Проекты

Разработка онлайн-тренажёра для тренировки устного счёта

Работа призёров конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Многопрофильная школа 1577
Предметы: Математика, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Устный счёт – очень важный навык. Он способствует развитию памяти, внимания, быстроте и гибкости мышления. Устный счёт полезен в бытовых ситуациях, когда нет возможности использовать калькулятор.

Для эффективного использования устного счёта нужно постоянно практиковаться, онлайн-ресурс мог бы взять на себя роль тренажёра. Существующие онлайн-тренажёры не покрывают полного спектра потребностей эффективной тренировки, так как они созданы только для определённых возрастных групп или имеют слишком комплексную настройку. Для создания условий эффективной тренировки мы решили разработать собственный онлайн-тренажёр, который был бы полезен не только нам, например, для подготовки к экзамену по математике, но и учителям начальных классов для выработки навыка устного счёта.

Цель

Разработать онлайн-приложение для тренировки устного счёта.

Задачи

  1. Рассмотреть аналоги тренажёров для тренировки устного счёта.
  2. Подобрать язык и среду для разработки приложения.
  3. Разработать принципиальную схему тренажёра (алгоритм).
  4. Разработать свой онлайн-тренажёр для обучения и тренировки устного счёта.
  5. Разработать режим для двоих игроков.
  6. Выложить приложение в свободный доступ (в интернет).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Ноутбук с установленным ПО (Construct 2, Python, PascalABC.net)

Описание

Этапы создания тренажёра «Томас»

Исследование аналогов. Перед началом разработки мы проанализировали некоторые аналоги нашего будущего тренажёра. Большинство аналогов представляли из себя перегруженные интерфейсы с обилием рекламы. Главной проблемой тренажёров был маленький диапазон чисел для примеров, а также расчёт на определённые узкие области устного счёта, то есть только на один математический оператор (вычитание, сложение, деление и т.д.), что, по нашему мнению, не может помочь человеку легко и в полном объёме освоить устный счёт.

Создание блок-схемы тренажёра. Вторым этапом разработки стало создание блок-схемы и набросок интерфейса программы. Блок-схему создали на специальном онлайн-ресурсе, чтобы было проще к ней обращаться. Были разработаны различные варианты интерфейса, но в итоге из каждого варианта мы выбрали самые удобные решения и применили их в будущей программе.

Выбор среды программирования. Выбор проходил на основе существующего опыта в программировании, доступности среды, её простоты в освоении. Основными кандидатами были Python, Game Maker, Unity и Construct 2. Во время выбора среды программирования мы нашли как плюсы, так и минусы каждого относительно будущего процесса создания нашего тренажёра. В итоге выбор остановился на визуальной среде разработки Construct 2, т.к. среда воспринимается наиболее просто и создана для разработки игр и онлайн-приложений (есть возможность импорта в HTML5).

Создание приложения. Приступили к поиску путей реализации нашего алгоритма в движке Construct 2, а потом свели некоторые процессы алгоритма к математическим формулам, что впоследствии повлияло на оптимизацию кода. Удостоверившись, что генератор исправно работает, мы разработали модуль, который отвечает за контроль решения задач по времени.

Когда всё вышеперечисленное было реализовано, и первая версия проекта была выставлена в свободный доступ, мы начали разработку режима «игры на двоих». На данный момент режим находится в публичном бета-тестировании, и в него можно попасть в оригинальном приложении. Режим будет обновляться, и это не финальная его версия.

Публикация приложения для свободного доступа. Первые версии проекта находилась на открытом хостинге для игр JameJolt.com, но впоследствии мы отказались от него. Авторы хотели разместить проект в собственном домене и хосте для удобства пользователя. Выбор остановился на хостинге 1gb.ru, так как владельцы хостинга предоставляют домен и хостинг бесплатно для некоммерческого использования, а также имеют встроенный файловый менеджер на сайте хостинга, так что обновления проекта производятся наиболее просто и удобно.

Устройство тренажёра «Томас». Авторы разработали универсальный и многофункциональный тренажёр устного счёта и разместили его в свободном доступе по ссылке https://tomasmath.ru. Во время работы авторы исследовали выбранное направление (изучили аналоги, разработали алгоритм работы приложения, создали само приложение, улучшали приложение по мере поступления отзывов и пожеланий), чтобы реализовать тренажёр максимально понятным и эффективным.

На экране опций пользователь видит выбор режимов игры и настройки. Настройки, которые доступны на данный момент:

  • Диапазон чисел. Ограничивает значение, которое может встретить пользователь: для суммы – суммы, для разности – вычитаемое, для произведения – произведение, для деления – делимое.
  • Время на решение задач. Ограничивает время на решение задачи. После истечения выбранного времени задача засчитывается как решённая неверно.
  • Количество задач. В режиме «на оценку» пользователь самостоятельно выбирает количество задач, за решение которых он получает оценку.

Доступные режимы игры

В тренажёре содержится 3 разных режима (за исключением режимов-модификаций «на двоих»), которые позволяют тренироваться и проверять себя в устном счёте с различной степенью сложности.

Режимы, которые доступны на данный момент:

  • Тренировка. Режим, c которого нужно начинать. Режим является свободным, то есть задачи в нём идут бесконечно, и можно тренироваться сколько хочется, а выйти можно в любой момент.
  • Практика. Режим решения задач с оцениванием: после решения выбранного количества задач выдаётся оценка по пятибалльной шкале (от двойки до пятёрки). Также выводится процент правильности решения (от 0% до 100%).
  • Царь горы. Игровой режим, в котором задачи идут до тех пор, пока пользователь не сделает ошибку. Этот режим нравится детям больше всего, он самый захватывающий, и даже одна ошибка – это проигрыш.

Тренажёр апробирован и имеет положительные отзывы о своём устройстве и результатах работы. Если использовать этот тренажёр, то можно легко и эффективно обучиться навыку устного счёта благодаря разнообразным режимам тренировки и гибкой настройке.

Результаты работы/выводы

Разработан тренажёр. При этом были изучены аналогичные тренажёры, разработана блок-схема проекта, создан алгоритм, реализована простая и гибкая настройка приложения, а также режим на двоих, который пока находится в режиме тестирования. Используя наш тренажёр, можно эффективно и легко овладеть навыком устного счёта благодаря гибкой настройке и доступности в глобальной Сети.

Перспективы использования результатов работы

Авторы не остановились на достигнутом и довольно часто обновляют проект. Подготовлен также список новых функций и возможностей приложения, которые появятся в ближайшем будущем:

  •  Добавить персонаж-гид, дающий подсказки. Персонаж сделает опыт пользования тренажёром более личностным и приятным, но, если пользователю нравится интерфейс без персонажа, он сможет его отключить.
  •  Добавить систему достижений и списки лидеров. Достижения будут мотивировать пользователя достигать высот в устном счёте. За достижения пользователь будет получать награды, например, уникальные задние фоны или оформления кнопок.
  •  Добавить персонализацию оформления. Пользователь сможет сам выбирать цветовое оформление приложения и фон.
  •  Добавить возможность сетевой тренировки. Пользователи смогут подключаться друг к другу и тренироваться удалённо.
  • Адаптировать тренажёр для лиц с нарушением зрения. Добавить отдельную опцию активации озвучки примеров и информации на экране.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИУ МГСУ

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

  • Отборочный этап конкурса научно-технических проектов «Инженерный старт» – победитель.
  • Всероссийский конкурс научно-технических проектов «Большие вызовы» – участник.
  • Московская региональная конференция исследовательских проектов школьников «Учись строить будущее» – победитель.
  • Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – призёр.

Мнение авторов

«Участие в проекте «Инженерный класс в московской школе» даёт возможность осознанного выбора профессии. Открытая научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – это площадка для развития технологий будущего в рамках проектной деятельности молодёжи»