Файл: Исходная ситуация.pdf

ИСХОДНАЯ СИТУАЦИЯ
Сегодня беспилотные летательные аппараты (БПЛА) — функциональный инструмент, который используется во многих сферах: аэрофотосъемка, мониторинг лесных пожаров и строительных объектов, выполнение спасательных операций и так далее. Особое внимание технологиям БПЛА уделяется в центре робототехники «РОБИТРОНИКА». Ученики в понятной и доступной форме изучают физику, информатику, радиотехнику и электронику, используя мультикоптеры, модели самолётов, аэростаты и другие устройства, способные летать.
Процесс подготовки к полету отнимает много времени и сил, поэтому, когда всё готово, команде не терпится запустить БПЛА. Именно в этот момент нужно осознать: летательный аппарат рано или поздно выйдет из строя. Несмотря на высокую стоимость готового устройства, самое неприятное для учеников - потерять результаты упорного труда. Для таких центров робототехники нужно проектировать устройства не для полётов, а для падений, как бы странно это ни звучало.
ЗАДАНИЕ
Разработайте конструктор для сборки БПЛА. Важно учитывать следующие требования:
-
Конструктор БПЛА должен содержать понятную инструкцию по сборке с визуальным сопровождением. Кружок робототехники в первую очередь для детей, они должны ясно понимать, как проводить сборку. Также не стоит забывать, что педагогам тоже проще воспринимать визуальную информацию, а не объемный текст.
-
Чертежи деталей и 3D-модели должны быть такими, чтобы их можно было изготовить самостоятельно с помощью 3D-печати или лазерной резки. Некоторые детали, например лопасти, могут сломаться — их должно быть легко заменить. Другие же детали, например аккумулятор, необходимо защитить от повреждения специальным корпусом.
-
Набор должен быть доступным для образовательного центра. Укажите стоимость каждой детали.

ВОЗМОЖНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАСТНИКОВ В РАМКАХ ЗАДАЧИ
РОЛЬ
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
●
Изучить конструктивные особенности БПЛА.
●
Изучить причины падений БПЛА.
●
Сформировать перечень деталей дрона, которые ученики кружка смогут самостоятельно восстановить.
●
Проанализировать аналоги конструкторов БПЛА.
●
Оценить доступность набора для образовательного кружка.
●
Исследовать пользовательский опыт работы с конструктором.
●
Визуализировать инструкцию по сборке конструктора БПЛА.
ПРОГРАММИСТ
●
Разработать web-страницу для просмотра информации о конструкторе.
●
Разработать алгоритм для пульта управления и приёмника, установленного на БПЛА.
●
Разработать алгоритм для микроконтроллера для управления основными полетными системами, например двигателями.
●
Разработать алгоритм для микроконтроллера, установленного на
БПЛА, для сбора информации с датчиков, например с барометра.
ИНЖЕНЕР
●
Разработать модель корпуса конструктора БПЛА.
●
Определить наиболее подходящий материал для изготовления деталей конструктора.
●
Подобрать подходящие электронные компоненты.
●
Разработать схему подключения электронных компонентов для работы БПЛА.
●
Собрать и протестировать готовое устройство БПЛА.

ИСХОДНАЯ СИТУАЦИЯ
Раньше игровая детская площадка была уникальным местом, которое объединяло ребят разного возраста и из разных районов города. На этой территории действовали только детские правила, что позволяло дать волю воображению и почувствовать себя кем угодно в только что придуманной игре. Но цифровизация повлияла на все сферы жизни и продолжает менять давно привычные вещи. Современный подросток спокойно может общаться с друзьями почти из любой точки мира в мессенджерах, а компьютерные игры по эмоциям и накалу страстей ничуть не уступают спортивным. Однако потребность организма в физической активности, даже на уровне простых уличных прогулок, никуда не исчезает.
Сочетание активного отдыха и IT-технологий сформировало новый сегмент. Например, появились интерактивные футбольные ворота, которые обозначают, куда нужно попасть мячом и даже позволяют соревноваться с игроками со всего мира по сети.
ЗАДАНИЕ
Разработайте концепцию нового объекта для современной детской площадки в городе
Технотопия. Важно учитывать следующие требования:
-
Концепция интеллектуального интерактивного комплекса может быть представлена в визуальном пространстве, например: в виде макета, сцены в дополненной реальности, 3D- модели и так далее.
-
Игровой комплекс должен обрабатывать данные с датчиков, которые используются для взаимодействия с детьми, иметь возможность «общения» с пользователями путем звуковых команд или индикации, а также использовать дополнительные функции, например сохранение рекордов.
-
Интерактивное оборудование должно быть разработано таким образом, чтобы его можно было установить на улице. Оно должно частично или полностью обеспечивать себя энергией и выдерживать как низкие температуры до (-30°C), так и высокие (до +35°C).

-
Элемент детской площадки должен быть разработан с учетом возрастных особенностей детей. Также он должен развивать координацию, креативность, сочетать в себе физическое развитие, живое общение и получение предметных знаний.
-
Для привлечения внимания детей комплекс может быть посвящен определенной тематике, например: спорт, космос и так далее.
-
Продемонстрировать концепцию интеллектуального интерактивного объекта для детской площадки можно, взяв за основу тип местности вашего региона.
ВОЗМОЖНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАСТНИКОВ В РАМКАХ ЗАДАЧИ
РОЛЬ
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
●
Изучить особенности проектирования площадок для разных возрастных групп.
●
Сформировать общую концепцию детского игрового комплекса
●
Определиться с локацией, погодными условиями, ландшафтом местности.
●
Определить материалы для создания объекта площадки.
●
Рассчитать стоимость изготовления объекта площадки.
ПРОГРАММИСТ
●
Реализовать виртуальную экскурсию по игровой площадке.
●
Реализовать алгоритм работы интерактивного объекта.
●
Разработать алгоритм взаимодействия пользователя и объекта.
ИНЖЕНЕР
●
Визуализировать интерактивный детский игровой комплекс.
●
Подобрать электронные компоненты для работы интеллектуального комплекса.
●
Разработать схему подключения всех электронных компонентов.
●
Рассчитать энергетическую составляющую работы игрового комплекса.

ИСХОДНАЯ СИТУАЦИЯ
Школьные перемены необходимы, чтобы ученики могли отдохнуть. Лучший отдых — это смена деятельности. И естественное желание для ученика на перемене — сменить умственную деятельность на физическую. Нужно хотя бы немного подвигаться, чтобы просто размяться.
Но не в каждой школе есть пространство для того, чтобы потратить всю накопившуюся энергию с пользой. Иногда это приводит к конфликтам между учениками, а также между учеником и учителем. Чтобы эти конфликты не возникали ученикам иногда запрещают физическую активность и предлагают вместо этого, например, читать на перемене книгу или продолжить решать задания классной работы. Однако это может привести к тому, что очень важные ресурсы — концентрация и внимание — не успеют восстановиться к следующему уроку.
ЗАДАНИЕ
В школах города Технотопия планируется организовать пространство для активных и интеллектуальных игр с использованием цифровой инфраструктуры. Это даст возможность ученикам активно провести перемену, при этом не «бегая по коридорам». Разработайте концепцию такой зоны. Важно учитывать следующие требования:
-
Перемены длятся не более 10 минут, поэтому активность должна быть рассчитана на небольшой промежуток времени либо иметь систему сохранений, чтобы можно было продолжить игру в следующий перерыв.
-
Необходимо, чтобы пространство учитывало специфику школы, например, физическая активность должна быть лёгкой, так как ученики ходят в школьной форме.
-
Необходимо, чтобы участвовать в активности могло сразу большое количество учеников. Необязательно, чтобы все были игроками, ученики могут взять на себя роль зрителя и судьи.
-
Игровая зона должна обладать защитой от преднамеренной порчи устройства.
-
Пространство должно поощрять учеников за учёбу, например, открывать новый контент за хорошие оценки. Тематика активностей должна мотивировать на получение новых знаний.
Например, при победе в «Дженге» дополненной реальности ученику сообщается полезный научный факт.

ВОЗМОЖНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАСТНИКОВ В РАМКАХ ЗАДАЧИ
РОЛЬ
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
●
Изучить виды учебной активности, учитывая разные возрастные группы.
●
Изучить требования к помещениям образовательных учреждений и организации образовательного процесса.
●
Определить оптимальное место для установки зоны с интерактивными площадками (напольное покрытие, планировка школы и т.п).
●
Определить оптимальную активность в пространстве для перемен
(интерактивная площадка,
AR,
VR зоны, столы с настольными играми и т.п.).
●
Разработать и визуализировать правила работы зоны активности.
ПРОГРАММИСТ
●
Реализовать алгоритм работы интерактивного объекта.
●
Разработать концепцию и написать код AR/VR приложения.
●
Разработка анимации для работы интерактивного объекта.
●
Разработка информационной web-страницы с сопутствующими материалами.
ИНЖЕНЕР
●
Изготовить модели/фишки/фигурки для игр интерактивной зоны.
●
Подготовить 3Д модели для VR/AR.
●
Разработка электронной схемы для взаимодействия интерактивной площадки с пользователями.

ИСХОДНАЯ СИТУАЦИЯ
Пандемия коронавирусной инфекции во многом изменила подходы к безопасности среди населения. В частности, продемонстрировала необходимость не только мыть руки, но и уделять больше внимания чистоте и дезинфекции помещений, а также всех видов транспорта. Исключением не стала и работа вокзального комплекса. В период массовых заболеваний во всех вокзалах были установлены бактерицидные рециркуляторы. Из-за постоянной работы в полную мощность они не рационально потребляют повышенное количество электроэнергии. Помещения вокзалов загружены пассажиропотоком неравномерно и непостоянно, поэтому целесообразно настроить автоматическое включение и выключение рециркуляторов в зависимости от количества посетителей.
ЗАДАНИЕ
Руководство железнодорожного вокзала Технотопии ищет энергоэффективные решения в области обработки помещений. Разработайте систему, которая учитывает следующие требования:
-
Предложенное решение должно автоматически считать количество пассажиров, одновременно находящихся в помещении вокзала. Автоматика должна учитывать особенности входной группы вокзала (турникеты, автоматические двери, рамочные детекторы).
-
Система должна автоматически включать рециркуляторы при помощи проводного/беспроводного соединения, когда количество посетителей здания вокзала достигает порогового значения.
-
Система должна обладать защитой от преднамеренной порчи, то есть иметь защитный корпус.
-
Продемонстрировать концепцию решения можно взяв за основу здание вокзала крупного регионального города.

ВОЗМОЖНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАСТНИКОВ В РАМКАХ ЗАДАЧИ
РОЛЬ
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
●
Изучить виды рециркуляторов и их принцип работы.
●
Изучить требования расстановки рециркуляторов в помещениях вокзала (их минимальное кол-во, расстояние между друг другом, время работы и прочее).
●
Исследовать конструктивные особенности регионального здания вокзала.
●
Сформировать график пассажиропотока в выбранном здании вокзала.
●
Провести оценку энергоэффективности предложенного решения.
●
Оценить стоимость разработанного решения.
ПРОГРАММИСТ
●
Разработать алгоритм автоматизации подсчета пассажиров.
●
Разработать алгоритм автоматического включения и выключения рециркуляторов.
ИНЖЕНЕР
●
Разработать схему устройства для включения и выключения рециркуляторов.
●
Смоделировать и изготовить корпус устройства.
●
Разработать устройство для определения количества. посетителей внутри здания вокзала.
●
Подобрать электронные компоненты для работы схемы.
●
Разработать систему автономного питания.

ИСХОДНАЯ СИТУАЦИЯ
Стартап «#228b22» планирует вывести на рынок Технотопии технологию «зелёной кровли». Это инженерная конструкция, которая позволяет организовывать пространство на крышах зданий, пригодное для посадки растений. Такая кровля может помочь в решении ряда проблем, характерных для мегаполиса. В их числе:
-
Уменьшение затрат энергии на отопление и кондиционирование зданий;
-
Снижение эффекта «острова тепла»;
-
Снижение нагрузки на ливневую систему города, засчет накопления жидкости в грунте;
-
Улучшение шумоизоляции зданий;
-
Устранение недостатка природных парковых зон в районах с плотной застройкой;
-
Расширение полезной площади жилых и торговых зданий;
-
Формирование новых точек притяжения и общественных пространств для досуга и отдыха жителей.
Опрос целевой аудитории показал, что большинство людей поддерживает идею «зелёных крыш». Однако некоторые отнеслись к ней скептически, поскольку засомневались в безопасности эксплуатации «зелёных крыш» и потенциальной экономии энергии на обогреве и кондиционировании жилья.
ЗАДАНИЕ
Примерьте на себя роль сооснователей стартапа и помогите развитию технологии «зелёных крыш» в Технотопии. Создайте модель такой крыши, которая продемонстрирует потенциальным пользователям преимущества «зеленых крыш», основываясь на научных исследованиях.
Что предстоит сделать:
-
Изучить и выявить лучшие технологические решения и творческие приемы в обустройстве зеленых крыш, эксплуатируемых кровель и садов на крыше.
-
Создать макеты зеленой и обычной крыш с автоматической системой измерения и хранения экспериментальных данных, получаемых с датчиков температуры, располагаемых на поверхности крыш и внутри помещений.

-
Выяснить, сможет ли эта технология снизить перепады температуры внутри помещений при изменяющихся внешних погодных условий в течение времени по сравнению с обычной кровлей.
Дополнительно:
-
При проектировании будущей модели за основу можно взять крышу любого дома.
-
Продемонстрировать результат работы можно в виде лабораторного стенда / макетов / моделей / 3D- моделей.
ВОЗМОЖНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАСТНИКОВ В РАМКАХ ЗАДАЧИ
РОЛЬ
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
●
Изучить технологию зеленой кровли
●
Выдвинуть гипотезу исследования
●
Подобрать оптимальные компоненты (материалы, покрытие, растения и т.д.) для моделей с зеленой кровлей и обычной крышей
●
Определить методику проведения экспериментов
●
Выполнить анализ экспериментальных данных
ПРОГРАММИСТ
●
Разработать алгоритм работы измерения и хранения экспериментальных данных
●
Автоматизировать измерение и хранение экспериментальных данных, получаемых с датчиков
●
Выполнить обработку экспериментальных данных
ИНЖЕНЕР
●
Разработать схему устройства моделей с зеленой кровлей и обычной крышей
●
Смоделировать и изготовить лабораторный стенд / макет / модель / 3D- модели для проведения экспериментов