XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Роботизированная настольная интеллектуальная ИГРА-КВЕСТ «ТерминАтом»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Седых П.А. 1Шипачёв П.С. 1Свирид Г.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Попова Елена Евгеньевна 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

3.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

На сегодняшний день многие дети предпочитают играть в компьютерные игры, а про настольные игры постепенно все забывают.

Цель проекта - создать и запрограммировать роботизированное устройство для увеличения интереса к интеллектуальным настольным играм.

Задачи:

1) Сравнить настольные игры с компьютерными.

2) Проанализировать, к каким настольным играм и почему у современных детей отмечается низкий интереса.

3) Разработать различные идеи для увеличения интереса к

интеллектуальным настольным играм и выбрать самый оптимальный.

4) Рассмотреть уже существующие решения для привлечения

детей к интеллектуальным настольным играм.

5) Создать и запрограммировать роботизированное устройство

для игры ТерминАтом.

6) Провести игру с учащимися 10 класса.

7) Сделать выводы.

В качестве источников информации мы использовали информационные сайты: nastolki.livejournal.com, old.mousemath.ru. При оформлении проекта мы брали идеи из большой книги «Книга идей LEGO MINDSTORMS EV3» [1], при конструировании движимых частей проекта нам помогли методические пособия о простых и сложных механических передачах [2].

Мы перед собой поставили большое количество задач. Благодаря тому, что нас в команде 7 человек (Приложение, Рисунок 1.0), мы успешно справились со всеми задачами. Мы разделились на две команды по 3-4 человека и создали две роботизированных настольных интеллектуальных игры: ИГРА-БАТЛ и ИГРА-КВЕСТ. Подробное описание конструкции, программы и стратегии ИГРЫ-БАТЛ представлено в проекте других ребят из нашей команды - «Роботизированная настольная интеллектуальная ИГРА-БАТЛ «ТерминАтом»». Эта работа также представлена в секции «Техническое творчество и изобретательство» на XVIII Международном конкурсе научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» Российской Академии Естествознания.

Глава 1. Сравнение настольных и компьютерных игр

При современном развитии технологий, когда компьютерные игры не встраивают разве что в утюг и холодильник, настольные игры кажутся чем-то архаичным. Ведь компьютерные игры и ярче, и красочнее. Так в чем же их различие и есть ли у них что-то общее (Приложение, Рисунок 1.1). [3]

Во-первых, разнообразие настольных игр не уступает разнообразию компьютерных. Бывают своеобразные аналоги казуальных компьютерных игр, которые и называются каузальными, что играют в них от случая к случаю. Такие игры имеют быстрый ход и завершаются через полчаса-час. Максимум два. Существуют игры "хардкорные", которые могут длиться часы, а могут - десятилетия. Также есть игры дорогие, которые надо обязательно покупать в магазине и стоят они недешево, а есть игры, для которых достаточно лишь листик в клетку и ручка. Бывают игры "многопользовательские" и игры массовых поединков друг с другом и со всеми, а бывают игры, в которые легко и интересно играть одному. И много других игр, в которых главное - переиграть оппонента или большой, глубокий сюжет, которые заставляют прыгать, бегать и двигаться не меньше, чем танцевальные игры на приставках или вовсе просто кидай кубик. Разнообразие игр поражает. Какой бы жанр вы ни взяли в компьютерных играх, вы всегда обнаружите, что он или произошел от настольной игры, или наоборот, породил целое семейство их. Итак — не жанровое разнообразие отличает настольные игры от компьютерных. Так что же? Разберем плюсы и минусы тех и других игр.

Компьютерные игры:

1. Главным преимуществом компьютерных игр является то, что для того, чтобы играть в нее, вам в большинстве случаев не нужно собирать и дожидаться друзей.

2. Вторым не менее значимым преимуществом является то, что вы "вкладываетесь" в "аппаратное обеспечение" - покупку компьютера или игровой консоли только один раз. И потом можете играть в любые игры.

3. Взаимодействие игрока с миром максимально избавлено от игровой механики. Она неминуемо присутствует, но в такой степени, что служит скорее привлекательной стороной, чем утомляет. Игрок избавлен от утомительных подсчетов выигрышных очков или физического урона, за него все это делает программа.

4. Игроку ничего не надо воображать и представлять. За него все нарисовали аниматоры, художники, 3D-дизайнеры. Более того, многие вставочные ролики, а иногда - и игровой процесс, бывают такие красочные и захватывающими дух, что сравнимы с эпизодами из "большого кино", а может быть и превосходят его.

5. Динамика компьютерных игр всегда максимально приближена к реалистичной.

Настольные игры:

1. Да, к несчастью, подавляющее большинство настольных игр предназначено для игры нескольких друзей. Человек, играющий в одиночку в Манчкина, как и человек, играющий сам с собой в шахматы - символ вселенского одиночества и печали. Но это и основное преимущество настольных игр. Компьютерные игры растаскивают людей по своим углам.

Совместное прохождение игр в кооперативном режиме или в онлайновых многопользовательских играх должны бы помочь, но на самом деле разница небольшая. Динамика компьютерных игр всегда настолько велика, что кроме криков "мочи их, мочи" или "папа, воскрешай меня, быстрее" никакого общения на самом деле и нет. Это игра вдвоем поодиночке. Настольные игры, наоборот, созданы для того, чтобы объединять семью, сближать людей. Распаковка игры, чтение правил вслух, распределение игрового материала, сам игровой процесс - все создано для мирного, спокойного общения, не исключающего, впрочем, азарта и интереса к происходящему. Более того, всегда есть время налить кофе себе и другу, можно отложить игру без риска виртуальной смерти и без всякого психологического негативного выброса, который всегда присущ компьютерным играм при необходимости неожиданно прервать игру на самом ответственном месте.

Всегда есть время пошутить, сказать спокойно пару фраз, рассказать историю или анекдот. Настольные игры - символ умиротворения и веселой дружественной атмосферы. Можно срывать зло и гнев на монстрах и других игроках в компьютерных играх, но злюка за настольной игрой - такого не бывает. Здесь никто не кричит "когда же ты сдохнешь!", никто не матерится, никто не разбивает коробку.

2. Настольные игры требуют покупки, и не всегда можно купить ту игру, которую хочешь, в отличие от компьютерных игр, которые всегда можно купить или скачать пиратскую версию совершенно бесплатно.

3. В настольных играх все требует нагрузки на голову и иногда сложного мыслительного процесса. Но эта механика вносит в настольные игры чувство умиротворения, дает легкую зарядку уму, не давая ему погрязать в лености и косности, более того, во многих играх именно анализ игровой механики является ключом к победе. Но это еще не все. Самый главный плюс настольных игр - это СВОБОДА. Да. Играя в компьютерную игру, вы рабствуете механике, заложенной в ней разработчиком. Некоторые умные головы выпускают патчи и моды, которые ее меняют, но вы все равно, играя, вынуждены следовать жесткой логике программы.

4. С точки зрения настольных игр, у компьютерных игр действительно, великолепный дизайн, который, по большому счету, для настольных игр никогда не достижим. Красоты Uncharted2 и Risen 2 никогда не достигнуть рельсовой дорогой или картой с минималистическими человеческими фигурками. С точки зрения реалистичности отображения реального мира, у настольных игр нет никаких шансов против компьютерных.

5. Бои, движение поездов, полет дирижаблей или бег коней в настольных играх по быстродействию приближается разве что к пошаговым стратегиям. Собственно говоря, такой пошаговой стратегией они часто и являются. Настольные игры и не создавались для максимально приближенного к реальности воспроизведения драк, стрельбы и гонок.

6. Вы легко можете придумать и разработать свою игру на основании существующей.

7. Вы можете изменять состав игры, вы можете даже ее сами сделать с нуля.

8. Настольные игры дают полезные навыки и часто дают детям полезные знания.

9. Настольные игры не вызывают привыкания и наркотического эффекта.

10. Настольные игры в большинстве своем кооперативны, а не конкурентны.

11. В настольных играх меньше насилия, чем в компьютерных.

12. Необходимость играть в настольную игру заставит вас сделать уборку на столе.

13. Настольные игры развивают воображение.

14. Настольные игры не портят зрение.

15. Во многие из настольных игр могут играть люди с ограниченными возможностями по зрению или слуху.

Но несмотря на все плюсы настольных игр, дети все равно выбирают компьютерные. Почему?

Глава 2. Анализ заинтересованности современных детей в настольных играх

Для того чтобы понять почему дети предпочитают играть в компьютерные игры и какие настольные игры наиболее неинтересные, мы создали тест и опросил детей от 10 до 17 лет:

В какие игры вы играете больше всего?

Какие игры, по твоему мнению, лучше?

В какие игры вы играете чаще?

Как вы относитесь к интеллектуальным настольным играм?

Стали бы вы чаще играть в интеллектуальные настольные игры, если бы в них появились роботизированные установки?

Наш тест прошли 34 человека. Ученики 4-11 классов. На вопрос в какие игры они играют чаще (Приложение, рисунок 2.1), примерно 47% детей ответили: “компьютерные игры”, и всего 11% - “настольные игры”. Но на вопрос: “Какие игры лучше?” (Приложение, рисунок 2.2), 29% ответили-“настольные игры” и 26% - “компьютерные игры”. Получается, некоторые дети хоть и играют в компьютер, понимают, что настольные игры имеют огромное преимущество над остальными. Тогда нам стало интересно, если вы иногда, но играете в настольные игры, то в какие именно (Приложение, рисунок 2.3). И самые популярные настольные игры оказались: азартные и карточные. На втором месте: классические, логические, ходилки, стратегические. На третьем месте: психологические, экономические, спортивные, приключенческие, интеллектуальные и дорожные. Ну и самые не популярные игры оказались: обучающие, развивающие и подвижные. А 4 человека ответили, что не играют в настольные игры. Из этого мы сделали вывод, что дети хоть и играют в настольные игры, к интеллектуальным и подвижным играм относятся не так хорошо, как к остальным. Но по следующему вопросу мы выяснили, что на самом деле, дети относятся к интеллектуальным играм хорошо (Приложение, рисунок 2.4): 76,5% опрошенных сказали, что играют либо в настольные интеллектуальные, либо в другие интеллектуальные игры. Тогда мы предположили, что если добавить в настольные интеллектуальные игры роботизированную установку, то дети, которые ответили, что не играют в настольные интеллектуальные игры, изменили свой интерес. И на вопрос: “Стали бы они чаще играть в интеллектуальные настольные игры, если в них появится роботизированный механизм?”, 59% опрошенных ответили, что да или возможно (Приложение, рисунок 2.5).

Глава 3. Разработка идеи роботизированной настольной интеллектуальной игры

3.1 Как привлечь людей играть в настольные игры

Ощущение успеха, ощущение того, что у тебя что-то получается, очень сильно влияет на то, нравится человеку заниматься каким-то делом, или нет. [4]

В настольных играх так же важно учесть яркость оформления и подача самой игры. Чем интересней процесс и необычней, тем желанней ребенку будет игра. Поэтому что бы игра была интересней, люди добавляют в нее яркие краски, необычные формы, новые механики и многое другое.

На сегодняшний день существует огромное множество настольных игр. Современные создатели постепенно отходят от примитивных кубиков и фишек, придумывая более увлекательные варианты с занимательным сюжетом. Выигрыш зависит не только от того на чьей стороне фортуна. Победителю нужно будет проявить смекалку, продумать ход действий наперед, логически мыслить. За таким занятием всем членам семьи будет комфортно. В ходе игры завязывается беседа, обговариваются действия участников, анализируются результаты. Игровой процесс никого не заставит скучать. [5] И такие игры имеют много привлекательных черт:

● легкие правила, минимум терминов, быстро удается понять принцип;

● минимальные требования к количеству участников;

● минимальный риск развития конфликта;

● возможность выбрать тематику;

● подходят для разного возраста.

3.2 Различные идеи для интеллектуальной настольной игры “ТерминАтом

Всем нравятся роботы. Различные механизмы привлекают детей и даже взрослых. А возможно ли как-нибудь объединить интеллектуальные настольные игры и робота?

Для этого мы решили создать игру под названием “ТерминАтом” - игру, для учеников 9-11 классов по ядерной физике в интересной форме, в виде настольной игры с участием роботизированного механизма.

Мы предложили несколько идей роботизированного устройства для использования в настольных играх (эскизы идей представлены в Приложении на Рисунке 3.2.1). Остановились и принялись к разработке двух идей:

1) ИГРА-КВЕСТ, где нужно отвечать на вопросы да или нет и постепенно высвобождаться из наручников. Это командная игра, и, если все ответили правильно, то наручники немного приоткрывались, когда команда отвечает на нужное количество вопросов, она проходит квест, и руки участников освобождаются.

2) ИГРА-БАТЛ, где все игроки разбиваются на 2 команды, которым зачитывается вопрос. после этого в командах совещаются, и те, кто нажмут на кнопку, отвечают. Дается 4 варианта ответа и только 1 из них верный. Если игроки отвечают правильно, то флажок немного поднимается, если же нет, то флажок немного опускается (ниже первоначального уровня он опуститься не может). Побеждает та команда, у которой первой датчик цвета заметит флажок.

3.3 Аналоги роботизированных настольных игр

. Чтобы привлечь людей играть в настольные игры, создатели предпочитают изменять цвета, менять механику в игре, добавить больше разнообразия, новых форм и много другого, кроме роботизации. Есть такие игры как монополия банк без границ, где игроки используют терминал, хоть это и электроника, она мало похожа на роботизированное устройство. Поэтому наш проект можно считать инновационным, так как подобных аналогов в интернете мы не нашли.

Глава 4. Создание и программирование роботизированного устройства.

4.1 Конструкция робота

Мы взяли за основу комплект LEGO MINDSTORMS EV3. Этот набор очень прост в использование и легко программируется. Также он очень яркий, в плане датчиков, моторчиков и других приспособлений.

Вся роботизированная установка ИГРА-КВЕСТ должна была состоять из 4 захватов, которые бы блокировали руки игроков в момент начала игры и удерживали до тех пор, пока все игроки вместе не ответят на вопросы правильно.

Конструкция робота оказалась не простой. Сначала, была создана и протестирована 1 модель (Приложение. Рисунок 4.1.1), но из-за того, что шестерни не выдерживали нагрузки, нам пришлось её усовершенствовать, идея с вертикальным закрытием ладоней оказалась слишком сложной в реализации, поэтому мы решили фиксировать запястья игроков элементами, имитирующими наручники.

Преимущество итоговой модели заключается в её компактности в сравнении с прошлой, а так же, в удобстве и быстроте сборки и её эксплуатации. Итоговая роботизированная установка ИГРА-КВЕСТ состоит из 4 наручников (Приложение, Рисунок 4.1.2), опускающихся и поднимающихся от одного мотора через червячную передачу и длинную зубчатую передачу

Принцип работы итоговой модели:

Движение от большого мотора передаётся на червячную передачу, для уменьшения нагрузки на шестерёнки.

Движение с шестерёнок выходит 4 фиксирующих элемента при помощи осей.

Сигнал от игроков поступает через датчики касания

4.2 Программа

В итоговый вариант программы входят 6 подпрограмм (командные блоки). Основная программа структурно содержит программируемый список наших вопросов (Приложение, Рисунок 4.2.1). Главный блок-подпрограмма Vibor (Приложение, Рисунок 4.2.2) состоит из цикличного переключателя, в котором находится еще несколько переключателей, они отвечают за выборы вариантов ответов, созданных в переменных. В момент запуска программы большой мотор осуществляет вращение, и конструкция фиксации рук опускается. Игроки не смогут достать свои руки, пока вместе не ответят на вопросы правильно. Блок tikanie таймер (Приложение, Рисунок 4.2.3), который отвечает за время команды для ответа на заданный вопрос. Эта подпрограмма запускается в блок-подпрограмме Vibor. Блок YES представлен в виде переключателя (Приложение, Рисунок 4.2.4), в котором указан правильный ответ с помощью переменной. Если ответ неправильный, то конструкция фиксации рук, сжимает руки игроков крепче. Принцип работы Подпрограммы-Блока NO заключается в том же действии переключателя (Приложение, Рисунок 4.2.5). В конце основной программы идет подведение итогов, которое происходит за счет сложения полученных результатов, и, если игроки ответили правильно 5 раз, то конструкция фиксации рук раскрывается, что означает, что команда победила.

4.3 Принцип работы ИГРЫ-БАТЛ «ТерминАтом»

Когда ведущий озвучивает вопрос, на экране начинается обратный отсчет и слышен звук тиканья часов – ровно 7 секунд. За это время все игроки должны ответить на вопрос да или нет и нажать на кнопку или оставить кнопку отпущенной. Через 7 секунд программа мгновенно считывает показания датчиков касания. Если все игроки ответили одинаково и ответ верный, то наручники приоткрываются, иначе наручники дребезжат и остаются в прежнем закрытом положении. Чем больше правильных ответов, тем больше откроются наручники и быстрее команда сможет выбраться из заточения.

Глава 5. Тестирование и запуск ИГРЫ-КВЕСТ ТерминАтом

Мы провели первую ИГРУ-КВЕСТ своей командой. В качестве вопросов мы подготовили интересные и разной сложности вопросы по атомной физике (Приложение, Тест 5.1), по математике (Приложение, Тест 5.2).

Следует отметить, что ИГРУ-КВЕСТ можно сделать на любую тему, подготовив новые вопросы и ответы. Так мы создал еще один тест, но уже для начальной школы, по общим знаниям (Приложение, Тест 5.3).

Мы провели ИГРУ-КВЕСТ ТерминАтом с учениками 4 класса, им очень понравилось (Приложение, Рисунок 5.4). Хоть игра и была интеллектуальной, но каждый ребенок хотел в неё сыграть. Поэтому можно смело сказать, что детям любых возрастов очень понравится наша игра. А вопросы и ответы можно переделать под совершенно любые темы. Поэтому любой человек может легко устраивать такие игры и развиваться как умственно, так и культурно, а главное с большим интересом, вовлеченностью и без вреда для здоровья.

Заключение

Настольные игры также интересны, как и компьютерные игры. Но дети стремятся упростить себе жизнь и играют в компьютерные игры. Исходя из теста: большинство детей предпочитают настольные игры, но играют в компьютерные игры. Мало кто из детей играет в интеллектуальные настольные игры, но если бы в них была роботизированная конструкция, то они бы чаще играли в такие игры.

Роботизированная ИГРА-КВЕСТ “ТерминАтом” сделает скучную интеллектуальную настольную игру интересней и современней. Так как подобных игр в открытом доступе нет, наш проект можно считать инновационным. Любой человек может легко проводить интеллектуальные игры на любую тему с помощью нашей роботизированной установки ИГРЫ- КВЕСТ «ТерминАтом» и развиваться как умственно, так и культурно, а главное с большим интересом, вовлеченностью и без вреда для здоровья.

Список используемой литературы:

Йошохито Йocoгава, Книга идей LEGO MINDSTORMS EV3: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. О.В.Обручева]. – Москва, Издательство «Э», 2017. - 232 с.;

Курс «Робототехнический Центр», курс «Соревновательная робототехника», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейни», - Режим доступа - https://mrbrainy.ru/;

Интернет источники:

https://nastolki.livejournal.com/115303.html

https://old.mousemath.ru/howto-play-board-games

https://xn--80aebeg2aonabeqhmp.xn--p1ai/blog/reyting-interesnykh-nastolnykh-igr-dlya-vsey-semi/

Приложение