Проекты

Методика перекрёстного обучения в средней школе на примере разработки проекта «Космический полигон»

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Общественно-научные предметы»

Направление работы: Школьная образовательная среда
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Физика, Информатика, Астрономия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

В процессе ознакомления с мировым опытом взаимообучения авторы пришли к выводу о необходимости разработки проекта, проецирующего современные наработки в области дистанционного образования и информационных технологий в городскую образовательную среду. В процессе выстраивания оптимального процесса обучения, который, с одной стороны, отвечал бы государственным требованиям, а с другой – был бы благосклонно воспринят современным цифровым поколением, авторы обнаружили, что в век междисциплинарных открытий, когда все высококлассные специалисты используют методы одних областей науки для решения задач в других, школьные уроки по-прежнему оказываются изолированы.

Подобный программный продукт будет связывать образовательную деятельность в разных направлениях.

Цель

Создание интерактивного приложения для использования в образовательной деятельности различных направлений.

Задачи

  1. Разработка платформы для решения задач физики и астрономии с использованием методов программирования и гейм-дизайна.
  2. Создание приложения по принципу взаимообучения «ученик-ученик».
  3. Интеграция IT-технологий в обучающую среду.
  4. Создание пространства для взаимодействия обучающихся с разными интересами и способностями.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Игровой движок Unity
  • Визуализация набором текстур (Adobe Photoshop)
  • Подключаемые пакеты игровой механики

Описание

Концепция проектной работы автора состояла в разработке интерактивного приложения «Космический полигон» для решения задач по физике и астрономии с использованием программирования и гейм-дизайна для обучающихся разных классов.

Автором использованы методы работы с кросс-платформенной визуальной средой разработки Unity. С помощью игрового движка Unity можно создавать приложения для запуска на персональных компьютерах, мобильных устройствах и игровых консолях.

Чтобы разработанная программа демонстрировала согласованный с научными данными результат, автор изучил особенности игрового движка и базовые принципы астрофизики.

Процесс разработки приложения

В готовом 3D-приложении доступны функции настройки отображения орбит, векторов скорости, а также ввода начальных условий: массы, значений скалярной и относительной скоростей, расстояния до других тел и т.д. Все эти параметры можно изменить и во время симуляции. Также предусмотрена возможность переключения между круговыми и эллиптическими орбитами. При этом наглядно демонстрируется выполнение закона всемирного тяготения, а при записи уравнений движения используются законы Кеплера.

С помощью привычных WASD-указателей происходит перемещение камеры, а вращение вокруг неподвижной точки осуществляется с помощью мыши. Обучающиеся могут создавать новые планеты и спутники практически в неограниченном количестве и настраивать характеристики для каждого объекта. Большая часть параметров может быть отрегулирована интерактивными ползунками. Сетчатая разметка позволяет легко ориентироваться в трёхмерном пространстве движения планет. Также предусмотрена возможность быстрой очистки рабочей поверхности от сгенерированных объектов.

В такой системе можно смоделировать как Солнечную систему, так и другие планетарные системы с разными орбитами и периодами обращения вокруг общего центра масс.

Результаты работы

Создано интерактивное приложение «Космический полигон» для решения задач на с использованием методов программирования и гейм-дизайна, в том числе в рамках дистанционного образования.

Выводы

Проект заложил основы широкого класса задач в области взаимообучения школьников, а также развил новые методы решения практико-ориентированных задач в области программирования, гейм-дизайна и разработки приложений.

Учитывая возросший интерес аудитории к дистанционному формату обучения, реализация творчески ориентированных проектов помогает выявить круг вопросов, требующих более тщательного исследования в информационно-технологических классах общеобразовательных школ.

Перспективы использования результатов работы

Созданное цифровое пространство используется в образовательном процессе.

Мнение автора

«Автор благодарит педагогов физики и гейм-дизайна ГБОУ Школы № 2065 и выражает глубокую признательность организаторам конференции «Наука для жизни». Автор намерен продолжить свои исследования в рамках проекта «Академический класс в московской школе»