Моя корзина(0)

Интернет магазин

Логотип Ardupy3000

Наши продукты:

Использование IT-технологий как средство повышения интереса к спорту у современных школьников

Проект выполнил:
Рожков Александр
МБОУ гимназия №23
Г. Краснодар
Руководитель:
Леонтьева Любовь Андреевна
Учитель информатики

Введение.
В наше время физическая культура и спорт приобрели такую социальную значимость, аналога которой в истории общества не так просто найти. Такая популярность этой темы обусловлена с одной стороны стремлением человека развивать себя, в том числе и в физиологическом плане, а с другой – со стремительным спадом популярности активного образа жизни у современных подростков. Именно поэтому данный проект особенно актуален в наши дни.
Если спросить у школьников, почему они не посещают секции, или почему предпочитают сидеть дома во время солнечного дня, то чаще всего можно услышать ответ: «Гораздо интереснее сидеть за компьютером (поиграть в игру)». По какой причине возникает такой ответ?
Действительно, если подумать, то любое физическое занятие, будь то плавание, бег, отжимания требуют не только сильных мышц и силы воли, но и интереса, желания заниматься именно этим.
Зададим вопрос самим себе: какой урок в школе будет интересный? Что такого особенного учитель на уроке может предложить школьникам, чтобы они полностью погрузились в работу? Любому современному подростку хотелось бы работать с компьютером, а не с тетрадями и учебниками, хотелось бы обсуждать свои достижения и общаться с другими ребятами, и, конечно, соревноваться. Ведь именно соревнуясь мы доказываем, что мы особенные, а каждому хочется быть в чем-то особенным.
Придя к этому выводу и было решено создать такой проект, который помог бы решить если не все, то большинство этих проблем.
Цель проекта – повысить интерес детей и подростков к занятию спортом, используя современные IT технологии.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1.  Создать прибор для счёта отжиманий и передачи данных на сервер.
2.  Создать веб-сайт, на который будут поступать данные, и на котором пользователи смогут просматривать их.
Среди всех различных упражнений были выбраны именно отжимания, потому что они являются простым видом физических упражнений, при выполнении которого не требуется особый контроль со стороны человека.
Перед созданием проекта была поставлена следующая гипотеза – данный прибор позволит удобно и быстро обрабатывать результаты отжиманий и поэтому позволит увеличить популярность спорта среди детей и подростков. 
При создании прибора для учета отжиманий использовалась авторская идея, которая основывалась на пожеланиях со стороны учителя физкультуры и школьников.
Во время создания сайта были использованы различные ресурсы, в том числе книги Майкла Доусона и Джона Дакетта, а так же большое количество Интернет-библиотек и форумов по программированию. Полный список источников указан в конце работы.
Глава 1. Создание прибора для счёта отжиманий и передачи данных на сервер.
В качестве материала для корпуса устройства был выбран красный ABS пластик, что исключает возможность плавления прибора под воздействием солнечного света. Сама конструкция изготовлена на 3D принтере. Толщина стенок корпуса составляет 1,2 мм, что позволяет корпусу выдержать вес человеческого тела и даже удар баскетбольного мяча. 
Управление устройством осуществляется Arduino-подобным микроконтроллером Espruino, который программируется на языке JavaScript, это позволяет в несколько раз оптимизировать код и даже ускорить ход некоторых действий. Подключение к сети интернет происходит через Ethernet shield основанный на чипе WizNet5500. Питание устройства осуществляется посредством передачи электричества по неиспользуемым проводам патч-корда по технологии PoE, которое осуществляется следующим образом (Рис. 1.):
 
Рис. 1. Питание устройства.

Таким образом соединение устройства производится всего лишь одним кабелем. Само устройство выполнено из фанеры, деревянного бруса, лдсп с пластиковыми и металлическими элементами. На корпусе устройства расположены инструкции к аппарату и логотип проекта (Рис. 2.).
 
Рис. 2. Логотип проекта.

Для определения отжимания используется кнопка, она срабатывает при касании платформы грудью. Также на корпусе расположен светодиод для индикации касания платформы, клавиатура для ввода идентификатора пользователя и экран для отображения вводимой информации и количества отжиманий. При вводе идентификатора пользователя устройство выполняет HTTP запрос к серверу на страницу соответствующую идентификатору клиента, если идентификатор не действителен, то сервер отправляет отрицательный ответ, и прибор сообщает клиенту о неправильности вводимого id номера. Если идентификатор действителен, то при каждом последующем отжимании аппарат будет отправлять данные на сервер, вплоть до выхода клиента из системы.
Ниже представлен код запроса на идентификацию клиента по id номеру и обработка полученного результата:
#Python
#Валидация идентификатора
def isclient(id):
    db,cursor=newconn()
    sql = """SELECT * FROM `clients.sport` WHERE `id` = """+id
    cursor.execute(sql)
    db.commit()
    f=str(cursor.fetchall())
    cursor.close()
    db.close()
    if f=="()":
        return "err"
    else:
        return "ok"
Глава 2. Создание веб-сайта с возможностью хранения и просмотра данных.
Для создания front-end части сайта были использованы языки HTML5 и CSS3. Выбор был остановлен на них, потому что в результате использования этих языков получается простой и легкий код. Так же в HTML5 используется новая возможность хранения локальных данных. Это улучшает безопасность и производительность, так как данные сохраняются даже после закрытия браузера. Кроме этого, вам не нужно беспокоится о том, что данные не сохранятся, если пользователь захочет очистить временные файлы.
Локальное хранение является отличным решением с точки зрения многих аспектов, именно это позволяет HTML5 инструментам запускать приложения без сторонних плагинов. Имея возможность хранить данные в пользовательском браузере, вы легко сможете реализовывать следующее: хранить пользовательскую информацию, кэшировать данные, загружать предыдущее состояние приложения пользователя.
Также для добавления анимации, видео и интерактивных элементов был использован язык JavaScript в связке с библиотекой Jquery.
Сайт расположен на 3 серверах raspberry pi 3 model B в изготовленных создателем проекта корпусах с активным и пассивным воздушным охлаждением, в связи с чем срок службы серверов значительно увеличивается. Сервера расположены в помещении создателя проекта и связываются с всемирной паутиной при помощи обычного домашнего маршрутизатора. Для сайта приобретён домен и ssl wildcard сертификат (Рис. 3.). Управление серверами осуществляется посредством подключения к ним с помощью удалённого рабочего стола VNC.
 
Рис. 3. Управление серверами.

Веб-сайт расположен на Python-сервере Flask поддерживающем одновременное подключение нескольких клиентов. Работоспособность сайта постоянно проверяется устройством на основе микроконтроллера Arduino. Данное устройство подключается к сайту через wifi модуль, установленный на нём. Этот девайс считает посетителей на сайте (данная операция надёжно защищена сквозным шифрованием) и отображает количество посетителей на мониторе. За каждые 10 посетителей на сайте аппарат выдаёт конфету его создателю.
Ниже представлен код выдачи конфеты:
  //Arduino
  //Выдача конфеты
void fanCheck() {
  if(set==0){
    fanMemory = fanReceived;
    set++;
  }
  if (fanReceived - fanMemory > 20 || fanReceived < fanMemory) {
    fanMemory = fanReceived;
  } else {
    while (fanMemory < fanReceived && !(fanReceived%10)) {
      giveCandy();
      fanMemory = fanReceived;
    }  
  }
}
Скорость загрузки сайта при 3G подключении составляет не более 4-х секунд, что сводит к минимуму потери клиентов на этапе загрузки страницы. 
Сайт поддерживает все самые современные технологии такие как: 
• протокол http версии 1.1; 
• протокол https;
• push уведомления; 
• офлайн страница; 
• возможность скачать сайт, как мобильное приложение.
На сайте используется шифрование, поэтому злоумышленникам будет крайне сложно украсть данные пользователей. На сервере установлена новейшая версия базы данных MySQL, доступ к которой возможен только из локальной сети, что исключает возможность внешнего воздействия на неё. Также существует мобильная версия сайта. Скрипт при помощи библиотеки device js на странице решает, какой css файл подгрузить, для мобильной версии, а какой – нет.
Ниже представлен код определения устройства:
//JavaScript
//Определение устройства
<script type="text/javascript" >
  if (device.desktop()) {
      document.write("<link rel='stylesheet' href='/static/sport/css/client_main.css' type='text/css'>");
  }
  else {
      document.write("<link rel='stylesheet' href='/static/sport/css/client_mainMobile.css' type='text/css'><meta name='viewport' content='width=device-width' />");
  }
</script>
Для back-end части сайта была выбрана библиотека flask языка Python, потому что у автора проекта уже был опыт написания программ на этом языке. А библиотека была выбрана из-за простоты настройки и приемлемых системных требований. Связь с базой данных осуществляется с помощью библиотеки MySQLdb, она была выбрана из-за своей стабильной работы и большой степени функциональности (Рис. 4.). 
 
Рис. 4. Библиотека MySQLdb.
Заключение
В результате выполнения проекта было получено рабочее устройство для подсчета отжиманий человека, поддерживающее связь с сервером, на котором организуется связь данных и конкретного id-номера. Такая система позволяет копить данные пользователя, позволяя ему легко и удобно следить за своими результатами.
Таким образом, задачи, которые были поставлены перед созданием прибора, а именно: создать прибор для счёта отжиманий и передачи данных на сервер и создать веб-сайт, на который будут поступать данные, и на котором пользователи смогут просматривать их, – были достигнуты.
Данная система была испытана на нескольких подростках, в том числе и на самом авторе. На начальном этапе было несколько недочетов, и к текущему времени они все устранены.
Апробация устройства, пусть и не в массовом порядке, позволяет сделать вывод, что устройство достигает цели, ради которой было создано – увеличивает интерес к спорту у современных школьников.
Из этого следует, что гипотезу о том, что данный прибор позволит удобно и быстро обрабатывать результаты отжиманий и поэтому позволит увеличить популярность спорта среди детей и подростков можно считать доказанной и верной.
Теперь, когда такие приборы будут создаваться, спорт и физическое здоровье человека начнут увеличивать свою популярность и, возможно, вернуться на место главного интереса у современных подростков и не только.

Список источников. 
1.  Доусон Майкл. Программируем на Python. – СПб.: Питер, 2014. – 416 с. 
2.  Дакетт Джон. HTML и CSS. Разработка и дизайн веб-сайтов. – М.: Эксмо, 2013. — 480 с.
3.  Дакетт Джон. Javascript и jQuery. Интерактивная веб-разработка. – М.: Эксмо, 2017. – 640 с.
4.  Уоллес Шон, Ричардсон Мэтт. Заводим Raspberry Pi – Амперка, 2013 – 230 с.
5.  StackOverFlow. Крупнейшее в мире сообщество разработчиков. 2008. [Интернет ресурс] // URL: https://stackoverflow.com (дата обращения: 13.03.2018)
6.  Flask Russian docs. Документация к Python веб-фреймворку Flask на русском языке 2013. [Интернет ресурс] // URL: https://flask-russian-docs.readthedocs.io (дата обращения: 18.03.2018)
7.  Flask docs. Документация к Python веб-фреймворку Flask 2010. [Интернет ресурс] // URL: http://flask.pocoo.org (дата обращения: 18.03.2018)
8.  Wiki amperka ru js docs. Документация к языку javascript в микроконтроллере 2018. [Интернет ресурс] // URL: http://wiki.amperka.ru/js:start (дата обращения: 17.03.2018)
9.  Mysql Oracle docs. Документация к базам данных mysql 2018. [Интернет ресурс] // URL: https://dev.mysql.com (дата обращения: 18.03.2018)
10. Python libraries docs. Документация к подгружаемым Python библиотекам 2018. [Интернет ресурс] // URL: https://pypi.python.org (дата обращения: 18.03.2018)
11. Espruino web-site. Официальный сайт espruino 2017. [Интернет ресурс] // URL: https://www.espruino.com (дата обращения: 15.03.2018) 
12. Forum amperka ru. Форум «amperka» 2018. [Интернет ресурс] // URL: http://forum.amperka.ru  (дата обращения: 18.03.2018) 

dialogflow logoНапишите нам, мы в онлайне!