Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

Введение

Стремительный рост требований современного рынка труда к цифровым компетенциям педагогов обуславливает необходимость углублённой подготовки будущих учителей в области информационных технологий, в том числе владения инструментами объектно ориентированного программирования (ООП). Разработка игровых приложений является одним из наиболее эффективных методов повышения мотивации студентов и развития их интереса к информатике. Игровые приложения позволяют студентам осваивать основы объектно ориентированного программирования в увлекательной и доступной форме, создавая визуальные модели реальных процессов и явлений. Хотя основы объектно ориентированного программирования изучаются в рамках школьного курса информатики [1,c.147-164], практическая подготовка будущих учителей информатики может быть дополнена более глубоким рассмотрением динамических аспектов объектно ориентированного программирования.

Использование Delphi представляет собой актуальное решение для разработки игровых приложений, в которых в качестве игровых элементов применяются динамические объекты [2]. Динамические объекты в Delphi – это экземпляры классов, память под которые распределяется динамически в ходе исполнения программы.

Повышение мотивации и самостоятельности студентов при обучении программированию опирается на деятельностный подход [3, с.272-284; 4, с.19-35], согласно которому развитие навыков происходит через активную практическую деятельность. В рамках нашего исследования такой деятельностью выступает создание игрового приложения с динамическими объектами. С позиций деятельностного подхода мотивация формируется в процессе самой деятельности, когда студент видит чёткую цель и имеет возможность поэтапно её достигать [5, с.45-70]. Согласно теории самодетерминации [6], внутренняя мотивация студентов напрямую зависит от удовлетворения трех базовых психологических потребностей. В разработанном комплексе заданий мы целенаправленно создаем условия для их реализации:

1. Потребность в автономии удовлетворяется через предоставление студентам свободы модификации игровых проектов – выбора дизайна, дополнительных функций, что позволяет им ощущать себя инициаторами и авторами своего обучения.

2. Потребность в компетентности поддерживается принципом постепенного усложнения заданий: от разработки простой игры по образцу до самостоятельной реализации новых механик (например, «Стрельба по мишеням», «Сбор фруктов»). Это создает «лестницу успеха», укрепляя у студента веру в свои силы.

3. Потребность в связанности реализуется через организацию поддерживающей обратной связи от преподавателя.

Анализ литературы позволяет выделить три основных подхода: 1) традиционный (синтаксически ориентированный) – изучение конструкций языка на абстрактных примерах [7, c.242-246]; 2) проектный – разработка целостного приложения, часто игрового [8]; 3) проблемно ориентированный – решение задач с постепенным наращиванием сложности [9, c. 209-220]. Игровые приложения в Delphi рассматриваются в работе [2; 8].

Цель исследования – разработать, теоретически обосновать и экспериментально проверить методический подход к обучению студентов педагогических направлений созданию игровых приложений с динамическими объектами в среде Delphi и разработать практические рекомендации для преподавателя.

Материалы и методы исследования

Материалами исследования являются: Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (ФГОС ВО) [10] и образовательная программа (ОП) [11] этого же направления, учебно-методическая литература [12, c.62-73; 13, с.29-95; 14, с.7-23], авторский комплекс заданий, отчёты студентов (исходные коды), протоколы наблюдения.

Методы исследования включают: анализ научной и учебно-методической литературы по ООП, изучение нормативной документации, проектирование комплекса заданий, педагогический эксперимент.

Педагогический эксперимент проводился на базе Таганрогского института имени А. П. Чехова (филиал) РГЭУ (РИНХ) в 2024/2025 учебном году. Участники: 16 студентов 2 курса направления 44.03.05 (профили «Математика и Информатика») в рамках дисциплины «Объектно ориентированное программирование». Эксперимент длился 4 недели (8 аудиторных часов и 12 часов самостоятельной работы).

Оценка эффективности проводилась на констатирующем и контрольном этапах по трём критериям: сформированность предварительных навыков программирования (0–3 балла: 0 – не выполнил, 1 – частично с помощью, 2 – выполнил основные функции, 3 – выполнил полностью с дополнительными возможностями); интерес к ООП (анкетирование по 5-балльной шкале, где 5 – очень высокий, 1 – очень низкий); уровень самостоятельности (1 балл – полное копирование кода, 2 балла – частичная самостоятельная модификация, 3 балла – полная самостоятельная разработка).

Описание констатирующего этапа. Перед началом обучения студентам было предложено разработать простое консольное приложение на Delphi без использования динамических объектов (задача: создать массив записей и вывести данные). Результаты: только 3 студента (18,75%) смогли корректно реализовать массивы записей; средний балл по навыку – 1,2; средний интерес – 2,1 (из 5); средняя самостоятельность – 1,2. Отмечены типичные затруднения: непонимание динамического выделения памяти, отсутствие навыков отладки.

Разработанный комплекс заданий. Для студентов педагогических направлений предложен и апробирован комплекс из трёх заданий возрастающей сложности.

Задание 1 (базовое). Игра «Конфетти» – подробная пошаговая инструкция (см. ниже). Цель – научиться создавать, перемещать и удалять динамические объекты TShape по щелчку мыши, использовать таймер.

Задание 2 (средней сложности). «Стрельба по мишеням» – самостоятельная модификация: движение мишеней, подсчёт попаданий, таймер обратного отсчёта.

Задание 3 (повышенной сложности). «Сбор фруктов» – полностью самостоятельная разработка с элементами случайного поведения объектов, счётчиком собранных фруктов.

Детальное описание задания 1 «Конфетти» (базовый уровень). Разработать в среде RAD Studio Delphi 10.4 [15] игровое приложение «Конфетти» (рис.3). Правила: пользователь щёлкает по конфетти левой кнопкой мыши, убирая их с поля за 7 секунд. При успехе выводится «Победа! Молодец!», при неудаче – сообщение о проигрыше.

Решение.

1.Создать новый проект: File → New → Windows VCL Application – Delphi. В форме Form1 в Object Inspector свойству Caption присвоить «Конфетти».

2.На форме разместить компоненты: MainMenu1, три Label (Standard), UpDown1 (Win32), Edit1 (Standard), Shape1 (Additional), Timer1 (System). Timer1 – для динамического обновления свойств объектов.

3.Сохранить проект: File → Save Project As. Модуль: UnitGame, проект: ProjectGame.

Реализация интерфейса. В таблице 1 показана установка свойств компонентов формы.

Таблица 1

Порядок установки значений свойств компонентов формы «Конфетти»

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Реализация кода модуля UnitGame. Нажатием F12 открыть редактор кода. В разделе var объявить глобальные переменные (рис.1).

Рис. 1. Объявление глобальных переменных. Составлено авторами

В строке 3 – Obj (TShape); строка 4: N – число объектов, R – размер, I – параметр цикла; строка 5: T – время; строка 6: Log – наличие объектов.

Для формы создать процедуру FormCreate (рис. 2).

Рис. 2. Процедура TForm1.FormCreate. Составлено авторами

Рассмотрим код процедуры TForm1.FormCreate. В строках 3-9 – вывод правил игры; строка 10 – время по умолчанию 7 с; строка 11 – инициализация генератора случайных чисел, N:=15, R:=60.

Рис.3. Внешний вид игрового окна формы «Конфетти». Составлено авторами

Отображение динамических объектов на форме «Конфетти». По команде «Начать игру» срабатывает процедура N1Click (рис. 4).

Рис. 4. Процедура TForm1.N1Click. Составлено авторами

Рассмотрим код процедуры TForm1.N1Click. В строках 3-11 цикл создаёт N объектов TShape с уникальными именами, случайными координатами, цветом и обработчиком Shape1MouseDown. Родитель – Form1. В строках 12-15 компоненты Label1, Label3, Edit1, UpDown1 скрываются, команда «Начать игру» блокируется и запускается таймер.

Управление динамическими объектами. Обработчик щелчка мыши Shape1MouseDown (рис. 5).

Рис. 5. Процедура TForm1.Shape1MouseDown. Составлено авторами

Рассмотрим код процедуры TForm1.Shape1MouseDown. При щелчке объект исчезает (строка3). В строках 5-11 цикл проверяет наличие видимых объектов (Log). Если все убраны и время не истекло, таймер останавливается, выводится «Победа! Молодец!».

Для перемещения объектов организуется процедура TForm1.Timer1Timer обработчика события OnTimer (рис. 6).

Рис. 6. Процедура TForm1.Timer1Timer. Составлено авторами

Рассмотрим код процедуры TForm1.Timer1Timer. В строках 3-10 цикл случайно изменяет координаты объектов с проверкой границ. Счётчик времени T увеличивается, заголовок формы отображает текущее время. При превышении лимита (строки 13-17) – таймер останавливается, выводится «Проигрыш!», объекты становятся неактивными.

Завершение игры. Процедура N2Click для пункта меню «Закрыть игру» (рис. 7).

Рис. 7. Процедура TForm1.N2Click. Составлено авторами

Рассмотрим код процедуры TForm1.N2Click. Выполнение кода в строке 3 останавливает работу таймера Timer1. В строке 4 метод Free освобождает место в оперативной памяти, занятое этим объектом. В строке 5 свойству Enabled объекта N1 присваивается значение true, чтобы пункт меню «Начать игру» стал активным для повторного запуска игры. Аналогично в строках 6-9 свойствам Visible компонент Label1, Label3, UpDown1, Edit1 присваивается значение true. В строке 10 свойству Visible компонента Label2 присваивается значение false.

На рисунке 8 представлено игровое окно, иллюстрирующее игровой процесс.

Рис. 8. Иллюстрация игрового процесса. Составлено авторами

Примеры задач для самостоятельного решения

Задача 1. «Стрельба по мишеням». Разработать игру: пользователь стреляет по движущимся мишеням (стрельба по щелчку мыши) за 10 секунд. Цель – сбить более 10 мишеней. При успехе – «Вы мастер стрельбы!», иначе – «Поражение».

Критерии выполнения: реализовано движение мишеней (по горизонтали/вертикали или произвольной траектории); реализована стрельба по щелчку мыши; реализован таймер обратного отсчёта.

Задача 2. «Сбор фруктов». На поле движутся фрукты (вверх-вниз). Цель – собрать 15 фруктов за 7 секунд (собирать щелчком мыши). При успехе – «Поздравляем! Вы собрали все плоды», при неудаче – «Фрукты упали раньше срока».

Критерии выполнения: фрукты появляются и двигаются случайным образом в вертикальной плоскости; щелчок по фрукту приводит к его исчезновению и увеличению счётчика собранных плодов; реализован таймер, ограничивающий длительность игры; предусмотрена проверка достижения целевого количества фруктов.

Практические рекомендации по организации поддержки студентов и обратной связи. Стартовый инструктаж (10 мин.):

1. Объяснение цели и правил игры, демонстрация готового приложения «Конфетти».

2. Пошаговое выполнение с комментированием – преподаватель выполняет код на проекторе, студенты повторяют, задавая вопросы.

3. Поддержка при сложностях: для слабых студентов – карточки-подсказки с фрагментами кода (например, объявление переменных, цикл создания объектов); для средних – чек-лист проверки (Visible настроен? Таймер включён? Обработчик мыши назначен?); для сильных – дополнительные мини-задачи (изменить форму или размер объектов).

4. Обратная связь: после каждого аудиторного занятия – короткий опрос «Что было самым трудным?». Письменные комментарии к каждому сданному проекту в системе электронного обучения в течение 2 дней.

5. Организация парной работы (приветствуется, но с индивидуальной сдачей) для взаимопомощи.

Результаты контрольного этапа. После выполнения комплекса заданий проведена итоговая диагностика. Студентам было предложено разработать новое игровое приложение (аналог «Конфетти», но с квадратными объектами и изменённым временем) без готовой инструкции. Сравнение результатов констатирующего и контрольного этапов представлено в таблице 2.

Таблица 2

Сравнение результатов констатирующего и контрольного этапов (средние баллы по группе из 16 человек)

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Положительная динамика зафиксирована по всем критериям. Распределение студентов по уровням самостоятельности изменилось: доля полностью копировавших код сократилась с 68,75% (11 чел.) до 12,5% (2 чел.), тогда как доля выполнявших полную самостоятельную разработку выросла с 6,25% (1 чел.) до 56,25% (9 чел.). Доля студентов с частичной модификацией увеличилась с 25% (4 чел.) до 31,25% (5 чел.). По данным анкетирования, доля студентов с высоким интересом к ООП (4–5 баллов) выросла с 25% до 62,5%.

Статистическая значимость различий. Для оценки достоверности изменений использовался парный t-критерий Стьюдента [16, с. 41]. Полученные значения t-критерия для всех трёх показателей превышают критическое значение при уровне значимости 0,05 (t(15) > 2,131). Таким образом, различия между констатирующим и контрольным этапами статистически значимы (p < 0,05), что подтверждает эффективность разработанного методического подхода.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные данные подтверждают эффективность предложенного методического подхода. Рост самостоятельности в 2 раза объясняется тем, что пошаговая инструкция игры «Конфетти» формирует когнитивную схему действий, а последующие задания (стрельба, сбор фруктов) требуют её модификации. Можно считать, что предложенный комплекс заданий дополняет существующие методические разработки применительно к педагогическим направлениям подготовки. Вместе с тем ограничением исследования является малая выборка (16 человек); в дальнейшем планируется апробация на больших группах и в дистанционном формате.

Заключение

Проведённое исследование показало, что целенаправленное обучение будущих педагогов созданию игровых приложений с динамическими объектами в Delphi повышает эффективность формирования навыков ООП. Разработанный методический подход включает: теоретическое обоснование (деятельностный подход, теория мотивации); охарактеризованы существующие методы; комплекс из трёх заданий (базовое с полной инструкцией, два – для самостоятельной модификации); детально описанный педагогический эксперимент с количественными данными (уровень самостоятельности вырос с 1,2 до 2,4 балла, доля полностью освоивших – до 75%); практические рекомендации по поддержке студентов и организации обратной связи. Материалы могут быть рекомендованы для педагогических вузов и колледжей. Перспективы дальнейших исследований связаны с адаптацией комплекса для других сред программирования (Python, C#) и дистанционного формата обучения.