«Робот говорит» - реализация игры «Саймон» на базе микрокомпьютера EV3

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

«Робот говорит» - реализация игры «Саймон» на базе микрокомпьютера EV3

Тюлькачев  И.П. 1Чурсин М.А. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №16
Горбачева Е.Н. 1
1МОУ СОШ с УИОП №16
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Память - сложный психический процесс. Она позволяет ему накапливать, сохранять и использовать личный жизненный опыт.

На сегодняшний день все большей популярностью пользуются игры на развитие памяти. Поток информации в современном мире настолько велик, что становится всё сложнее запоминать даже самое необходимое и значимое. Поэтому как никогда актуальным становится вопрос развития памяти.

Человеку легче и проще развиваться в игровой форме. Мы решили создать игру на основе микрокомпьютера EV3 для развития памяти.

Объект исследования: игра «Робот говорит» для развития памяти на базе микрокомпьютера EV3

Предмет исследования: игра «Саймон» и ее аналоги, различные примеры реализации.

Методы исследования: изучение научной, научно-популярной литературы по теме исследования, анализ и обобщение информации, классификация данных.

Цель исследования: расширение знаний об играх для развития памяти, поиск возможностей на практике реализовать игру «Саймон» для развития памяти на базе микрокомпьютера EV3.

Для достижения поставленной цели было предусмотрено решение следующих задач:

отобрать материал для исследования;

проанализировать и систематизировать полученную информацию;

рассмотреть различные примеры реализации игры;

реализовать свой аналог игры «Саймон» для развития памяти на базе микрокомпьютера EV3;

создать электронную презентацию работы для представления собранного материала.

    Игры, тренирующие память

Наукой доказано, что постоянные упражнения и игры для развития памяти и внимания способны отодвинуть процессы старения нейронов мозга, а также избежать многих возрастных заболеваний центральной нервной системы.

Какие бывают игры на внимание и память?

Самый распространенный и один из самых первых примеров игр, тренирующих память, были «Пары». В древности в нее играли с камушками разных цветов, спрятанными под чашками. Позже камешки были заменены картами, но суть игры не поменялась. Нужно было переворачивать карту, запоминать, что на ней за рисунок, после чего открывать вторую карту и делать то же самое. Если эти карты совпадали, игрок убирал их в сторону, и ему засчитывалось 2 очка. Если карты были разными, то задача играющих была запомнить, где они лежат, и вновь закрыв их, продолжать игру.

Среди развивающих игр на внимание и память можно выделить несколько категории:

запоминание слов и цифровых комбинаций;

визуальные игры на нахождение картинок, ассоциаций, аналогий и противоположностей;

тренировка периферийного зрения;

упражнения на развитие пространственной памяти и концентрации внимания;

арифметические вычисления и задачки;

игры на переключение внимания;

логические задачи.

Игры для улучшения памяти и внимания у детей

Способность концентрироваться у детей зависят от возраста. Так дети дошкольного возраста могут задерживать внимание на одном объекте не более 7-10 минут. Чем старше ребенок, тем более развивается эта способность, что учитывается при постановке учебного процесса в школе. Игры на память, наблюдательность и внимание для детей:

Найди изменение. Ребенок рисует картинку и отворачивается. В это время взрослый дорисовывает на ней какие-то незначительные детали и предлагает ребенку найти изменение. Игра тренирует концентрацию внимания.

Игра в спички. Взрослый выкладывает на столе фигурку из спичек и дает посмотреть на нее ребенку. Затем ребенок, отвернувшись должен постараться выложить аналогичную комбинацию.

Опиши соседа. Дети играют вместе какое-то время, а затем каждому из них дают задание описать подробно одежу своего соседа, не глядя на него. Развитие наблюдательности и внимания.

Игра в пуговицы. Двум детям дают два набора пуговиц из 6-7 штук с разницей лишь в одной пуговке. Дети должны как можно быстрее найти именно те пуговицы, которые у них не совпадают. Аналогично можно выкладывать пуговицы в определенном порядке, а затем попросить ребенка выложить свои в той же комбинации.

Из доступных в домашних условиях игр для развития памяти и повышения концентрации внимания у детей можно отметить пазлы, таблицы Шульте, съедобное-несъедобное, цифровые и буквенные комбинации с запоминанием или одним пропущенным числом (буквой).

Таблицы Шульте:

     

Игры для тренировки памяти и внимания для взрослых

Если ребенка нужно увлечь игровым процессом, чтобы занятие проходило по доброй воле, то взрослый человек может тренировать свою память в обыденной жизни по собственному осознанному желанию. Из самых доступных способов тренировки памяти психологи предлагают визуальные запоминания.

В общественном транспорте, в кафе или на прогулке быстро посмотрите на случайного попутчика или соседа, а потом попробуйте восстановить по памяти все детали его одежды и аксессуаров. Отлично тренируют память, периферическое зрение и помогают развить внимание таблицы Шульте, где требуется как можно быстрее найти числа по порядку счета.

Более сложным вариантом тренировки мозга, но и большей эффективностью для его развития обладают математические кроссворды и игра судоку. Запоминание цепочек слов, которые никак не связаны между собой по смыслу, отличный метод тренировки памяти. Например, надо попросить кого-то, чтобы на листке бумаги написали несколько блоков по 4-5 слов, логически не связанных:

Стать, малина, корпус, слон, отвертка.

Кисель, цветок, лужа, пейзаж, благоденствие.

Цвет, наречие, аромат, очки, глина.

Посмотрите на листок 30-40 секунд, а затем по памяти воспроизведите все комбинации. Аналогичные игры можно придумать с цифровыми рядами. Эффективным и полезным методом тренировки памяти является изучение иностранных языков, заучивание наизусть стихотворений, решение в уме арифметических задачи примеров.

В основе еще одной механики игр на память лежит рекурсия. Это явление хорошо нам известно из типа игр «Дом, который построил Джек» или игры в «Снежный ком», когда игроки повторяют фразы, с каждым новым участником подставляя одно слово к уже повторяемым.

    Игра «Саймон» и ее аналоги

Одним из примеров рекурсивных игр является игра «Саймон говорит»

Игра «Саймон говорит»

Саймон говорит (англ. Simon Says) — детская игра, в которой участвуют от трёх человек, популярная прежде всего в англоговорящих странах. Один игрок, ведущий, берёт на себя роль «Саймона» и отдаёт приказы остальным игрокам в таком ключе: «Саймон говорит: сделай то-то»; как правило, это простые активные действия, например, «подпрыгни», «похлопай в ладоши» и т.п. Остальные игроки должны не задумываясь исполнить приказ. Суть состоит в том, что приказ должен обязательно начинаться со слов «Саймон говорит…», в противном случае его исполнять нельзя, и, если кто-то из игроков сделает это, он выбывает. Также если игрок, замешкавшись, не сразу исполняет верно отданный приказ, он также выходит из игры. Приказы должны быть простые, чтобы их можно было мгновенно выполнить, а ведущий задаёт их как можно быстрее, чтобы как можно раньше выбить из игры участников. Последний оставшийся игрок побеждает. Также может возникнуть ситуация, когда последние оставшиеся участники выполняют неверный приказ и выбывают вместе, тогда победившим считается сам «Саймон».

В игре важно внимательно слушать и быстро исполнять приказы, поэтому считается, что игра повышает внимательность и реакцию детей.

Электронная игра «Саймон»

Саймон (англ. Simon) — одна из самых популярных электронных игр конца 1970-х и начала 1980-х годов.

Игра, разработанная американцами Ральфом Баером и Ховардом Моррисоном, направлена на развитие и тренировку памяти и скорости реакции. Внешне игра представляет собой круглый диск с четырьмя большими разноцветными кнопками-панелями, издававшими разные звуки. Задача игры — запомнить продемонстрированную игроку последовательность этих вспышек и звуков (начать игру можно было с нажатия любой кнопки, при этом игра была задумана так, чтобы мелодия звучала гармонично независимо от того, какая кнопка была нажата первой и впоследствии воспроизвести её в рамках «раунда» игры.

Продажи игры начались в Нью-Йорке в 1978 году. Своё название она получила в честь детской игры «Саймон говорит«, однако её игровой процесс является усовершенствованным вариантом более ранней и менее популярной электронной игры производства Atari под названием Touch Me. В Touch Me все клавиши были чёрного цвета, а звуки не слишком отличались друг от друга. В «Саймоне» предусмотрены четыре больших кнопки разных цветов (красный, жёлтый, зелёный и синий), каждая из них подсвечена и каждой из них в плане звучания соответствует своя нота.

Русский аналог игры «Саймон» Электроника ИЭ-01 «Иволга».

Электронная игра «Саймон Свайп»

Электронная игра Simon Swipe (Саймон Свайп) представляет собой тренажер памяти. Тренажёр помогает научиться воспроизводить по памяти определённые комбинации световых и звуковых сигналов. Игра развивает ловкость, быстроту реакции, зрительную и слуховую память. Задача участников игры состоит в том, чтобы сначала запомнить, а потом успешно повторить комбинации светового и звукового сигналов. В игре имеется несколько игровых режимов, а также 16 уровней сложности.

Он-лайн игры «Саймон говорит» и «Саймон»

Существуют он-лайн игры по мотивам игры «Саймон Говорит» от различных разработчиков компьютерных игр. Задачей в этих играх является выполнять команды начинающиеся с «Саймон Говорит» в пределах данного времени. Вот один из примеров от Novel Games.

В начале игры, текущая поза показана в нижнем левом углу и команда появляется в диалоговой области в верхней части экрана на несколько секунд. После исчезновения команды, несколько действий перемещаются с права налево под диалоговой областью. Если фраза начинается с «Саймон Говорит», необходимо нажать на правильную позу, описанную в команде, до истечения времени. Если фраза не начинается с «Саймон Говорит», просто необходимо оставаться в текущей позе и ничего не делать. Если появившаяся фраза «Саймон Говорит встаньте и сядьте», только команда сразу следующая за «Саймон Говорит» должна быть выполнена, то есть в данном случае только нужно встать. Если даны несколько команд начинающееся с «Саймон Говорит», только последняя команда должна быть выполнена, к примеру, если Вам даны инструкции «Саймон Говорит сядьте» и «Саймон Говорит встаньте», Вам нужно только встать. По мере развития в игре, скорость и сложность команд увеличиться, потому необходимо быть внимательным и убедиться, что инструкции даны Саймоном. Если не удастся выполнить правильное действие, игра мгновенно заканчивается.

Есть еще много разновидностей данной игры у разработчиков он-лайн игр.

Игра «Саймон» на платформе Ардуино

Один из примеров реализация игры на платформе Ардуино.

Для сборки игры потребуются:

Arduino Nano;

4 светодиода разных цветов;

4 кнопки;

Динамик на 8 Ом;

Резисторы: 4 по 10 кОм для кнопок, 4 по 220 Ом для светодиодов и 1 резистор на 100 Ом для динамика;

Провода.

Собирается устройство по следующей схеме

В качестве корпуса можно использовать любую подходящую коробку или контейнер

В итоге получилось вот что:

Когда устройство собрано, остается только прошить Ардуино.

    Реализация игры «Саймон» на базе микрокомпьютера EV3

Проанализировав и систематизировав полученную информацию об игре, мы рассмотрели различные примеры реализации игры в различных средах разработки.

Нами реализован аналог игры «Саймон» на базе микрокомпьютера EV3.

Первая версия данного робота была реализована и представлена на Технофесте 2017. Работа была удостоена диплома в номинации «Пытливые умы» направления «Проект» старшая категория.

Членами жюри были высказаны рекомендации по усовершенствованию данного проекта.

Во-первых, убрать возможность прохождения игры «нечестным способом» - зажиманием всех клавиш.

Во-вторых, усовершенствовать конструкцию и совместить кнопки с поднимающимися цветами.

В-третьих сделать больше этапов игры.

В-четвертых, сократить время реакции на нажатие конкретного цвета.

С учетом этих рекомендаций сделана данная версия робота.

Данная работа названа «Робот говорит». Робот состоит из

1 контролера,

4 больших моторов

4 кнопок.

Каждый мотор поднимает кнопку определенного цвета.

Все детали хорошо соединены между друг другом для жесткости.

Реализация работы игры состоит из следующих блоков:

Реализация поднятия случайного цвета и проверка на нажатие кнопки соответствующего цвета

Поднятие предыдущих цветов и еще одного случайного цвета, затем ожидание нажатия кнопок соответствующих цветов в правильной последовательности

В программе используется ряд подпрограмм.

Поднятие нужного цвета, сгенерированного в предыдущих этапах

Рандомизация поднятия одного из четырех цветов

Ожидание нажатия нужной кнопки и конец игры в случае нажатия неправильной

После создания проекта мы проанализировали работу робота. Все недостатки предыдущей версии игры были устранены.

Данная работа была представлена на следующих мероприятиях и получила награды:

Городская выставка технического творчества «Мой робот», 2018 год. Диплом I степени в номинации «Игровые роботы-симуляторы» (Приложение 1)

ХХII школьная НПК «Шаг в науку» 24 марта 2018 года, секция «Технологии прошлого, настоящего и будущего», 3 место (Приложение 1)

Работа удостоена диплома «Приз зрительских симпатий»

3. Городская научно-практическая конференция «Шаг в будущее» в номинации «Информатика и информационные технологии». Диплом Победителя (Приложение 1)

Вывод

На сегодняшний день актуальным становится вопрос развития памяти человека. Человеку легче и проще решить этот вопрос, развивая память в игровой форме.

Нами расширены знания об играх для развития памяти. Найдена возможность на практике реализовать игру «Саймон».

В ходе реализации проекта, была доработана первая версия игрового робота и создана усовершенствованная игра «Робот говорит» на основе микрокомпьютера EV3 для развития памяти.

Нами было установлено, что создание игровых роботов имеют большой нераскрытый потенциал, и их использование в будущем сможет помочь для развития памяти человека.

Список литературы

https://b-trainika.com/blog/igry-razvitie-pamyati/

https://b-trainika.com/games/igry_dlja_razvitija_pamjati

https://ru.wikipedia.org/wiki/Саймон_говорит_(игра)

https://ru.wikipedia.org/wiki/Саймон_(игра)

http://www.novelgames.com/ru/simonsays

http://ru.wikigamia.net/Игра/Саймон_Говорит

http://www.games-flash-online.com/game/7804/delay_kak_saymon.html

https://tsibrov.blogspot.ru/2017/11/blog-post.html

http://womanadvice.ru/igry-na-vnimanie-i-pamyat

Приложение 1

Приложение 2

Просмотров работы: 206