Содержание и особенности разработки игровых мультимедийных проектов обучения математике в среде программирования Lazarus

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Смоленский государственный университет», г. Смоленск

Содержание и особенности разработки игровых мультимедийных проектов обучения математике в среде программирования Lazarus

Козлов Сергей Валерьевич, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры информатики

Аннотация

Данная статья посвящена вопросам разработки обучающих игровых проектов средствами языка визуального программирования Lazarus. В статье рассмотрены особенности создания мультимедийного развивающего проекта «Маша и медведь в мире математики» для учащихся средней школы. Автором выявлены общие подходы проектирования такого рода учебных программных оболочек.

Ключевые слова: информатика, компьютерная графика, компьютерная игра, компьютерные технологии, математика, мультимедийный проект, программирование, профильное обучение, развивающие обучение.

В настоящее время обучение на всех стадиях учебного процесса требует использования мультимедийных образовательных ресурсов [1, 2]. Это обусловлено последними достижениями современных компьютерных технологий, которые позволяют одновременно эффективно воздействовать на различные системы восприятия человека [3]. Мультимедийные ресурсы могут быть эффективно использованы как самостоятельные обучающие среды [4, 5], так и в качестве сопровождения процесса обучения [6, 7].

При обучении младших школьников и учащихся средней школы математике целесообразно на уроках и во внеучебной деятельности применять игровые мультимедийные игры [8]. Они позволяют учителю в игровой форме освоить термины и понятия математической науки. Школьники увлеченно и сосредоточенно выполняют учебные задания, что, несомненно, способствует повышению интереса к изучению учебной дисциплины. Кроме того, учащиеся при таком обучении не только изучают предметную область математики, но и приобретают необходимые каждому умения работы в компьютерных средах.

Проанализируем в данной статье на примере проекта «Маша и медведь в мире математики» основные особенности проектирования подобных обучающих мультимедийных сред средствами языка программирования Lazarus. Также охарактеризуем содержание данного проекта и установим принципы работы в развивающих программных оболочках.

Мультимедийная среда проекта «Маша и медведь в мире математики» представляет собой стандартное окно, в верхней части которого находится строка с названием проекта. В этой строке справа, как и во всех оконных приложениях, размещены три кнопки управления программой - «свернуть», «развернуть» и «закрыть». Ниже расположено универсальное меню, содержащее два пункта - «Игры» и «Выход». Рабочая область главной формы содержит необходимую информацию о проекте - краткую инструкцию к действиям и приветствие пользователю. Также на главную форму в данном проекте вынесена кнопка «Справка». Нажатие кнопки открывает вспомогательную форму проекта, которая содержит описание назначения проекта и правила работы в программе. В других программных разработках такого рода вместо размещения кнопки на форме в главное меню включают аналогичный пункт [9].

Данная программная оболочка содержит четыре развивающие игры познавательного характера. Каждая из игр кратко знакомит ученика с одним из ученых-математиков - Рене Декартом, Леонардо Эйлером, Фридрихом Гауссом и Бернардом Риманом. Для выбора одной из игр оболочки необходимо войти в пункт «Игры» главного меню программы и щелкнуть мышью на одном из подпунктов. После этого отроется диалоговая форма-приглашение к игре. Она содержит текстовое поле с краткими биографическими сведениями об ученом. Также на форме расположены две кнопки, одна из которых позволяет начать игру, а другая возвратиться на главную форму проекта. Диалог на соответствующей форме с каждым из них отправляет школьника к решению познавательных задач. Для перехода от диалога к игре ученику следует нажать кнопку «Играть» на форме-приглашении.

Рассмотрим содержание и особенности разработки каждой из игр программной оболочки проекта. Первая в списке меню «Игры» - игра вместе с Рене Декартом. Диалог в игре с Рене Декартом открывает форму, которая содержит игру «Пятнашки». Данная форма представляет собой поле BitMap, которое отображает части исходного изображения. Школьнику требуется с помощью щелчков мыши на частях картинки передвигать их на свободное поле так, чтобы после ряда перемещений изображение стало целым.

Программная реализация подразумевает объявление двух массивов - эталонного и рабочего игрового поля. В эталонном массиве записана правильная последовательность расположения частей исходного изображения. Рабочий массив содержит текущее расположение частей картинки. Изображение загружается из файла и разбивается на части, при этом размер формы устанавливается равным его размеру. Для отображения изображения используется процедура ShowPole, которая преобразует номер части картинки в координаты соответствующего левого верхнего угла области источника. Процедура Mixer перемешивает части картинки на форме произвольным образом.

Перемещение в пустую клетку поля, выбранной части изображения, осуществляется по щелчку мыши. При этом с помощью процедуры обработки события определяются координаты перемещаемой клетки, и если она является смежной с пустой ячейкой, то действие выполняется. Для этого разработана процедура Move. Она проверяет, возможно ли перемещение клетки, производит обмен ячеек и отображает на форме новое расположение частей изображения. Если текущее расположение совпадает с эталоном картинки, то пользователю предлагается либо закончить игру, либо попробовать сыграть еще раз. В первом случае он возвращается на главную форму проекта, во втором - игра начинается заново с новым произвольно полученным расположением частей исходного изображения. Во время игры ученик может прервать ее в любой момент, воспользовавшись кнопками управления в верхней правой части игровой формы. При этом текущее расположение частей изображения будет запомнено до тех пор, пока игрок не начнет игру заново.

Вторая из списка игр главного меню - игра вместе с Леонардом Эйлером. Она содержит математический кроссворд. Переход к его отгадыванию осуществляется нажатием кнопки «Играть» с диалоговой формы-приглашения данной игры аналогично с первой игрой. При щелчке мыши по этой кнопке открывается две вспомогательные формы. Первая из них содержит собственно кроссворд, а вторая - вопросы к нему.

С точки зрения программной реализации формы с кроссвордом на ее задний план помещен фоновый рисунок с помощью объекта BitMap. За отображение рисунка на форме отвечает процедура FormPaint, которая делает изображение видимым. Процедура CreateTab выполняет построение клеток кроссворда на форме. Для этого построчно считываются данные из текстового файла. Данные из файла при прочтении заносятся в массив, который хранит объекты вида Edit. Все клетки кроссворда являются потомками единственного родителя поля Edit1. Они наследуют все свойства исходного объекта типа Edit [10].

Если при его прочтении встречается буква, то на форме отображается клетка в виде объекта Edit. При этом в том случае если буква является заглавной, то над клеткой формируется объект Label, содержащий номер вопроса кроссворда по порядку. В противном случае, если встречается пробел, то на этом месте формы остается пустота. Между клетками в строке, также как и между самими строками, предусмотрены стандартные отступы по ширине и высоте. Номера вопросов объектов Label на форме отображаются сразу при чтении данных из файла над соответствующими клетками в междустрочном пространстве. Значения же полей Edit изначально остаются скрытыми для участника игры. Для этого при загрузке основной формы кроссворда значение свойства Visible всех полей Edit устанавливается равным False.

При отгадывании кроссворда обработка введенного символа осуществляется при помощи процедуры Edit1KeyPress. Если код введенного с клавиатуры символа совпадает с кодом соответствующей буквы, записанным при прочтении из файла, то она отображается в данном поле. Если же буква введена неправильно, то после ввода символ отражен не будет и клетка останется пустой. При этом в заголовке формы кроссворда будет выведено количество текущих ошибок при заполнении клеток кроссворда в данной игре. При полном разгадывании кроссворда в заголовке появится надпись «Кроссворд разгадан».

Форма с вопросами к кроссворду содержит единственное поле Memo. С помощью текстового свойства данного поля Lines в нем построчно записаны вопросы кроссворда. Вопросы разделены на две категории - «По горизонтали» и «По вертикали». Номер возле каждого вопроса соответствует номеру слова отраженного на форме кроссворда.

Игра вместе с Фридрихом Гауссом включает занимательные задачи для младшего школьного возраста. Эти задачи направлены на развитие логического мышления учащихся. Школьнику предложено решить пять математических задач на логику рассуждений.

На форме расположено пять объектов типа Memo. Они содержат условия для каждой из задач игры. Запись текста задач осуществлена по такому же принципу что и отражение вопросов кроссворда в поле Memo игры вместе с Леонардом Эйлером. Рядом с каждым из данных полей на форме находятся поля Edit. Они служат для ввода школьником ответа на вопрос задачи. После ввода ответов можно проверить количество совершенных при решении всех задач ошибок. Для этого на форме предусмотрено дополнительное поле типа Edit с соответствующим пояснением возле него. Надпись около поля Edit размещена в поле Label. Щелчок мыши на кнопке «Проверить результаты», расположенной под полем Edit, приводит к отображению результатов решения задач школьником. Вычисление результатов реализовано в процедуре Button1Click. В ней задан счетчик неправильных ответов на вопросы задач, начальное значение которого равно нулю. Затем с помощью последовательности условных операторов организовано изменение значения счетчика. Если ответ на вопрос задачи не совпадает с эталоном, то значение счетчика увеличивается на единицу. После проверки всех ответов пользователя, в поле Edit отражается его значение. В других проектах можно увидеть иной подход к выводу результатов решения задач школьником [11]. Возможен вывод ответа на каждую задачу отдельно с помощью совокупности пар полей Label и Edit и одной или нескольких кнопок в зависимости от предлагаемой логики решения набора задач. Также вывод результатов решения всех задач можно осуществить построчно в поле Memo и вывести в случае необходимости комментарии и замечания к решению заданий.

Последняя в списке игр, включенная в данную оболочку, - игра вместе с Бернардом Риманом. Она включает набор познавательных игр, объединенных под общим названием «Веселые игры». На форме в отделенных друг от друга областях представлены условия четырех игр: «Узнай свое число», «Определить на ощупь», «Не ошибись» и «Лучший счетовод». Учащимся предлагается организовать данные развивающие игры с одноклассниками во внеучебное время.

Реализация кода данной части программы наиболее простая в проекте «Маша и медведь в мире математике». На форме размещены четыре поля Memo, в каждом из которых с помощью свойства Lines задан текст условия задачи. Для полей Memo данной формы заменены стандартные цвет текста и фона в соответствии с единым оформлением элементов на всех формах проекта.

Итак, при проектировании такого рода программных оболочек видна общая концепция их построения. Программная оболочка проекта состоит из главной формы, содержащей стандартное меню. Меню включает основные пункты и инструменты работы с программой. Каждый пункт меню связан со вспомогательной формой проекта или программным действием. Все формы программы образуют единую взаимосвязанную систему относительно автономных частей оболочки проекта. Так, в рассматриваемом проекте, формы сопоставлены пунктам главного меню, с помощью которых происходит запуск обучающих и развивающих игр, включенных в данных проект. программирование lazarus мультимедийный математика

Основными элементами на формах выступают поля Label и Memo для размещения текста, управляющие действиями кнопки Button и поля Edit для ввода данных и вывода результатов работы программы. Также на диалоговых формах для размещения изображений предусмотрены объекты Image, а для фоновых рисунков - объекты BitMap. Для программной реализации простейших диалогов и вычислительных действий достаточно использования в коде последовательности условных операторов и отдельных или вложенных друг в друга циклических конструкций. Программирование же сценариев даже простейших, как в данном проекте, обучающих игр требует написания собственных процедур и функций в соответствии с логикой проекта. Рассмотренные примеры демонстрируют, что программная реализация содержательных элементов приведенных игр возможна в среде визуального программирования Lazarus. При этом разработчик такого проекта в большинстве своем должен владеть базовыми навыками использования свойств основного набора компонентов и применения действий обработки стандартных событий [12].

Обучающие игры, представленные в данном проекте, необходимо разумно использовать для сопровождения процесса обучения математике в школе. Игры подобного содержания можно применять при должной доработке в соответствии с возрастом учащихся на уроках не только в начальных и средних, но и в старших классах. Сопровождение учебного процесса посредством таких обучающих игр также будет содействовать, наряду с вовлечением учеников в конкурсную деятельность [13] и их участием в профильных олимпиадах [14], всестороннему развитию их умений и навыков в области компьютерных технологий.

Изменяя предметное содержание данных развивающих игр такие проекты можно внедрять в обучение и других учебных дисциплин, например, информатике [15, 16] или же, вообще, истории [17]. При этом особенно целесообразно использование игр межпредметного характера на стыке двух и более школьных предметов. Это будет способствовать получению учащимися более прочных знаний, приобретенных в увлекательной игровой междисциплинарной деятельности.

Библиографический список

1. Киселева М. П. Информатика и новые информационные технологии в системе подготовки будущего учителя // Педагогическая информатика. 2008. № 2. С. 36-40.

2. Козлов С. В. Особенности обучения школьников информатике в профильной школе // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2014. - № 1. - С. 31-35. ART 14006. - URL: http://e-koncept.ru/2014/14006.htm.

3. Козлов С. В. Актуальные вопросы использования адаптивных информационно-образовательных систем в профильной школе // Наука и образование в XXI веке: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции 30 сентября2013 г.: в 34 частях. - Ч. 21. - Тамбов: Бизнес-Наука-Общество, 2013. - С. 48-51.

4. Козлов С. В. Система индивидуального тестирования «Комплекс измерения обученности» // Системы компьютерной математики и их приложения. - Смоленск: СмолГУ, 2007. С. 223-225.

5. Козлов С. В. Методические рекомендации использования автоматизированной дидактической системы индивидуального тестирования // Психология, социология и педагогика. 2014. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://psychology.snauka.ru/2014/10/3702 (дата обращения: 23.10.2014).

6. Максимова Н. А. Электронные средства учебного назначения // Ученые записки ИИО РАО. 2008. № 27. С. 251-252.

7. Киселева О. М. Реализация принципа индивидуализации образовательного процесса с использованием программы «Траектория обучения» // Современные научные исследования и инновации. - 2014. - № 5-2 (37). - С. 41.

8. Козлов С. В. Содержание и особенности разработки учебно-методического мультимедийного проекта по математике «В помощь школьнику» в среде программирования Lazarus // Психология, социология и педагогика. 2015. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://psychology.snauka.ru/2015/05/4945 (дата обращения: 29.05.2015).

9. Козлов С. В. Использование графических решений в разработке развивающих игр на занятиях по информатике в школе физико-математического профиля // Гуманитарные научные исследования. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://human.snauka.ru/2015/04/9712 (дата обращения: 22.04.2015).

10. Козлов С. В. Анализ результатов экспериментальной деятельности по изучению основ объектно-ориентированного программирования в школьном курсе информатики // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6-3 (38). С. 16.

11. Козлов С. В. Анализ результатов участия учащихся в дне науки по информатике в контексте организации профильного обучения // Гуманитарные научные исследования. - 2014. - № 4 (32). - С. 16.

12. Козлов С. В. Структура, содержание и специфика вычислительной практики студентов математического профиля направления подготовки «Педагогическое образование» // Гуманитарные научные исследования. 2014. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://human.snauka.ru/2014/07/7387 (дата обращения: 31.07.2014).

13. Киселева О. М. Приобщение учащихся начальной школы к информационным технологиям посредством вовлечения их в конкурсную деятельность // Гуманитарные научные исследования. 2014. № 4 (32). С. 24.

14. Козлов С. В. О подготовке школьников к участию в олимпиадах по информатике // Психология, социология и педагогика. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://psychology.snauka.ru/2015/1/4255 (дата обращения: 14.01.2015).

15. Горянская А. О., Штепа Ю. П. Использование игровых технологий при изучении систем счисления в школьном курсе информатики // Современная педагогика. 2014. № 11 (24). С. 92-98.

16. Лавский С. А., Баженов Р. И. Дидактическая игра по теме «Хранение и обработка информации в базах данных» // Современная педагогика. 2014. № 11. [Электронный ресурс]. URL: http://pedagogika.snauka.ru/2014/11/2980 (дата обращения: 21.11.2014).

17. Киселева М. П. Интерактивные задания на уроке истории // Экономика и социум. 2014. № 1-3 (10). С. 227-230.

Размещено на Allbest.ru