шести работ школьников Красноярска из сборника НОУ 2010 года. Сегодня некоторые авторы — уже студенты вузов... Комментарии к работам юных исследователей дают учёные СФУ.

Благодарим за помощь в подготовке публикации сотрудников Дворца пионеров Ю.В. Герцик, Е.Ю.Бычкову, О.Ю. Джалалову

Альтернативные источники энергии: солнечные коллекторы

Дарья ГЕРАСИМОВА, 11 класс, гимназия № 6
(руководитель — В.Е. МАРИНИНА)

Из всех существующих возобновляемых источников энергии энергия Солнца, наряду с ветром, является самой доступной и экологически чистой. Но проблема состоит в том, что при довольно хорошей технической проработанности вопроса по использованию солнечной энергии реальное внедрение установок в России крайне незначительно.

Использование энергии Солнца ограничивается сложившимся мнением, что Россия — северная страна, и потока солнечной радиации недостаточно для эффективной работы фотоэлектрических установок. Но последние исследования специалистов Института высоких температур Российской академии наук доказывают несостоятельность такой пессимистической точки зрения. Построенные ими карты распределения солнечной радиации позволили системно оценить потенциал солнечной энергии в различных регионах.

В сегодняшних границах России наиболее «солнечными» являются не только районы Северного Кавказа, но и регионы Приморья и юга Сибири (от 4,5 до 5,0 кВт ч/м2 день), а также районы Якутии (4,0-4,5 кВт ч/м2 день).

Более 60% территории России, в том числе и многие северные районы, характеризуются среднегодовым поступлением от 3,5 до 4,5 кВт ч/м2 день (см. рис.).

Одной из важных проблем в наше время является проблема обеспечения загородных бытовых и жилых помещений горячей водой. И одним из возможных вариантов является решение этой проблемы посредством использования солнечной энергии, т.е. нагрева воды в так называемых плоских солнечных коллекторах. В настоящее время промышленность выпускает различные виды солнечных коллекторов, однако повсеместного применения в России они не нашли, возможно, по причине того, что их стоимость для рядового потребителя остаётся значительной.

Цель данной проектно-исследовательской работы: изготовить из подручных мате-риалов солнечный коллектор и провести его испытания.

В качестве основного элемента коллектора — трубного радиатора — был приспособлен змеевик бытового холодильника. Старый резиновый коврик был использован для формирования теплоизоляционного слоя коллектора. Слой фольги между теплоизолирующим резиновым ковриком и трубным радиатором являлся отражателем солнечного света. Часть отражённой солнечной радиации направлялась снизу на змеевик, усиливая тем самым нагрев теплоносителя в трубе. Полученная конструкция помещалась между деревянным дном и обычным листом оконного стекла. Стеклянное покрытие способствовало более интенсивному нагреву теплоносителя за счёт «парникового» эффекта.

Окончательно смонтированный солнечный коллектор был установлен под наклоном на солнечной стороне, подсоединён к пластиковым резервуарам с холодной и тёплой водой. Бак с холодной водой располагался несколько выше теплоприёмного резервуара для улучшения движения воды в системе. В связи с небольшим внутренним сечением змеевика скорость движения воды в системе была небольшой. Температура воды в теплоприёмном баке составляла около 55 градусов по Цельсию.

Выводы:

>> При всём несовершенстве конструкции самодельного солнечного коллектора удалось во время летнего периода обеспечить потребность в горячей воде, не используя для этих целей электроэнергию.

>> При изготовлении коллектора применялись подручные материалы, не имеющие никакой стоимости. Затраты потребовались лишь на покупку пищевой фольги.

>> Внеся в данную конструкцию изменения, а именно, используя вместо двух резервуаров бак-аккумулятор с подводом холодной воды и верхним отводом горячей воды, а также поместив коллектор на крышу, можно значительно повысить его эффективность.

>> Распространение этих устройств в сельской и дачной местности сделает жизнь людей более комфортной, и, что немаловажно, для этого не потребуется растрачивать невозобновляемые природные ресурсы.

К.А. ФИННИКОВ, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теплофизики Института инженерной физики и радиоэлектроники

Повышение энергоэффективности, использование нетрадиционных источников электрической и тепловой энергии и энергосберегающие технологии являются необходимыми элементами инновационной экономики. В связи с этим тема исследования Дарьи Герасимовой является актуальной, а его результаты имеют несомненную практическую важность. Впечатляющим результатом является то, что с использованием самых простых исходных элементов удалось создать солнечный коллектор, позволяющий проводить нагрев воды до достаточно высокой температуры. Созданная установка, по сути дела, воплощает те же принципы, что и дорогостоящие солнечные коллекторы промышленного производства — хоть и в упрощённой форме, но с гораздо меньшими затратами. Насколько можно судить, установка готова к практическому применению.

К недочётам работы можно отнести лишь недостаточную проработанность научной стороны вопроса. Проделав некоторые измерения и численные расчёты, можно было бы оценить эффективность коллектора и попытаться определить, как её можно было бы повысить.
Обращаясь к школьникам, увлекающимся техническим творчеством, нужно всячески приветствовать стремление к изобретательству и практической работе; в то же время нужно призвать их не пренебрегать и научной, теоретической стороной этой деятельности, поскольку хорошие практические результаты могут быть получены лишь на основе хорошей теории.

Исследование свободно-радикальной активности воды методом хемилюминесцентного анализа

К. КЛОКОВА, К. МАЛЫШЕВСКАЯ 11 класс, гимназия №13
(руководитель — Н.Д. ГЕРАСИМОВА,
научный руководитель — Г.В. МАКАРСКАЯ)

Цель работы: методом люминолзависимого хемилюминесцентного анализа ис-следовать образцы воды на предмет свободно-радикальной активности, проверить гипотезу об излишней насыщенности активными радикальными формами воды, используемой для питья и бытовых нужд.

Задачи:
>> освоить метод хемилюминесцентного анализа и адаптировать его для анализа содержания АФК в образцах воды;
>> методом люминолзависимой хемилюминесценции оценить содержание АФК в различных образцах воды в ряде повторных экспериментов;
>> провести сравнение образцов воды по содержанию АФК, используя метод статистического анализа.
Объекты исследования: образцы воды: свежая водопроводная (холодная и горячая); дистиллированная; холодная водопроводная вода, отстоянная один день, семь дней, культура клеток фито- и бактериопланктона различной концентрации.

Методы исследования: люминолзависимый хемилюминесцентный анализ воды на аппаратурно–программном 36-канальном комплексе «Хемилюминометр CL — 3604 —ПЭВМ».

Актуальность нашей работы заключается в том, что подобные данные по той территории, где мы живём, практически отсутствуют. А так как такая информация была бы достаточно полезна, мы решили исследовать эту тему.

Результаты. В исследованных образцах воды содержание люминолзависимых АФК составляет от 0,1 до 0,7 мкМ. Наибольшее содержание АФК зарегистрировано в свежей холодной водопроводной воде, минимальное — в неразведённой культуре клеток фито- и бактериопланктона. В сравнении с дистиллированной водой количество АФК в свежей холодной водопроводной воде было выше в 2,3 раза, но по мере отстаивания образца снижается за первые сутки до уровня дистиллированной воды, а через 7 суток имеет тот уровень, что и в культуре клеток. В культуре клеток фито- и бактериопланктона за период культивирования установился равновесный уровень продукции и деструкции АФК, позволяющий активно развиваться микроорганизмам. Содержание АФК в свежеотобранной горячей водопроводной воде зафиксировано ниже в 4 раза, чем в свежей холодной и в 1,75 раз, чем в дистиллированной.

Выводы. Наиболее богатой по содержанию АФК является свежая холодная водопроводная вода. Но уровень их содержания не превышает допустимый (0,7 мкМ против ПДК=2,9 мкМ), что свидетельствует о безопасности её использования для питья и бытовых нужд (присутствие радикалов дополнительно усиливает её бактерицидные свойства). Отстаивание холодной водопроводной воды сопровождается снижением содержания в ней АФК пропорционально сроку хранения.

Е.В. НЕМЦЕВА, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры биофизики Института фундаментальной биологии и биотехнологии

Известно, что свободные радикалы в малых количествах выполняют ряд полезных функций, но при высоких концентрациях могут принести вред организму. Данное исследование посвящено проверке, не перенасыщена ли вода, которую мы используем каждый день, активными радикальными формами, не опасна ли для нашего здоровья. Хочется отметить высокий методический уровень работы, ведь правильно выбрать, что исследовать, как исследовать и с чем сравнивать — это, на мой взгляд, главный залог успеха любого исследования. Полученные результаты не могут не порадовать — воду из-под крана в Красноярске можно пить, не опасаясь окислительного стресса. Но ещё большую надежду вселяет сам факт, что школьники занимаются такой высококлассной научной работой, ведь не секрет, что интерес к естественным наукам среди подрастающего поколения сейчас неоправданно
низок.

В качестве продолжения темы исследования, на мой взгляд, было бы интересно проверить образцы воды на общую токсичность методами биотестирования, используя, например, светящиеся бактерии. Такие работы активно проводятся на нашей кафедре. Поэтому у школьников, интересующихся этим направлением, есть отличная возможность развивать свою научную тему, поступив в Институт фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ.

Антиоксиданты в яблоках

Дарья ДОЛГУШИНА, школа № 72
(руководитель — Т.В. КОРОТКЕВИЧ, научный консультант Е.В. ЛИС)

Исследования, выполненные в разных странах в последние десятилетия, подтверждают, что одной из причин патологических изменений в человеческом организме, приводящих к преждевременному старению и развитию многих болезней, является избыточное содержание в биологических жидкостях свободных кислородных радикалов.

От воздействия свободных радикалов здоровый организм защищает естественная антиоксидантная система, содержащая вещества, способные нейтрализовать вредное воздействие радикальных форм кислорода. Снижение активности естественной антиоксидантной системы человека связано со многими неблагоприятными факторами: это облучение, экологическая обстановка, стрессы, загрязнённая пища, лекарственные препараты.

Воздействие свободных радикалов можно уменьшить за счёт употребления продуктов и напитков, содержащих природные антиоксиданты — флавоноиды, ароматические гидрооксикислоты, антоцианы, витамины С и Е, каротиноиды и др. Особенно эффективно сочетание биофлавоноидов, содержащихся в овощах, ягодах, фруктах, орехах и пр. Рекомендуемые уровни потребления некоторых флавоноидов приняты в РФ в 2004 году.

Цель работы: используя колориметрический и титрометрический способы обнаружения антиоксидантов, определить количество флавоноидов и витамина С в часто употребляемых сортах яблок, учитывая суточную потребность.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

>> Сбор общих сведений об исходных веществах, методах и используемых приборах;

>> Проведение опроса по наиболее часто потребляемым сортам яблок среди учащихся 9-11 классов школы № 72;

>> Выбор на основании опроса пяти наиболее популярных сортов яблок как объектов исследования;

>> Обработка результатов эксперимента и составление рекомендаций по употреблению яблок в качестве источника природных антиоксидантов.

Объектами исследования послужили образцы яблок пяти разных сортов, отобранные по результатам анкетирования учащихся 9-11 классов школы №72.

Для достижения поставленных задач был использован титрометрический анализ при обнаружении количественного содержания витамина С в исследуемых образцах.

Общее содержание флавоноидов в разных сортах яблок определялось по методу, разработанному в Московском институте радиохимии.

Результаты работы:

• проведённый социологический опрос позволил определиться с объектами исследования. Ими стали яблоки сортов «Медовые», «Фуши», «Симиренко», «Гольден» и «Гранд» как наиболее любимые ребятами.

• результаты эксперимента показали, что во всех сортах яблок содержится витамин С в количестве, не выходящем за пределы минимального. Процентное содержание флавоноидов в исследуемых образцах соответствует суточной потребности подростка.

Исследования показали, что все взятые для эксперимента сорта яблок не могут в необходимом количестве обеспечить суточную потребность подростка в витамине С в расчёте на одно среднего размера яблоко (150-200 г).

Однако в соответствии с рекомендуемыми уровнями флавоноидов, потребляемых человеком в сутки, принятыми в России, одно яблоко, любого из рассмотренных сортов, может целиком удовлетворить суточную потребность организма в данных антиоксидантах.

Полученная информация будет положена в основу банка данных о содержании антиоксидантов в продуктах питания и таким образом позволит в будущем продолжить работу в данном направлении.

Практическое использование информации об антиоксидантной активности яблок позволит обоснованно проводить не только «лечение» оксидантного стресса подростков, но и его профилактику. Это обеспечит, во-первых, снижение заболеваемости среди учащихся школы, во-вторых, позволит увеличить продолжительность трудоспособности в период подготовки к выпускным экзаменам.

А.А. ЕФРЕМОВ, доктор химических наук, заведующий лабораторией хроматографических методов анализа ЦКП СФУ

Научно–исследовательская работа Дарьи Долгушиной посвящена актуальной теме — проблеме здорового питания в широком смысле, так как витамины и флавоноиды относятся к жизненно важным ингредиентам, обеспечивающим нормальное функционирование организма человека. Такие исследования, конечно, заслуживают всяческого внимания как школьников, так и научных работников вузов и академических институтов.

Надо отметить, что исследовать весь набор антиоксидантов в природных объектах (а к природным антиоксидантам относятся в первую очередь витамины, флавоноиды, дубильные вещества, антоцианы и некоторые другие) — весьма непростая задача… Так как необходимы аттестованные методики и, самое главное, современные приборы, способные фиксировать и количественно измерять концентрации всех перечисленных выше компонентов. Сделать это в настоящее время, к сожалению, весьма проблематично, так как таких приборов в г. Красноярске нет. НПО «Химавтоматика» освоило в настоящее время выпуск хроматографов «Цвет–Яуза» с амперометрическим детектированием, что позволяет определять все перечисленные выше антиоксиданты в продуктах. Центр коллективного пользования СФУ в ближайшее время закупит такой прибор, и мы приглашаем Дарью Долгушину и всех желающих определять весь набор антиоксидантов в вашей повседневной пище.

Речевой портрет политика: А.Г. ХЛОПОНИН

Анастасия РЕВЕНКО, 11 класс, школа №23
(руководитель — С.Ю. ГУБАРЬ,
научный консультант — Н.Н. БЕБРИШ)

Мы используем язык для общения, достижения целей, передачи мыслей. Произведённый эффект во многом зависит от формы подачи речи, а не только от её содержания. На наш взгляд, владение языковыми нормами, различными речевыми стратегиями, умение правильно, образно выражать свою мысль является непременной составляющей успешной самореализации личности. Таким образом, речевая компетенция становится социально значимым показателем. Её значение неизмеримо возрастает для публичных деятелей. Правильный подбор лексики, тона, конструкции фразы является для них важным, т.к. имеет непосредственную связь с успешным решением коммуникативных задач. Так какой должна быть речь политика? Можно ли утверждать, что успех того или иного деятеля напрямую зависит от используемых им речевых норм и формул?

В этой работе мы постарались выяснить, насколько важно точное использование норм речи для общественных деятелей на примере коммуникативной деятельности экс-губернатора Красноярского края А.Г. Хлопонина. Анализируя его речь, мы попытались создать речевой портрет политика как носителя определённой коммуникативной культуры. Выбор политика не случаен, т.к. мы убеждены, что А.Г. Хлопонин является одним из самых успешных политических деятелей нашей страны.

Целью нашей работы являлось создание речевого портрета экс-губернатора Красноярского края через анализ его коммуникативной деятельности.

Для достижения поставленной цели нами было проведено анкетирование среди учащихся МОУ СОШ №23, а также среди студентов 1-3 курсов КГПУ им. Астафьева. Осмысливая результаты анкет, можно сказать, что молодёжь Красноярска имеет довольно чёткое представление о том, какой должна быть речь политика. По мнению большинства, она должна быть хорошо подготовлена, корректна, исполнена в разных функциональных стилях в зависимости от речевой ситуации, включать прецедентные тексты и термины и, несомненно, соответствовать всем нормам языка.

Выявляя наиболее частотные выражения и языковые средства, анализируя характерные особенности коммуникативной деятельности А.Г. Хлопонина, мы вышли на осмысление специфики трёх разделов лингвистики: лексики, синтаксиса и грамматики. Обнаруженные особенности речевой деятельности А.Г. Хлопонина в нашей работе иллюстрируются фактическим материалом (фрагментами стенограмм различных конференций, газетных и журнальных статей). Вот некоторые из приведённых в исследовании примеров.

>> Одна из особенностей речи А.Г. Хлопонина — достаточно частое употребление лексических повторов. «Это модель так называемой грантовой системы, которая позволяет предоставлять победителям различных конкурсов, различных олимпиад, различных, скажем, уровней соответствующие краевые и государственные гранты». Анализ речи экс-губернатора края позволяет предположить, что чаще всего повторы в его речи реа-лизуют логико-композиционную цель.

>> А.Г. Хлопонин умело оперирует не только различными терминами: «опция», «дефолт», «система волн» и т.д., но и клишированными выражениями: «использовать инструменты давления», «на сегодняшний день». Раскрытие семантики подобных лексических единиц происходит через подбор синонимичных конструкций («использовать инструменты давления» = «пытаться заставить», «на сегодняшний день» = «сегодня») и говорит о высоком уровне коммуникативной компетенции А.Г. Хлопонина, о его способности понимать специфику аудитории.

>> В незначительном количестве, но всё же представлены в речи экс-губернатора разговорные и жаргонные единицы: «сходу не могу ответить», «круто», «щас», «классных», «по полной программе».

Опираясь на выявленные речевые особенности коммуникативной деятельности А.Г. Хлопонина, я попыталась определить тип его языковой личности. На мой взгляд, речевым характеристикам А.Г. Хлопонина соответствует доминантный тип речевой культуры. Это проявляется в том, что экс-губернатор, несмотря на его предрасположенность к диалоговой форме общения, чаще всего стремится удержать инициативу в своих руках, его высказывания носят побудительный характер.

Выдвинутое предположение о том, что успешность человека неразрывно связана с его речевой компетенцией, нашло своё подтверждение в данной работе. Когда мы осмысливали результаты нашего исследования, в карьере А.Г. Хлопонина произошли серьёзные изменения. Президент России отметил организаторские, лидерские способности губерна-тора Красноярского края и назначил его вице-премьером и одновременно своим представителем в Северо-Кавказском федеральном округе. С уверенностью можно сказать, что в подобном ярком политическом росте немалую роль сыграл уровень речевой деятельности А.Г. Хлопонина, его способность влиять на собеседника, располагать к себе аудиторию и добиваться поставленных целей.

Е.В. ОСЕТРОВА, кандидат филологических наук, доцент кафедры русского языка Института филологии и языковой коммуникации

Признаюсь сразу: мне трудно быть до конца объективной при оценке работы Насти Ревенко. И потому что я, как и она, считаю А. Хлопонина одной из самых ярких языковых личностей, побывавших на политическом олимпе Красноярска, и потому что три года назад, в 2007 г., я сама написала и опубликовала статью «Губернатор Красноярского края: наброски к речевому портрету» в «Российском лингвистическом ежегоднике», который выходил тогда в СФУ. А история моего интереса к политической коммуникации и личности во власти насчитывает без малого 10 лет.

Так вот, работа «Речевой портрет политика: А.Г. Хлопонин» (точнее, тот автореферат, с которым я познакомилась) мне очень понравилась. По нескольким обстоятельствам. Прежде всего, потому что её автор, одиннадцатиклассница, не побоялась взять в качестве объекта критики, пусть и лингвистической, первое лицо края. На это, согласитесь, надо ещё решиться. Кроме того, потому, что критика эта оказалась даже не критикой, а чётким, продуманным и доказательным анализом. А последнее, самое обнадёживающее (лично для меня как для преподавателя и просто человека, посматривающего в будущее), состоит в том, что девочка показала способность рождать умный и внятный текст. От дефицита таких текстов в научной и околонаучной сфере я в последнее время страдаю.

Моё пожелание Насте Ревенко абсолютно профессиональное: независимо от того, где она будет прилагать свои риторические и лингвистические способности, всегда ДУМАТЬ о том, кто будет читать или слушать тебя, и стараться сделать так, чтобы он тебя ПОНЯЛ. Если совсем коротко — желаю Насте любви к АДРЕСАТУ.

Система управления сервоприводами на основе коллекторных электродвигателей постоянного тока

Работу выполнили десятиклассник и восьмиклассник из Железногорска Александр АХМАДЕЕВ и Александр ЛАПШИН
(руководители — В.Г. ЧЕСНОКОВ, Д.А. БАБАНОВ)

В настоящей работе исследуется управление упрощённым типом сервоприводов на основе простейших электродвигателей постоянного тока. В ходе выполнения проекта сделана попытка экспериментально проверить и детально исследовать возможность эффективного управления созданной роботизированной платформой.

Ведущая идея проекта: применение коллекторных электродвигателей постоянного тока в качестве приводов исполнительных элементов (сервоприводов) роботизированных систем, как альтернатива существующим шаговым двигателям, в специализированных областях.

Для исследований были взяты стандартные приводы центральных замков автомобилей. Конструкция робота состоит из четырёх «ног», собранных на основной раме. Каждый блок из двух сервоприводов, образующих «ногу» робота, запрограммирован на выполнение возвратно-поступательного движения, имитирующего шаг. Особенностью конструкции и управления такими сервоприводами является отсутствие в них потенциометра, определяющего положение сервопривода. В данном случае положение определяется по двум крайним точкам, ограниченным механически и программно. Механически эти точки определяются конструктивно, а программно — применением так называемого динамического тормоза (когда на клеммы электродвигателя подаётся однополюсное напряжение, например «+»-«+»), этим исключается перегрузка двигателя и достигается устойчивая фиксация положения сервопривода.

Разработана собственная конструкция микроконтроллера с минимальным набором элементной базы небольшой стоимости. Он управляет восемью сервопри-водами (с возможностью подключения новых приводов). В функции микроконтроллера робота входит управление четырьмя его «ногами». Программа для микроконтроллера выполняет две основные функции: функцию драйвера и функцию выполнения действий.

В ходе выполнения проекта была разработана программная среда для управления роботом, позволяющая легко управлять механизмом. Она позволяет использовать как готовые блоки для управления, так и составлять свои основные блоки из элементарных действий (таких как поднятие или перемещение какой-либо из ног). После составления алгоритма движения робота возможна запись пользовательской программы в память робота через COM-порт персонального компьютера. Связь между роботом и ПК осуществляется с помощью вышеописанной программы микроконтроллера.

Данный программный продукт написан в объектно-ориентированной среде Delphi.

В ходе выполнения проекта осуществлено:

>> проектирование и конструирование роботизированной платформы, с применением стандартных деталей и деталей, изготовленных на ЧПУ-фрезерном станке;

>> проектирование и изготовление контроллера управления эл. двигателями постоянного тока;

>> создание программной среды для управления роботизированной платформы, написаны алгоритмы и программы управления роботом, осуществлены испытания системы управления;

>> произведён анализ полученных результатов и даны рекомендации по применению в практических целях.

Фото с Дней науки в СФУ в 2010 г.

Фото с Дней науки в СФУ в 2010 г.

Проведённый анализ исследований в ходе выполнения проекта показывает, что применение сервоприводов на основе простейших электродвигателей постоянного тока в роботизированных системах принципиально возможно.

Перспективы проекта. Результаты исследований послужат в первую очередь для моделирования роботизированных систем в техническом творчестве. Практическая возможность создания модулей разных функциональных возможностей на основе одинаковых двигателей (перемещение, вращение, гусеничное, рельсовое, колесное движение, манипулятор и др.) и подключение их к одному контроллеру управления позволит создавать сложные роботизированные комплексы.

Г.Б. МАСАЛЬСКИЙ, кандидат технических наук, заведующий кафедрой робототехники
и технической кибернетики Политехнического института

Сервоприводы широко применяются в задачах робототехники и мехатроники. При этом возможности проектируемой электромеханической системы во многом определяет система управления. Поэтому авторы исследования основное внимание уделили цифровой системе управления на базе микроконтроллера.

В процессе проектирования им пришлось изучить всю технологию цифрового управления: выбор и обоснование контроллера, программной среды, алгоритма согласованного движения «ног», визуализации результатов. Несомненно, это достаточно наукоёмкий продукт для технического творчества старшеклассников и свидетельствует о высоком потенциале самостоятельной подготовки авторов. Следует отметить, что наличие обратной связи придало бы системе управления роботизированной платформой новое качество и возможности. Думаю, что авторы уже выстраивают такие планы. Другой, не менее важный результат проектирования, это знакомство с CAD/CAM — технологиями для изготовления деталей платформы.

Работа выполнена на хорошем научно-техническом уровне и соответствует направлению подготовки «Мехатроника и робототехника», которое ведётся в нашем институте.

Треугольник Наполеона

Владимир МИТРАЩУК, 9 класс, школа №145 (руководитель —О.Ю. РАДЗЮК)

Изучая малоизвестные факты из геометрии, я однажды встретил теорему с очень необычным названием «Треугольник Наполеона».
Теорема Наполеона имеет довольно понятную формулировку: если на каждой стороне произвольного треугольника построить по равностороннему треугольнику, то треугольник с вершинами в центрах равносторонних треугольников — тоже равносторонний.
Недостаток информации послужил отправным пунктом для начала математического исследования.

Цель: исследовать треугольник Наполеона и существование четырёхугольника Наполеона.

Задачи:
>> Доказать теорему Наполеона
>> Рассмотреть ситуацию: на сторонах произвольного треугольника построены квадраты.
>> Рассмотреть ситуации: на сторонах четырёхугольника построены правильные треугольники и квадраты.

С помощью метода координат удалось доказать теорему Наполеона, вывести формулы длины стороны образующегося правильного треугольника.

Далее возник закономерный вопрос: что произойдёт, если на сторонах исходного треугольника построить квадраты, правильные пятиугольники, шестиугольники и другие n-угольники? И ещё один: что будет, если в качестве исходной фигуры взять произвольный четырёхугольник, пятиугольник и т.д.? Ответам на эти вопросы и посвящается данная работа.

Первый шаг по плану исследования — на сторонах произвольного треугольника построить квадраты и соединить их центры — привёл к неудаче. Полученный треугольник не является правильным. В том числе при доказательстве стало очевидным, что нет смысла рассматривать правильные пятиугольники, шестиугольники и т.д.

Второй шаг исследования — в качестве исходной фигуры рассмотреть произвольный четырёхугольник. Выяснилось, что если на сторонах произвольного четырёхугольника построить правильные треугольники и соединить их центры, то правильная фигура не получается.
После этого на сторонах произвольного четырёхугольника были построены квадраты и соединены их центры. Оказалось, что полученный четырёхугольник не является правильным, т.к. длина каждой его стороны зависит от длин только двух соседних сторон исходного четырёхугольника. Опираясь на вышесказанное, будет разумно в качестве исходной фигуры рассмотреть параллелограмм. И на самом деле, если на сторонах параллелограмма построены квадраты и их центры соединены, получается правильный четырёхугольник — квадрат.

Таким образом, чтобы получилась правильная фигура, нужно:
>> на сторонах произвольного треугольника строить правильные треугольники,
>> на сторонах параллелограмма — квадраты.

А.М. АРОНОВ, кандидат физико-математических наук,
профессор кафедры педагогики высшей школы Института педагогики, психологии и социологии

Теорема Наполеона — красивый и неожиданный результат элементарной математики, когда «из хаоса возникает порядок» при выполнении простого преобразования. Сама идея построения вокруг данной фигуры «слоя фигур», обладающих регулярным свойством, имеет культурные корни в математике — вспомним теорему Пифагора. Эта идея часто привлекается для составления трудных олимпиадных задач.

В данном случае школьник, привлечённый красотой геометрической конструкции, не только самостоятельно находит новое доказательство этой теоремы, но и пытается найти её аналог для более сложного случая. В «авторской школе учёного-исследователя» при Дворце пионеров и школьников, занятия по математике в которой веду уже несколько лет, я стараюсь мотивировать интерес к предмету, инициировать и под-
держать его авторитетом взрослого профессионала.

Полученный результат Владимир докладывал на Краевой конференции школьников в апреле 2010 года, жюри признало его лауреатом для своей возрастной категории. В ноябре 2010 г. состоялись зонально-федеральные соревнования молодых исследователей в Красноярске — в рамках Российской программы «Шаг в будущее», поддержку которой оказывают ведущие вузы России. Владимир подготовил компьютерную презентацию, был признан независимым жюри одним из победителей и рекомендован для выступления на конференции школьников и студентов в апреле 2011 года в Москве. Отмечу: неявно используемое условие, что треугольник находится на евклидовой плоскости, может быть заменено на другие типы геометрий. Так что впереди у Владимира много работы.

Вообще, есть огромная разница между решением олимпиадных задач, даже очень трудных, но готовых по формулировке (те, кто составлял такие задачи, знают, как это непросто), и самостоятельным поиском какой-то закономерности, оттачиванием её формулировки, определением тех условий, при которых она верна. Математика, как чистая практика работы со знаками, дополненная естественно-научным экспериментом, играет основную роль в формировании мышления. Если ученик занимается и гуманитарными исследованиями, развивающими немного мистическую способность понимания и полноценной жизни среди людей, то можно сказать, что свои возрастные возможности он реализует.

В этом плане учебно-исследовательская деятельность школьника моделирует научную деятельность достаточно полно, от этапов проблематизации, выдвижения гипотез до переоформления полученных знаний для применения. Понятно, что почти ничего из этого нет на уроках в массовой школе. Особенно страдает в ней такая определяющяя продуктивную жизнь человека способность, как воображение. В течение 10 лет я проводил интенсивную школу «Свободный разум», специально направленную на развитие воображения школьников.

Надо признать, что современное дополнительное образование (вводящее школьников в практики мышления, самоопределения, целеполагания, проверки способности к совершению волевых усилий, развития умений коммуникации и продуктивного взаимодействия) всё больше играет роль основной практики подготовки к приобретению высшего образования.