Кубик Рубика

Государственное учреждение образования

«Суйковская базова школа Витебского района»

 

 

Научно – исследовательская работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Станько Артем Андреевич,

учащийся 6 класса

Станько Максим Андреевич

учащийся 9 класса

Научный руководитель

Песоцкая Наталья Васильевна,

учитель географии и биологии

 

Суйково, 2019

 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ  ………………………………………………………………	3
I. Основная часть  …………………………………………………...........	4-8
1.1 Кубик Рубика – что это такое?  ……………………………………...	4
1.2 История создания «Кубика Рубика»  ………………………………..	4
1.3 Разновидности головоломки  ………………………………………..	5
1.4 Механизм и алгоритм сборки  ……………………………………….	6-8
II. Практическая часть  …………………………………………………..	8-9
2.1 Анкетирование  ……………………………………………………….	8
2.2 Мастер- класс  ………………………………………………………...	9
Заключение  ……………………………………………………………….	9
Источники информации  …………………………………………………	10
Приложение  ………………………………………………………………	11-17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ:

С самого раннего детства меня всегда увлекали логические задачи  и головоломки. О кубике Рубика знаю не понаслышке. Впервые я увидел его у старшего брата Максима. Сложить самому получилось не зразу. Этот хитрый кубик с гранями шести разных цветов уже более 30 лет покоряет сердца и умы людей по всему миру. И я задумался, кубик Рубика, это простая игрушка или увлекательная головоломка с серьезным испытанием для мыслительных способностей.

Актуальность  моей работы подтверждает то, что  современный мир,  это век новых технологий  и он перенасыщен компьютерными играми и гаджетами, а значит, по-прежнему актуально умение логически мыслить, решать нестандартные задачи. Кубик Рубика, являясь доступной игрушкой, позволяет развивать логику, пространственное мышление, тренирует мелкую моторику, память, воспитывает целеустремленность.

Объект и предмет исследования: кубик Рубика

Цель работы – повысить интерес к головоломкам, так как они развивают логику и интеллект.

Задачи работы:

·        узнать, о создании и истории возникновения кубика Рубика;

·        изучить алгоритм сборки;

·        провести опрос и мастер – класс;

·        сделать вывод

Методы исследования:

1)  Анализ различных источников информации (литературы, интернет-ресурсов).

2) Самостоятельное решение сборки кубика Рубика.

3) Провести опрос.

4) Провести  мастер-класс среди учеников 5-9-х классов.

Гипотеза: кубик Рубика – не простая игрушка, а увлекательная, популярная головоломка, с серьезным испытанием для мыслительных способностей и проявлением упорства тех, кто его собирает.

 

 

I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:

1.1 Кубик Рубика – что это такое?

«Кубик Рубика» (первоначально был известен как «Магический кубик») — механическая головоломка, изобретённая в 1974 году венгерским скульптором и профессором архитектуры Эрнё Рубиком.  Кубик Рубик  -   представляет собой пластмассовый куб. Его видимые элементы снаружи выглядят как 54 грани малых кубиков, составляющих один большой куб, и способны вращаться вокруг 3 внутренних осей куба. Каждая грань состоит из девяти квадратов и окрашена в один из шести цветов, в одном из распространённых вариантов окраски расположенных парами друг напротив друга: красный — оранжевый, белый — жёлтый, синий — зелёный. Повороты граней позволяют переупорядочить цветные квадраты множеством различных способов. Задача игрока заключается в том, чтобы, поворачивая грани кубика, вернуть его в такое состояние, когда каждая грань состоит из квадратов одного цвета («собрать кубик Рубика»).

Считается, что кубик Рубика — лидер среди игрушек по общему количеству продаж: по всему миру было продано порядка 350 млн. кубиков Рубика, как оригинальных, так и различных аналогов. Если их поставить в ряд, то они протянутся почти от полюса до полюса Земли.

1.2. История создания «Кубика Рубика»

В середине 1970-х Эрнё Рубик работал в академии Прикладного искусства в Будапеште. Для того чтобы доходчиво объяснять основы математической теории групп и развивать у студентов навыки пространственного воображения. Рубик несколько лет бился над созданием наглядного учебного пособия в виде трехмерной задачи-головоломки. Вначале игрушка представляла собой набор из 27 деревянных кубиков с разноцветными гранями.(Приложение 1) В дальнейшем пришлось отбросить все лишнее: в своем первом кубике Рубик оставил всего 54 внешние грани – одноцветные у шести центральных кубиков, двухцветные у двенадцати боковых и трехцветные у восьми угловых. На место единственного «внутреннего» кубика был помещен цилиндрический скрепляющий механизм, так называемый «позвоночник» системы, который имел прочную связь со всеми наружными деталями, но позволял им свободно вращаться друг относительно друга. Любопытен тот факт, что, создав первый образец кубика, Рубик с ужасом осознал, что не в состоянии его собрать. Почти месяц затратил Эрнё на «приручение» собственного шедевра. Дело в том, что легендарный кубик имеет порядка 43 квинтильонов различных вариаций, и только одна из них является правильной.

В Россию  кубик пришел в 1981 году. По некоторым данным, права на выпуск игрушки обошлись  в немыслимую тогда сумму 3 миллиона долларов. Первыми силу головоломки ощутили на себе учителя - целые классы целеустремленно, не выходя на перемены, ожесточенно вертели Кубик. Школьники собирали его во время уроков под партами. Учителя, отобрав его во время уроков, сами скрипели Кубиком на занятиях, отгородившись от подопечных классным журналом. А потом допоздна засиживались в учительской, пытаясь собрать Кубик. В школах проходили «закрытые» чемпионаты на скорость - находись легендарные личности, которые смогли в первые годы его существования собрать его за одну минуту. Интересно что, у самого Эрно Рубика в первый раз на сборку ушел целый месяц.

Стоит заметить, что в 90-е годы кубик обрел второе дыхание - появился Кубик Рубика для Windows. В Кубик теперь можно поиграть и на компьютере. Но живой, осязаемый, фирменно скрипящий кубик, сегодня все еще большая редкость! Возможно поэтому, несмотря на то, что молодое поколение отдает предпочтение электронным играм, в наши дни Кубика Рубика снова становится бестселлером во многих странах.

Энтузиастов, занимающихся сборкой кубика Рубика на время, называют спидкуберами. А сама скоростная сборка — спидкубинг.

Первый белорусский чемпионат по спидкубингу состоялся в 2014 году.

1.3. Разновидности головоломки

С момента изобретения Кубика Рубика было придумано немало аналогичных головоломок, порой очень занятных, красивых и необычных. Помимо традиционного 6-цветного исполнения кубика 3-х гранного кубика, есть 2-х, 4-х, 5-ти, 6-ти, 7-ми, 8-ми, 9-ти. 10-ти, 11-ти, так же были попытки изготовления таких  как 12-ти, 13-ти и даже 30-ти гранных. Так же есть кубики с исполнением не стандартных расцветок, с изображением различных рисунков и различных задач. Помимо этого есть «гибриды» - полученные объединением нескольких кубиков, варианты с закруглёнными углами. Спустя почти 30 лет после своего гениального изобретения — кубика, знаменитый профессор Эрнё Рубик создал новую головоломку — шар Рубика, демонстрация которого состоялась на выставке в Германии в феврале 2009 года. "Пирамидка Мефферта" - изобретена раньше кубика Рубика и является самой простой для сборки из перечисленных головоломок (хотя Эрнё Рубик не имеет никакого отношения к созданию этой головоломки). Его изобрел, немец Уве Меффертом. Существует даже кубик для слепых. Основная идея такого кубика — использовать вместо цветов различные фактуры, вроде металла, дерева, пластика, резины, камня, ткани… Человек может не глядя на такой кубик почувствовать «рисунок» на его гранях и сложить его. А одним из последних изобретений стал Кубик Рубика mp3-плеер. Для того, чтобы заставить этот плеер играть, необходимо собрать хотя бы один цвет на гранях кубика. Например, чтобы запустить проигрывание музыки, надо собрать верхнюю грань, а чтобы остановить — нижнюю, и так далее. Как говорится, и польза, и отдых. Если сложить классический Кубик Рубика для вас не проблема, попробуйте этот монструозный кубик под названием Петаминкс. Он состоит из 975 частей, в комплекте идет 1212 наклеек с цветами, которые необходимо наклеить на его грани, для создания этого кубика дизайнер Джеймсон Смит потратил 75 часов. Только представьте, сколько времени уйдет на его решение. (Приложение 2)

1.4. Механизм и алгоритм сборки

Существует множество алгоритмов сборки кубика Рубика: простых, созданных для новичков, в которых мало комбинаций, но зато долго выполнимых, сложных, разработанных для спидкуберов, в них, обычно, очень много комбинаций, но зато и время сборки резко сокращается. В основном, алгоритмы подразумевают сборку по слоям. Сначала верхний (самый простой), потом средний (немного сложнее) и потом самый сложный - последний слой. Сначала узнаем об обозначениях, которые помогут нам правильно «читать» алгоритм.

В — Верх, Ф — Фронт (или Фасад), П — Право, Н — Низ, З — Зад, Л — Лево

Самый удобный и геометрически разумный способ изображения кубика Рубика — фронтальной, правой и верхней стороной к зрителю. Низа, левой стороны и задней мы не видим.Если после буквы ничего не стоит, то мы вращаем эту сторону по часовой стрелке, как если бы мы смотрели на грань в лицо.Если после буквы стоит штрих (') то мы вращаем сторону против часовой, как если бы мы смотрели на грань в лицо.

Если после буквы стоит двойка 2, значит, крутим эту сторону на 180 градусов. Предположим, у нас есть алгоритм П В2 П' В'. Последовательность действий будет такова:

Правая грань на 90° по часовой стрелке.

Верхняя грань на 180°.

Правая грань на 90° против часовой стрелки.

Верхняя грань на 90° против часовой стрелки.

Если сомневаетесь, в какую сторону крутить — поверните Кубик той стороной, которую вы будете крутить, на себя, поверните грань и верните Кубик в исходное положение. Заметьте, движения Ф и З (П и Л, В и Н) делаются оба по часовой стрелке, но фактически — в противоход друг другу, так что есть где запутаться.(Приложение 3)

Этап 1. Собираем крест на верхней грани.

Выбираем сторону, которая будет верхом. Будем собирать «правильный» крест. Это означает, что на верхней стороне центр будут окружать детали того же цвета, а на боковых гранях – наклейки на верхнем кубике и центральном будут другого, но при этом также одинакового цвета. Чтобы собрать такой крест особых формул не требуется. Главное понять, какой кубик куда должен встать.

Этап 2. Собираем верхний слой, расставляем углы верхней грани.

Для того чтобы собрать всю белую сторону кубика Рубика, расставляем углы на свои места. Белую сторону и первый слой можно собрать без использования формул – это не требует особых навыков.

Этап 3. Собираем средний слой.

Поворачиваем кубик белой стороной вниз. Ищем сторону, чтобы было            3 кубика одного цвета по вертикали, проходящей через центральные кубики. Смотрим, каким цветом кубик сверху. Всегда отворачиваем от этого цвета. Если этот цвет справа: верхний слой налево, правый слой вверх, верхний слой направо, правый слой вниз, верхний слой ещё раз направо, фасад налево, верхний слой налево, а фасад направо. Если цвет слева: верхний слой направо, левую часть вверх, верхний слой налево, левую часть вниз, верхний слой налево, фасад направо, верхний слой направо, а фасад налево. Формулы повторяем до полного сбора второго слоя.

Этап 4. Собираем «неправильный» крест на «новой» верхней грани.

Противоположной стороной является жёлтая сторона. Если на стороне только один кубик жёлтого цвета, то формулу надо повторить 3-4 раза, если кубики стоят в виде прямой — 2 раза, а если четыре кубика, то 1-2 раза.Надо взять кубик к себе жёлтой стороной: нижняя часть направо, а фасад направо, правая часть вверх, а фасад налево, правая часть вниз, нижняя часть налево.

Этап 5. Делаем из «неправильного» креста «правильный».

Обязательно какие-нибудь вертикали, проходящие через центры, будут собраны. Берём кубик так, чтобы две несобранные части смотрели налево и направо, или чтобы одна несобранная часть смотрела на вас, а другая несобранная часть смотрела налево. Формула: правая часть вверх, верхняя часть налево, правая часть вниз, верхняя часть налево, правая часть вверх, верхняя часть 2 раза налево, правая часть вниз.

Этап 6. Расставляем углы верхнего слоя по своим местам.

Всё надо собирать относительно правого нижнего угла на противоположной стороне, в данном случае на жёлтой стороне. Формула: правая часть вверх, нижняя часть налево, правая часть вниз, нижняя часть направо. Повторить 2 раза.Поворачиваем жёлтую сторону так, чтобы несобранный кубик опять оказался в правом нижнем углу. Формулу повторяем столько раз, пока вся жёлтая сторона не будет собрана. Сам кубик не поворачиваем! Не пугайтесь, если кубик весь разобрался. Когда противоположная сторона соберётся, то всё встанет на свои места.

Этап 7. Разворачиваем углы правильными цветами.

Поворачиваем на себя белой стороной и смотрим на несобранные кубики одной из сторон: синей, красной, зелёной или оранжевой. Если не собран кубик на правой части, то используем формулу: правая часть вниз, верхняя часть налево, правая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, правая часть вверх, верхняя часть направо, правая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, правая часть вверх 2 раза. Если не собран кубик на левой части, то используем формулу: левая часть вниз, верхняя часть направо, нижняя часть налево 2 раза, левая часть вверх, верхняя часть налево, левая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, левая часть вверх 2 раза.

 

II. Практическая часть

2.1.Анкетирование

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

Участвовало 32 учащихся  5-9 классов.

 Итак, все пытались собирать кубик Рубика,  и почти все  (28уч./87.5%) могут собрать одну грань, и  все хотят научиться полностью собирать головоломку (32 уч./100%)

Вывод: Анкетирование показало, что кубик Рубика актуален! Мало кто умеет собирать полностью кубик, не знают, как это сделать и хотят научиться! (Приложение 4)

2.2. Мастер- класс

Я провел мастер-класс по сборке кубиков.  Многие   участники 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.

         Мой мастер-класс получил неожиданное продолжение: возникла идея провести школьные соревнования по спидкубингу. (Приложение 5) Эту идею удалось реализовать в классах, где я проводил анкетирование. Из потенциальных участников (это те 10 ребят,  кто в анкете указал, что умеет собирать кубик), и восьми  ученикам  удалось собрать кубик полностью. Их результаты:

Ну а мой личный рекорд по сборке классического кубика 3х3 составляет 55 секунд.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Закончив свой проект, я могу сказать, что всё то, что мной было задумано,  в целом получилось. Я сам научился собирать кубик Рубика и с каждым днем время сборки становится все меньше. Я могу помочь тем, кто ещё не овладел алгоритмом сборки, но очень хочет научиться собирать кубик. Мне захотелось добавить к своим исследованиям знания об других видах головоломки. Возможно, это будет уже новый, научно-исследовательский проект.

Я выполнил поставленную перед собой задачу и советую каждому не останавливаться перед трудностями, а искать решение, ведь это не так уж и сложно.

Работая над темой, я сделал много интересных открытий для себя. Познакомился с историей создания кубика Рубика и узнал немало интересных фактов, связанных с ним,  и теперь могу рассказать об этом всем заинтересовавшимся учащимся и взрослым.

Моя мечта – поучаствовать в соревнованиях по спидкубингу.

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ:

1. В. Дубровский, А. Калинин Новости кубологии // Квант. — 1992. — № 11. — С. 52-56.

2. М. Мыльников Всем кубикам кубик // Юный техник. — 1982. — № 7.

3. Источники Интернет-ресурса:

4. www.igrology.ru

5. www.playlab.ru

 6. www.rubiks.by

 7. www.rucube.ru

 8. www.kubik-rubika.narod.ru

 9. cubemir.narod.ru wikipedia.org

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Первый кубик Рубика

Приложение 2

Разновидности головоломки

 

 

 

 

			Пирамидка Мефферта
	Шар Рубика

 

 

 

 

 

 

	Мегамикс. Гигамикс

 

 

 

 

 

			Змейка Рубика
	Кукуруза или светофор

 

 

 

 

 

	Мезон.

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Алгоритм сборки кубика.

       Схема сборки кубика Рубика для начинающих состоит из 7 этапов.

         

 

 

 

 

Этап 1. Собираем крест на верхней грани.

.

Этап 2. Собираем верхний слой, расставляем углы верхней грни.

 

Этап 3. Собираем средний слой.

 

Этап 4. Собираем «неправильный» крест на «новой» верхней грани.

 

 

Этап 5. Делаем из «неправильного» креста «правильный».

Этап 6. Расставляем углы верхнего слоя по своим местам.

 

Этап 7. Разворачиваем углы правильными цветами.

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

Результаты анкетирования

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?

  Приняли участие 32 учащихся 5-9 классы

Ответы.

1) 28  да / 87.5%

2) 10 да / 31.25%

3)  8 да / 25%

4) 32 да / 100%

Приложение 5

Результаты мастер-класса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Станько Артем

2. Шибеко Никита

3. Макаров Сергей

4. Радченко Павел

5. Прижилуцкий Илья

6. Козлова Анастасия

7. Семенчукова Сабина

8. Станько Максим

 

Скачано с www.znanio.ru