РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИГРЫ КАК ПРОЕКТНЫЙ МЕТОД ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ
РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИГРЫ КАК ПРОЕКТНЫЙ МЕТОД ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ
Аннотация
Статья посвящена реализации проектного метода обучения информатике в целом и, в частности, программированию. В связи со стремительным развитием информационных технологий, наличием множества парадигм их изучения возникает потребность в новых практико-ориентированных способах. Они должны предусматривать разработку цельного программного продукта. Их сопровождает наглядность и визуализация результата, эмоциональное подкрепление.
В качестве дидактического средства автор выбирает игры на двумерном поле, требующие логического мышления и интеллектуальных усилий. Их смысл понятен обучающимся. Их отличает наличие явных правил и возможностей для реализации основных алгоритмов и структур данных. Преимуществом является ориентированность на личность, адаптивность и множество уровней разной сложности.
1. Введение
В процессе изучения информатики и информационных технологий учащиеся, с одной стороны, изучают готовые программные продукты и решения, а с другой – учатся создавать новые. При этом средства и методы данной области постоянно совершенствуются. Отсюда возникает потребность в современных способах организации процесса обучения.
Перспективным и отвечающим состоянию отрасли считается метод проектов. О. А. Антамошкин, В. Н. Владимиров, М. А. Лаптева рассматривают метод проектов наряду с междисциплинарностью в качестве основного компонента образования: «Бесспорными остаются, по крайней мере, две составляющие: междисциплинарность, заложенная в основу образовательных программ, и проектный подход, предполагающий четкую постановку проблемы и использование адекватных механизмов ее решения с использованием цифровых технологий»
.М. А. Гаврилова, Е. Г. Караулова отмечают требования ФГОС по использованию системно-деятельностного подхода и увеличению доли самостоятельной работы обучаемых, а также формированию универсальных учебных действий как одного из основных результатов обучения. Они заключают следующее: «Важной задачей современного школьного образования является организация проектной деятельности учащихся»
. Однако возникает вопрос о том, что именно должны проектировать обучающиеся и каким образом организовать эту работу.Автор использует разработку интеллектуальных игр в качестве подходящего и адаптируемого под личностные способности учащихся способа
. Она позволяет демонстрировать возможности различных парадигм программирования: структурной, логической и объектно-ориентированной . Следовательно, происходит многостороннее изучение материала дисциплины. Данный метод обучения информатике показывает определенную эффективность .Л. В. Голунова отмечает достоинства проектного метода обучения в процессе освоения студентами информатики: «Метод проектов позволяет индивидуализировать обучение, повысить учебную мотивацию студентов» . Э. P. Гузуева, Э. С. Бабаева, П. Р. Мурадова изучают процессы организации проектной деятельности студентов в процессе обучения информатике. Они заключают следующее: «Организация проектной деятельности по информатике является средством объединения всех звеньев педагогически организованной образовательной среды, основанной на добровольной деятельности учащихся под руководством педагога, имеет целью развивать, удовлетворять познавательные запросы студентов по информатике и осуществляется в учебное и внеучебное время в рамках содержания учебной программы, интегрируя знания различных дисциплин»
.В процессе изучения профильных дисциплин, связанных с математикой и информатикой, применение проектного метода носит систематический характер. Он позволяет приобрести опыт индивидуальной и групповой работы, а также ознакомиться с основами реальной профессиональной деятельности. Отмечают, что проектная деятельность соответствует информационным дисциплинам
. Это приводит к формированию необходимых компетенций разработчика программного продукта, освоению навыков преодоления трудностей в работе.Цифровая экономика характеризуется постоянным развитием, поэтому она требует навыков самостоятельного приобретения знаний, ориентирования в технологических новинках. Метод проектов соответствует целям и потребностям личностно-ориентированного подхода в образовательной деятельности. Он направлен на всестороннее развитие личности, а не только отдельных ее качеств [9]. Отмечают его востребованность в рамках системно-деятельностного подхода, предусмотренного образовательными стандартами
. Идеи опережающего развития, цели которого соответствуют запросам системы образования, также подразумевают исследовательские проекты учащихся .2. Методы и принципы исследования
Принцип единства теории и практики имеет ключевое значение в ходе исследования. Теория алгоритмов и языков программирования находит свое применение в практической разработке интеллектуальных компьютерных игр. Различные составляющие программного продукта существуют не изолированно, а представляют цельную систему. Отсюда следующий принцип – системность. Множество алгоритмических конструкций и структур данных изучаются не по отдельности, а в рамках общего проекта. К ним относятся циклы, ветвления, переменные, массивы.
Педагогический эксперимент позволяет проверить гипотезу об эффективности игровой разработки в качестве проектного способа изучения материала дисциплины.
Автор использует метод сравнения и сравнительный анализ результатов обучающихся:
1) при традиционном обучении, основанном на ознакомлении с теорией и решением прикладной задачи по каждому разделу;
2) создании тривиальных проектов – программ-калькуляторов и других;
3) разработке логических игр компьютерными средствами.
Учебное проектирование осуществляется в соответствии со следующими подходами в образовании: личностно-ориентированным, системно-деятельностным и компетентностным. Рассмотрены следующие кейсы.
Кейс 1. Разработка игры «Пятнашки» и реализация выигрышного алгоритма. Применение циклов позволяет осуществлять проверку состояния игрового поля после каждого пользовательского действия. Объекты упорядочиваются в виде двумерного массива и представляют числа от 0 до 15.
Кейс 2. Разработка игры «Крестики-нолики» и реализация выигрышного алгоритма. Алгоритмы ветвления позволяют охватить все множество игровых исходов и рассмотреть наиболее оптимальные стратегии. Двумерный массив также используется для размещения значений «крестик» или «нолик».
Кейс 3. Разработка игры «2048» и реализация выигрышного алгоритма. В этом случае организуется массив из степеней двоек. Происходит обработка целочисленных данных: суммирование двух одинаковых чисел, являющихся степенями двойки, дает нам двойку в степени на единицу больше.
3. Основные результаты
Перед выполнением заданий и после них проведено анкетирование учащихся с целью проверки их заинтересованности в разработке, удовлетворенности процессом обучения. Отмечено заметное повышение мотивации и интереса к созданию программных продуктов, компьютерной реализации игровых алгоритмов. Были предложены контрольные вопросы и тестирование с целью выявить уровень сформированных знаний, умений и навыков у обучающихся. Проверялась степень освоения ими следующих разделов: циклы, ветвления, массивы.
Обработка данных, полученных по результатам проектирования учащимися указанных кейсов, выполнялась в сравнении с решением ими прикладных задач и созданием тривиальных проектов. Выполнение прикладных задач по разделам дало фрагментарные знания, они не формируют цельную картину. Тривиальные проекты – системное представление, однако детали в этом случае недостаточно прорабатываются. Проектирование интеллектуальных игр – повышение мотивации, они включают преимущества первых двух типов заданий. Учащиеся смогли проявить оригинальность мышления, исходя из своих индивидуальных способностей. Отмечена определенная сложность разработки для них, однако за счет наглядности они ее легче преодолевают.
В ходе исследования автор столкнулся со следующими вызовами и ограничениями.
Не все играют в интеллектуальные игры, на начальном уровне не все обладают навыками проектирования. Поэтому преподавателю следует дать подробные пояснения, а затем сопровождать весь процесс разработки. Для проектирования конкретной игры необходимо соблюдение двух условий:
1. Понимание учащимися правил самой игры, по крайней мере она должна быть знакомой им.
2. Понимание целей, задач и хода процесса проектирования. Следует разделить его на последовательные этапы.
Большой выбор и многообразие интеллектуальных игр, их различие по уровням сложности является преимуществом для индивидуализации обучения. Однако у него есть и обратная сторона: трудность выбора подходящего варианта в конкретном случае. Это затрудняет стандартизацию данного метода обучения программированию. Иными словами, нет четких критериев выбора. Он остается на усмотрение преподавателя в соответствии с индивидуальными способностями учащихся.
Можно заключить, что основные результаты следующие:
— интеграция теоретических знаний и практической деятельности в процессе обучения;
— формирование компетенции разработчика программного продукта;
— умение ориентироваться в информационных технологиях, выбор оптимального варианта из множества предлагаемых;
— повышение познавательной мотивации и интереса к предмету;
— навыки самостоятельной работы, получение знаний не в готовом виде, а в процессе решения проблемы.
4. Заключение
Разработка интеллектуальных компьютерных игр подходит для успешного интегрирования в процесс обучения информатике, информационным технологиям и программированию. Она позволяет на практике закрепить материал различных разделов и дисциплин. К положительным сторонам следует отнести:
— глубокое понимание тем, посвященных алгоритмам, искусственному интеллекту и виртуальной реальности;
— ознакомление с реальной практической деятельностью разработчика программного продукта;
— повышение мотивации за счет использования актуальных и популярных проектов в данной области;
— возможности для индивидуализации и адаптации процесса обучения под уровень конкретного учащегося.