Выпускная квалификационная работа. Федеральное государственное бюджетное

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Челябинский государственный университет»

(ФГБОУ ВО «ЧелГУ»)

Колледж Челябинского государственного университета

 

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка обучающей игры по информатике для учеников 5-7 классов

 

Выполнил студент:

Дружков Василий Сергеевич

группа СПИС-452

очной формы обучения

специальность 09.02.04

Информационные системы

(по отраслям)

______________________________

(подпись)

«___»___________ 2019 г.

 

 

Руководитель: Худякова М.В Должность: преподаватель Квалификационная категория: ______________________________ (подпись) «___» __________ 2019 г

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Директор Колледжа ЧелГУ

_______________Найн М.В. «___» _________ 2019 г.2019

 

Челябинск

2019

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Теоретическая (аналитическая) часть 6

1.1. Анализ и описание предметной области. 6

1.2. Анализ и описание обучающих компьютерных игр 8

1.3. Определение требований к игре 12

1.4. Выбор и обоснование средств разработки 14

Выводы по главе 1 21

Глава 2.технологическая часть 22

2.1. Описание концепции игры 22

2.2. Руководство пользователя 30

2.3. Охрана труда и техника безопасности при работе на ПК 37

Выводы по главе 2 39

Заключение 40

Список литературы 41

 

ВВЕДЕНИЕ

Обучение - самый интересный процесс, но только в том случае, если преподаватели используют правильные методы: вовлекают своих учеников, предлагают подумать и поддерживают инициативу. Так бывает далеко не во всех школах. В меняющемся мире "выигрывает" тот, кто быстро учится работать в новых условиях. Образование очень консервативная сфера, поэтому часто не успевает адаптироваться.

Воткрытых источниках есть множество статей опользе игр для детей и взрослых: через игры развиваются социальные навыки, эмоциональный интеллект, способности принимать решения иреагировать нанестандартные ситуации.

Игры - серьезный образовательный инструмент. Именно игры позволяют развивать в деятельности необходимые универсальные умения и компетенции, во многом восполняя пробелы фронтальной педагогики и шаблонности преподавания.

Благодаря игре любой процесс становится не монотонным действием, а чем-то запоминающимся и выдающимся, к чему хочется возвращаться. Игра повышает мотивацию студентов.

На уроках и лекциях игра может использоваться для того, чтобы развивать у обучающихся глубинное понимание дисциплины и возможностей ее использования в жизни.

Компьютерные игры не делятся четко на жанры. Например, исследователь Никола Уиттон, основываясь на том, с каким мотивом они были разработаны, делит игры на 4 типа:

1. Развлекательные, измененные для обучения (Пример: MineCraftEDU);

2. Специальные образовательные, от крупных разработчиков;

3. Игры, которые создают сами преподаватели и ученики.

Бюджеты образовательных игр, по сравнению с коммерческими, очень маленькие. И это достаточно сильно сказывается на их внешнем виде. Развлекательные игры конкурируют за внимание геймера, что во многом стимулирует развитие индустрии, а вот обучающие – чаще всего распространяются исключительно и целенаправленно по школам. Вопросы эстетики образовательных игр, даже исследовались в отдельной монографии, посвященной исключительно этой теме.

Цель исследования: Проектирование обучающей игры по информатике для учеников 5-7 классов.

Объект исследования: обучающая игра по информатике.

Предмет исследования: проведение уроков информатики с применением компьютерных игр.

Задачи исследования:

1. Проанализировать и описать предметную область;

2. Изучить компьютерные обучающие игры;

3. Определить требования к игре;

4. Выбрать средство разработки игры;

5. Разработать концепцию игры;

6. Описать результаты исследования.

Методы исследования:

1. Изучение и анализ теоретико-методической литературы по теме исследования;

2. Проведение интервью с учителем информатики для выявления требований к игре;

3. Изучение платформ для создания обучающей игры;

4. Проектирование и моделирование игры;

5. Анализ и описание результатов исследования.

Структура выпускной квалификационной работы включает в себя введение, основную часть (две главы), заключение и список литературы.

 

Выводы по Главе 1

В первой главе исследования была проанализирована предметная область: выявлена основная задача школы, а также рассмотрены типы уроков и значение компьютерных игр при проведении уроков информатики.

В параграфе 1.2 была рассмотрена классификация обучающих компьютерных игр и выявлено разнообразие существующих игр.

В параграфе 1.3 были сформулированы требования к обучающей компьютерной игре, исходя из особенностей проведения уроков.

И, наконец, в параграфе 1.4 описаны средства реализации обучающей компьютерной игры, которые будут использоваться при разработке: Unity и Blender.

 

 

 

Описание концепции игры

Концепция – это комплекс взглядов на что-либо, связанных между собой и вытекающих один из другого; определённый способ понимания, трактовки каких-либо явлений; основная точка зрения.

Структура документа:

1. Концепция:

а) Название;

б) Жанр;

в) Ключевое отличие;

г) Платформа(-мы);

д) Целевая аудитория;

Форма

а) Сеттинг;

б) Геймплей;

в) Звук;

Состояние проекта

а) Текущее состояние.

Рассмотрим каждый пункт подробнее.

1.Концепция

a)Название

Название проекта будет простым и понятным для всех, как для учеников, так и для учителей «LowPoly Информатика ИКТ». Но вначале название присутствует необычное английское слово «LowPoly» которое привлечёт любого, как минимум незнающего человека, а для детей в возрасте от 11 до 15 лет оно может вызвать интерес и симпатию т.к. слово мягко и приятно в произношении, но вообще в GameDev(е) это слово обозначает низко-полигональные модели. Эти самые модели присутствуют в данной игре, а если быть точнее, то вся игра состоит из таких моделей, в мультипликационной стилизации.

Также люди всех возрастов любят те или иные мультипликационные фильмы, такие модели приятны на вид, и в них нет ничего резкого, что может резать глаз, нет размытых изображений или текстур, все текстуры состоят из простых красок, без каких либо узоров.

LowPoly(от англ.) – Низкий полигон,

На рисунке 2 показаны отдельные LowPolyмодели присутствующие в проекте.

Рисунок 2 – LowPolyмодели игры

 

б) Жанр

Жанр игры: квест, жанром игры был выбран именно квест т.к. он более всего подходит для обучения в игровой форме, в наше время данный жанр стремительно набирает популярность. Данный жанр интересен людям любых возрастов, как детям в возрасте от 7 до 15 лет, так и взрослым от 18 до 40 лет.

В таком жанре пройденный материал усваивается хорошо, и даже даёт чуточку больше знаний, ведь некоторые задачи, не обходятся одним решением по пройденным материалам. Также там требуется внимание и логика, т.к. иногда всё же можно найти подсказки

в) Ключевое отличие

Основным ключевым отличием проекта является то, что крупные компании издателей или мелкие команды инди-разработчиков занижают графику, уменьшают полигоны и делают текстуры размазанными, расплывчатыми и в принципе режущими глаз:

1. Из-за недостатка бюджета разработки

2. Чтобы системные требования школьных и домашних ПК позволяли игре запуститься и стабильно работать на том или ином ПК

А графический интерфейс и в целом графика нашего проекта, задумана изначально так, чтобы системные требования ПК, позволяли в него играть, позволяли ученику пройти то самое обучение в игровой форме.

г)платформа(-мы)

В разделе «г» информации совсем немного т.к. проект рассчитан всего лишь на одну платформу – это ПК с операционной системой WindowsXPи выше, если потребуется, проект можно импортировать на любые другие платформы например такие как:

1. Android;

2. IOS;

3. Linux;

4. MacOS;

д)целевая аудитория

Целевая аудитория — термин, используемый в маркетинге или рекламе для обозначения группы людей, объединённых общими признаками, или объединённой ради какой-либо цели или задачи.

Наша целевая аудитория – это учащиеся школы 5-6классов, дети в возрасте от 11 приблизительно до 15лет.

Возникает вопрос, а почему только ученики в возрасте 11-15 лет, нет не только, проект может быть интересен не только ученикам, но и взрослым, в следующих разделах чуть подробней расскажем почему, также расскажем о системе баллов и вознаграждений.

А на вопрос, почему же проект будет учащимся именно интересен, мы ответим сейчас.

1. Жанр игры квест

Квест очень интересен в принципе, ведь там не просто нужно пройти тест просто кликая по мыши, потом сделать свайп к следующему тесту и всё по новой. В нашем проекте нужно именно ходить, искать эти самые заветные листочки с тестами.

Рисунок 3 – задания

2. Всем известно, что сидеть на уроках и что-то писать скучно, также как и проходить тесты просто отмечая нужный пункт. Когда ученики на уроке информатики встают из-за столов с учебниками и идут за компьютеры, уже сам факт этого вызывают у них различные эмоции, такие как радость, а что если предложить им пройти тест в игровой форме? Если сказать им «ребята, сегодня вы играете в обучающую игру!» насколько приумножатся те самые эмоции? Думаю, ответ вполне очевиден.

3. В таком возрасте дети любят мультипликационные фильмы, а в нашей игре всё сделано в стиле мультипликации.

2. Форма

a. Сеттинг

Сеттинг (англ. setting «помещение, установка, обстановка») — среда, в которой происходит действие; место, время и условия действия. Сеттинг может рассматриваться в настольных и компьютерных играх, в фильмах, художественных произведениях, новостях и др. Описывая сеттинг, пользователь определяет свойства реальности, моделируемой медиапродуктом [12].

Сеттинг у нас довольно простой, на первом уровне игры – это деревушка, тихое спокойное умиротворяющее место, в окружение там входят как жилые дома, так и заброшенные, как участки за которыми ухаживали, приятные на вид, так и пустующие, деревья и трава, цветочки и горы (рис.4).

Рисунок 4–сеттинг

б. Геймплей

Игровой процесс или геймплей (англ. gameplay) — компонент игры, отвечающий за интерактивное взаимодействие игры и игрока. Геймплейописывает, как игрок взаимодействует с игровым миром, как игровой мир реагирует на действия игрока и как определяется набор действий, который предлагает игроку игра. Термин чаще употребляется в контексте компьютерных игр.

Геймплей определённо не относится к таким компонентам игры, как графика и звуковое сопровождение. Он представляет собой паттерн взаимодействия игрока с игрой на основании её правил, определяет связь между игроком и игрой, предлагаемый игровой вызов и способы его преодоления, сюжет как участие в нём игрока[13].

Геймплей рассчитан на то, что игрок будет ходить и изучать мир, но как минимум на первом уровне, он не сможет ходить куда вздумается, т.к. там есть специальный ограждающий территорию забор, который указывает, где игрок может ходить. В пределах этого забора, игрок ходит туда, куда вдумается, но не дальше данного забора (рис.5)

Рисунок 5 – ограждающий забор

 

Геймплейное время – примерно рассчитанное разработчиками время игры, за которое игрок должен пройти всю игру или отдельный её отрезок (уровень).

Прохождение первого уровня предполагает 40+ минут

в. Звук

В игре присутствует пение птиц, шелест листьев, и возможно ещё добавится какая-то музыка или мелодия. Но я не считаю данное действие обязательным т.к. в школах на ПК не рассчитаны колонки или иная гарнитура, но желательно добавить и оставить имеющиеся звуки, если игра будет экспортирована куда-либо.

2. Состояние проекта

a. Текущее состояние

Текущее состояние проекта на данный момент: проект готов примерно на 20-25%. Готовы и экспортированы в уровень №1 все модели для него, прописаны программные  коды и скрипты. Первый уровень готов полностью. Готова модель персонажа. Модели расставлены в соответствии с дизайном уровня.

Руководство пользователя

Назначение игры

Образовательная компьютерная игра «LowPolyИнформатика ИКТ» – комплекс программного обеспечения для электронных вычислительных машин, созданный для организации игрового процесса. Принципиальным отличием образовательной компьютерной игры является наличие образовательной составляющей, интегрированной в общую архитектуру компьютерной игры, содержащее образовательные задачи и мини, интегрированные в сюжет компьютерной игры, материалы и подсказки для решения образовательных задач.

Установка игры

Установка игры достаточно проста и понятна. На USBнакопителе, имеются файлы игры в.rarформате, которые достаточно переместить на ПК, устанавливать ничего не нужно, т.к. билд игры, уже находится в этих самых файлах:

1. Вставить USBнакопитель;

2. Переместить файл формата.rar на рабочий стол ПК или в заранее созданную папку;

3. Извлечь файлы в текущую папку (рис.6)

Рисунок 6 – установка игры

Запуск игры:

1. Кликнуть по соответствующему ярлыку с названием LowPoly Информатика ИКТ (рис. 7). Готово, игра запустилась.

Рисунок 7 – Ярлык запуска игры

 

Интерфейс игры

Первый уровень начинается с небольшой площадки, на которой стоит персонаж, оттуда пользователь игры начинает своё дальнейшее путешествие туда, куда ему вздумается, но не далее оградительного забора (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Старт

Игрок может начать движение в любом направлении и также начать с любого участка. Свой путь можно начать как в направлении «А» и начать выполнение заданий с участка «1», так и в направлении «В» и начать выполнение заданий с участка «2» (Рис.9).

Рисунок 9 – направление движения

По первому уровню спрятаны листочки с заданиями (рисунок 2), с которыми игрок взаимодействует и выполняет те самые задания. Они спрятаны в различных местах на каждом участке. Всего в игре таких участков 17, соответственно и заданий тоже 17, для того чтобы ученик приступил к выполнению задания, для начала он должен найти такой листочек обозначенный логичным для него рисунком лампочки (рисунок 10).

 

Рисунок 10 – расположение заданий

На поиск задания уходит примерно 5-10 минут, на его выполнение также уходит от 5 до 10 минут времени, тем самым прохождение уровни приблизительно равно времени школьного урока.

Leveldesign (дизайн уровней) не однообразный и по этому при его прохождении пользователь не должен заскучать, и тем самым обучение становиться увлекательней.

Не однообразно выстроены и сами участки. В игре имеются участки как с заброшенными зданиями (рисунок 11 – заброшенный участок).

Рисунок 11 – заброшенный участок

Так и участки с жилыми зонами и жилыми домами (рис.12).

Рисунок 12 – жилой участок

Решение технических проблем

Основные проблемы и их решения отражены в таблице 1.

Таблица 1

Решение технических проблем

Проблема	Решение
Игра не запускается	Игра разработана для операционных систем Windows 7,8,10. Проверьте, соответствие операционной системы
В игре появляются черные зоны на экране	Обновите драйвер вашей видеокарты
Игра работает медленно	При запуске игры выберите более низкое разрешение экрана

Выводы по главе 2

Во второй главе выпускной квалификационной работы подробно описана концепция игры. Разработано руководство пользователя, включающее в себя следующие пункты: назначение игры, установка игры, описание интерфейса и решение технических проблем.

Также сформулированы требования к технике безопасности при работе за ПК во время проведения школьных уроков по информатике.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной квалификационной работе были проанализированы предметная область, проведены анализы предпочтений учащихся школы, предполагаемые пожелания, что бы хотелось видеть в игре и как хотелось бы усваивать материал по предметной области «информатика и ИКТ». Определены требования школьных ПК к информационной системе и проделаны действия по оптимизации игры для того, чтобы обучающая игра могла запускаться на школьных ПК. Выбраны и утверждены средства разработки информационной системы. Была разработана концепция обучающей игры и в дальнейшем разработана сама игра по данной концепции. Созданы, описаны и показаны модели игры, разработаны приятные на вид модели, проделана работа по созданию несложной и понятной геймплейной составляющей, разработаны а затем реализованы элементы квеста для более интересного обучения в игровой форме.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Агальцов В.П., Содержание дисциплины ·«Информатика» [Электронный ресурс] – URL: https://economics.studio/dlya-ekonomistov-informatika/soderjanie-distsiplinyi-informatika-85908.html

2. Думиньш, А. А., Зайцева Л.В., Компьютерные игры в обучении и технологии их разработки [Электронный ресурс] – URL: https://vk.com/doc26610325_503914261?hash=5b09742b2eccacc836&dl=008b8975ac53b2d496

3. Копытина Т.Н., Обучающие игры: их функции особенности и основные виды [Электронный ресурс] – URL: http://www.pws-conf.ru/nauchnaya/lss-2007/360-edagogicheskoe-soprovojdenie-socializacii-lichnosti/8024-obuchayuschie-igry-ih-funkcii-osobennosti-i-osnovnye-vidy.html

4. Лазарева А. А. Анализ современных компьютерных обучающих деловых игр [Электронный ресурс] – URL: https://vk.com/
doc26610325_503914262?hash=55078eb6f18ef830ea&dl=f35a4192f610f7e055;

5. Никитин П.В., Горохова Р. И., Зайков А. С.,  Применение компьютерных игр как фактор повышения качества обучения информатике [Электронный ресурс] – URL: https://vk.com/doc26610325_503914263
?hash=51027ddc3dd25461c3&dl=dc89f904e7de3c36ec

6. Пинчукова М.В., Интерактивная игра как активная форма обучения на уроках информатики и ИКТ [Электронный ресурс] – URL: https://открытыйурок.рф/статьи/584465/;

7. Протазова Е.В., Мащенко М.В., Разработка обучающих компьютерных игр по информатике для учащихся 5-6 классов [Электронный ресурс] – URL: http://moglobi.ru/stati/razrabotka-obuchayushih-kompeyuternih-igr-po-informatike-dlya/main.html

8. Титов В. М.. Информатика для экономистов: учебник. — M.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М,2011. — 448 с..

9. Явтушенко Т. В., Игра, как средство обучения, воспитания и развития школьников [Электронный ресурс] – URL: http://aneks.spb.ru/metodicheskie-razrabotki-i-posobiia-po-fizkulture/igra-kak-sredstvo-obucheniia-vospitaniia-i-razvitiia-shkolnikov.html;

10. Blender//Википедия [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Blender;

11. Unity//Википедия [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Unity_(игровой_движок)#cite_note-_2220f7f84e87864a-2

12. Геймплей//Википедия [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Геймплей

13. Компьютерные игры на уроках информатики [Электронный ресурс] – URL: http://obrazbase.ru/inyaz/raznoe/1686-kompyuternye-igry-na-urokakh-informatiki-20150619;

14. Определение требований к информационным системам [Электронный ресурс] – URL: https://studref.com/351165/informatika/opredelenie_trebovaniy_informatsionnym_sistemam

15. Основные требования к обучающим играм стр.6 [Электронный ресурс] – URL: https://mydocx.ru/3-66188.html

16. Сеттинг//Википедии [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сеттинг

17. Школа // Википедия [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Школа

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Челябинский государственный университет»

(ФГБОУ ВО «ЧелГУ»)

Колледж Челябинского государственного университета

 

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка обучающей игры по информатике для учеников 5-7 классов

 

Выполнил студент:

Дружков Василий Сергеевич

группа СПИС-452

очной формы обучения

специальность 09.02.04

Информационные системы

(по отраслям)

______________________________

(подпись)

«___»___________ 2019 г.

 

 

Руководитель: Худякова М.В Должность: преподаватель Квалификационная категория: ______________________________ (подпись) «___» __________ 2019 г

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Директор Колледжа ЧелГУ

_______________Найн М.В. «___» _________ 2019 г.2019

 

Челябинск

2019

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Теоретическая (аналитическая) часть 6

1.1. Анализ и описание предметной области. 6

1.2. Анализ и описание обучающих компьютерных игр 8

1.3. Определение требований к игре 12

1.4. Выбор и обоснование средств разработки 14

Выводы по главе 1 21

Глава 2.технологическая часть 22

2.1. Описание концепции игры 22

2.2. Руководство пользователя 30

2.3. Охрана труда и техника безопасности при работе на ПК 37

Выводы по главе 2 39

Заключение 40

Список литературы 41

 

ВВЕДЕНИЕ

Обучение - самый интересный процесс, но только в том случае, если преподаватели используют правильные методы: вовлекают своих учеников, предлагают подумать и поддерживают инициативу. Так бывает далеко не во всех школах. В меняющемся мире "выигрывает" тот, кто быстро учится работать в новых условиях. Образование очень консервативная сфера, поэтому часто не успевает адаптироваться.

Воткрытых источниках есть множество статей опользе игр для детей и взрослых: через игры развиваются социальные навыки, эмоциональный интеллект, способности принимать решения иреагировать нанестандартные ситуации.

Игры - серьезный образовательный инструмент. Именно игры позволяют развивать в деятельности необходимые универсальные умения и компетенции, во многом восполняя пробелы фронтальной педагогики и шаблонности преподавания.

Благодаря игре любой процесс становится не монотонным действием, а чем-то запоминающимся и выдающимся, к чему хочется возвращаться. Игра повышает мотивацию студентов.

На уроках и лекциях игра может использоваться для того, чтобы развивать у обучающихся глубинное понимание дисциплины и возможностей ее использования в жизни.

Компьютерные игры не делятся четко на жанры. Например, исследователь Никола Уиттон, основываясь на том, с каким мотивом они были разработаны, делит игры на 4 типа:

1. Развлекательные, измененные для обучения (Пример: MineCraftEDU);

2. Специальные образовательные, от крупных разработчиков;

3. Игры, которые создают сами преподаватели и ученики.

Бюджеты образовательных игр, по сравнению с коммерческими, очень маленькие. И это достаточно сильно сказывается на их внешнем виде. Развлекательные игры конкурируют за внимание геймера, что во многом стимулирует развитие индустрии, а вот обучающие – чаще всего распространяются исключительно и целенаправленно по школам. Вопросы эстетики образовательных игр, даже исследовались в отдельной монографии, посвященной исключительно этой теме.

Цель исследования: Проектирование обучающей игры по информатике для учеников 5-7 классов.

Объект исследования: обучающая игра по информатике.

Предмет исследования: проведение уроков информатики с применением компьютерных игр.

Задачи исследования:

1. Проанализировать и описать предметную область;

2. Изучить компьютерные обучающие игры;

3. Определить требования к игре;

4. Выбрать средство разработки игры;

5. Разработать концепцию игры;

6. Описать результаты исследования.

Методы исследования:

1. Изучение и анализ теоретико-методической литературы по теме исследования;

2. Проведение интервью с учителем информатики для выявления требований к игре;

3. Изучение платформ для создания обучающей игры;

4. Проектирование и моделирование игры;

5. Анализ и описание результатов исследования.

Структура выпускной квалификационной работы включает в себя введение, основную часть (две главы), заключение и список литературы.