Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах №4’ 2014




Скачати 79.31 Kb.
Pdf просмотр
Дата конвертації30.01.2017
Розмір79.31 Kb.

Прецизійні вимірювання та новітні технології
236
ISSN 2219-9365

Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах
№ 4’ 2014
УДК 004.272.43
C.В. БЕВЗ, В.В. ВОЙТКО, С.М. БУРБЕЛО, К.В. БІЛОКОННА
Вінницький національний технічний університет
АКТИВІЗАЦІЯ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ З ВИКОРИСТАННЯМ КОНЦЕПЦІЇ
GBL

Анотація – у статті досліджуються можливості активізації навчального процесу шляхом
впровадження концепції Game Based Learning (GBL), яка реалізує в навчальному середовищі ігрові ситуації та
базується на розробці й активному використанні навчальних програм та тренажерів. Використання концепції
GBL розглядається на прикладі розробки навчальної гри «Математика для дітей».
Ключові слова: навчальний процес, ігрові продукти, концепція GBL, навчальні комп’ютерні ігри, принципи
реалізації ігрових програм.
SVITLANA BEVZ, VIKTORIYA VOYTKO, SERHII BURBELO, KATERYNA BILOKONNA
Vinnytsia National Technical University
ACTIVATION OF LEARNING PROCESSES WIHT USING OF GBL CONCEPT

The article explores the possibility of activation of the learning process by introducing the concept of Game Based Learning (GBL),
which implements a learning environment and game situations based on the active use of simulators and training programs. Using the
concept of GBL is considered as an example the development of educational game "Math for kids".
Keywords ­ learning process, game products, the concept of GBL, educational computer games, principles of the game programs.
Вступ
Стрімкий ріст інформаційних та комп'ютерних технологій сьогодні обумовлює широке використання ігрової індустрії в освіті з метою активізації суб’єктів навчання, зацікавлення їх навчальним процесом та забезпечення можливості отримання знань і набуття практичних навичок в ігровій формі. Тож
ігрові програми часто орієнтовані на власне практичне застосування в сучасних навчально-освітніх засобах
[1]. Такий підхід ліг в основу розвитку концепції Game Based Learning (GBL)[2]. Впровадження концепції
GBL в освіту активізує розвиток новітніх комп’ютеризованих технологій організації навчального процесу.
Аналіз літератури
GBL реалізує навчальні процеси, засновані на ігрових ситуаціях, докладно аналізує можливості і вимоги до створення розвивальних навчальних програм, вивчає способи організації роботи суб’єкта навчання в процесі активного використання комп'ютерної техніки, забезпечує впровадження ігрових технологій в систему освіти [3-4].
У сучасних дослідженнях виявлено мотиваційний ефект і когнітивний потенціал комп’ютерних
ігор, що передбачає їх орієнтацію на стимулювання розвиваючої функції користувачів [2-3]. Комп'ютерні
ігри здійснюють вплив на навчальну спроможність особистості, соціальну адаптацію та на пізнавальний розвиток людини [1]. Освітяни помітили, що включення ігор до навчального процесу дозволяє краще зосередити увагу користувачів на вивченні матеріалу, а використання тестових програм забезпечує більш точну та якісну оцінку знань [3]. Ігрові тренажери допомагають відпрацювати складні моменти, набути практичних навичок, розкрити майстерність кожного гравця, оцінити якість вмінь та знань з урахуванням
індивідуальних особливостей респондентів. Важливе значення мають інтелектуальні комп’ютерні ігри, які поєднують у собі різного роду навчальні ігрові програми [4]. Тому розробка і дослідження ігрових технологій як засобів активізації навчального процесу є актуальною задачею сучасної системи освіти. При розробці комп’ютерних ігор особливу увагу слід приділяти інформаційному наповненню, структуризації гри та розробці її власної стратегії.
Метою роботи є розробка одного з підходів до активізації навчального процесу шляхом впровадження концепції GBL, що реалізує процеси отримання знань з використанням ігрових ситуацій і дозволяє систематизувати принципи впровадження ігрових технологій, орієнтованих на розробку пакетів навчальних і розважальних ігрових програм, в систему освіти.
Об’єктом дослідження постають технології активізації навчального процесу. Під предметом дослідження розуміємо сучасні ігрові програми, засоби їх оформлення та реалізації. Задачами дослідження вбачаємо аналіз засобів реалізації навчальних комп’ютерних ігрових програм, орієнтованих на використання принципів концепції GBL, аналіз особливостей використання навчальних комп’ютерних ігор, розробку власної навчальної гри.

Особливості впровадження концепції GBL в навчальний процес
Однією з ефективних можливостей використання новітніх технологій у навчальному процесі є розробка і застосування комплексних інтерактивних навчальних середовищ, в яких реалізовані компоненти
ігрового процесу – навчально-тестові комп'ютерні ігри. Однією з проблем самостійного використання засобів електронних занять є втрата учнем інтересу до навчання. Застосування комп'ютерних ігор дозволяє підвищити мотивацію учнів, зберігши при цьому всі переваги електронного навчання.

Прецизійні вимірювання та новітні технології
ISSN 2219-9365

Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах
№ 4’ 2014
237
На сучасному етапі розвитку комп'ютерних ігор межі між розважальними та навчальними іграми стираються, оскільки сьогодні навчальні ігри за формою реалізації наближаються до розважальних, а навчання через комп'ютер стає більш доступним і цікавим. Навчальні ігри вмотивовано орієнтовані на самореалізацію користувачів у процесі вивчення і закріплення матеріалу. Такий підхід ліг в основу концепції Game Based Learning – навчання, заснованого на грі. За концепцією GBL навчальні комп’ютерні
ігри мають такі переваги [3]:
- зацікавлення навчальним процесом;
- постановка цілей;
-
ігрове освоєння матеріалу;
- вибір рівня складності;
-
інтерактивність і симуляційний ефект;
- розвиток дрібної моторики;
- тренування комплексу важливих навичок.
Комп’ютерні технології все частіше входять в життя людини, починаючи ще із зовсім юного віку, тож сучасні дошкільнята природно включаються у навчальний процес в ігровій формі. Ігрові та навчальні програми, так звані «edutainment», пропонуються для дітей, починаючи з трирічного віку. Англійський термін «edutainment» складений з двох слів – «education» (освіта) і «entertainment» (розвага). Він відноситься до практик, в яких навчальний процес поєднується з розвагою. Поняття «edutainment» акумулює два підходи до реалізації принципів навчально-тестової технології освіти:
1. «Edutainment» як спосіб передачі інформації і навичок тим, хто на це не мотивований. Розвага в цьому випадку використовується як засіб привернення уваги. Передбачається пасивне сприйняття
інформації.
2. Сам процес навчання розуміється як розвага, відомості та навички можуть долучатися з різних джерел, у тому числі тих, які спочатку не задумані як освітні матеріали. Передбачається активний пошук
інформації.
В умовах ігрових програм «edutainment», створених на основі реальних подій з використанням концепції Game Based Learning, гравцем отримуються не тільки практичні знання та важливі факти, а й розглядається їх практичне застосування з різними варіантами розвитку подій.
У таблиці 1 наведено результати порівняння трьох підходів до організації навчального процесу:
- традиційного навчання, орієнтованого на використання пасивних методів навчання, таких як аудиторні лекції, підручники, посібники та лекції за онлайн-посиланням;
- методів практичного навчання, що базуються на використанні програми виробничого навчання, виконанні лабораторних робіт тощо;
- навчання за допомогою навчальної гри на основі концепції GBL.
У наш час найпоширенішою є традиційна система навчання. Проте навчальна гра на основі концепції GBL має низку суттєвих переваг у порівнянні з традиційними емпіричними методами навчального процесу. Така гра є економічно ефективною, з низьким рівнем ризику та забезпечує високу активність респондента. Розглянемо особливості реалізації принципів концепції GBL у створеній власній навчальній грі «Математика для дітей», орієнтованій на дошкільну вікову категорію респондентів та учнів початкової школи.
Таблиця 1
Аналіз підходів до організації навчального процесу
Характеристики навчального процесу
Традиційне навчання
Практичне навчання
Навчання за концепцією GBL
Економічні заощадження +
-
+
Низьке фізичне навантаження +
-
+
Об’єктивна оцінка наявних теоретичних знань +
-
+
Зацікавленість у проходженні навчання -
+
+
Регулювання темпу навчання з урахуванням здібностей учня
- + +
Безпосередній зворотній зв'язок для виправлення помилок учня
- + +
Адаптація процесу навчання до реального життя -
+
+
Активна участь учня у навчальному процесі - + +
Розробка навчальної гри «Математика для дітей»
У процесі програмної розробки навчальної гри з математики для дітей було вирішено такі задачі:
1) визначено вимоги до завдань розроблюваного продукту відповідно до навчальної програми з дисципліни «Математика»;
2) розглянуто можливі шляхи вирішення поставленої задачі;
3) розроблено модель програмного продукту;
4) проведено варіантний аналіз та обґрунтовано вибір програмного забезпечення для реалізації

Прецизійні вимірювання та новітні технології
238
ISSN 2219-9365

Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах
№ 4’ 2014
розроблюваного програмного засобу;
5) розроблено інтерфейс власного програмного продукту;
6) розроблено модулі із завданнями;
7) реалізовано аудіокерівництво;
8) забезпечено можливість збереження поточної гри;
9) реалізовано можливість проходження гри декількома гравцями;
10) проведено тестування розробленого програмного забезпечення.
Алгоритм роботи програми ілюструє функціонал навчально-ігрового середовища (рис. 1).
При розробці програми було використано шаблон проектування Model-View-ViewModel (MVVM)
[4]. Шаблон Model-View-ViewModel – це шаблон, що застосовується при проектуванні архітектури додатка.
MVVM використовується для розділення моделі та форми її подання, що дозволяє змінювати їх окремо один від одного, наприклад, програміст задає логіку роботи з даними, а дизайнер відповідно працює з призначеним для користувача інтерфейсом.
На основі змістових ліній, необхідних для планового вивчення курсу математики в молодших класах, було визначено вимоги до завдань, що розроблялися при створенні навчальної комп’ютерної гри.
Для забезпечення технологічності розроблюваного програмного забезпечення застосовувалося модульне програмування. Програма має ієрархічну структуру. Прийняття головних рішень в алгоритмі виноситься на максимально високий за ієрархією рівень. Якщо в різних місцях алгоритму використовується одна і та ж функція, то вона оформлюється в окремий модуль, який буде викликатися за необхідністю. Рис. 2 ілюструє модель програмного продукту з ідентифікацією наявних модулів програми та взаємозв’язку між ними.
Початок
Запуск авторської заставки
Завантаження демонстрацій‐
них даних
Запуск аудіо
Очікування команди користувача
2
Показ відеоролика
Натиснута кнопка переходу до виконання завдання
Постановка завдання для проходження рівня так
2
ні
Завдання виконано правильно ні
Останнє завдання обраного рівня так
Постановка наступного завдання для проходження рівня ні
Повернення до головної карти
2
Натиснута кнопка виходу з гри ні
Кінець так
1 1

Рис. 1. Блок-схема алгоритму роботи програми
Програма має зручний, інтуїтивно зрозумілий графічний інтерфейс, орієнтований на респондентів молодшого шкільного віку, для забезпечення кращого візуального контакту між дитиною та комп’ютером.
Для організації діалогу між програмою та користувачем використане діалогове вікно, розроблене за
Windows Presentation Foundation (WPF) типом інтерфейсу. Windows Presentation Foundation (WPF) – система для побудови клієнтських додатків Windows з візуально привабливими можливостями взаємодії з користувачем, графічна (презентаційна) підсистема в складі .NET Framework, що має пряме відношення до
XAML. Навчальна програма розроблена засобами Visual Studio і Expression Blend, орієнтованими на програмування і дизайн з метою уникнення ручного редагування XAML у процесі створення анімації, стилізації, станів, елементів управління. Рис. 3 ілюструє приклад інтерфейсного оформлення розробленої навчальної гри.

Прецизійні вимірювання та новітні технології
ISSN 2219-9365

Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах
№ 4’ 2014
239

Рис. 2. Модель навчальної комп’ютерної гри

Рис. 3. Вигляд інтерфейсу головної карти
Розробка базового алгоритму систематизує обраний набір головних функцій [5-6]:
- для файлів, що реалізують шаблон ViewModel.cs:
-
PlaySound() – метод, який забезпечує відтворення звукового файлу, ім’я якого передається у функцію як аргумент; метод використовує стандартні функції класу SoundPlayer;
-
DataContexts – засіб, що забезпечує прив’язку визначених змінних до елементів керування у View за їх властивостями; при зміні властивостей змінюється візуальний вид відповідного елементу керування;
-
Activate() – функція, що реалізує перехід від карти завдань до обраного рівня і навпаки;
-
MainWindowVM() – конструктор, який забезпечує роботу комп’ютерної гри; в ньому відбувається запуск усіх необхідних функцій;
- для файлів, що реалізують шаблон Model.cs:
- list BoardScribbledFigures – список, який містить данні про різні фігури, що використовуватимуться при виконанні завдання;
- class Step1Model – клас, який обписує алгоритм виконання першого завдання, на кожне завдання гри створено відповідний клас, який реалізує розроблений алгоритм;
-
StartNextLevel() – функція, яка викликається при виконанні поставленого завдання; тут виконується перевірка на кількість виконаних завдань і, залежно від результату перевірки, здійснюється перехід до наступного завдання чи до головної карти гри.
При розробці навчальної комп’ютерної гри було проведено Unit тестування за допомогою Microsoft
Unit Testing Framework. Розроблена навчально-ігрова програма впроваджена у навчальний процес загальноосвітньої школи № 15 м. Вінниці з метою використання в навчальному процесі при вивченні дисципліни «Математика» у початковій школі.

Висновки
Концепція GBL орієнтована на активне використання ігор і ігрових ситуацій в освітньому середовищі з метою активізації суб’єктів навчання та підвищення ефективності навчального процесу.

Прецизійні вимірювання та новітні технології
240
ISSN 2219-9365

Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах
№ 4’ 2014
Принципи концепції GBL були впроваджені в розроблену навчальну комп’ютерну гру з математики для дітей початкової школи, яка реалізує навчальні процеси, засновані на ігрових схемах, включає завдання, розроблені за шкільною програмою, має аудіокерівництво, що дозволяє гравцям молодшого віку проходити гру без залучення сторонньої допомоги. Використання сучасних засобів створення комп’ютерних ігор забезпечує реалізацію зручного інтерфейсу програмного середовища та ефективну роботу програмного продукту, що дозволяє введення інтерактивної складової в процес отримання знань і навичок, забезпечує можливість самореалізації користувачів у процесі вивчення і закріплення матеріалу та підвищує ефективність навчального процесу загалом.
Література
1. Бевз С.В. Класифікація та порівняльний аналіз засобів реалізації сучасних ігрових програм / С.В.
Бевз, Т.В. Савальчук, А.М. Слюсар. – Науковий журнал «Вісник Хмельницького національного університету». Хмельницький, – 2011.
– №4 (178).
– С. 238-242.
2. Білоконна К. В. Принципи реалізації навчальних ігрових програм // К. В. Білоконна, С. М.
Бурбело, С. А. Яремко. – Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. –
Хмельницький 2013. – № 6. – С. 218-223.
3. Реализация программ обучения на основе видеоигр [Електронний ресурс]: Zillion.net – Игры &
Обучение – Ресурс доступу: http://zillion.net/ru/blog/237/riealizatsiia-proghramm-obuchieniia-na-osnovie- videoighr.
4. Поляков А. Методы и алгоритмы компьютерной графики в примерах / А. Поляков , – Санкт-
Петербург, 2002. –518 с.
5. Білоконна К.В. Принципи реалізації ігрових програм / К. В. Білоконна – Електронне наукове видання матеріалів конференції «XLII Регіональна науково-технічна конференція професорсько- викладацького складу, співробітників та студентів університету з участю працівників науково-дослідних організацій та інженерно-технічних працівників підприємств м. Вінниці та області» – Ресурс доступу: conf.vntu.edu.ua/alvntu/2013/initki/txt/bilokonna.pdf.
6. Білоконна К.В. Комп'ютерна програма "Комп’ютерна програма динамічної ідентифікації елементів керування шляхом моніторингу процесів візуалізації результатів роботи" / К.В. Білоконна, В.В.
Войтко, С.В. Бевз // Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 54949, від 23.05.2014. – 2014. –
Свідоцтва про державну реєстрацію авторського права на твір.
References
1. Bevz S.V. Klasyfikatsiia ta porivnialnyi analiz zasobiv realizatsii suchasnykh ihrovykh prohram / S.V. Bevz, T.V. Savalchuk, A.M.
Sliusar – Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Technical science. Khmelnitsky. 2011. Volume 4(178). pp. 238-242. [in Ukrainian]
2. Bilokonna К. V. Prunsipu realizasii navchalnuh ihrovykh prohram // К. V. Bilokonna, S. М. Burbelo, S.А. Yaremko. – Visnyk
Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Technical science. Khmelnitsky. 2013. Volume 6. pp 218-223. [in Ukrainian]
3. Rtalizasia prohram obychenia na osnove videoihor [Electronic resource]: Zillion.net – Ihru & Оbuchenia – Resyrs dostupu: http://zillion.net/ru/blog/237/riealizatsiia-proghramm-obuchieniia-na-osnovie-videoighr.
4. Pоliakоv A. Metodu i algoritmu komputernoi graphiki v primerah / А. Pоliakоv, – Sankt-Peterburg, 2002. – 518 с.
5. Bilokonna К. V. Prunsipu realizasii ihrovykh prohram // К. V. Bilokonna – Elektronne naykove vudannia materialiv konferensii
«XLII Regionalna naykovo-tehnichna konferensia profesorsko-vukladaskogo skladu, spivrobitnukiv ta studentiv universutetu z uchastiu prasivnukiv naykovo-doslidnuh organizasiy ta ingenerno-tehnichnuh prasivnukiv pidpruemstv Vinntsia & oblasti» – – Resyrs dostupu: conf.vntu.edu.ua/alvntu/2013/initki/txt/bilokonna.pdf. [in Ukrainian]
6. Bilokonna К. V. Komputerna prohrama " Komputerna prohrama dunamichnoi identufikasii elementiv keruvannia shliahom monitorungu prosesiv vizualizasii rezultativ robotu" / К.V. Bilokonna, V.V.Voytko, S.V. Bevz // Certificate of registration of copyright № 54949, from 23.05.2014. – 2014. – Certificate of state registration of copyright.
Рецензія/Peer review : 23.12.2014 р.
Надрукована/Printed :14.1.2015 р.


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©chito.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал