X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Учусь играя
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Scratch (читается как «скрэтч») — визуальный язык программирования, богатая обучающая среда для людей всех возрастов. Он позволяет создавать интерактивные мультимедийные проекты: мультфильмы, книжные обзоры, научные эксперименты, игры и симуляторы. В визуальной среде Scratch вы можете изучить те области знаний, которые были вам недоступны. В нем есть полный набор мультимедийных инструментов, с помощью которых легко создавать чудесные приложения. Причем это гораздо проще, чем в других языках программирования! Scratch хорошо помогает в развитии навыка решения задач. А он важен во всех областях жизни, не только в программировании. В этой среде вы сразу получаете обратную связь и легко и быстро можете проверить свою логику. Визуальная структура позволяет очень просто отслеживать все шаги программ и развивать свое мышление. В целом благодаря Scratch легко понять основы компьютерной науки. Появляется мотивация для учебы и тяга к знаниям; вы учитесь в процессе, самостоятельно, исследуя разные области и совершая открытия.
Актуальность. Прелесть программирования — в возможности творить. Представьте себе: у вас появилась идея, вы пару часов провели за клавиатурой и создали новый программный продукт! Однако, как и любой другой навык, программирование требует тренировки. Во время обучения вы наверняка наделаете ошибок. Подумайте, как можно воплотить вашу идею другими способами, опробуйте разные техники, пока не добьетесь результата. И возьмитесь за что-нибудь новое.
Существуют множество сред программирования, которые предназначены для выполнения конкретных задач. Scratch (Скретч) гораздо легче, чем все традиционные языки программирования Паскаль, Бейсик, Си и т. д. Эта программа разрабатывалась как новая учебная среда для обучения школьников программированию.
Объект исследования:
Предмет исследования: программная среда Scratch
Цель исследования: исследовать возможности среды Scratch для создания игр и мультипликаций.
Задачи:
Изучить среду программирования Scratch, ее возможности и характеристики, уточнить особенности программирования на Scratch;
Рассмотреть потенциал программирования на Scratch, при создании игр;
Создать собственные проекты;
Провести анализ полученных результатов.
Гипотеза: Программирование одна из сложных тем в информатике, но эти сложности можно легко преодолеть создавая компьютерные игры в среде программирования Scratch
Глава 1. Теоретическое обоснование исследования
1.1 Среда программирования Scratch 2.0
Scrach (возможно от англ. fromscratch— «с чистого листа») — визуальная объектно-ориентированная среда программирования для обучения школьников. Она основана на построении программ из разноцветных кирпичиков-команд.
Свободный проект Scratch был разработан маленькой командой ученых из MIT Media Lab. В Scratch реализованы основные алгоритмические структуры: ветвления, циклы. В нем может быть выбран один из 50 языков интерфейса. Относительно недавно вышла русскоязычная версия, в которой команды можно задавать по-русски. В Сети существует сообщество пользователей, обменивающихся программами, написанными на языке Скретч. Оно находится по адресу http://scratch.mit.edu.
Создавая этот язык, ученые поставили более широкую задачу, чем научить учеников программированию. Основная идея проекта – стать частью образовательной программы детей и подростков, развить у них творческие способности, логическое мышление, свободу в использовании информационных технологий. Все это решается путем вовлечения учеников в создание собственных проектов: мультфильмов, демонстрационных роликов, программ-тренажеров, обучающих программ, компьютерных игр, интерактивных мультимедийных презентаций.
В основе программного продукта Scratch лежит графический язык программирования, включающий различные типы данных и структуры управления, реализованный в понятном, дружественном интерфейсе, доступном для понимания и использования учениками даже начальных классов. Кроме того, развитые алгоритмические конструкции языка Scratch и концепции объектно-ориентированного программирования позволяют создавать достаточно сложные и эффективные программы, делают эту среду полезной и для старшеклассников.
Любая проектно-исследовательская работа в Scratch основана на законах естественных наук: физики, математики, биологии.
1.2. Описание среды программирования Scratch 2.0
После запуска программы экран имеет вид (см. рис.1) – это интерфейс программы.
Рис. 1. Пользовательский интерфейс Scratch
Главная область (см. рис. 2), это, конечно же, сцена (располагается в правой части экрана), на ней отображаются результаты работы проекта.
Поле скриптов.
Рис. 2 Поле скриптов
1.3. Программирование в Scratch 2.0 на примере Игры «Волшебник-математик»
Волшебник-математик
На примере этого приложения мы познакомимся с двумя способами полезного применения списков: для хранения записей разного размера и в качестве указателя к другому списку. Под записью имеется в виду набор данных, относящихся к одному человеку, месту или предмету. В нашем случае каждая запись содержит ответ на загадку, а также
инструкции к ней. И хотя у каждой загадки всего один ответ, количество инструкций может быть разным.
Волшебник-математик просит пользователя загадать число и выполнить с ним несколько математических действий (сначала умножить его на 2, затем вычесть 2, потом разделить ответ на 10 и т. п.). А потом, когда пользователь выполнил все расчеты, волшебник использует свою магию, чтобы отгадать получившееся число. Таблица 1 показывает, как работает игра.
Таблица 9.2. Как работает волшебник-математик
Инструкции волшебника Число пользователя
|
Задумайте число |
2 |
|
|
Прибавьте к нему |
5 |
7 |
|
Умножьте полученное число на |
3 |
21 |
|
Вычтите из полученного числа |
3 |
18 |
|
Разделите полученное число на |
3 |
6 |
|
Вычтите из полученного числа задуманное |
4 |
Выдав последнюю инструкцию, программа скажет, что, если вы следовали всем инструкциям, у вас должно было получиться 4, хотя она и не знает, что загадали вы 2. Поиграйте, загадывая разные числа, и попробуйте понять, в чем тут фокус. Интерфейс этого приложения показан на рис. 3.
Рис.3 Интерфейс пользователя для приложения «Волшебник -математик»
В приложении три спрайта: Волшебник (Wizard) — он дает игроку
указания — и спрайты ОК и Новая игра (New game), которые отвечают
за одноименные кнопки. Также программа использует два списка, при-
веденных на рис. 4.
Рис. 4. Два списка спрайта Волшебник
Список инстр (справа) содержит 11 записей-загадок. Каждая включает ответ к загадке, инструкции и пустой элемент, маркирующий конец записи. Элементы списка слева (указатель) указывают на номер первого272 Scratch для детей элемента каждой загадки в списке инстр. Например, второй элемент в списке указатель — 9, и это значит, что запись, в которой содержится вторая загадка, начинается на девятой позиции списка инстр, как показано на рис. 4. В общих чертах опишем, как устроена игра.
1. Когда пользователь начинает новую игру, программе надо выбрать случайное число в диапазоне от 1 до 11 (сейчас в игре 11 загадок).
2. Посмотреть в списке указатель, с какой позиции начинается запись выбранной загадки. Например, если выбрана вторая загадка, то список указатель сообщает нам, что запись начинается с элемента 9 в списке инстр.
3. Обратиться к списку инстр по показателю, определенному на предыдущем шаге. Первый элемент понимается как ответ на загадку. Следующие — инструкции, которые будет произносить волшебник.
4. Теперь пусть волшебник поочередно произносит инструкции к загадке, пока не дойдет до пустого элемента, который означает последнюю инструкцию. Волшебник должен подождать, пока пользователь нажмет кнопку ОК, чтобы произнести еще одну инструкцию.
5. Дать ответ к загадке. Теперь, когда мы в общем и целом представляем себе, как должна работать эта игра, изучим скрипты для двух кнопок, приведенные на рис. 5
Рис. 5. Скрипты для обоих спрайтов-кнопок
Кнопка Новая игра при нажатии передает сообщение НоваяИгра. Когда, в ходе выполнения инструкций, пользователь нажимает ОК, спрайт задает переменной щелк значение 1 и тем самым информирует спрайт Волшебник, что пользователь выполнил все инструкции.
К огда спрайт Волшебник получает сообщение НоваяИгра, он выполняет скрипт, показанный на рис. 6.
Рис. 6 Скрипт Новая игра спрайта Волшебник
Новая Игра начинается с того, что убирается облачко с текстом, оставшееся от предыдущей загадки (если она была), а значение переменной щелк устанавливается равным 0 (1).
Затем в переменной загадки Номер сохраняется номер случайно выбранной загадки (2).
Потом программа считывает начальную позицию выбранной загадки из списка указатель и сохраняет его в переменной поз (3).
После этого скрипт использует переменную поз, чтобы получить ответ и сохранить его в переменной загадки Ответ (4).
Теперь скрипт увеличивает значение переменной поз на 1,
и она уже указывает на первую инструкцию к загадке(5).
Начинается цикл повторять пока не, поочередно выводятся все инструкции к загадке. Произнеся инструкцию, скрипт ждет, пока переменная щелк не изменит значение на 1, и после этого переходит к следующей инструкции (6).
Когда цикл доходит до пустого элемента, он прекращается, и скрипт произносит ответ (7).
Заключение
В результате исследования выяснилось, что Скретч-истории, выполненные с целью создания игры, могут быть сделаны самими учащимися для демонстрации на занятиях, проведения исследований, поиска ответов на поставленные вопросы.
Цель нашего исследования была достигнута: среда Scratch позволяет создавать свои проекты. При создании скриптов в Scratch не требуется написания текстов программ на формализованных языках программирования, так как здесь предоставлены все необходимые графические средства для изображения данных и структур управления. Совмещая графические блоки, можно создать программу и запустить ее на выполнение в той же среде Scratch.
Все поставленные задачи в начале нашего исследования были выполнены: изучены возможности и потенциал среды Scratch 2.0; созданы собственные проекты.
В результате проделанной работы гипотеза подтвердилась, в итоге осуществленного экспериментального исследования было установлено, что среда Scratch располагает всеми возможностями для самостоятельного созданиякомпьютерных игр.
Используя Scratch, научились выбирать интересные для нас направления работы, формулировать свои идеи, воплощать их в жизнь, делиться результатами. И на этом наша работа ещё не закончена. За кажущейся простотой Scratch скрываются возможности, которые необходимо использовать и в старшихклассах, продолжим свою работу, придумывая сценарии и будем создавать другие компьютерные игры.
При создании игры в Scratch не требуется написания текстов программ на формализованных языках программирования, так как здесь предоставлены все необходимые графические средства для изображения данных и структур управления.
Одним из самых трудных этапов реализации проекта считаю этап работы со скриптами движения и управления героев, а также выбор сценария, так как хотелось создать полезную и развивающую игру.
Использование шаблонов картинок и звуков из существующих библиотек, создание собственных файлов, выполнение таких операций с файлами проектов, как Сохранить, Открыть, Создать, позволило мне быстро освоить работу с файловой системой и стандартными приложениями.
Основываясь на вышеперечисленном, считаем, что создание данной игры в среде Scratch возродит интерес к программированию, а также привлечёт учащихся к изучению современных технологий и воспитает любовь и заботу к природе.
В перспективе планирую разработать игру в Scratch для младшего брата.
Список литературы
https://drive.google.com/file/d/0ByXHP1ktMKJaSFJVS3cxRmYwb00/view
https://scratch.mit.edu/about/;
Великович Л., Цветкова М. Программирование для начинающих. – М.: Бином, 2007
http://letopisi.org/index.php/Scratch
Мажед Маржи;пер. с англ. М. Гескиной и С. Таскаевой. Scratch для детей. Самоучитель по программированию / — 2-е изд., исправленное. — М. :Манн, Иванов и Фербер, 2018. — 288 с.