VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Интерактивная игра «Лыах» в среде Scratch
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В прошлом году я работала над созданием игры с помощью программы Scratch с использованием графического планшета. В этом году решила продолжить работу. Scratch - инструмент создания разнообразных программных проектов: мультфильмов, игр, рекламных роликов, музыки, “живых” рисунков, интерактивных историй и презентаций, компьютерных моделей, обучающих программ. Для создания программных проектов Scratch имеет все необходимые средства: язык программирования, удобная визуальная оболочка. Все можно сделать здесь - в самой программе, и сейчас - сразу, без установки дополнительных программ.
Актуальность – мы живем в век информатизации общества. Информационные технологии проникают в нашу жизнь с разных сторон. Одно из самых удивительных и увлекательных занятий настоящего времени - программирование. Изучение Scratch может помочь освоить азы алгоритмизации и программирования, создавать и исследовать компьютерные модели, а полученные знания пригодятся для дальнейшего и более серьезного изучения программирования.
На уроках информатики мы учимся составлять алгоритмы описания порядка действий исполнителя для достижения результата решения задачи. А анимационная среда Scratch сочетает в себе программирование, графику и моделирование. Изучив программу, захотелось использовать Scratch для создания игры.
Итак, цель нашей работы – создание интерактивной игры «Лыах» в среде Scratch.
Для достижения цели мы поставили следующие задачи:
Изучить виды алгоритмов.
Изучить программу Scratch.
Создать игру с помощью программы Scratch.
1. Алгоритм
Алгори́тм — набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. В старой трактовке вместо слова «порядок» использовалось слово «последовательность», но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово «последовательность» стали заменять более общим словом «порядок».
Само слово «алгоритм» происходит от имени хорезмского учёного Абу Абдуллах Мухаммеда ибн Муса аль-Хорезми(алгоритм — аль-Хорезми). Около 825 года он написал сочинение, в котором впервые дал описание придуманной в Индии позиционной десятичной системы счисления. Аль-Хорезми сформулировал правила вычислений в новой системе и, вероятно, впервые использовал цифру 0 для обозначения пропущенной позиции в записи числа (её индийское название арабы перевели как as-sifr или просто sifr, отсюда такие слова, как «цифра» и «шифр»). Приблизительно в это же время индийские цифры начали применять и другие арабские учёные. В первой половине XII века книга аль-Хорезми в латинском переводе проникла в Европу. Переводчик, имя которого до нас не дошло, дал ей название Algoritmi de numero Indorum («Алгоритмы о счёте индийском»). По-арабски же книга именовалась Китаб аль-джебр валь-мукабала («Книга о сложении и вычитании»). Из оригинального названия книги происходит слово Алгебра (алгебра — аль-джебр — восполнение).
Общие свойства алгоритмов:
• Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.
• Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.
• Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
• Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.
Виды алгоритмов:
• Линейный алгоритм – набор команд (указаний), выполняемых последовательно во времени друг за другом.
• Разветвляющийся алгоритм – алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого ЭВМ обеспечивает переход на один из двух возможных шагов.
• Циклический алгоритм – алгоритм, предусматривающий многократное повторение одного и того же действия (одних и тех же операций) над новыми исходными данными. К циклическим алгоритмам сводится большинство методов вычислений, перебора вариантов.
Цикл программы – последовательность команд (серия, тело цикла), которая может выполняться многократно (для новых исходных данных) до удовлетворения некоторого условия.
2. Программа Scratch.
В 2003 году группа исследователей под руководством Митчела Резника из MIT Media Lab решила сделать общедоступный язык программирования. Через 4 года появился Scratch (англ. Scratch - линия старта).
Scratch - инструмент создания разнообразных программных проектов: мультфильмов, игр, рекламных роликов, музыки, “живых” рисунков, интерактивных историй и презентаций, компьютерных моделей, обучающих программ для решения проблем: обучения, обработки и отображения данных, моделирования, управления устройствами и развлечения. В любой момент в программу можно вносить любые изменения. При этом можно сразу увидеть, как они отражаются на ее работе.
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.
Это объектно-ориентированная среда, в которой блоки программ собираются из разноцветных кирпичиков команд точно так же как машины собираются из разноцветных кирпичиков в конструкторах Лего. Простая форма позволяет даже самым маленьким приобщаться к программированию, превращая обучение в увлекательную игру.
Для создания программных проектов Scratch имеет все необходимые средства: язык программирования, удобная визуальная оболочка, графический редактор, систему помощи, образцы проектов, библиотеку рисунков и звуковых файлов. Все можно сделать здесь - в самой программе, и сейчас - сразу, без установки дополнительных программ.
3. Графический планшет. Основные принципы работы и характеристики.
В жизни есть много интересных дел. Еще с совсем юных лет нравилось рисовать. Рисовала простым карандашом на обычной бумаге. Иногда брала фломастеры. Но всегда хотелось попробовать нарисовать что-нибудь с плавно изменяющимися тонами, с игрой света и тени. Потом, когда у меня появился компьютер и уроки по информатике, узнала про компьютерную живопись. Долго не понимала, как они, компьютерные художники, это делают. Думала, как это часто бывает, что всё просто: нужно только инструмент подходящий. И вот нашей школе приобрели этот инструмент, который называется графическим планшетом. Его еще довольно редко называют «дигитайзер» или «диджитайзер». По-английски его имена пишутся так: «graphic tablet», «digitizing tablet», «graphic pad», «drawing tablet». Вещь оказалась очень полезная и увлекательная. Давайте ознакомимся с ним.
Графи́ческий планше́т это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.
Принцип действия
В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников). Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 200 линий на мм).
По принципу работы и технологии существуют различные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. В электромагнитных — перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.
Существуют планшеты, в комплект которых входят перья, способные регистрировать силу нажатия.
Разрешение
Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом линий на дюйм (англ. lines per inch, lpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч lpi.
Число степеней свободы
Количество степеней свободы описывает число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы — 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета, вращение (положение пера относительно своей вертикальной оси).
Применение.
Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода. Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.
Программа Adobe Photoshop.
Adobe Photoshop - этой самый популярный и мощный графический редактор во всем мире. Его функциональные возможности помогают профессионально редактировать фотографии и создавать настоящее творение в искусстве. Возможности редактора практически безграничны. Программа наделена такими функциями как автокоррекция, создание HDR снимком, управление цветом, маски, множество эффектов, наборы кистей и инструментов, создание множества слоев.
Из инструментов мы использовали «Магнитное лассо» для вырезания часов и стрелок. Затем картинки сохранили в формате.gif
Создание интерактивной игры «Лыах» в среде Scratch.
На уроках информатики мы учимся составлять алгоритмы описания порядка действий исполнителя для достижения результата решения задачи . А анимационная среда Scratch сочетает в себе программирование, графику и моделирование. Она оказалась очень увлекательной. Изучив программу, захотелось использовать Scratch для создания игры.
Ход работы:
Подобрала соответствующие картинки для фона, часов и стрелок, бабочек, девочки Туяры. Картинки отредактировала на графическом редакторе программы Scratch с помощью графического планшета, который совместим с этой программой. Для этого картинки импортируются в графический редактор.
Затем картинки отредактировала в программе Adobe Photoshop. Часы, стрелки, бабочек, девочку вырезаем инструментом «магнитное лассо» и сохраняем в формате .gif
Алгоритм анимации составлен на программе Scratch.
2 .1. Создаем фоны. Для этого выделяем «сцену» и на блоке «фоны» импортируем нужные картинки.
2.2. Выбираем «спрайт». Из меню «новый объект» выбираем «спрайт Часы», «спрайт Стрелки».
Создание алгоритма анимации «Приближение часов».
В блоке «костюмы» импортируем «костюм Часы». Путем перетаскивания из блоков «контроль», «движение», «внешность» составляем для костюма «скрипты». Составляем линейный алгоритм следующего вида.
Создание алгоритма анимации «Движение стрелок часов».
Скрипты создаются отдельно для минутной стрелки и часовой стрелки. Путем перетаскивания из блоков-команд «контроль» и «движение».
а ) Для анимации движения минутной стрелки считаем величину поворота в градусах. Полный оборот 3600 . Минутная стрелка в один час делает 60 оборотов. Значит, 3600 : 60 = 60.
б ) Для анимации движения часовой стрелки считаем величину поворота в градусах. Полный оборот 3600 . Часовая стрелка в сутки делает 24 оборота. Значит, 3600 : 24 = 150. И получаем поворот на 150.
Звук будильника записали на программе Scratch.
Создание алгоритма для спрайтов «Туяра» и «Бабочки».
Из меню «новый объект» выбираем «спрайт Туяра», «спрайт Бабочки», «спрайт Туяра с сачком». В блоке «костюмы» импортируем костюмы. Путем перетаскивания из блоков «контроль», «движение», «внешность» составляем для костюмов «скрипты».
4.1. Для «спрайта Бабочки» из блока «операторы» устанавливаем команду «выдать случайное число» с изменением заданных координат.
4 .2. Для «спрайта Туяра с сачком» выдаем команды «повернуться к указателю мыши», «менять костюм при касании бабочек», «подсчет очков».
4.3. Подсчет очков. Применили блок «переменная». Для этого создали «переменную» «очки». При касании «спрайта Туяра с сачком» со «спрайтами Бабочки», « Хорошая» ввели команды «изменение очков на 1» и «Изменение очков на 2».
При касании спрайта «Плохая» и «Пчелка»- команды «Изменение очков на -1» и « Изменение очков на -2»
Таким образом мы использовали все виды алгоритма: линейные, циклические и разветвляющиеся.
Создаем название и описание проекта. Сохраняем проект.
В результате у нас получилась интерактивная игра «Лыах».
Загрузка проекта в Российское сообщество Scratch.
Заключение.
Создание алгоритма анимации с помощью программы Scratch, развивает логическое мышление, творческую способность учащихся. В школе мы изучаем основы алгоритмизации и программирования, компьютерное моделирование, графику. В ходе работы познакомилась с очень интересной программой Scratch, которая сочетает в себе все эти темы. Особенностью этой среды является то, что в ней можно создавать мультики, анимации и даже простейшие игры. Для создания программных проектов Скретч имеет все необходимые средства: язык программирования, удобная визуальная оболочка, графический редактор, систему помощи, образцы проектов, библиотеку рисунков и звуковых файлов. Все можно сделать здесь - в самой программе, без установки дополнительных программ. Отличием от других средств разработки является то, что все это могут делать дети младших классов, благодаря ее простоте и удобному интерфейсу.
Буду дальше изучать эту программу, так как она очень интересная, полезная и нужная. В дальнейшем планирую улучшить данную игру. А созданная игра очень понравилась моим друзьям и одноклассникам.
Список использованной литературы
https://ru.wikipedia.org/wiki/
http://setilab.ru/scratch
http://scratch.uvk6.info/home/prakticeskaa-rabota-no1/poradok-zapuska-skretc-proekta