Использование свободного программного обеспечения при разработке устройств для развития мозговой и физической активности (Владимир Симонов, OSEDUCONF-2022) — различия между версиями

;{{SpeakerInfo}}: {{Speaker|Владимир Симонов}}
<blockquote>
Рассмотрена разработка устройств, компенсирующих статичную нагрузку на организм человека, возникающую при длительной
работе за компьютерами и электронными устройствами, а также в условиях пандемии. 

Разработанные устройства содержат программно-аппаратные решения, использующие свободное программное обеспечение (СПО), позволяющие пользователю улучшить показатели физической и мозговой активности.
</blockquote>

{{VideoSection}}

{{vimeoembed||800|450}}
{{youtubelink|}}

{{SlidesSection}}
[[File:Использование свободного программного обеспечения при разработке устройств для развития мозговой и физической активности (Владимир Симонов, OSEDUCONF-2022).pdf|left|page=-|300px]]

{{----}}

== Thesis ==

=== Введение ===
В условиях пандемии и последовавшей за ней самоизоляции много людей проводят время в статичной сидячей позе за
компьютером, гаджетами, что ведёт к гиподинамии. В большой степени указанное относится к преподавателям, вынужденным,
вместо аудиторных занятий с определённым уровнем двигательной активности, проводить время за компьютером вследствие
дистанционного режима организации занятий. Студентов гиподинамия коснулась также в большой степени. 

Гиподинамия привела к снижению двигательной активности и к её неизбежным последствиям: нарушениям опорно-двигательного
аппарата, кровообращения, дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистой системы и пр. От преимущественно сидячего образа
жизни ухудшается обмен веществ, появляются застои в тазовых органах, увеличивается общий вес тела. 

Гиподинамия отрицательно сказывается на работе головного мозга  —  появляется общая слабость, бессонница, чрезмерная
утомляемость, уменьшаются трудоспособность, умственная активность. 

Бороться с уже проявившимися и укоренившимися последствиями гиподинамии значительно труднее, чем их локализовать,
купировать в ходе их развития. Поэтому в группе кружка программирования, электроники и робототехники в Российском
государственном социальном университете была поставлена и решена задача разработки специализированных устройств для
преодоления влияния гиподинамии и для тренировки мозговой и физической активности. За несколько лет было разработано
более десяти таких устройств, и здесь представлены наиболее типичные. 

=== Решение задачи разработки устройств компенсации последствий гиподинамии ===
Разработанные устройства относятся к программно-аппаратным средствам и  основаны [https://alexgyver.ru/lessons/big-projects/ на микроконтроллерных и микропроцессорных платформах Raspberry Pi, Arduino], IskraJS, разнообразных электронных и электромеханических
компонентах и т.д. Устройства размещались в специально разработанных корпусах, для чего применялось 3D-прототипирование и
печать. 

Для программирования применялось свободное программное обеспечение, например, для Arduino использовался язык С++ (версия
Wiring). 

=== Устройство 1: отслеживание осанки и времени работы за компьютером ===
Данное устройство вносит весомый вклад в решение поставленной задачи, в особенности для учащейся молодёжи<ref name="d2">Проблема гиподинамии студенческой молодёжи // Современные проблемы формирования здорового образа
жизни у студенческой молодёжи: материалы Международной научно-практической интернет-конференции, 16—17 мая 2018 г.,
Минск, Беларусь / БГУ, Фак. социокультурных коммуникаций, Каф. экологии человека; редкол.: И.&nbsp;В.&nbsp;Пантюк (отв. ред.) [и
др.].  —  Минск: БГУ, 2018 г.  —  С. 234—237.</ref>. Здесь
контролируются несколько параметров: поза человека (а именно, сгорбился человек, или сидит прямо); допустимое для
данной категории работников максимальное непрерывное время работы за компьютером. Имеется дополнительная функция
сигнализации о недопустимой контрастности экрана компьютера по отношению к фону. Функционирование устройства состоит в
следующем.

#  При превышении максимально допустимого времени пребывания за компьютером устройство сигнализирует и выдаёт
настойчивые сигналы о необходимости сделать перерыв в занятиях.
#  Если осанка нарушена, прибор настойчиво сигнализирует об этом. Устройство выдаёт запрос на приведение позы в
нормальное положение.
#  Если контрастность (соотношение яркости экрана по отношению к яркости фона) недопустима, прибор также настойчиво
сигнализирует об этом. Автор данного проекта  —  Белан&nbsp;А.&nbsp;В., выпускник магистратуры Российского государственного
социального университета, научный руководитель В.&nbsp;Л.&nbsp;Симонов.


Это устройство было протестировано в нескольких организациях, включая среднюю школу и университет. Были получены
положительные результаты.

=== Устройство 2: биатлон в помещении ===
Этот достаточно перспективный проект позволяет в перерыве между занятиями выполнять активные двигательные действия,
аналогичные соревнованию «Биатлон», а именно:
*  провести серию выстрелов из лазерного пистолета;
*  пройтись быстрым шагом или пробежать определённое расстояние;
*  повторить серию выстрелов из лазерного пистолета и снова преодолеть дистанцию.

Таким образом, соревнуются несколько человек. При выполнении вышеперечисленных действий очки начисляются с учётом
противоположных (по эффекту) действий: стрельбы из пистолета и перемещения (ходьбы или бега) по дистанции. В итоге
побеждает тот, у кого твёрдая рука, и достаточно быстро передвигается. Студенты с удовольствием использовали данный
проект.  

=== Устройство 3: «Запомни и воспроизведи цветовую последовательность» ===
Целью третьего проекта «Запомни и воспроизведи цветовую последовательность» является создание игры для тренировки памяти
на базе платформы для разработки электронных устройств Arduino Uno. Здесь тренируется память пользователя. 

Сущность игры состоит в следующем. Электронное устройство вырабатывает цветовую последовательность (зажигание
разноцветных светодиодов), которую следует запомнить и воспроизвести путём нажатия на соответствующие кнопки. С каждым
шагом количество выработанных комбинаций увеличивается на одну. Для лиц с ограниченными возможностями здоровья по
зрению предусмотрены звуки разных тонов. В результате сбора статистики было отмечено, что педагоги среднего и старшего
возраста в среднем смогли воспроизвести последовательность из 25—30 шагов. Студенты воспроизводили иногда до 45—50
шагов.

Данная разработка является доступной для большого количества людей за счёт использования СПО и может применяться в
образовательных целях. Все материалы, использованные при создании проекта, имеются у большинства не только
разработчиков, но и людей без специальной подготовки, а используемое программное обеспечение является бесплатным с
открытым исходным кодом и не требует дополнительной установки, так как является информационной системой с
веб-интерфейсом<ref name="d3">Лапшина&nbsp;Е.&nbsp;А., Симонов&nbsp;В.&nbsp;Л. Преимущества информационных систем с веб-интерфейсом // XIX
Международная конференция «Современные информационные технологии в образовании, науке и
промышленности» 29—30 апреля 2021 года, г. Москва.  —  Стр. 62—65. URL:[https://www.mairo.ru/files/archive/Sbornik 19 konferencii. 2021.pdf]. 
Дата обращения 20.04.2022&nbsp;г.</ref>. 
Данный проект разработан для условий пандемии, когда физическая и умственная активность людей
снижена<ref name="d4">Лапшина&nbsp;Е.&nbsp;А., Симонов&nbsp;В.&nbsp;Л. Создание игры для тренировки памяти на базе платформы для разработки
электронных устройств Arduino Uno // XIX Международная конференция «Современные информационные технологии в
образовании, науке и промышленности» 29-30 апреля 2021 года, г. Москва.  —  Стр. 121—124. 
URL: [https://www.mairo.ru/files/archive/Sbornik 19 konferencii. 2021.pdf].</ref>.

Отметим, что представленные разработки преследует в первую очередь учебные цели, [[Программирование с использованием СПО, электроники и робототехники как средство развития координации, моторики и реакции для лиц с заболеванием «Детский церебральный паралич» (Владимир Симонов, OSEDUCONF-2021)|в особенности, включая обучение лиц с ограниченными возможностями здоровья]], и не претендует на полноту соответствия требованиям к серийно выпускаемым
изделиям. 

=== Выводы ===
Разработаны устройства, компенсирующие статичную нагрузку на организм человека, гиподинамию, возникающую при длительной
работе за компьютерами, электронными устройствами и в условиях пандемии. Разработанные устройства содержат
программно-аппаратные решения, использующие свободное программное обеспечение (СПО), позволяющие пользователям улучшить
показатели физической и мозговой активности, о чём свидетельствуют замечания и отзывы всех, кто воспользовался
разработками.

Ссылка на проект «Запомни и воспроизведи цветовую последовательность» (приведён фрагмент программного кода):
[https://github.com/Vladimir28091959/BIATHLON/blob/1143a1f3e0020cc123e8bc8274c45680647d7cb8/BIATLON.txt] 



{{----}}
[[File:{{#setmainimage:Использование свободного программного обеспечения при разработке устройств для развития мозговой и физической активности (Владимир Симонов, OSEDUCONF-2022)!.jpg}}|center|640px]]
{{LinksSection}}
<!-- <blockquote>[©]</blockquote> -->

<references/>

[[Категория:OSEDUCONF-2022]]
[[Категория:Draft]]