Программа курса "Визуальное моделирование игровых стратегий"; для 8-9 классов

Категория: Методический кабинет.

Программа курса "Визуальное моделирование игровых стратегий"; для 8-9 классов

Пояснительная записка

Курс «Визуальное моделирование игровых стратегий» предназначен для изучения в 8 (9) классе в рамках предпрофильной подготовки для учащихся, выбирающих физико-математический или информационно-технологический профиль для обучения в 10-11 классе.

Владение информационными технологиями является одним из базовых требований к учащимся, оканчивающим современную школу. Изучение этих технологий в формате кружка, факультатива или элективного курса по выбору дает возможность познакомиться с новыми направлениями развития технических и программных средств, получить практические навыки, попробовать собственные силы в решении задач из данной предметной области и сделать выводы относительно направленности своей дальнейшей специализации.

Одна из востребованных в настоящее время информационных технологий – технология мультимедиа, позволяющая создавать информационные объекты и системы, используя различные формы представления информации в их сочетании (текст, графика, аудио, видео). В качестве простого способа реализации можно предложить мультимедийные презентации.

Однако применение мультимедийной презентации в качестве «контейнера» для наглядных пособий и иллюстраций составляет лишь малую часть качественных возможностей данной технологии и актуализирует в основном репрезентативные способности индивида (сбор информации и организация ее в последовательность слайдов, то есть отображение готового знания). Если же обратиться к словарям, то более широкий смысл термина «презентация» – «дарение» или «делание действительным» (“present” – и “дар”, и модус настоящего времени в английском языке), то есть представление информации таким образом, который позволит не просто продемонстрировать ее формально, но как бы «подарить» другому человеку «настоящее» понимание содержания [5].

Формирование индивидуального знания и понимания у людей происходит не с помощью механической трансляции от источника к приемнику. Пословица гласит: «Расскажи мне – и я забуду, покажи мне – и я запомню, вовлеки меня – и я пойму». А в теории и практике театрального искусства есть постулат: «Понять – значит почувствовать». Все это связано с тем, что мышление человека представляет собой сложную психофизиологическую систему, не сводимую к рефлекторным реакциям или ассоциативным процессам в коре головного мозга. Это целостное явление, представляющее собой систему анализа поведения и прогнозирования последствий (в работах Н. А. Бернштейна по физиологии активности такая организация деятельности ЦНС связана с принципом сенсорной коррекции и понятием рефлекторного кольца).

Можно продемонстрировать, как этот механизм реализуется в процессе решения игровых задач. Перед учащимся возникает проблемная ситуация, которую необходимо проанализировать и найти выход. Ситуация задачи моделируется в сознании с помощью наглядных образов. Затем происходит формализация (упрощение образной модели) и выстраивание абстрактных связей внутри ситуации (моделируются условия задачи). Следующим этапом запускается процесс решения – прогнозирование и проработка возможных вариантов развития. После чего получившийся результат сравнивается с требуемым – и в случае несовпадения делается вывод о необходимости перестройки либо части решения, либо всей модели.

В рамках данной программы происходит интеграция нескольких направлений, которые и определяют цели курса:

– изучение принципов и развитие навыков моделирования;

– изучение примеров игровых стратегий и приемов решения задач;

– развитие алгоритмического и кибернетического способов мышления, формирование целостного абстрактно-образного мышления;

– освоение практических умений создания интерактивных мультимедийных презентаций на более продвинутом уровне, чем это предлагается школьной программой по информатике и ИКТ основного общего образования;

– развитие интереса к более глубокому изучению предмета;

– совершенствование умений самостоятельной работы над проектом;

– воспитание интереса к творческой, созидательной деятельности.

Программа курса рассчитана на 16 часов (при изучении в рамках одного полугодия). В случае увеличения времени преподавания курса рекомендуется уделить большее внимание практическим заданиям повышенного уровня сложности и работе над творческими проектами. При организации курса, как и уроков информатики, целесообразно в учебной группе объединять не более 14-15 человек. Это связано с количеством рабочих мест, индивидуальным подходом в обучении при выполнении практических и проектных работ.

Данный курс может изучаться в 8-9-м классах в любой период учебного года, но целесообразно предусмотреть, чтобы этот этап следовал после изучения темы «Мультимедийные презентации» (либо чтобы учащиеся владели основами работы с данной технологией – например, изучив их на уроках информатики в 5-7 классах в рамках регионального компонента БУП).

Проведение практических занятий не зависит от конкретного программного обеспечения (ПО) для ЭВМ, но рекомендуется работа с MicrosoftOfficePowerPoint 2003 (аналоги – OpenOfficeImpress, LibreOfficeImpress).

Учебно-тематический план

Содержание обучения

1. Работа с мультимедийной презентацией

До недавнего времени понятие «мультимедийная (компьютерная) презентация» в обиходе было своего рода синонимом коммерческой программы, в которой большинство из них создавалось – Microsoft Office PowerPoint. На данный момент существует еще несколько аналогичных приложений, которые являются свободным программным обеспечением. Основные принципы, необходимые для данного курса, идентичны в разных программных средах, поэтому будут рассматриваться в общих чертах (без привязки к конкретному программному обеспечению) [1, 2].

Мультимедийной (компьютерной) презентацией будем называть файл, в который собраны информационные материалы, подготовленные в виде отдельных слайдов. Слайд презентации – не просто изображение, а отдельная самостоятельная структура, в которую могут быть включены элементы текста, изображения, анимация, аудио, видеофрагменты.

Объяснение данной темы, которое можно проводить на основе учебных пособий из базового школьного курса информатики и ИКТ, в большей степени играет роль актуализации уже существующих знаний и умений учащихся по работе с презентациями (приложение 1).

2. Интерактивность в мультимедийной презентации

Интерактивность подразумевает участие или влияние пользователя на процесс презентации, возможность управления. Интерактивная мультимедийная презентация может быть не только простым слайд-шоу, но и сложной системой связанных между собой слайдов.

Интерактивность позволяет обеспечить возможность зрителю (пользователю):

– самостоятельно определять начало, продолжительность процесса и скорость продвижения по презентации (интерактивность по времени);

– свободно определять очередность использования фрагментов информации (интерактивность по очередности);

– изменять, дополнять или же уменьшать объем представляемой информации (содержательная интерактивность).

Интерактивность особо важна в случаях, когда презентация имеет разветвленную структуру и большое количество разделов, а так же в презентациях, используемых для доклада, где необходимы быстрые перемещения в определенные разделы презентации.

Основа интерактивности презентации связана с возможностью повлиять на ход демонстрации – перейти на нужный слайд, изменить вид слайда, запустить внешний файл и так далее. Реализуется это путем использования гиперссылок и переключателей (триггеров).

Гиперссылка (англ. hyperlink) в компьютерной терминологии – часть электронного документа, ссылающаяся на другой элемент (команда, текст, заголовок, примечание, изображение) в самом документе, на другой объект (файл, директория, приложение), расположенный на локальном диске или в компьютерной сети, либо на элементы этого объекта.

Гиперссылки можно добавить в презентацию и использовать их для перехода, например, к определенному слайду в данной презентации, к другой презентации, любому другому файлу, адресу в Интернете. Гиперссылку можно назначить любому объекту, включая текст, фигуры, рисунки – для этого необходимо выбрать объект, который должен запускать функцию перехода, в меню «Вставка» выбрать пункт «Гиперссылка» и указать, куда необходимо перейти.

Чтобы демонстрация презентации не происходила последовательно, а управлялась только с помощью гиперссылок, можно отключить смену слайдов по щелчку или сделать отдельные слайды скрытыми (тогда перейти к ним можно будет только по заранее заготовленным указателям). В некоторых случаях (например, при работе с ПО типа OpenOffice) помогает прием «полупрозрачная шторка» – статичные объекты перекрываются прямоугольной фигурой по размеру слайда, этой фигуре настраивается цветная заливка с 99% прозрачности и назначается гиперссылка на текущий слайд; все объекты с нужными гиперссылками помещаются поверх такой «шторки».

Для выполнения некоторых операций (переход к определенному слайду, запуск другой программы) можно выполнить настройку действий по щелчку мыши, или использовать стандартные управляющие кнопки.

Однако для управления простыми событиями на одном слайде (например, эффектами анимации объектов) можно использовать такой прием, как создание триггера (переключателя).

Триггер, или переключатель (в программах разработки презентаций) – это «горячая зона», объект на слайде, щелчок по которому анимирует текущий или другие объекты слайда.

Для создания триггера необходимо:

– назначить эффект анимации нужному объекту (текст, картинка и т. д. );

– зайти через пункт «Настройка анимации» (Эффекты) в настройки времени (хронометраж) для данного эффекта;

– найти подраздел «Переключатели» (Триггеры);

– выбрать пункт «Начать выполнение эффекта при щелчке»;

– указать объект, щелчок по которому будет запускать эффект.

Эффекты анимации, настроенные таким образом, уже не будут запускаться на слайде последовательно (свободным щелчком мыши или клавишей клавиатуры), их можно вызвать только с помощью объектов, которые назначены переключателями.

В настоящее время изучение темы мультимедийных презентаций в рамках базового курса Информатики и ИКТ в 8-9 классе включает вопрос настройки гиперссылок, а в сети Интернет существует большое количество материалов, включая видеоролики, показывающих подробно процесс создания презентаций с триггерами (кратко описан выше).

Практическое задание №2

Суть задания заключается в следующем. Необходимо сделать презентацию, в которой части одной цветной картинки будут менять цвета при переходе от слайда к слайду. Для этого в любом графическом редакторе из цветной картинки создается несколько черно-белых заготовок – так, чтобы на каждой остался небольшой цветной фрагмент.

Далее в программе для создания презентаций собираются заготовки в произвольном порядке, по одной картинке на каждом слайде. Смена слайдов настраивается так, что происходит не автоматически, а по щелчку на каком-то участке картинки. В результате открывается слайд, где этот участок в цвете, а все остальное изображение – черно-белое.

Чтобы с любого слайда можно было перейти на любой другой, все гиперссылки необходимо настроить на каком-то одном слайде (например, на первом слайде картинка может быть черно-белая), и далее скопировать все фигуры вместе (не группируя их) на каждый слайд презентации. В результате гиперссылки также скопируются и сохранят все свои настройки.

Практическое задание №3

В этом задании предлагается выполнить настройку триггеров на примере персонажа из мультфильма по мотивам сказки Льюиса Кэрролла. Согласно сказке, Чеширский Кот мог появляться и исчезать не сразу, а постепенно – и именно это его свойство и должно быть отражено в презентации. Чтобы можно было заставить его изображение исчезать по частям, в произвольном порядке.

3. Игровые стратегии и их моделирование

В статье «Игры и выигрышные стратегии» [3] Е. Андреева и И. Фалина указывают, что изучение данной темы … позволяет показать ученику научный подход к решению ряда бытовых задач, расширяет их кругозор с точки зрения практической применимости знаний математики и алгоритмов». В настоящее время данная тема рассматривается на профильном уровне стандарта среднего (полного) общего образования по информатике, а задачи на поиск выигрышной стратегии встречаются и в материалах ЕГЭ по информатике.

В этой же статье авторы пишут, что «Программирование стратегий … в различных логических играх может стать хорошей темой для кружковой и внеклассной работы учащихся». Для подобной работы необходимо более-менее свободное владение языком программирования, чего достаточно сложно добиться на уровне базового курса информатики. Тем не менее, вполне возможно объяснить учащимся 8-9 классов понятие конечной игры с полной информацией и рассмотреть способы решения подобных задач посредством таблиц и графов (в материалах ГИА также встречаются задания, которые можно решать с помощью ориентированного графа – например, задания про исполнителей, имеющих две команды и обрабатывающих числовые данные).

Практическое задание №4 – «Волк, коза и капуста» (анализ стратегии игры).

Условие классической задачи звучит следующим образом: «Крестьянину нужно перевезти через реку волка, козу и капусту. Но лодка такова, что в ней может поместиться только крестьянин, а с ним или один волк, или одна коза, или одна капуста. Но если оставить волка с козой, то волк съест козу, а если оставить козу с капустой, то коза съест капусту. Как перевез свой груз крестьянин?»

Эта логическая игра выбрана не случайно. С одной стороны, задачи на переправы и переливания не совсем подходят под понятие конечной игры, однако данную задачу можно решить наглядно с помощью «дерева» игры (определяя выигрышную стратегию путем исключения проигрышных позиций), что поможет нам далее смоделировать игру визуально с помощью презентации. На данном этапе учащимся необходимо и достаточно составить полное дерево игры, иллюстрируя вершины графа обозначениями персонажей и их расположением относительно друг друга.

4. Работа над творческими проектами

Данный этап представляет собой практикум, состоящий из двух частей. Первая – это доработка практического задания №4 до воплощения в формате интерактивной мультимедийной презентации, и вторая – проектная работа (индивидуальная или в парах) по созданию модели конечной игры с полной информацией (игра двух игроков – например, с камнями, или с координатной плоскостью).

Практическое задание №5 – «Волк, коза и капуста» (разработка презентации).

Цель задания – создать компьютерную модель, которая давала бы «игроку» возможность рассмотреть все предполагаемые варианты решения задачи, как верные, так и ошибочные. При этом модель должна быть интерактивной, то есть «реагировать» на действия «игрока» – выдавать сообщения при неверном ходе, предлагать вернуться на предыдущий шаг или начать все сначала (что требует от «разработчиков» проведения подробного разбора верных и ошибочных действий на этапах планирования игры, тестирования готовой модели, продумывания способов обратной связи).

Реализовать управление в такой презентации можно с помощью гиперссылок, а дополнительные сообщения и действия – с помощью триггеров. По ходу выполнения задания будут возникать моменты, связанные с настройками – можно оптимизировать количество и содержание слайдов, сделать так, чтобы слайды не переключались последовательно, продумать вопрос перемещения объектов, добавить эффекты анимации объектов и т. д.

Учащимся необходимо не просто продумать, как решить задачу правильно, они должны смоделировать все возможные варианты развития событий и пути их достижения, «прописать» их в виде гиперсвязей между слайдами. Подобный опыт важен для развития целостного мышления – поскольку в данном случае абстрактные логические связи реализуются в образной форме наглядной презентации.

Творческий проект.

Реализация проекта происходит аналогично задаче «Волк, коза и капуста» – составление графа игры, создание по графу слайдов презентации, нумерация вершин графа по номерам слайдов, соединение слайдов гиперссылками с помощью подробного графа. Однако за основу уже берутся игры двух игроков.

Примеры игр для разработки проектов:

– Перед двумя игроками раскладываются 18 палочек. Ход каждого игрока состоит в том, чтобы убрать 1, 2 или 3 палочки. В результате проигрывает тот, на чей ход остается последняя палочка.

Другие примеры – в приложении 3.

Дополнительно для самостоятельной работы можно предложить также творческие проекты по созданию различных развивающих игр, например, для дошкольников. В таких проектах содержание игры может быть значительно проще, чем сама структура презентация (большое количество гиперссылок, триггеров с сообщениями обратной связи, и т. д. ).

Примеры – в приложении 4.

Рекомендованная литература

Для учителя:

1. Искусство презентации: практикум / О. Б. Богомолова, Д. Ю. Усенков. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

2. Создание презентаций в OpenOffice. org Impress : практикум / О. Б. Богомолова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.

3. Игры и выигрышные стратегии / Е. Андреева, И. Фалина // Информатика. – 2007. – № 14.

4. Занимательные задачи по информатике / Л. Л. Босова [и др. ] – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.

5. Бирбраер А. В. Визуальное моделирование логических задач как средство развития мышления // Открытое и дистанционное образование. – 2011. – №1. – С. 54-58.

Для учащегося:

1. Искусство презентации: практикум / О. Б. Богомолова, Д. Ю. Усенков. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

2. Создание презентаций в OpenOffice. org Impress : практикум / О. Б. Богомолова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.

3. Занимательные задачи по информатике / Л. Л. Босова [и др. ] – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.

Приложения

1. Пособие по основам работы с ПО PowerPoint предлагается в публикации Т. А. Полиловой (МИОО) «Мультимедиа презентации» – http://schools. keldysh. ru/courses/2003it-edu/pp/w-pp. htm

2. Цифровые материалы в поддержку элективного курса на странице сайта в сети Интернет: http://arvik. info/uroki_informatiki/modelirovanie

3. Примеры игр для разработки проектов:

1) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки камней, в первой из которых 1, а во второй – 2 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или увеличивает в 3 раза число камней в какой-то куче, или добавляет 2 камня в какую-то кучу. Выигрывает игрок, после хода которого общее число камней в двух кучах становится не менее 17 камней.

2) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки камней, в первой из которых 3, а во второй – 2 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или увеличивает в 3 раза число камней в какой-то куче, или добавляет 1 камень в какую-то кучу. Выигрывает игрок, после хода которого общее число камней в двух кучах становится не менее 16 камней.

3) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки камней, в первой из которых 4, а во второй – 3 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или увеличивает в 3 раза число камней в какой-то куче или добавляет 2 камня в какую-то кучу. Выигрывает игрок, после хода которого общее число камней в двух кучах становится не менее 24 камней.

4) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат три кучки камней, в первой из которых 2, во второй – 3, в третьей – 4 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или удваивает число камней в какой-то куче или добавляет по два камня в каждую из куч. Выигрывает игрок, после хода которого либо в одной из куч становится не менее 15 камней, либо общее число камней во всех трех кучах становится не менее 25.

5) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки камней, в первой из которых 3, а во второй – 4 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Ходят игроки по очереди. Делая очередной ход, игрок или увеличивает в какой-то кучке число камней в 2 раза, или добавляет в какую-то кучку 3 камня. Выигрывает тот игрок, после хода которого общее число камней в двух кучках становится не менее 23.

6) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки камней, в первой из которых 2, во второй – 3 камня. У каждого игрока неограниченное количество камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или увеличивает число камней в какой-то куче в 3 раза, или добавляет 3 камня в любую из куч. Выигрывает игрок, после хода которого общее число камней в двух кучах становится не менее 33.

7) Даны две горки фишек, содержащих соответственно 2 и 4 фишки. Игроки ходят по очереди. За один ход разрешается или удвоить количество фишек в какой-нибудь горке, или добавить по две фишки в каждую из двух горок. Выигрывает тот игрок, после чьего хода в двух горках суммарно становится не менее 24 фишек.

8) Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат две кучки фишек, в первой из которых 3, а во второй – 5 фишек. У каждого игрока неограниченно много фишек. Ходят игроки по очереди. Делая очередной ход, игрок или увеличивает в какой-то кучке число фишек в 2 раза, или добавляет в какую-то кучку 2 фишки. Выигрывает тот игрок, после хода которого общее число фишек в двух кучках становится не менее 21.

9) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами (0;1) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+3;y), (x,y+3) или (x,y+4). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 10 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

10) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами

(-2;-1) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+3;y), (x,y+4) или (x+2,y+2). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 9 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

11) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами

(3;-5) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+3;y), (x,y+4) или (x,y+5). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) не меньше 10 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

12) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами

(-3;2) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+5;y), (x,y+4) или (x+3,y+3). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 12 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

13) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами

(0;-4) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+4;y), (x,y+4) или (x+4,y+4). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 12 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

14) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами

(2;3) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (2x;y), (x,2y) или (x,y+2). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 13 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

15) Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости в точке с координатами (1;0) стоит фишка. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с координатами (x,y) в одну из трех точек: (x+3;y), (x,y+3) или (x,y+4). Выигрывает тот игрок, после хода которого расстояние по прямой от фишки до начала координат (0,0) больше 13 единиц. Кто выигрывает – игрок, делающий ход первым, или игрок, делающий ход вторым?

Метки: Методический кабинет

• Назад
• Вперед