VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Кот-математик
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
На лето нашему классу дали задание выучить таблицу умножения в пределах пяти. Приходилось решать десятки примеров. Чтобы как-то разнообразить этот процесс, я решил попробовать применить свои навыки программирования и создать собственную компьютерную игру.
Актуальность проблемы: все дети рано или поздно сталкиваются с необходимостью выучить таблицу умножения. Учиться в игровой форме всегда интереснее. Создание математической игры решает сразу несколько проблем: помогает подготовить школьное задание; показывает, что компьютерные игры бывают не только «вредными», но и полезными; приобретаются навыки программирования.
Цель проекта: создать компьютерную игру, которая помогла бы мне и моим одноклассникам выучить таблицу умножения «назубок».
Задачи:
- узнать, кто придумал таблицу умножения
- выяснить, зачем нужно учить таблицу умножения наизусть
- найти эффективные способы запомнить таблицу умножения
- изучить среду программирования Scratch, как платформу для создания математической игры
- создать собственную игру
- провести математическое соревнование в классе
Практическая значимость проекта: игру можно использовать в качестве дополнительного материала на уроках математики, для проведения математических соревнований, а также дома для тренировки навыков умножения.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Из истории таблицы умножения
Таблица умножения
Достойна уважения.
Она всегда во всем права,
Чтоб ни случилось в мире,
А все же будет дважды два
По-прежнему четыре
С.Я. Маршак
Для начала я решил разобраться, кто придумал таблицу умножения.
О
казалось, что таблица умножения известна очень давно. Археологи на раскопках находили глиняные и деревянные таблички, возраст которых несколько тысяч лет. На них были изображены фрагменты таблицы умножения, где строки и столбцы озаглавлены множителями, а в ячейках таблицы находится их произведение (Рис.1).
Рис.1. Таблички с фрагментами таблицы умножения
В Европе автором таблицы умножения считают древнегреческого математика Пифагора (её так и называют – Таблица Пифагора), хотя, никаких доказательств этому нет. Таблица умножения в Древней Греции была совсем не похожа на современную печатную таблицу, вместо цифр в ней были буквы, даже слова (Рис.2).
Рис.2. Таблица Пифагора
Впервые в школьную программу таблица умножения была введена в Англии. Кстати, английские школьники учат таблицу умножения до 12. А вот в Индии ученики зубрят таблицу до 20!
2. Зачем учить таблицу умножения наизусть?
Это был мой первый вопрос, когда я получил задание на лето. Да, я понимал, что таблица умножения нужна, и существует множество жизненных ситуаций, когда она необходима. Но учить-то зачем? Ведь есть калькулятор.
Наша учительница Наталья Вячеславовна объяснила нам, что прежде всего таблица умножения ускоряет процесс вычисления. И калькулятор тоже не всегда есть под рукой.
Дома я решил провести небольшой эксперимент: мы с мамой взяли два одинаковых листа с примерами на умножение. Мама считала устно, а я – на калькуляторе. Папа был судьёй: следил, чтобы мы считали правильно и засекал время с помощью таймера.
Рис. 3. Эксперимент
Результаты меня впечатлили:
Устно мама решила 30 примеров за 49 секунд. Я за это время на калькуляторе успел посчитать только 4 примера!
Сомнений больше не было – таблицу умножения надо учить наизусть!
3. Способы запомнить таблицу умножения
Что такое Умножение?
Это умное сложение.
Ведь умней — умножить раз,
Чем слагать всё целый час.
А. Усачёв
В интернете я нашел много интересных способов запомнить таблицу умножения. Встречались и маленькие хитрости, и весьма необычные способы, такие как стихи или счёт на пальцах:
Маленькие хитрости:
Умножить число на 2 – это значит удвоить, то есть сложить с самим собой: 5*2=5+5=10 или 9*2=9+9=18.
Умножение на 5: если второй множитель – нечётное число, ответ будет заканчиваться на 5, если чётное – на 0.
Стихи. Можно попробовать выучить таблицу умножения, запомнив стихи. Например, у моего любимого писателя Андрея Усачёва есть целый сборник стихов «Таблица умножения»:
Кофе пили три букашки
И разбили по три чашки.
Что разбито, то не склеить…
ТРИЖДЫ ТРИ – выходит ДЕВЯТЬ.
Школьник стал писать в тетрадь:
«Сколько будет трижды пять?..»
Был он страшно аккуратен:
«ТРИЖДЫ ПЯТЬ – ПЯТНАДЦАТЬ пятен!»
Способ умножения на число 9 на пальцах
- Положите руки на стол.
- Мысленно пронумеруйте все пальцы от 1 до 10
- Умножим 9*2. Загните палец №2 (безымянный палец левой руки). Что вы показываете? 1 и 8, т.е. 18.
- Умножим 9*3. Загните палец №3 (средний палец левой руки) – 2 и 7, т.е. 27 (Рис.4).
Рис.4. Умножение на число 9 на пальцах
Этот способ работает от 9*1 до 9*9. Мне он очень понравился. Однако считать на пальцах получалось ещё медленнее, чем на калькуляторе.
Тетрадь-тренажёр. Для лучшего запоминания таблицы умножения наша учительница советовала нам решать много-много примеров в специальном тренажёре. Именно этот способ выучить таблицу умножения я решил взять за основу для создания моей игры.
4. Этапы создания компьютерной игры
Процесс создания компьютерной игры состоит из разнообразных этапов:
Идея
Выбор языка программирования: изучение возможностей Scratch
Написание программы
Поиск звуковых эффектов
Анимация и фон
Тестирование игры
В большинстве своём, игры создают не отдельные люди, а целые команды разработчиков. Каждый отдельный человек в команде – специалист в своей области знаний, который занимается своей частью игры. Руководитель проекта (или геймдизайнер) придумывает идею будущей игры; программист – пишет программу; звукорежиссёр – наполняет игру звуковыми эффектами; художник – украшает игру, рисует фон и анимацию. Существует даже такая специальность – тестер. Его задача – находить ошибки в пробных версиях игры. В процессе создания игры мне пришлось совмещать все эти профессии.
Этап 1. Идея и сценарий
Для начала необходимо было продумать идею и сценарий игры. Я решил, что это будет математический тренажёр. Главный герой – Кот будет задавать примеры из таблицы умножения, а игрок – писать ответы. За каждый правильный ответ будут начисляться очки. Так как цель проекта – научиться быстро умножать, то игра будет идти на время.
Этап 2. Изучение возможностей Scratch
Язык программирования Scratch идеально подошёл для моего проекта. Программа собирается из разноцветных кирпичиков с командами по принципу LEGO (кстати, компания LEGO принимала участие в создании Scratch). Программа была разработана специально для детей, главное условие для ее использования – умение читать.
После запуска Scratch экран имеет вид, показанный на Рисунке 5.
Рис. 5.: Интерфейс Scratch
Белое поле слева – это сцена, на которой будет видно, как работает проект. На сцене можно рисовать и изменять её фон.
По сцене будут перемещаться спрайты – персонажи. Все спрайты проекта находятся в области спрайтов, которая расположена под сценой.
Справа – огромная область скриптов, где собирается программа. Скрипты – это наборы цветных блоков-команд.
Блоки-команды хранятся в самом центре экрана. Они собраны по группам: Движение, Внешность, Звук, Перо, Данные, События, Управление, Сенсоры, Операторы, Другие блоки. Каждая группа раскрашена в свой цвет.
Талисманом Scratch является симпатичный рыжий Кот. Его-то я и выбрал в качестве главного героя моей будущей игры.
Этап 3. Написание программы
Программирование – это очень нелегкий и трудоемкий процесс, требующий тщательной проработки. Для каждого действия, происходящего в игре, нужно составить определенный набор команд.
Любая программа в Scratch начинается с блока События. В начале работы скрипта мой главный герой игры – Кот сообщает о целях игры: «Реши как можно больше примеров за 30 секунд».
Затем начинает работу цикл «повторять пока не», который будет выполняться до тех пор, пока значение таймера не станет равно 30. В цикле каждый раз будет выполняться одна и та же последовательность действий. Переменным a и b будут присвоены случайные значения: для a – от 1 до 5, для b – от 1 до 10. Таким образом будут охвачены все примеры таблицы умножения в пределах пяти (за исключением умножения на 0). Кот задаёт вопрос с помощью сложного блока спросить, а полученный ответ тут же будет проверен с помощью условного блока Если. Если ответ был правильным, то значение переменной счёт будет увеличено на 1, и от Кота прозвучит одобрительный звук «Мяу». Если ответ неверный, счёт не меняется, и звучит смешной звук «bass beatbox».
Когда значение таймера станет равно 30, цикл заканчивается, звучат аплодисменты. Сюда же я добавил небольшую анимацию для Кота: он делает поворот на 360 градусов, превращаясь в медаль, и сообщает результаты. Игра окончена.
Этап 4. Поиск звуковых эффектов
Следующим этапом разработки игры был поиск звуковых эффектов. В Scratch есть библиотека различных звуков, где я подобрал подходящие. А вот озвучивал Кота в начале игры я самостоятельно.
Этап 5. Работа с фоном
Чтобы игра выглядела привлекательнее, я изменил белый фон на картинку с изображением школы и добавил к ней надпись «SCHOOL» (на русском языке текст не вставляется, к сожалению. Зато можно попрактиковаться в английском языке).
Этап 6. Тестирование игры
В ходе тестирования игры возникла необходимость сохранения результатов. Ведь хотелось видеть на экране свои рекорды. С таблицей пришлось повозиться, она никак не хотела работать правильно. Но, как гласит народная мудрость, упорство и труд всё перетрут.
Игра «Кот-математик» была готова! (Рис. 6)
Рис. 6.: Общий вид игры «Кот-математик»
Хочу ещё отметить такой момент, что игру «Кот-математик» можно изменять. Сейчас мы учим таблицу умножения в пределах 5, поэтому значения первой переменной заданы от 1 до 5. Когда мы будем учить таблицу умножения до 10, нужно просто изменить значение «5» на «10», и игра снова будет актуальной. Таким образом, игра «Кот-математик» ещё долго будет помогать мне в учёбе.
5. Математическое соревнование в классе
В классе я рассказал ребятам о своём исследовании, после чего все сыграли в игру «Кот-математик». Победители, набравшие наибольшее количество очков, получили медали. Медали мы с мамой подготовили заранее так же с помощью анимации Scratch.
Рис.7. Математическое соревнование в классе
Игра ребятам понравилась, многие захотели иметь такую же у себя дома, чтобы тренироваться. Поэтому я записал игру на диск. Теперь все желающие могут играть в игру «Кот-математик» и готовиться к математическим диктантам.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе своей работы я:
Узнал историю таблицы умножения.
Опытным путём определил, что знание таблицы умножения в несколько раз ускоряет процесс вычисления.
Нашёл разные способы запомнить таблицу умножения и выбрал для себя наиболее эффективный – тренажёр с примерами. Этот способ стал основой для создания моей компьютерной игры.
Изучил возможности Scratch для программирования.
Прошёл все основные этапы создания компьютерной игры от разработки идеи до тестирования готового продукта, попробовав на себе роли геймдизайнера, программиста, звукорежиссёра, художника и тестера.
Провёл математическое соревнование в классе.
Результатом моей работы стал диск с собственной компьютерной игрой, которая помогает мне и моим одноклассникам в учёбе.
Список литературы
1. Голиков, Д.В. Scratch для юных программистов /Д.В. Голиков. — Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2018. — 192с.