Программно-информационная поддержка процесса разработки обучающих игр

• Автор: Катаев, Александр Вадимович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Введение.

Глава 1 Анализ процесса разработки обучающих компьютерных игр I

1.1 Роль обучающей компьютерной игры в процессе обучения. 1

1.2 Стадии разработки обучающей компьютерной игры

1.3 Жизненный цикл компьютерной игры.

1.4 Инструменты используемые при разработке обучающих игр

1.4.1 Комплекты средств разработки.

1.4.2 Конструкторы игр.

1.4.3 Платформа и ее аналоги.

1.4.4 Системы создания презентаций.

1.4.5 Сравнение технологий и инструментов

1.5 Понятие качества обучающей компьютерной игры.
1.6 Понятие управления в разработке обучающих компьютерных игр
1.7 Выводы.
Глава 2 Организация процесса обучения в компьютерных играх.
2.1 Три контура управления обучением в игре
2.2 Модель сценария обучающей компьютерной игры
2.2.1 Существующие подходы к описанию сценария обучения
2.2.2 Элементы сценария игры.
2.2.3 Формальная модель сценария.
2.2.4 Алгоритм выполнения сценария.
2.3 Модель обучаемого для обучающей игры.
2.3.1 Модели, используемые в обучающих системах
2.3.2 Требования к модели обучаемого.
2.3.3 Структура модели игрока для обучающих игр
2.3.4 Визуализация модели игрока.
2.3.5 Трудомкость построения модели обучаемого
2.4 Критерии оценки качества сценария обучающей игры.
2.4.1 Востребованность элементов сценария
2.4.2 Сбалансированность стратегий обучения
2.4.3 Корректность структуры сценария
2.4.4 Влияние элементов курса на элементы модели обучаемого
2.4.5 Необходимость повторного изучения элементов курса
2.4.6 Количество неверных попыток при выполнении заданий.
2.4.7 Сбалансированность обучающего и игрового процесса
2.4.8 Адекватность требований к игровым навыкам
2.5 Выводы.
Глава 3 Комплекс программных инструментов для разработки обучающих компьютерных игр
3.1 Описание комплекса.
3.1.1 Функциональная структура комплекса.
3.1.2 Информационное обеспечение комплекса.
3.2 Компоненты среды разработки
3.2.1 Инструменты редактирования мультимедиа контента
3.2.2 Инструменты редактирования обучающего контента.
3.2.3 Визуальный язык описания сценария
3.2.4 Форматы данных для хранения сценария игры
3.3. Компоненты программного ядра обучающей игры
3.3.1 Компоненты игрового ядра.
3.3.2 Обучающие компоненты.
3.4 Компоненты, специфичные для обучающей игры по
программированию
3.4.1 Механизмы отображения теоретической информации.
3.4.3 Механизмы ввода решения заданий
3.4.3 Механизмы проверки и решений заданий.
3.5 Выводы
Глава 4 рименение комплекса для разработки обучающей игры.
4.1 Общее характеристика игры.
4.2 Описание сценария игры
4.3 Описание модели игрока
4.4 Описание механизмов оценки результатов обучения.
4.5 Пользовательский интерфейс игры.
4.5.1 Интерфейс журнала заданий
4.5.2 Интерфейс открытой модели игрока.
4.5.3 Интерфейс для предоставления теоретической информации .
4.5.4 Интерфейс для написания программного кода
4.5.5 Специальные элементы интерфейса для заданий
4.5 Выводы
5 Метод оценки качества обучающих компьютерных игр
5.1.одходы к оценке качества обучающих игр и их проблемы
5.2. Метод эвристической оценки качества
5.3. Адаптация метода эвристик для оценки качества обучающих компьютерных игр
5.3.1 Эвристики качества игровой компоненты.
5.3.2 Эвристики качества обучающей компоненты.
5.3.3 Эвристики качества взаимодействия игровой и обучающей компонент
5.3.4 Эвристики эргономичности
5.4. Валидация набора эвристик.
5.4.1 Игра .
5.4.1 Игры и .
5.4.3 Игра I
5.5. Оценка эффективности предлагаемых инструментов. I 1 I
5.6 Оценка влияния предлагаемых моделей и алгоритмов на качество обучающих игр1
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение А. Схемы X файлов для хранения данных обучающей игры
Приложение Б Фрагмент сценария игры.
Приложение В. Оценки игр по методу эвристических оценок.
Приложение Г. Акты внедрения комплекса инструментов
Введение


Во второй главе описан метод управления процессом обучения в компьютерных обучающих играх, учитывающий особенности игрового процесса и обеспечивающий возможность системного управления процессом обучения на этапах разработки и эксплуатации обучающих игр, предложены модель сценария и модель обучаемого, а так же механизмы оценки результатов обучения, необходимые для реализации такого метода управления. Третья глава посвящена разработке комплекса программных инструментов, позволяющего создавать обучающие компьютерные игры на основе предложенных моделей. В главе приводится описание архитектуры, функциональной структуры, форматов хранения данных, технологий разработки и механизмов реализации компонентов комплекса. В четвертой главе показано применение разработанного комплекса, моделей и механизмов при создании обучающей игры. В пятой главе описана адаптация метода эвристических оценок для применения при оценке качества обучающих компьютерных игр, а так же проведена оценка предложенных моделей. В заключение диссертации приводятся основные научные и прикладные результаты, полученные автором в процессе выполнения работы. Соискатель выражает особую благодарность доценту кафедры САПР и ГТК ВолгГТУ, к. Шабалиной Ольге Аркадьевне за оказанную помощь и консультации в ходе выполнения диссертационной работы. Внедрение информационных и телекоммуникационных технологии в информационные процессы направлено на достижение ряда целей ускорение процессов обработки информации и снижение стоимости их выполнения, избавление человека от необходимости выполнения рутинных действий и устранение негативного влияния человеческого фактора на результат работы. Реализации дистанционного обучения. К достоинствам дистанционного обучения можно отнести возможность обучения из любого места, где есть выход в интернет доступ к качественному образованию для всех возможность обучения людей с различными отклонениями. В то же время, отсутствие прямого очного общения, сложность мотивации и стимулирования обучаемых приводят к тому, что многие обучаемые бросают обучение, поскольку оказываются недостаточно мотивированы и не ощущают интереса к учбе. Обучение без отрыва от производства. При использовании обучающих систем пользователю нет необходимости согласовывать время обучения с преподавателем. Обучающие системы, реализованные с применением информационных технологий, могут обеспечивать человеку возможность запоминания состояния, на котором обучение было прервано, и способствовать более быстрому возврату в эго состояние при возобновлении процесса обучения. В результате оказывается возможным организовать процесс обучения таким образом, чтобы он не препятствовал основной деятельности человека. Автоматизированная обучающая система может непрерывно отслеживать текущие результаты обучения пользователя и немедленно осуществлять адаптацию процесса обучения его индивидуальным особенностям человека, организовав, таким образом, незамедлительную обратную связь. При традиционном подходе к обучению адаптация возможна только преподавателем по результатам промежуточного тестирования, что само собой подразумевает существенные временные задержки. Использование информационных технологий позволяет реализовать интерактивный режим обучения. Интерактивность режима обучения позволяет обучаемому активно взаимодействовать с обучающей системой, что важно для стимулирования обучаемого. Особенно актуальна интерактивность при самообучении, а так же обучении большой группы людей, когда преподаватель не способен уделить достаточно внимания каждому. Хорошим примером интерактивных обучающих материалов могут служить компьютерные модели физических процессов и явлений для школьников вместо того что бы задать вопрос а что если сделать так. Применение виртуальных компьютерных моделей виртуальных тренажров позволяет существенно снизить риски, которые неизбежно возникают при обучении человека на реальных системах. Другое важное преимущество таких моделей существенно более низкая стоимость, по сравнению реальными системами или натурными тренажрами. В настоящее время разработаны виртуальные модели, применяемые для обучения практически любого технического персонала, которые не только имитируют поведение реальных систем, но и позволяют отработать действия в нештатных и аварийных ситуациях.