Obuchayushaya_igra_po_sozdaniyu_i_programmirovaniyu_drona_DroneScript

1.

Обучающая игра по созданию и
программированию дрона DroneScript

2.

ВВЕДЕНИЕ: Актуальность работы
В современном мире беспилотные летательные аппараты (дроны) стремительно становятся неотъемлемой частью различных отраслей — от сельского хозяйства и логистики до строительства и охраны окружающей среды. Владение
навыками управления и применения дронов открывает перед молодежью новые профессиональные горизонты и возможности для реализации инновационных проектов. Однако, к сожалению, многие школы, особенно в регионах с
ограниченным бюджетом, не могут позволить себе приобретение дронов и организацию соответствующего обучения.
Сокращение образовательного разрыва
Данный проект направлен на устранение этого неравенства и предоставление равного доступа к передовым технологиям для всех учащихся, независимо от материального положения их школы.
Актуальность проекта обусловлена следующими факторами:
Растущий спрос на специалистов в области дронов
Рынок труда демонстрирует устойчивый рост потребностей в квалифицированных операторах и инженерах, связанных с беспилотными системами. Обучение школьников уже сейчас позволит подготовить кадры для будущего.
Повышение технической грамотности
Работа с дронами способствует развитию у учащихся навыков в областях робототехники, программирования, картографии, обработки изображений и геоинформационных систем (ГИС).
Развитие инженерного мышления и творческого подхода
Дроны предоставляют широкие возможности для практического применения полученных знаний, стимулируя создание собственных проектов и решений. Учащиеся смогут проектировать, собирать, программировать и
применять дроны для решения реальных задач.
Возможность использования дронов в различных дисциплинах
Дроны могут быть использованы в рамках уроков географии (аэрофотосъемка местности), физики (изучение аэродинамики), математики (расчет траекторий полета), биологии (мониторинг флоры и фауны) и др.
Социальная справедливость и равные возможности
Обеспечение доступа к современным образовательным технологиям для всех учащихся способствует сокращению образовательного разрыва и созданию равных возможностей для дальнейшего развития.
Актуальность темы: Обучающая игра помогает развить вычислительные и интеллектуальные навыки.

3.

Гипотеза, объект, предмет, цель и проблема проекта
1
2
Гипотеза
Объект исследования
Создание доступной игровой симуляции программирования дронов с
Godot Engine и игры, созданные на нем, как платформа для разработки
увлекательными миссиями повысит мотивацию детей к изучению алгоритмики и
интерактивных обучающих решений.
сделает знания доступными, заменяя скучные абстрактные задачи на визуальный
практический результат без потребности в дорогом оборудовании.
3
4
Предмет исследования
Цель
Влияние игровой симуляции программирования дронов на образовательную
Создание обучающей игры, способной эффективно заменить реальное
мотивацию и доступность обучения.
оборудование на начальном этапе обучения программированию и управлению
дронами.
Противоречие
Проблема
Между необходимостью давать детям актуальные цифровые и инженерные
Дети теряют интерес к изучению технических дисциплин из-за отсутствия
навыки (программирование, работа с дронами) и невозможностью сделать это в
вовлечения, а у школ нет доступного инструмента, чтобы превратить сложные
большинстве школ из-за скучных методик и высокой стоимости физического
абстрактные темы в увлекательный и наглядный практикум.
оборудования.

4.

Этапы выполнения проекта
01
02
Анализ существующих решений
Разработка программного кода
Изучение рынка образовательных игр и симуляторов для выявления
Написание чистого и эффективного кода на GDScript и C++ для обеспечения
лучших практик и определения уникальных преимуществ DroneScript.
функциональности игры, включая логику дрона, блочное
программирование и интерактивные элементы.
03
04
Разработка 3D моделей
Сборка игры
Создание детализированных 3D-моделей дронов, окружения и
Интеграция всех разработанных компонентов — кода, 3D-моделей, звука и
препятствий с использованием Blender и Kompas-3D для реалистичного
пользовательского интерфейса — в единое целое в Godot Engine.
визуального опыта.
05
06
Тестирование игры
Подведение итогов
Проведение всестороннего тестирования для выявления и исправления
Анализ результатов проекта, сбор обратной связи и формирование
ошибок, а также для оценки удобства использования и образовательной
рекомендаций для дальнейшего развития и улучшения обучающей игры
эффективности игры.
DroneScript.

5.

Разработка концепции и проектного предложения
Игра предназначена для ознакомления школьников с концепцией беспилотных дронов и основами программирования. Игра разработана для школ, не имеющих возможности
приобрести реальные дроны для обучения. Игра представляет собой 3D-симулятор, в котором игроки могут собирать и модернизировать свой собственный дрон, а также
программировать его движение с помощью блочного программирования на основе языка C++.
Инновационное обучение
DroneScript предлагает уникальный подход к изучению
программирования и робототехники через игровой процесс, делая
сложные концепции доступными и увлекательными.
Доступность для всех школ
Симулятор исключает необходимость дорогостоящего
оборудования, позволяя школам с ограниченным бюджетом
внедрять передовые образовательные технологии.
Развитие ключевых навыков
Игра стимулирует развитие логического мышления, креативности
и навыков решения проблем, необходимых в цифровом мире.

6.

Ключевые элементы игры DroneScript
Главное меню является центральной точкой входа в игру. Отсюда игроки могут получить доступ к основным функциям игры:
1
2
3
Магазин
Редактор Дрона
Выбор Уровней
Игроки могут покупать запчасти для своего дрона за
В редакторе дрона игроки могут собирать и модернизировать свой
Здесь игроки могут выбирать из различных уровней и проходить
внутриигровую валюту. Запчасти включают в себя различные
дрон, выбирая из различных компонентов, купленных в магазине, и
их. Уровни представляют собой различные задания, в которых
компоненты, такие как пропеллеры, моторы, батареи и т. д.
составлять их в соответствии со своими потребностями.
игроки должны запрограммировать свой дрон для достижения
Каждый компонент имеет свои характеристики и стоимость.
определенной цели.
Уровни являются основной частью игры, где игроки должны продемонстрировать свои навыки программирования. Каждый уровень имеет:
Начальную Точку: Место, где дрон начинает свое движение.
Целевая Точка: Место, куда дрон должен прибыть.
Препятствия: Различные препятствия, которые дрон должен преодолеть.
Игроки должны использовать блочное программирование на основе языка C++, чтобы запрограммировать движение своего дрона из начальной точки в целевую точку. Блоки представляют собой различные команды, такие
как "Двигаться вперед", "Повернуть налево", "Зависнуть" и т. д.
Блочное Программирование
Внутриигровая Валюта
Ключевая особенность игры. Игроки создают программы, перетаскивая блоки и соединяя их. Блоки
Зарабатывается прохождением уровней и выполнением заданий, используется для покупки запчастей в
включают управляющие структуры, команды движения и датчики.
магазине для улучшения дрона.
Целевая аудитория
Школьники в возрасте от 12 до 18 лет, интересующиеся робототехникой, программированием и инновационными технологиями.

7.

Анализ аналогичных проектов
Анализ аналогичных игр показал, что существует множество проектов, имеющих схожие характеристики с DroneScript.
Codeybot
Drone Simulator
RoboMind
Робот, программируемый блоками,
Игра, симулирующая полет дрона с
Игра для программирования робота с
предназначен для обучения детей
возможностью программирования, с
более абстрактной графикой.
программированию и робототехнике.
более реалистичной графикой.
Tynker
Sphero
Платформа с интерактивными играми для обучения
Робот, программируемый блоками, схожий с DroneScript по
программированию, предлагающая широкий спектр курсов.
целям обучения.
Однако DroneScript выделяется среди других проектов благодаря инновационному методу обучения программированию и робототехнике,
фокусируясь на создании и программировании виртуального дрона в 3D-среде, что обеспечивает глубокое погружение и практический опыт
без физического оборудования.

8.

Техническое проектирование и изучение среды разработки
Изучение основ Godot Engine
Техническое проектирование является важным этапом в разработке игры DroneScript на Godot Engine. На этом этапе определяются технические требования и решения, которые будут использоваться для создания игры.
Godot Engine — это открытая и бесплатная среда разработки игр, которая предлагает много интересных функций и возможностей. Для начала работы над проектом DroneScript необходимо изучить среду разработки Godot
Engine и ее возможности.
Технические требования
Использование игрового движка Godot Engine, языков GDScript и JavaScript, поддержка Windows,
macOS, Linux, Android, iOS.
Аппаратные требования
Компьютер или мобильное устройство с минимальными требованиями к процессору, оперативной
Архитектура игры
памяти и графическому процессору.
Сценарная архитектура, модульная структура для игровой логики, графики, звука. Godot Editor для
создания и редактирования.
Разработка логики
GDScript и JavaScript для игровой логики, Godot API для взаимодействия, Godot Physics для симуляции.
Данные и безопасность
Игра не требует большой базы данных или шифрования конфиденциальных данных.
Отладка и тестирование
Дебаггинг для исправления ошибок, тестирование на разных платформах для обеспечения
корректной работы.
Техническое проектирование и изучение среды разработки являются важными этапами в создании игры DroneScript на Godot Engine, позволяя создать игру, отвечающую потребностям и ожиданиям игроков.

9.

Реализация и отладка игры
Реализация и отладка игры включала в себя несколько этапов. После создания простейшего прототипа, мы приступили к реализации полноценной игры.
Мы разработали игровую логику, добавили различные функции, а также создали пользовательский интерфейс.
Моделирование 3Dобъектов
Blender
Kompas-3D
Использовали различные инструменты и
Использовали инструменты для создания
Параллельно с разработкой игры, мы
техники для создания 3D-моделей.
точных 3D-моделей с использованием
занимались моделированием 3D-объектов
Применяли методы полигонального
методов твердотельного моделирования, что
дрона и окружения в Blender и Kompas-3D.
моделирования, текстурирования и
обеспечило высокую точность и
шейдинга для детализации и реализма.
детализацию.
После создания 3D-моделей, мы импортировали их в нашу игру и настроили их взаимодействие с игровой логикой. Мы также добавили анимации и
эффекты, чтобы сделать игру более привлекательной и реалистичной.
Моделирование 3D-объектов дрона и окружения в Blender и Kompas-3D было важным этапом в создании игры. Мы создали детальные и реалистичные
модели, которые добавили игре реализма и привлекательности. Использование обоих инструментов позволило нам создать 3D-модели, которые
полностью соответствовали нашим потребностям.

10.

Реализация экономики и магазина деталей
Один из ключевых элементов игры — это магазин деталей, где игроки могут модернизировать свой дрон. Для его реализации мы ввели
систему экономики, которая регулирует стоимость деталей, внутриигровую валюту и возможность покупки деталей .
Внутриигровая
Валюта
Ассортимент
Магазина
Покупка и Продажа
Зарабатывается за успешное
В магазине представлен широкий
детали, чтобы адаптировать дрон
прохождение уровней и
выбор деталей: от двигателей и
под конкретные задачи. Кроме
выполнение миссий. Используется
пропеллеров до сенсоров и
того, предусмотрена возможность
исключительно для покупки и
корпусов. Каждая деталь обладает
продажи устаревших или ненужных
улучшения компонентов дрона,
уникальными характеристиками,
компонентов для получения
стимулируя повторное
влияющими на скорость,
дополнительной валюты.
прохождение и освоение новых
маневренность и
заданий.
функциональность дрона.
Игроки могут покупать новые

11.

Интеграция, Тестирование и Балансировка
После разработки ключевых систем, таких как экономика и магазин деталей, следующим критически важным этапом является
обеспечение их гармоничного взаимодействия, выявление недочетов и тонкая настройка игрового процесса.
Интеграция
Компонентов
Всестороннее
Тестирование
Оптимальная
Балансировка
Объединение редактора дрона, игровых
Проведение тщательного тестирования
Настройка сложности, скорости
уровней и системы блочного
для выявления и устранения
прогресса и игровых механик для
программирования в единую,
программных ошибок, оценки удобства
создания увлекательного, но
бесперебойно функционирующую
использования и образовательной
справедливого и интересного игрового
игровую среду.
эффективности игры.
опыта для всех игроков.
Эти шаги гарантируют стабильность и качество конечного продукта, обеспечивая глубокое погружение и максимальную образовательную
ценность для игроков.

12.

Готовый Проект DroneScript
После завершения всех этапов разработки и тщательного тестирования, игра DroneScript будет готова к выпуску, предлагая уникальный
образовательный опыт.
Этот готовый проект представляет собой полноценную обучающую игру, разработанную для того, чтобы школьники могли изучать
программирование и основы робототехники в увлекательной, интерактивной и доступной форме, стимулируя их интерес к STEM-
дисциплинам.
Спасибо за внимание!