Исследовательская работа на тему "Кубик Рубика - гимнастика для ума"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 11 города Пензы

с углубленным изучением предметов

гуманитарно-правового профиля

Исследовательская работа

«Кубик Рубика – гимнастика для ума»

Выполнила:

Тенишева Ксения Данисовна,

ученица 4 «В» класса

Руководитель:

Соколова Светлана Геннадьевна,

учитель начальных классов высшей категории

Пенза 2018

Содержание

1. Введение

2. Теоретическая часть

2.1. Биография ЭрноРубика

2.2. История кубика Рубика

2.3. Механизм

2.4. Способы сборки головоломки

2.5. Соревнования – спидкубинг

2.6. WCA

1. Практическая часть

3.1. Анкетирование

3.2. Мастер-класс

3.3. Применение в психологии

1. Заключение

2. Литература

3. Приложения

1. Введение

Досуг всегда можно скрасить решением головоломок, загадок, ребусов. Конечно, в наши дни, когда почти все «оцифровано», и любой школьник может достать из кармана целый мир компьютерных игр, старые головоломки не столь актуальны и современны. Но вот «магическому кубику» удается быть популярным уже на протяжении более сорока лет.

Кубик Рубика является развивающей и полезной игрушкой не только для детей, но и для взрослых. Прекрасно развивает мелкую моторику, воображение, логическое мышление, память. Также научно доказано что, играя с кубиком Рубика, дети становятся внимательнее, усидчивее, спокойнее. И еще главный неоспоримый плюс - у человека, который справился с кубиком Рубика, заметно повышается самооценка, уверенность в собственных силах.

Предметом нашего исследования является кубик Рубика.

Цель – исследование актуальности кубика Рубика

Задачи работы:

• узнать о создании, истории Кубика Рубика;

• узнать об изобретателе;

• разузнать о соревнованиях;

• провести анкетирование;

• провести мастер-класс по сборке кубика;

• провести диагностику дошкольников совместно с психологом детского сада;

• сделать вывод.

1. Теоретическая часть

   1. Биография ЭрноРубика

Эрно Рубик прославленный венгерский изобретатель, одаренный скульптор, популярный профессор. Эрно получил огромнейшую известность благодаря головоломкам, которые он создавал. В 1974 году им была изобретена вещь, перевернувшая бытие скульптора – «Кубик Рубика». До сих пор данная головоломка пользуется большой популярностью, как среди детей, так и среди взрослых. Немало интересных фактов связано с кубиком Рубика (Приложение №1).

Эрно Рубик родился 13 июля 1944 года в Будапеште, в Венгрии. С раннего детства в Эрно обнаружился крупный дар к наукам. В 1967 году он окончил инженерный факультет технического университета. Затем изобретатель решил сменить ориентиры и стал обучаться на скульптора и дизайнера. Достигнув и на данном поприще больших успехов, Эрно получил профессию архитектора и начал работать в данном направлении.

После многолетнего труда в области строительства и дизайна, Рубик решил попробовать собственные силы в издательском деле – он стал редактором одного из журналов, где публиковались всевозможные занимательные головоломки, загадки, ребусы. В 1983 году ученый и изобретатель создал собственную студию, занимающуюся разработкой и изготовлением логических головоломок.

В настоящее время Эрно Рубик (Ernő Rubik) участвует в разработке всевозможных видеоигр, пишет статьи по различным темам архитектуры. В разное время профессор был награжден такими почетными наградами, как «Кошутовская премия», «Премия имени Дениса Габора» и прочими премиями.

1. История появления кубика Рубика

История возникновения Кубика Рубика уходит в 70-е годы прошлого столетия. Эрно увлекался математикой и трёхмерным предметным моделированием (ведь в те далёкие годы о компьютерах, с мифическими 3D программами, можно было только грезить), находя его безупречным способом для развития у своих студентов способностей пространственного мышления.

Как это всегда бывает со всеми гениальными изобретениями, план кубика лелеялся не один год. Традиционная история рассказывает, что Рубик также много поэкспериментировал с бумажными, картонными и пластиковыми прототипами своего кубика, перед тем как к нему пришла мысль сложить разрозненные детали в единое целое, при этом, не нарушая конструктивное единство всего приспособления в целом.

Перед тем как кубик приобрёл свои знакомые 6 цветов, Эрно испробовал множество других вариантов оформления: "раскраску" из чисел или картинок, но всё это было не то. В 1974 году работа над созданием кубика была завершена, сразу же всем стала очевидна особенность кубика Рубика.

Кубик, который выходил с конвейера был собранным по цветам. Но стоило лишь слегка поиграть со свежеиспечённым кубиком, и вернуть первоначальное единообразие было уже крайне сложно. Впервые с этой проблемой столкнулся, что и не удивительно, сам Эрно и привела проблема к неожиданно длительным мучениям. В подобной ситуации и по сей день оказывается всякий, кто пытается впервые собрать эту знаменитую головоломку.

В 1975 этом году Рубик получил венгерский патент на своё детище, но выпуск первой партии головоломок начался только к концу 1977 года.

1. Механизм

Классический кубик представляет собой куб 3×3×3. Он состоит из 54 граней малых кубиков, составляющих один большой куб. Каждая грань куба состоит из девяти квадратов и окрашена в один из шести цветов: красный, оранжевый, белый, жёлтый, синий, зелёный.

Основа куба — трехмерная крестовина. Центральные кубики окрашены только с одной стороны, с которой видны. Восемь маленьких угловых кубиков окрашены с трех сторон. Остальные двенадцать кубиков расположены посередине, окрашены только с двух видимых сторон.

26 кубиков назвать кубиками можно лишь условно, все они имеют разные выемки.

1. Способы сборки головоломки

Существует не одна стандартная схема кубика Рубика, позволяющая в короткие сроки научиться решать эту оригинальную головоломку. Различные системы сборки позволяют по-разному подойти к вопросу. Какую из них выбрать, решать только вам. Конечно, вряд ли без компьютерных мощностей Google вы узнаете, как собрать кубик за 20 ходов, но находить простые решения в короткие сроки научитесь. Главное, чтобы вам хватило усидчивости. Никакая методика не поможет без проблем решать головоломку, если вы не готовы потратить свое драгоценное время на обучение.

Схема сборки

Существует несколько схем, позволяющих новичкам довольно быстро научиться складывать кубик Рубика. Вот одна из них:

1.Для начала нужно собрать крест, концы которого имеют продолжение на соседних гранях. Универсальной методики нет – все приходит с практикой.

2.Далее нужно завершить всю сторону, на которой был собран крест, и собрать пояс из деталей вокруг нее. Важно проследить, чтобы каждый пояс был одноцветным.

3.Теперь нужно собрать второй пояс и переходить к противоположной стороне кубика.

4.Собираем на этой стороне крест так же, как в самом начале.

5.Завершаем всю сторону.

6.Теперь приводим в порядок углы кубика – делаем так, чтобы цвета на них соответствовали цветам сторон, к которым они повернуты.

7.Остается только правильно повернуть детали, имеющие всего по 2 стороны. Кубик собран.

Теперь и вы можете научиться решать одну из самых популярных головоломок в мире. В этом вам поможет универсальная схема кубика Рубика.

1. Соревнования по сборке кубика Рубика

Люди, увлекающиеся скоростной сборкой кубика Рубика, называются спидкуберами. А сама скоростная сборка — спидкубинг (англ. speedcubing).

Первый Международный чемпионат по сборке кубика Рубика, Будапешт, 5 июня 1982 г.

Официальные соревнования по скоростной сборке кубика Рубика регулярно проводятся всемирной ассоциацией кубика — en:WorldCubeAssociation (WCA). Каждый год проходит чемпионат Европы или чемпионат мира. Рекорды по сборке кубика постоянно меняются.

Текущий рекорд установлен в 2018 году. На международных соревнованиях по скоростной сборке кубика Рубика 3х3 в Мельбурне, 22 х летний Феликс Земдегс собрал головоломку Рубика всего за 4,22 секунды

1. Что такое WCA?

WCA (WorldCubeAssociation) — Всемирная Ассоциация Кубика. WCA — некоммерческая организация, которая развивает спидкубинг в мире, а также проводит соревнования (в том числе чемпионаты континентов и мира).WCA организует соревнования по всему миру. Главная цель WCA — проводить как можно больше соревнований на справедливых условиях и привлекать к участию большее количество людей.

Участие в первый раз

Участвовать в соревнованиях может каждый желающий. Для этого необходимо зарегистрироваться на сайте и прийти в указанный день на место проведения соревнований. Зарегистрироваться можно на любое количество дисциплин. Участнику необходимо иметь при себе свои головоломки. На сборку каждой головоломки установлен определенный лимит. Так, лимит на сборку кубика 3х3 составляет обычно 3 минуты, тем не менее, результат участника, который собирает эту головоломку медленнее, все равно будет засчитан.

Дисциплины, по которым проводятся соревнования WCA

Кубик Рубика, 2x2x2, 4x4x4, 5x5x5, 6х6x6, 7 x7x7, Megaminx, Pyraminx, Square-1, Clock, Skewb, кубик Рубика: ногами, кубик Рубика: одной рукой, кубик Рубика: на количество ходов, кубик Рубика: с завязанными глазами, кубик Рубика: несколько кубиков завязанными глазами.

Как проходят WCA соревнования

Обычно WCA соревнования проходят в течение 2х дней. Продолжительность соревнований зависит от масштаба мероприятия, а так же от количества участников. Участников распределяют по группам в каждой дисциплине. Для каждой группы предусмотрен свой конверт со скрамблами. Каждая дисциплина проводится в 1-4 раунда, в зависимости от количества участников. В полуфинал обычно проходят 32 лучших участника из предыдущего раунда. В финал — 12 лучших из полуфинала.

Скоростная сборка

Перемешиванием головоломок занимаются скрамблеры (скрамблы - это последовательность ходов, которую генерирует компьютер для запутывания головоломки). У участника есть минута на моральную подготовку и 15 секунд на преинспекцию, после чего он должен начать собирать головоломку. Судья следит за тем, чтобы подготовка и преинспекция не превышала положенного времени. Так же он следит за соблюдением всех правил WCA в течение всего процесса. Как считается: отбрасывается лучшая и худшая попытки, а из трёх оставшихся берётся среднее арифметическое. Если среднее время двух участников на соревновании совпадает, то смотрят по лучшей попытке.

За несоблюдение правил во время сборки полагаются штрафы (от +2 до дисквалификации). Судить может любой участник, необходимо лишь знание правил WCA..

Блайнд (сборка вслепую)

В общем процедура такая же, как и при скоростной сборке. Каждый участник делает 3 попытки, лучшая из которых идет в зачет. Участник запускает таймер самостоятельно, снимает крышку с куба, запоминает куб, надевает повязку и собирает головоломку. Таким образом, время сборки куба в слепую включает время запоминания и время сборки. Задача судьи - держать лист бумаги между лицом участника и головоломкой, обнулять таймер.

Мультиблайнд (сборка нескольких кубиков вслепую)

Участник должен сказать заранее, сколько кубов он собирается запомнить и собрать. Процедура в общем такая же, как и в блайнде. Участник запускает таймер, начинает запоминать по очереди каждый куб (не больше 10 минут на куб), после чего надевает повязку и по очереди собирает кубы. По окончанию так же подсчитывается число собранных и несобранных кубов. Конечный результат рассчитывает как кол-во собранных кубов минус кол-во несобранных.

Призы

Согласно правилам Ассоциации, группа организаторов соревнования должна иметь сертификаты для всех категорий победителей, подписанные главой организационной группы и представителем WCA. Так же в зависимости от масштаба соревнований и спонсоров, победителям предоставляются призы: медали, кубки, чаще всего головоломки (так как обычно спонсированием WCA соревнований занимаются магазины головоломок), так же могут быть и другие призы. На национальных, континентальных соревнованиях, а так же на Чемпионате Мира победители в номинации «Сборка кубика Рубика» награждаются сертификатом на поездку на более крупные соревнования или денежным чеком.

3.Практическая часть

3.1.Анкетирование

Я провела исследование на актуальность головоломки с помощью анкетирования, в котором участникам нужно было ответить на вопросы.

Участвовало 90 человек. Это учащиеся 4«а», 4 «в», 4 «б», 7 «а» классов.

Вопросы анкеты.

1) Пытались ли вы хотя бы раз собирать кубик Рубика?

2) Можете ли Вы собрать полностью одну грань?

3) Можете ли Вы полностью собрать все грани?

4) Хотели бы Вы научиться полностью собирать кубик Рубика?

Итак, все пытались собирать кубик Рубика, больше половины могут собрать одну грань, и почти все хотят научиться полностью собирать головоломку.

Вывод: Анкетирование показало, что кубик Рубика актуален! Мало кто умеет собирать полностью кубик, не знают, как это сделать и хотят научиться!

3.2. Мастер- класс с одноклассниками.

После рассказа в классе о кубике Рубика я провела мастер-класс по сборке кубиков. Многие мои одноклассники приобрели кубик, и мы часто вместе собираем, учим и учимся друг у друга. Эти занятия очень увлекательны, с одной стороны - они укрепляют нашу дружбу, с другой - развивают логическое мышление, пространственное воображение ( Приложение №2).

Мой мастер-класс получил неожиданное продолжение: возникла идея провести школьные соревнования по спидкубингу (Приложение №3). Эту идею удалось реализовать в классах, где я проводила анкетирование. Из потенциальных участников (это те 18 ребят, кто в анкете указал, что умеет собирать кубик), троим, удалось собрать кубик полностью. Их результаты:

Челноков Артём, 4 «а» – пирамидка Рубика за 22 сек.;

Некипелов Артём, 7 «а»: 3х3 - за 1 мин; 2х2 – 42 сек.;

Видяев Алексей, 7 «а»: 3х3 – за 1мин. 44 сек., 2х2- 15 сек.

Мои результаты:

Кубик Рубика 3х3 – 1,35 сек;

Кубик Рубика 2x2 – 43 сек;

Пирамидка Рубика – 21сек;

Ivicube -17 сек;

Skewb- 1,1 сек;

Mirror Вlocks-3,22 сек;

Мельница – 1,46 сек;

Цилиндр Рубика – 2,48 сек

.

3.3 Применение кубика Рубика в психологии

Психологи используют кубик Рубика в методике, предназначенной для диагностики уровня разви­тия наглядно-действенного мышления.

Пользуясь известным кубиком Рубика, ребенку задают раз­ные по степени сложности практические задачи на работу с ним и предлагают их решить в условиях дефицита времени (Приложение №4).

Совместно с психологом детского сада № 145 я провел эксперимент по выполнению заданий с использованием кубика Рубика. Мои наблюдения пригодились для диагностики уровня развития наглядно-действенного мышления детей подготовительной к школе группы.

4.Заключение

Теперь я знаю об истории появления кубика Рубика и о его создателе. Могу поделиться этой информацией с друзьями.

Я выяснила, что есть еще формулы по сбору кубика Рубика и мне предстоит их ещё изучить, чтобы улучшить свой собственный результат.

В школе стало больше учеников, заинтересовавшихся этой головоломкой.

Кубик Рубикаразвивает усидчивость и способность добиваться результата.

Он помогает психологам при диагностике наглядно-действенного мышления детей и их готовности к школе.

По результатам моего исследования, практически все учащиеся, участвовавшие в анкетировании, хотели бы научиться собирать головоломку. В перспективе планируется заинтересовать головоломкой всех учащихся школы и совместно с учителями разработать программу математического кружка, где можно будет решать задачи на основе этой так полюбившейся многим игрушки, научить всех желающих собирать кубик, обмениваться опытом, проводить соревнования.

Моя мечта – поучаствовать в соревнованиях по спидкубингу, которые проводит WCA.

Литература

1. http://cub-rub.ru/interesnoe.php

2. http://cub-rub.ru/recordu.php

3. http://www.rubik-effects.com/history.php

4. http://www.peoples.ru/art/sculpture/erno_rubik/

5. http://persones.ru/biography-354.html

6. http://cub-rub.ru/ErnoRubik.php

7. Дубровский В. Статья «Математика волшебного куба», журнал «Квант» № 8, 1982, стр.22-27,48.

8. Калужнин Л.А., Сущанский В.И.. Преобразования и перестановки.-М.: Наука.Главная редакция физико-математической литературы, 1985 – 160 с.

9. Константинов И. Статья «Венгерский кубик», журнал «Наука и жизнь» № 3, 1981, стр.131-135.

10. Константинов И. Статья «Собрать кубик. Это не сложно», журнал «Наука и жизнь» № 5, 1983, стр.114-119.

11. Сборник материалов московских выездных математических школ под редакцией А.Заславского, Д.Пермякова, А.Скопенкова, М.Скопенкова и А.Шаповалова. М.: МЦНМО, 2009.

Приложения

Приложение №1. Интересные факты

• Изобретен профессором архитектуры и дизайна ЭрноРубиком в 1974 в Будапеште, но не экспортировался из Венгрии до 1980

• У самого изобретателя на решение головоломки ушло 30 дней!;

• Первоначально Кубик Рубика был известен как «Магический кубик»;

• Своеобразный антирекорд был установлен 45-летний британец Грэм Парк после 26 лет беспрерывных усилий таки собрал кубик;

• Первый Чемпионат Мира по кубику Рубика пошел в Венгрии в 1982г и был выигран студентом из Лос-Анджелеса по имени Мин Тай (MinhThai), собравшим кубик Рубика за 22,95сек.

• Соревнования проходят в нескольких номинациях: сборка одной рукой, ногами, с закрытыми глазами и даже под водой на одном дыхании.

• На пике популярности в 1980г, головоломку крутил каждый пятый житель земли!

• Существует 88 580 102 706 155 225 088 000 комбинаций Кубика Рубика;

• По всему миру было продано порядка 350 млн кубиков Рубика, как оригинальных, так и различных аналогов;

• Предположительно, минимальное количество шагов для сборки Кубика Рубика из любой позиции равно 20. Так называемое число Бога.

• Недавно поклонникам профессора Рубика был преподнесен новоиспеченный сюрприз. Дело в том, что Эрно создал очередную головоломку, которая получила наименование Rubik’s 360 (или «Шарик Рубика»). Многие прогнозируют, что новая ребус-игра Рубика будет пользоваться такой же популярностью, как и ее кубический собрат.

Приложение №2. Мастер-класс с одноклассниками.

Приложение 3. Соревнования по сборке кубика Рубика.

Приложение №4. Задания для психолога для определения наглядно-действенного мышления у детей старшего дошкольного возраста.

Ниже приведены описания девяти заданий, вслед за ко­торыми в скобках указано количество баллов, которое получает ребенок. На эксперимент отводится 9 мин (по минуте на задачу).

Замечание. Переходя от решения одной задачи к другой, каж­дый раз необходимо изменять цвета собираемых гра­ней кубика Рубика.

Задание 1. На любой грани кубика собрать столбец или стро­ку из трех квадратов одного цвета (0,3 балла).

Задание 2. На любой из граней кубика собрать два столбца или две строки из квадратов одного и того же цвета (0,5 балла).

Задание 3. Собрать полностью одну грань кубика из квадра­тов одного и того же цвета, т.е. полный одноцветный квадрат, включающий в себя 9 малых квадратиков (0,7 балла).

Задание 4. Собрать полностью одну грань определенного цве­та и к ней еще одну строку или один столбец из трех малых квад­ратиков на другой грани кубика (0,9 балла).

Задание 5. Собрать полностью одну грань кубика и в допол­нение к ней еще два столбца или две строки того же самого цвета на какой-либо другой грани кубика (1,1 балла).

Задание 6. Собрать полностью две грани кубика одного и то­го же цвета (1,3 балла).

Задание 7. Собрать полностью две грани кубика одного и то­го же цвета и, кроме того, один столбец или одну строку того же самого цвета на третьей грани кубика (1,5 балла).

Задание 8. Собрать полностью две грани кубика и к ним еще две строки или два столбца такого же цвета на третьей грани ку­бика (1,7 балла).

Задание 9. Собрать полностью все три грани кубика одного и того же цвета (2,0 балла).

Оценка результатов

Оценка результатов работы с этой методикой производится следующим способом. Если число баллов, набранных ребенком равно 10, то его наглядно-действенное мышление считается очень высоко развитым.

Если в процессе решения всех задач ребенок за отведенное время в сумме набрал от 4,8 до 8,0 баллов, то его мышление счи­тается высокоразвитым.

Если общая сумма баллов, набранных ребенком, оказалась в пределах от 1,5 до 3,5 баллов, то его наглядно-действенное мыш­ление рассматривается как среднеразвитое, а сам он — подготов­ленным к обучению в школе.

Если общая сумма баллов, набранных ребенком, не превыси­ла 0,8 балла, то его наглядно-действенное мышление считается слаборазвитым, а сам он по данному параметру не готов к обуче­нию в школе.