XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Игровая Дино математика: Scratch-проект для обучения решению математических задач

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лебедев Я.А. 1

---

1ГБОУ лицей №144 г. Санкт-Петербург

Славинская О.М. 1

---

1ГБОУ лицей №144 г. Санкт-Петербург

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Игра является полезным и необходимым методом, который позволяет разнообразить, улучшить и облегчить процесс обучения.

В игре нет страха совершить ошибку, поэтому обучающийся сосредоточен на процессе и готов получать опыт и знания.

Во время игры учебный материал подкрепляется положительными эмоциями, благоприятно влияющими на восприятие информации.

Цель работы: создать компьютерную игру в среде программирования Scratch, которая будет обучать решению математических задач.

Задачи:

• выяснить, какие существуют игровые методики обучения и развития;

• изучить среду программирования Scratch и её возможности;

• создать собственную обучающую игру по математике;

• провести анализ полученных результатов.

Объект исследования: компьютерная игра по математике в среде программирования Scratch.

Предмет исследования: процесс обучения с помощью компьютерной игры в среде Scratch.

Актуальность темы: для детей игра является ведущим видом деятельности, через неё они познают мир, структурируют полученные знания и навыки.

Основные методы исследования: теоретический (сбор информации об игровых методах обучения детей), моделирование (создание компьютерной игры для обучения решению задач по математике), практический (прохождение компьютерной игры по математике).

Гипотеза – с помощью игры можно научиться решать математические задачи, информация лучше воспринимается и усваивается, процесс обучения проходит легко.

ГЛАВА 1. Разновидности игровых методик обучения и развития детей

Игра – естественный путь обучения детей. Она не только позволяет ребенку узнавать мир, получать знания, но и дает возможность пробовать собственные силы в разных видах деятельности.

Дети заняты часами

Примеркой множества ролей,

Обменом, получением знаний,

В игре увлечены своей.

Игра для них – всегда учеба,

Всецело поглощает их.

И даже сложные задачи

По силу, если ты играешь в них.

Существует множество игровых методик развития детей в зависимости от возраста. Рассмотрим наиболее известные из них.

1. 1. Игровые методики развития детей дошкольного возраста

Методика Монтессори. Была создана врачом и педагогом Марией Монтессори. Суть методики – развитие интеллекта, мышления, самостоятельности и различных навыков через повседневную жизнь, органы чувств, языковые знания, математику и окружающий мир. Необходимо создать развивающую среду для ребенка, где нет лишних предметов. Для обучения детей Мария Монтессори разработала развивающие материалы: рамки с застежками, цветные катушки, фактурный коврик и другие.

Методика Зайцева. Обучение происходит с помощью специальных кубиков, которые создал педагог Николай Зайцев. На их гранях написаны сочетания согласной и гласной букв, согласной буквы с твердым / мягким знаком, либо одна буква. Процесс обучения проходит в игровой форме. Дети стараются петь слоги, прохлопывают их, при этом активно двигаясь. Чтобы дети могли изучать математику, Николай Зайцев создал специальные таблицы.

Система Никитиных. Разработана педагогами Борисом и Еленой Никитиными. Согласно методике детям на занятиях предоставляется полная свобода творчества. При этом сочетается спорт и различные виды деятельности. Борис Никитин создал игры, которые способствуют развитию мышления и творческих навыков. В игре ребенок должен разобраться сам. Наиболее популярные игры: "Уникуб", "Сложи узор", "Рамки-вкладыши" и другие.

Рис. 1. Методика Монтессори [10] Рис. 2. Кубики Зайцева [8] Рис. 3. Квадраты Никитина [5]

1. 2. Игровые методики в школьном образовании

На сегодняшний день дети уверенно чувствуют себя в мире технологий, с легкостью осваивают их, работая в различных программах. Для детей школьного возраста наиболее актуальны обучающие онлайн-платформы, которые в игровой форме позволяют изучать различные предметы.

Uchi.ru – крупнейшая образовательная платформа, на которой можно изучать школьные предметы онлайн в игровой форме, учиться программированию, игре в шахматы, а также участвовать в различных олимпиадах. Слайды и иллюстрации яркие и познавательные, процесс обучения весьма интересный.

Верные слова – онлайн-учебник русского языка. Задания в нем имеют разную степень сложности. Для каждой новой темы в учебнике есть правила. Упражнения, сделанные с ошибкой, можно переделать. Обучение превращается в игру, задания включают в себя детскую прозу и поэзию, аудиозаписи, фотографии и т.п.

L
ogicLike – платформа для развития логики. На ней большой выбор заданий, которые разделены по возрастам и сложности. Часть задач представлена в виде ребусов, другая – направлена на сообразительность, есть возможность игры в шахматы, а также доступен просмотр видеолекций по математике.

Рис. 4. Uchi.ru [12] Рис. 5. Верные слова [13] Рис. 6. LogicLike [7]

ГЛАВА 2. Scratch – среда программирования для создания игр

Scratch — язык программирования, с помощью которого можно создавать различные игры и интерактивы.

Используя Scratch, дети развивают такие важные навыки, как творчество, умение рассуждать и работать в команде, осваивают основы программирования. Процесс обучения проходит легко и интересно, так как вместо сложных кодов используются яркие блоки. В результате Scratch является интуитивно понятным языком программирования.

Scratch был разработан исследовательской группой под руководством Митчела Резника в 2007 году.

Scratch - английский термин, который означает "с самого начала".

Основными понятиями этого языка являются спрайт и блок. В Scratch реализованы основные алгоритмические структуры: следование, ветвление, циклы.

Спрайт – это главный объект, его мы программируем, заставляя совершать различные действия. В Scratch собраны свои библиотеки спрайтов (персонажей) и фонов, которые делятся на несколько категорий. Также есть возможность создания собственных героев и фонов.

Рис. 7. Библиотека спрайтов [9]

Блок – с его помощью происходит процесс программирования. Блоки разделены на 9 категорий (внешний вид, события, движение, звук, операторы, управление, сенсоры, переменные и другие блоки. Чтобы создать алгоритм, необходимо правильно расставить блоки.

Рис. 8. Блоки Scratch [9]

ГЛАВА 3. Практическая часть

3.1. Этапы создания компьютерной игры в среде Scratch

С помощью языка программирования Scratch я создал игру, которая поможет научиться решать математические задачи. Её название – «Игровая Дино математика». В ней 3 уровня и финальное задание в виде теста. Каждый уровень состоит из обучающей и игровой части. Обучающая часть показывает, как правильно решать математические задачи, а игровая делает процесс обучения более увлекательным и лёгким. Для прохождения игровой части в каждом уровне есть 3 жизни. В финале будет небольшой тест, который позволит закрепить и проверить полученные знания.

Создание персонажей игры

Создать персонаж можно, выбрав готовый вариант из библиотеки, либо сделав собственный с помощью редактора. Я решил воспользоваться редактором. В нем можно рисовать, менять цвет, добавлять текст и т.п. Я загрузил в редактор картинки персонажей и изменил их. Для своей игры я создал 4 персонажа-помощника (Умнозаврик, Знайка, Решулька, Помогайка). Каждый из них отвечает за свой уровень и помогает в процессе обучения.

Рис. 9. Персонажи игры

Создание фонов для игры

Аналогично созданию персонажей фон можно выбрать готовый, либо сделать собственный с помощью редактора. В своём проекте я использовал оба варианта. Я выбрал готовый фон для каждого уровня, а также создал собственные фоны «Победа», «Лабиринт», «Музыка».

Рис. 10. Примеры фонов игры

Создание скриптов

Чтобы персонажи совершали те или иные действия, я с помощью системы координат и блоков создал различные коды (скрипты). С помощью скриптов я запрограммировал персонажи, чтобы они двигались, задавали вопросы, получали ответы, передавали сообщения, а также зафиксировал их местоположение и установил различные спецэффекты. Я задал различные переменные, которые позволяют решать математические примеры в обучающей части, считать очки в игровой.

Рис. 11. Создание скриптов

3. 2. Прохождение созданной компьютерной игры

Запуск

Чтобы запустить игру необходимо на начальной странице нажать кнопку «Старт». В меню «Настройки» можно включить музыкальное сопровождение и выбрать необходимый уровень громкости.

Рис. 12. Запуск игры

Уровень 1

Сначала необходимо пройти игровую часть «Метеорит»: продержаться 20 секунд и не попасть под падающие метеориты. Далее приступаем к обучению, разбираем Задачу 1, учимся делать краткую запись условия и правильно её решать. На этапе решения будут математические примеры, игрок должен ввести правильный ответ, после чего сможет перейти к следующим заданиям. В случае ошибки будет предложено повторно ввести ответ до тех пор, пока он не будет верным.

Рис. 13. Уровень 1

Уровень 2

Разбираем Задачу 2, учимся делать краткую запись условия и правильно её решать. На этапе решения необходимо будет немного порассуждать и решить математический пример. Игрок должен ввести правильный ответ, после чего сможет перейти к следующим заданиям. В случае ошибки будет предложено повторно ввести ответ до тех пор, пока он не будет верным.В игровой части «Лабиринт» необходимо выбрать путь, который приведёт к верному ответу из Задачи 2.

Рис. 14. Уровень 2

Уровень 3

Разбираем Задачу 3, учимся делать краткую запись условия и правильно её решать. На этапе решения будут математические примеры, игрок должен ввести правильный ответ, после чего сможет перейти к следующим заданиям. В случае ошибки будет предложено повторно ввести ответ до тех пор, пока он не будет верным. В игровой части «Съедобное/несъедобное» необходимо, касаясь съедобных предметов, набрать количество очков, которое соответствует ответу из Задачи 3.

Рис. 15. Уровень 3

Финал

Это заключительный этап игры для закрепления полученных знаний. В нём необходимо пройти тест, выбрав правильный ответ.

Рис. 16. Итоговый тест

Заключение

Процесс обучения всегда непростой. Для меня было важно и интересно найти способ, чтобы сделать его понятным и увлекательным. В результате моего исследования я выяснил, что с помощью игрового подхода получать новые знания становится легче.

Цель исследования была достигнута. Созданная компьютерная игра позволяет освоить навыки решения математических задач, с легкостью вовлекая в процесс обучения.

Все, поставленные в начале исследования, задачи были выполнены: изучены возможности среды Scratch и различные игровые методики, создана обучающая игра для решения математических задач.

В результате проделанной работы гипотеза полностью подтвердилась. В ходе прохождения обучающей игры было установлено, что информация в игровой форме воспринимается лучше, быстрее запоминается, а процесс обучения становится простым и захватывающим.

Создавая обучающую игру в среде Scratch, я освоил навыки программирования, реализовал собственные идеи, смог выбрать интересное направление для развития и поделиться результатами. На этом моя работа не окончена. Среда Scratch открывает возможности для обучения, которые я планирую использовать. Я продолжу свою работу, чтобы создать проекты, которые будут полезны и позволят получить новые навыки.

Пройти мою игру и получить новые знания, можно отсканировав QR-код или перейдя по ссылке.

https://scratch.mit.edu/projects/964305277/

Список используемых источников и литературы:

1. Голиков Д. 42 проекта на Scratch 3 для юных программистов // BHV – 2019. – с. 184.

2. Перов В. Самые популярные методики воспитания // Клуб семейного досуга – 2010. – с. 320.

3. Свейгарт Э. Scratch 3. Изучайте язык программирования, делая крутые игры! // Бомбора – 2023. – с. 244.

4. Торгашева Ю. Программирование для детей. Мои первые программы на Scratch // Питер – 2018. – с. 96.

5. URL:https://advour.ru/miscellanea/igra-slozi-kvadrat-nikitinyh-svoimi-rukami.html

6. URL:https://chips-journal.ru/reviews/populyarnie-metodiki-rannego-razvitiya-detei

7. URL: https://logiclike.com/

8. URL:https://mrbrainy.ru/obuchenie-chteniyu-po-metodike-zaytseva

9. URL:https://scratch.mit.edu

10. URL:https://shareslide.ru/detskie-prezentatsii/prezentatsiya-metodika-marii-montessori-doshkolnaya-pedagogika

11. URL:https://skysmart.ru/articles/programming/yazyk-programmirovaniya-scratch

12. URL: https://uchi.ru/?-

13. URL: https://vsrussian.com/