CC BY
24Стратегические и игровые модели Strategic and game models
УДК 51-8 DOI 10.29141/2782-4934-2022-1-3-5 EDN GXDMSM
В. И. Белоусова1, К. С. Поторочина1
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Российская Федерация
Геймификация и автоматизированный контроль в обучении математике
Аннотация. В настоящей статье с помощью общенаучных методов и подходов рассматриваются вопросы применения игровых моделей и автоматизации контроля в процессах обучения математическим дисциплинам. Исследуются теоретические аспекты автоматизации контроля в процессе обучения математике. Рассматривается возможный инструментарий разработки игровых приложений. В решении задач исследования были использованы языки HTML и CSS с инструментарием библиотеки JQuery для создания приложений «Математический меморис» и «Математическое домино». На основе полученных результатов предлагаются методические рекомендации по применению игровых приложений в образовательном процессе.
Ключевые слова: геймификация; игровые модели; автоматизация обучения; математика; креативное образование; образовательные технологии. Дата поступления статьи: 24 сентября 2022 г.
Для цитирования: Белоусова В. И., Поторочина К. С. Геймификация и автоматизированный контроль в обучении математике // Цифровые модели и решения. 2022. Т. 1, № 3.DOI: 10.29141/2782-4934-2022-1-3-5. EDN: GXDMSM.
V. I. Belousova1, K.S. Potorochina1
!Ural Federal University named after the First President of Russia B. N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia
Gamification and automated control in teaching mathematics
Abstract. In this article, using general scientific methods and approaches, the issues of the use of game models and automation of control in the teaching of mathematical disciplines are considered. The theoretical aspects of control automation in the process of teaching mathematics are investigated. A possible toolkit for the development of gaming applications is considered. In solving the research tasks, HTML and CSS languages were used with the tools of the jQuery library to create applications "Mathematical Memoris" and
ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ И РЕШЕНИЯ
X1 №3 2022 VoU N0.3 м nigitn| mndpfcnnd solutions_ISSN 2782-4934 (online)
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
"Mathematical Domino". Based on the results obtained, the methodological foundations of the use of gaming applications in the educational process are proposed.
Key words: gamification; game models; learning automation; mathematics; creative education; educational technologies. Paper submitted: September 24, 2022
For citation: Belousova V. I., Potorochina K.S. Gamification and automated control in teaching mathematics. Digital models and solutions. 2022. Vol. 1, no. 3. DOI: 10.29141/27824934-2022-1-3-5. EDN: GXDMSM.
Введение
Цифровая трансформация системы образования является современным трендом, обоснованным необходимостью соответствовать уровню развития информационных технологий и расширения спектра их применения. Актуальность темы исследования связана с увеличением интереса к применению информационно-коммуникационных технологий и геймовых методов с целью повышения эффективности учебного процесса.
Эффективность выбора методов, технологии, средств обучения определяется результатами, полученными студентами на этапе контроля и диагностики. Поэтому помимо основной цели «научить», включающей в себя множество задач формирования компетентного специалиста, преподаватель ставит цель оптимальной, качественной и комплексной проверки и оценки результатов обучения.
В качестве наиболее перспективного направления исследования, связанного с оптимизацией учебного процесса по времени и трудозатратам, выделяют автоматизацию процесса контроля. Тестовая технология проверки и оценки результатов обучения как эффективное средство автоматизации контроля является наиболее изученной и широко применяемой на всех уровнях обучения. Полная автоматизация проверки и оценки результатов тестирования осуществляется в электронной форме.
С целью усовершенствования системы контроля с точки зрения повышения мотивации и активности его участников, интерактивности самого процесса контроля предлагают использовать инновационные средства контроля: телеконференции, компьютерное тестирование [1], мобильные приложения [2], электронные рабочие тетради, лаборатории, игры [3] и др.
Потенциал игровых методов в учебном процессе раскрыт в работах О. М. Карпенко [4], П. И. Пидкасистого [5], Д. Б. Эльконина [6], В. С. Зайцева [7] и др. На сегодняшний день активно развивается направление использования обучающих компьютерных игр с целью повышения мотивации к обучению, введению нового материала, отработки практических умений, а также осуществления контроля и самоконтроля усвоения материала курса. При этом вопрос применения игровых приложений как средства автоматизации процедуры контроля изучен недостаточно.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
Д. А. Антонова, Е. В. Оспенникова, Е. В. Спирин [8] рассматривают проектирование ресурсов для современной цифровой учебной среды как одно из основных направлений цифровой трансформации системы образования. Решение задачи столь глобального масштаба требует разработки не только масштабных образовательных платформ, но и отдельных учебных элементов, в том числе игровых.
Таким образом, цель данного исследования - разработка игрового приложения как программно-методического средства автоматизации контроля в процессе обучения студентов математике.
Теоретической основой работы являются психолого-педагогические, методические труды, IT-исследования посвященные:
• проблемам организации и автоматизации контроля в обучении (С. А. Лящук [9], А. В. Слепухин [10], В. Н. Фролов [11] и др.);
• средствам разработки игровых приложений (Д. А. Антонова, Е. В. Оспенникова, Е. В. Спирин [8], О. Е. Данилов [12], А. А. Думиньш, Л. В. Зайцева [13], Л. Ф. Фатихова [14], Л. Эхерн [15] и др.).
Практическую основу исследования составили методы разработки игровых приложений, опыт применения языков программирования HTML и CSS для решения практических задач.
В процессе исследования были применены такие методы исследования, как анализ литературы, моделирование учебного процесса, сравнительный анализ.
Теоретическая значимость исследования заключается в описании роли игровых упражнений в автоматизации этапа контроля и диагностики сформированности понятийного аппарата курсов по математике по математике; определении критериев выбора и построения сценария игровых упражнений по математике.
Практическая значимость работы состоит в возможности применять разработанные игровые приложения в обучении студентов математике с целью организации контроля и самоконтроля усвоения основных понятий курса.
Новизна данного исследования заключается в применении в роли средств автоматизации контроля игровых онлайн-приложений, построенных на сценарии узнаваемых игр.
Теоретические аспекты автоматизации контроля в процессе обучения математике
Контроль и самоконтроль являются важнейшими этапами учебного процесса, дающими обучаемому обратную связь о результатах решения учебных задач. Контроль рассматривают с двух позиций [16]: как дидактическую и методическую систему проверочной деятельности педагога и как определение и оценку результатов учебной деятельности.
Функции контроля гораздо более широки, нежели просто информирование о результатах обучения. Подготовка к контролю является стимулом к ответственному подходу к обучению. Наличие желания получить высокие отметки, качественные знания и т. д.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
есть мотивационная функция, которая усиливается при переходе внешнего контроля к самоконтролю. Результаты контроля используются для коррекции учебного процесса, таким образом контроль выполняет управленческую функцию. Корректируются темп обучения, уровни сложности и трудности, степень абстракции изложения материала, выбор методов обучения.
Организация контроля зависит от его вида. В зависимости от цели применения рассматривают контроль предварительный, текущий, тематический, промежуточный и итоговый.
Для диагностики готовности обучаемого к восприятию материала применяют предварительный контроль. Этот вид контроля целесообразно использовать, если следующий курс опирается на знания предыдущего курса.
Во время изучения материала обратная связь о качестве усвоения элементов дисциплины устанавливается с помощью текущего контроля. Поскольку текущий контроль относится к небольшому разделу, то он занимает достаточно мало времени и позволяет оперативно корректировать ход обучения, выявляя недостатки, ошибки и неточности в понимании материала. Если контроль относится к отдельной теме, то его называют тематическим.
Промежуточный контроль проводят для получения информации о результатах усвоения нескольких тем, крупного блока информации. Как правило, промежуточный контроль применяют в середине учебного курса. Его результаты служат основой прогнозирования успешности освоения предмета в целом.
Завершается изучение дисциплины итоговым контролем, оценивающим в комплексе знания изученных понятий курса, умения решать типовые задачи, устанавливать вну-трипредметные и межпредметные связи.
С точки зрения способа передачи информации можно рассматривать контроль в уст-
и и и V/ /" и \ тт
ной, письменной, практической или машинной (электронной) формах. Чередование и комбинация перечисленных видов контроля позволяет разнообразить виды учебной деятельности и, главное, охватить широкий спектр составляющих компетентности будущего специалиста: от уровня развития коммуникативных умений до скорости реакций практических действий. В этом случае целесообразно говорить не только о контроле учебных достижений, а о комплексной диагностике подготовки специалиста.
Под педагогической диагностикой понимается «процесс определения результатов образовательной деятельности с целью выявления, анализа, оценивания и корректировки обучения» [10]. Таким образом, в определении подчеркнуто основное отличие диагностики от контроля - направленность на использование результатов диагностики для усовершенствования процесса обучения, тогда как ведущая цель контроля - фиксация результатов обучения с целью их оценивания.
Помимо объективного измерения учебных результатов, в методической литературе раскрывают такие основные функции контроля, как обучающая, воспитывающая, стимулирующая, прогностическая и корректирующая. Учитывая диалектическое единство процессов развития и обучения, следует выделить отдельно развивающую функцию
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
контроля. При этом следует иметь в виду, что разные виды контроля имеют разный развивающий потенциал.
Различают виды контроля в зависимости от объектов, осуществляющих контроль. В таком случае контроль подразделяют на внешний (со стороны преподавателя), самоконтроль и взаимоконтроль. С точки зрения современных целей обучения, связанных с формированием ответственного, мобильного, самостоятельного специалиста, способного критически мыслить, выстраивать стратегию действий и организовывать решение проблемы, и обладающего развитыми коммуникативными навыками, наибольшее внимание следует уделять организации самоконтроля и взаимоконтроля обучаемых. Развитие внутренней системы самоконтроля и умений осуществлять взаимоконтроль затрагивают развитие всех психологических систем обучающегося: познавательной и речевой, эмоционально-волевой сферы, мотивационно-ценностной. Все эти сферы связаны с готовностью будущего специалиста выполнять профессиональную деятельность на высоком уровне.
На сегодняшний день в решении вопроса организации качественного и комплексного контроля результатов обучения наиболее актуальным является процесс автоматизации процедуры контроля.
В широком смысле под автоматизацией будем понимать совокупность методических, технических и программных средств, обеспечивающих процесс проведения процесса измерения без непосредственного участия человека.
Тогда автоматизация контроля - способ получения информации о результатах обучения с использованием методических, технических и программных средств измерения и оценивания качества без непосредственного участия человека.
Автоматизация процедуры диагностики, контроля и оценки результатов обучения стала возможной благодаря применению ИКТ. Следует помнить, что разные виды контроля обладают разным потенциалом с точки зрения цели их автоматизации. Так, устный контроль практически не поддается автоматизации, поскольку процедура распознавания речи достаточно сложная и оценить качество устного ответа может только преподаватель, а не машина. При этом письменный контроль позволяет полностью заменить преподавателя не только на этапах проведения процедуры контроля и оценивания, но также на этапе анализа результатов: ранжирование учащихся по результатам, анализ наиболее хорошо или, плохо усвоенных тем.
Применение электронно-образовательных ресурсов (ЭОР) позволяет существенно расширить спектр средств, приемов и форм организации учебного процесса [17], в том числе, этапов контроля и самоконтроля результатов обучения.
Т. Н. Суворова [18] выявила такие функции ЭОР, как «расширение образовательного контента, реализация новых видов учебной деятельности и поддержка функционирования традиционных видов учебной деятельности на более высоком качественном уровне, индивидуализация учебного процесса».
Дидактические компьютерные игры встраиваются в учебный контент, одновременно отражая стиль мышления и деятельности человека в цифровом пространстве и поддер-
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
живая выполнение традиционных учебных задач. Популярность компьютерных игр как современного электронного образовательного ресурса объясняется различными факторами:
• динамичность, характерная для мышления современного ученика, присуща играм с развивающимся сюжетом;
• построение стратегии движения в игре развивает прогностическое мышление, умение планировать действия как на уровне отдельных игровых ситуаций, так и для достижений глобальных целей игры. Умение быстро принимать решения - одно из необходимых условий победы в игре и успешности в реальном мире. Игровой компонент обучения также предполагает раскрытие воображения, творческого характера личности, связанного с умением формулировать нестандартные решения. Обладая высоким развивающим потенциалом, учебные игры могут стать полезной частью досуга студентов.
Исследователи отмечают, что «эффективность использования средств компьютерных технологий в учебном процессе во многом зависит от успешности решения задач педагогического характера, связанных с информационным содержанием и способом использования контролирующих и обучающих программ» [19]. Это означает, что применение игр в учебном процессе должно отвечать принципам целесообразности их применения и согласования игрового контента с учебными целями. В противном случае игра будет иметь исключительно развлекательную функцию, что приведет к потере учебного времени, не только потраченного на игру, но и необходимого для повторного включения внимания студентов. Развлекательные игры в учебном процессе имеет смысл использовать лишь после решения объемной энергозатратной задачи перед следующим этапом работы или в конце занятия.
В настоящее время геймификация, или игрофикация, является одним из ведущих трендов в области развития образовательных технологий и методов обучения. Исследователи указывают следующие актуальные направления развития геймификации в образовании [4]:
• разработка компьютерных игр с образовательными функциями (мотивация к изучению материала, закрепление, контроль);
• разработка игрового контента для дистанционных образовательных платформ.
Феномен, понятие и смысл игры в педагогике раскрывается с философской, культурологической, психолого-педагогической точек зрения. В отечественной психологии и педагогики различные аспекты игры изучались в работах Л. С. Выготского, В. С. Зайцева, П. И. Пидкасистого, С. Л. Рубинштейна, Д. Б. Эльконина и др.
Педагогическая игра, в отличие от других игр, имеет четко обозначенную образовательные цели и результат. По цели дидактические игры разделяют на следующие виды: обучающие, развивающие, воспитательные, контролирующие, занимательные.
Компьютерная индустрия, связанная с разработкой игр, создает игры двух классов: развлекательные и образовательные [8]. Классификации обучающих компьютерных игр разнообразны.
Можно выделить следующие игры.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
1. Игры для формирования и развития теоретической базы знаний. В этом случае отрабатывается умение работать с определением понятий, расширяется область знаний фактов об изучаемом объекте и т. п. Примером может быть игра-бродилка, цель которой - сбор артефактов, раскрывающих основные понятия курса. Параллельно сюжет игры может включать знакомство с идеями курса, историей открытий, выдающимися учеными.
2. Игры для формирования и развития практических умений, вплоть до отработки необходимых навыков. Такие игры помогают отработать алгоритмы действий, также прививают определенный стиль рассуждений.
3. Игры для диагностики и контроля уровня сформированности знаний, умений.
В. С. Зайцев отмечает, что, наряду с применением дидактических игр, геймификация учебного процесса может выражаться в применении игровых приемов, реализуемых в разной форме [7]:
1) геймификация дидактической цели, которая ставится перед студентами в форме игровой задачи;
2) установление правил учебной деятельности, которые напоминают правила игры;
3) встраивание учебного материала в игровой контент;
4) введение соревновательного элемента, превращающего дидактическую задачу в игровую;
5) введение системы игровых поощрений (бонусы, виртуальные баллы, которые можно использовать в учебном процессе), решение дидактического задания идентифицируется как игровой результат.
Преимущества геймификации на этапе контроля очевидны. В первую очередь, это повышение мотивации. Интерес к игровой форме деятельности рождается в детстве и сохраняется на протяжении всей жизни человека. Перевоплощения в новый образ, отгадывание стратегии действий, соревнование - все это порождает интерес, переносимый с игры на учебный процесс.
Во-вторых, нетрадиционные игровые формы контроля снимают психическое напряжение, неизбежно возникающее в системе с оцениванием результатов деятельности обучаемого. Игры называют щадящей технологией обучения, позволяющей в скрытой форме выявить не только уровень знаний и умений обучаемых, но и стиль их мышления, особенности характера и т. п.
В-третьих, игровые методы являются эффективным средством преодоления позиции познавательной пассивности обучаемых. Даже ученики со слабой подготовкой с удовольствием включаются в игровой процесс, получая возможность реализовать себя в новых более комфортных учебных условиях. Наблюдение за людьми в процессе игры дает обширный материал для диагностики особенностей личности.
В силу того, что игровые технологии, помимо учебной составляющей, имеют развлекательный характер, целесообразно использовать их во время текущего контроля или как дополнительное средство в тематическом или промежуточном контроле. В случае, когда наиболее значимым результатом обучения является система умений, сформиро-
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
ванных практических действий, демонстрируемых в игровом процессе, игра может стать формой итогового контроля. Примеры - бизнес-игра, ролевая игра, игра-симуля-тор профессиональной деятельности и т. д.
Недостатком игровых методов является их времязатратность. Несомненно, за время, которое тратится на игру, преподаватель со студентами успел бы рассмотреть гораздо больше задач курса традиционными методами. Так, в математических курсах высших учебных заведений, в ситуации нехватки времени игровые элементы целесообразно использовать как игровые упражнения в системе типовых задач темы.
Принципы выбора и построения игровых сценариев:
1. Минимизация игрового времени. Игровое время должно соответствовать времени, отведенному на этап контроля. Поскольку учебная игра чаще всего используется для текущего контроля, игровое время не должно превышать 15-20 минут.
2. Простота и узнаваемость сценария. Данный принцип позволит сократить время студентов на ознакомление с правилами и сценарием игры.
3. Взаимосвязь игрового и учебного контента. Цель игровых упражнений - развитие умений оперировать понятиями курса и доведение их уровня сформированности до уровня навыка. Игровой контент должен обеспечить проверку результатов усвоения студентами основных понятий курса, формул, теорем и т. п.
Инструментарий разработки игровых приложений
Игры в учебном процессе встречаются в печатном, практическом, устном и электронном форматах. В дистанционном и смешанном обучении игры выступают как самостоятельное игровое приложение; кроме того, с учетом возможностей современных LMS, компьютерные игры могут встраиваться в обучающий курс как внешний ресурс или изначально быть встроенными элементами образовательных платформ.
Обучающее игровое приложение - программа с игровой механикой для решения образовательных задач. В случае его применения в учебном процессе образовательная цель маскируется под игровые задачи прохождения уровней игры, получения баллов за выполнение заданий и т. д.
Разработка обучающего игрового приложения связана с решением ряда важных вопросов: выбор среды для создания компьютерных игр, разработка модели сценария игры, программирование сценария, описание способов интеграции игры в учебный процесс. Рассмотрим подходы к решению первого вопроса.
Наиболее популярными технологиями разработки компьютерных игр являются технологии Flash и Java. Обе технологии позволяют создавать интернет-приложения, используя векторную графику с подключением видео и аудио файлов.
Использование мультимедийной платформы компании Adobe позволяет создавать веб-приложения или мультимедийные презентации Macromedia Flash. Технология работы с платформой достаточно проста, при этом она дает возможность создать качественную анимацию с воспроизведением на веб-страницах, работать с видео- и аудио-материалами, редактировать сложные графические объекты.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
Еще одним удобным способом разработки игр как для компьютеров, так и смартфонов является межплатформенная среда разработки компьютерных игр Unity. Программирование в ней осуществляется на языках C# или Java Script. Преимуществом среды Unity для создания учебных ресурсов является возможность использования технологии дополненной реальности с применением «стандартных компонентов платформы Vuforia: AR Camera, Ground Plane, Plane Finder, которые отвечают за сканирование и отображение реального мира, поиск „маркера" и проецирование на данный „маркер" объектов виртуальной модели» [8].
О. М. Карпенко, А .В. Лукьянова, А. В. Абрамова и В. А. Басов [4] рассматривают различные конструкторы игр, визуальные редакторы, позволяющие без прописывания кода игры от начала до конца собирать игру по основным блокам:
• настраивать сцену игры (расставлять графические объекты);
• определять последовательность движений персонажей;
• добавлять эффекты: звуковые, световые и т .д.
Примером являются GameEditor 1.40, CraftStudioBeta, Game Maker и др.
Н. И. Исупова и Т. Н. Суворова [20] описывают возможности программы Quandary для создания электронных текстовых лабиринтов, являющихся одной из разновидностей образовательных квестов.
Для создания простейших игр учебного назначения, просматриваемых во время учебного процесса в браузере, удобно использовать языки HTML + CSS + JavaScript с инструментарием библиотеки JQuery. Язык HTML является основой разработки веб-сайтов, с его помощью создается структура страницы, которую пользователь видит в окне браузера. Язык CSS расширяет возможности языка HTML, позволяя менять цвета, шрифты, фон и создавая уникальный дизайн приложения. Библиотека JQuery - самая популярная и расширяемая библиотека JavaScript, позволяющая упростить применение языка программирования. Библиотека поддерживает кросс-браузерную работу приложения.
В качестве ключевых критериев выбора среды и инструментов разработки игр с точки зрения условий их применения выберем следующие:
• минимизация ресурсов разработки учебных игр (простая технология, малая время-затратность);
• простейшая технология изменения и наполнения преподавателями-непрограммистами контента базы игры (игровых карточек);
• возможность использования игры в окне разных браузеров;
• возможность дополнять игру и усовершенствовать с минимальным знанием языков программирования. Принцип открытости обеспечивает преподавателю возможность корректировать параметры игры, изменять интерфейс игрового приложения.
Перечисленным требованиям удовлетворяет, например, последняя технология создания игровых приложений. Таким образом, в качестве средств разработки решено выбрать языки HTML и CSS с инструментарием библиотеки JQuery.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
Игровое приложение «Математический меморис». Сценарий игры построен на известной игре «Мемо» для развития памяти и внимательности. Цель игры «Математический меморис» - запоминание определений математических понятий, идентификация понятия по формулировке определений, данных на разных языках: описательном, в виде формулы, через систему ключевых характеристик, в виде геометрической модели и т. п.
Программируемую и наполняемую основу игры составляют: папка для хранения игровых изображений, главный исполняемый файл - match_memo.html.
Программа включает три окна.
1. Стартовое окно. В окне описаны правила игры и расположено приглашение к началу игры. Пользователь знакомится с правилами игры и после нажимает на кнопку «Нажмите для начала игры».
2. Окно самой игры (рис. 1). В окне располагается набор карточек с содержанием определений математических понятий, формулами и т. п. Во время игрового процесса пользователь должен угадать пары картинок. Нажимая на карточку, игрок открывает ее содержимое на несколько секунд, затем нажимает на следующую карточку. Картинки на карточках, совпавшие по содержанию (если они описывают одно понятие), останутся открытыми.
Нелннейнын оператор
Размерность ядра оператора
Дефект
f ! ' А д", = - д; ^ j L -*! J
Рис. 1. Окно с открытыми парами карточек
Игра завершается, если открыты все карточки.
3. Окно окончания игры. После окончания игры открывается экран победителя, в котором пользователю будет указано, сколько нажатий кнопки игрок сделал за всю игру, а также будет предложено начать игру заново.
Настройка игрового процесса может осуществляться преподавателем без обращения к разработчику игры. Рассмотрим базовые рекомендации по настройке игры:
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
1. В папке /images/ необходимо расположить нужное количество картинок. Количество картинок в папке должно быть кратно 2. Картинки должны иметь расширение .jpg или иное. Желаемое расширение можно указать в основном программном файле project_main.html в функции (рис. 2). Пары картинок загружаются с одинаковым первым индексом в названии: пара 1_1.jpg и 1_2.jpg, пара 2_1.jpg и 2_ 2.jpg и т. д.
2. Для задания параметра количества картинок нужно в главном файле project_main. html изменить переменную imgCount (рис. 3)
3. Для коррекции текста правил необходимо прописать изменения в программном файле project_main.html (рис. 4).
div. css(^background-image*, "unl(./images/" + v
Рис. 2. Задание расширения файла с игровыми картинками
Рис. 3. Задание количества картинок в одном ряду игрового поля
<div cl3ss="card-container_start">
Рис. 4. Описание правил игры
Параметры результата игры: количество выполненных действий, время, затраченное на то, чтобы собрать все пары карточек - показатели усвоения используемых в игре математических понятий, сконцентрированности внимания и развития зрительной памяти.
Игровое приложение «Математическое домино». Сценарий игры строится на известной детской игре «Домино». В игре «Математическое домино» имеется набор из четырех карточек с двумя половинками: верхней и нижней. В каждой из них будет написано определение или формула, числовой или текстовый ответ на вопрос, или небольшая задача. К нижней половинке карточки нужно подобрать по смыслу верхнюю половинку другой карточки. При этом в игре возможна инверсия, т. е. половинки карточек могут при необходимости переворачиваться.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
Игрок должен указать верную последовательность карточек в виде числового кода. Если карточка используется прямая, то к ее номеру в ответном коде ставим «+», если инвертированная, то «-». В итоге игры игрок должен собрать полную цепочку из карточек с игрового поля.
Программируемую и наполняемую основу игры составляют: папка для хранения игровых картинок /images/; главный исполняемый файл - match_domino.html.
Подготовка игры - в первую очередь, заготовка половинок карточек. Преподаватель загружает набор картинок с текстом задания в «базу игры» (папка /images/). Каждая картинка в файле - половинка карточки домино. Такая структура позволяет легко менять доминошные карточки игры и, соответственно, правильный код ответа. В названии файла-картинки преподаватель указывает ее номер, который соответствует порядку карточки домино в построении картинок на игровом поле. Карточки нумеруются с верхнего ряда в правом направлении (рис. 5).
Домино 1 Домино 2 Домино 3 Домино 4
Карточка 1 (файл 1.jpg) Карточка 2 (файл 2.jpg) Карточка 3 (файл 3.jpg) Карточка 4 (файл 4.jpg)
Карточка 5 (файл 5.jpg) Карточка 6 (файл 6.jpg) Карточка 7 (файл 7.jpg) Карточка 8 (файл 8.jpg)
Рис. 5. Расположение заготовленных картинок на игровом поле
Правильный код для сравнения с ответом студента прописывается преподавателем в основном файле игры (рис. 6).
Рис. 6. Заполнение верного кода преподавателем
Программа включает три окна.
1. Стартовое (рис. 7). Как в предыдущей игре, пользователь знакомится с правилами игры и после нажимает на кнопку «Нажмите для начала игры».
Т.1 №3 2022 Vol.1 No.3
ISSN 2782-4934 (online)
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
Правила игры:
В игроЕом поле появятся 4 карточки домино каждая из двух половинок: Еерхней и нижней. Ваша задача в поле ответа указать правильную последовательность домино. Верх следующей карточки должен оыть продолжением низа предыдущей. Если карточка берется прямая (такая, как в игровом поле), то мы пишем в ответе плюс ее номер, если для составления цепочки ее нужно перевернуть, то минус номер. Например: 1-3+2-Н.
Нажмите для начала игры
Рис. 7. Стартовое окно игры «Математическое домино»
2. Игровое поле с карточками домино и полем ввода ответа (рис. 8).
Рис. 8. Игровое поле «Карточки домино»
3. Окно окончания игры. Оно повторяет окно завершения игры в «Меморис», содержит поздравление с победой и предложение сыграть еще раз в случае ошибки во введенном коде. Также в поле отражается число попыток правильно ввести код.
Еще одним готовым инструментом создания учебных игр является постоянно расширяемый интерактивный контент LMS, например LMS Moodle. Проанализируем возможности создания «Математического мемориса» и домино на данной платформе. Игра «Математический меморис» может быть построена на базе MemoryGame с сохранением возможности в качестве пары использовать карточки разного содержания. Построение игры «Математическое домино» можно осуществить, объединив элемент интерактивного контента Agamotto (ImageBlender) и элемент «Тест». С помощью Agamotto создается галерея карточек домино, перемешанных и требующих упорядочения. Учащийся просматривает последовательность домино и составляет из них верный код из последовательности номеров карточек в нужном порядке с учетом инверсии, если необходимо. В тесте создаем тестовый вопрос типа «Короткий ответ», куда игрок должен ввести правильный код последовательности карточек. Особенность такой организации игры -
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
отсутствие возможности у игрока видеть все домино сразу, что усложняет игровой процесс. Вывести все домино в виде единой картинки в тестовом вопросе невозможно, поскольку картинки будут слишком маленького размера и неудобны для просмотра.
Методические основы применения игровых приложений
Разработчики учебного игрового контента (обучающих цифровых игр, игровых элементов дистанционных образовательных платформ) отмечают, что «важно не только создать игру, но и определить ее место в учебном процессе» [13].
Разработанные игровые приложения «Математическое домино» и «Математический меморис» могут применяться при изучении любой темы математических курсов преимущественно в текущем контроле.
Игра «Математический меморис» предназначена для запоминания и контроля знания определений математических понятий. Поскольку определения формулируются разными способами, в процессе игры происходит систематизация моделей изучаемого понятия, развивается ассоциативная память учащихся. Уменьшая время демонстрации карточек с определениями, преподаватель может увеличивать скорость узнавания студентом понятий. Игра может применяться как в групповом, так и в индивидуальном режиме. Введение элемента соревновательности в группе студентов повышает интерес к игре.
Важным моментом сохранения для одной аудитории актуальности игры является регулярное пополнение и обновление карточек. В одной и той же карточке можно менять местами фразы, обозначения, чтобы избежать узнавания студентами элементов, не связанных с сутью определения понятий (первого слова в определении, ключевой фразы и т. п.). Игру можно использовать во время занятия, а также в качестве задания или тренажера в домашней работе.
В работе рассмотрено применение игры при изучении студентами раздела «Линейные операторы». Основные определения курса: линейный оператор (ЛО), матрица ЛО, ранг ЛО, ранг матрицы ЛО, образ ЛО, ядро ЛО, собственный вектор ЛО, собственное значение ЛО, оператор простой структуры, жорданова клетка, жорданова нормальная форма, квадратичная форма и др. Перечисленные понятия могут быть использованы для создания парных карточек «Математического мемориса». Их также можно использовать для игры «Математическое домино».
Игра «Математическое домино» может применяться как в текущем, так и в тематическом или промежуточном контроле. Во втором и третьем случаях включения игры в контрольные задания от студента будет требоваться помимо фактического выполнения задания игры подробное описание обоснования построения цепочки карточек домино.
При отправке папки с играми студентам, следует закрыть доступ к папке /images/. Скрыть исходный html-код файла, в котором преподаватель прописывает верный код, к сожалению, невозможно в силу принципа открытости этого кода, положенного в идею HTML файлов. Однако цель дистанционной игры - получение знаний и формирование
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
определенных умений, в которой честность - обязательный принцип, и ответственность за результаты ложатся, в первую очередь, на самих студентов.
Заключение
В ходе работы была изучена литература по автоматизации контроля и применению игровых методов в учебном процессе. В результате сделан вывод о преимуществе использования тестирования как ведущего средства автоматизации проведения контрольных мероприятий и проверки их результатов. Однако проблема разработки новых образовательных ресурсов, использующих активные и интерактивные технологии обучения, и поиска оптимальных инструментов разработки особо актуальна на сегодняшний день. На первый план выходит задача разработки средств геймификации учебного процесса.
Выявлен потенциал игровых методов в автоматизации контроля и самоконтроля студентов в учебном процессе. Их использование позволяет преподавателю разнообразить учебные задания, повысить интерес студентов к самопроверке и самодиагностике понимания учебного материала.
В результате анализа различных средств создания игровых приложений в качестве инструмента разработки выбран язык разметки HTML с подключением языка стилей CSS и библиотеки JQuery. Основное преимущество выбранного инструмента - простота реализации и открытость кода программы, что позволит преподавателю усовершенствовать разработанное приложение и изменить, в случае необходимости, параметры игры.
Определены основные принципы выбора и построения сценария учебных игр: минимизация игрового времени; простота и узнаваемость сценария; взаимосвязь игрового и учебного контента. С опорой на выбранные принципы предложены два сценария «Математический меморис» и «Математическое домино». Разработаны соответствующие игровые приложения, позволяющие автоматизировать текущий контроль сформи-рованности понятий по разделам «Линейные операторы» и «Теория функций комплексного переменного».
Источники
1. Белозерова С. И., Белозеров О. И. Организация контроля знаний студентов в LMS MOODLE // Современные проблемы науки и образования. 2018. № 6. URL: https:// science-education.ra/artide/view?id=28270 (дата обращения: 23.09.2022). EDN: YVMMOD.
2. Кудрявцев А. В. Новые возможности использования мобильных устройств в учебном процессе вуза // Педагогическое образование в России. 2015. № 7. С. 71-76. EDN: UCIHMZ
3. Помелов В. А. Креативный потенциал компьютерных игр в контексте формирования инновационного мышления // Вестник КемГУ. 2014. № 4(60). С. 206-209. EDN: TELMYJ.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
4. Карпенко О. М., Лукьянова А. В., Абрамова А. В., Басов В. А. Геймификация в электронном обучении // Дистанционное и виртуальное обучение. 2015. № 4. С. 28-43. EDN: TMGHDR.
5. Пидкасистый П. И., Хайдаров Ж. С. Технология игры в обучении и развитии. М.: Рос. пед. агентство, 1996. 269 с. ISBN 5-86825-18-4.
6. Эльконин Д. Б. Психология игры. М.: Владос, 1999. 360 с. ISBN 5-691-00256-2.
7. Зайцев В. С. Игровые технологии в профессиональном образовании. Челябинск: Б-ка А. Миллера, 2019. 23 с. EDN: WRDRGP.
8. Антонова Д. А., Оспенникова Е. В., Спирин Е. В. Цифровая трансформация системы образования. Проектирование ресурсов для современной цифровой учебной среды как одно из ее основных направлений // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия: Информационные компьютерные технологии в образовании. 2018. № 14. С. 5-37. EDN: YSCTBR.
9. Лящук С. А. Автоматизированная система контроля и оценки знаний студентов // Психолого-педагогический журнал «Гаудеамус». 2012. Т. 2, № 20. С. 70-72. EDN: PGDXJX.
10. Слепухин А. В. Новые информационные технологии в педагогической диагностике. Екатеринбург: УрГПУ, 2003. 104 с.
11. Фролов В. Н., Гарафиева А. Ф. Разработка системы автоматизированного тестирования // Аспекты и тенденции педагогической науки: материалы II Междунар. науч. конф. (Санкт-Петербург, 20-23 июля 2017 г.). СПб.: Свое издательство, 2017. С. 106109. EDN: ZBJNSN.
12. Данилов О. Е. Разработка обучающих программ с помощью инструментов для создания компьютерных игр // Молодой ученый. 2014. № 3(62). С. 899-901. EDN: RXEICP.
13. Думиньш А. А., Зайцева Л. В. Компьютерные игры в обучении и технологии их разработки // Образовательные технологии и общество. 2012. № 3. С. 534-544. EDN: PCGHEP
14. Фатихова Л. Ф., Сайфутдиярова Е. Ф. Использование возможностей компьютерных игр, построенных с применением технологии Flash, в процессе формировании социальной компетенции у детей с нарушением интеллекта / // Образовательные технологии и общество. 2015. Т. 18, № 4. С. 670-683.
15. Эхерн Л. Создание компьютерных игр без программирования. М.: ДМК Пресс, 2001. 304 с. ISBN 5-94074-066-9.
16. Челышкова М. Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов. М.: Логос, 2002. 432 с. ISBN 5-94010-143-7.
17. Куценко С. М., Косулин В. В. Электронные образовательные ресурсы как инструмент обучения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2017. № 3. С. 194-198. EDN: XPHWHJ.
Стратегические и игровые модели Strategic and game models
18. Суворова Т. Н. Дидактические функции, возможности и свойства электронных образовательных ресурсов // Стандарты и мониторинг в образовании. 2014. Т. 2, № 2. С. 27-35. DOI: 10.12737/3793. EDN: SEAFNT.
19. Мещерякова Е. В., Иващенко Г. А., Камчаткина В. М. Автоматизация системы контроля знаний, как элемент модернизации профессионального образования // Казанский педагогический журнал. 2012. № 1(91). С. 146-153. EDN: PZMUED.
20. Исупова Н. И., Суворова Т. Н. Использование электронных образовательных ресурсов для реализации активных и интерактивных форм и методов обучения // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2014. Т. 26. С. 136-140. URL: http://e-koncept.ru/2014/64328.htm (дата обращения: 23.09.2022). EDN: TANAHP.
21. Куликова О. В., Кныш А. А., Миронов Д. С. Анализ экономического приложения задач линейного программирования с помощью ИКТ. Екатеринбург: УрГЭУ, 2018. 85 с.
Информация об авторах
Белоусова Вероника Игоревна, кандидат физико-математических наук, доцент департамента информационных технологий и автоматики ИРИТ-РТФ. Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 620002, РФ, г. Екатеринбург, пр. Мира, 32. E-mail: v.i.belousova@urfu.ru
Поторочина Ксения Сергеевна, кандидат педагогических наук, доцент департамента информационных технологий и автоматики ИРИТ-РТФ. Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 620002, РФ, г. Екатеринбург, пр. Мира, 32. E-mail: k.s.potorochina@urfu.ru
Information about the authors
Veronika I. Belousova, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Information Technologies and Automation of the IRIT-RTF. Federal State Educational Institution of the Ural Federal University named after the First President of Russia B. N. Yeltsin, 620002, Russia, Yekaterinburg, Mira St., 32. E-mail: v.i.belousova@urfu.ru
Ksenia S. Potorochina, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Information Technologies and Automation of IRIT-RTF. Ural Federal University named after the First President of Russia B. N. Yeltsin, 620002, Russia, Yekaterinburg, Mira St., 32. E-mail: k.s.potorochina@urfu.ru
