Научные руководители: Широков Дмитрий Дмитриевич, Дмитриев Михаил Николаевич
ГБОУ Школа №1586 | Москва, Улица Дружбы дом 8.
Atom Phys - Конструктор атомов
Евгений Кухта, Михаил Попов, Егор Грачев
Содержание
Содержание 2
Аннотация 3
Введение 3
Обзор литературы и существующих решений 4
План работы над проектом 4
Выполнено: 4
Планируется: 5
Ресурсное обеспечение проекта 5
Описание проектного решения 5
Оценка полученного результата 9
Выводы 9
Список литературы 11
Приложения 12
Аннотация
Проектная работа представляет собой программное приложение, разработанное как для уроков физики и химии, так и для индивидуальных занятий, в ходе которых пользователь может собирать атомы различных химических элементов из протонов, нейтронов, электронов.
В процессе «сборки» из протонов, нейтронов и электронов можно смотреть существует ли такой элемент в природе на самом деле, или же выбирать из периодической таблицы Менделеева. Также программное приложение позволяет моделировать альфа и бета распады и проходить тесты по темам ядерные распады и электронные формулы.
Введение
Данный проект был создан с целью решения проблемы плохого усвоения материала при изучении курса физики по темам: «Строение атомов», «Реакции ядерного распада» и курса химии – «Электронные формулы атомов химических элементов». Проблема была выявлена путем интервьюирования учеников и учителей школы № 1586 и в её корне лежало отсутствие возможности визуализировать строение атома должным образом.
В качестве решения проблемы мы решили сделать мобильное приложение, в котором ученик сам мог бы собирать атомы элементов из протонов, нейтронов и электронов, а также смотреть прохождение реакций альфа-распада и бета-распада.
Для самопроверки знаний создана тестирующая система с автоматически создаваемыми заданиями на необходимые темы.
Также для внесения игрового оттенка в процесс обучения создана система достижений внутри приложения.
К приложению прилагается веб версия для встраивания в школьную систему дистанционного образования «moodle».
Приложение помогает учителям объяснять материал, ученикам – лучше понимать устройство мира и закреплять материал дома, обычным пользователям, скачавшим приложения из магазина приложений своей мобильной операционной системы (Приложения доступно под Android, iOS, Windows Phone) – самообразовываться в свое удовольствие.
Обзор литературы и существующих решений
В настоящее время темы "строение атома" и "реакции ядерного распада" изучаются в школе посредством учебника или, в лучшем случае, образовательных видеороликов из интернета.
Таким учебником является учебник А. В. Перышкина для 8 класса. А образовательные ролики чаще всего берутся с сайта internerturok.ru
Также существует приложение MEL Chemestry, но оно занимается визуализации молекул, а никак не атомов.
Нельзя не упомянуть о такой платформе для онлайн-обучения, как UCHI.ru, но пока у них есть только уроки по математике для учащихся 1- классов.
План работы над проектом
Выполнено:
Проверка гипотез
Wireframing
Создание дизайна
Создание прототипа
Добавление тестов
Тестирование
Работа с обратной связью
Внесение корректировок
Загрузка проекта в магазины приложений
Работа с обратной связью от пользователей из магазинов приложений
Планируется:
Провести редизайн проекта на основе полученных данных об использовании от учителей и учеников.
Добавить электронные облака в раздел моделирования элемента
Загрузить работу в систему МЭШ (Московскую электронную школу)
Ресурсное обеспечение проекта
Проект написан на созданном компанией Unity Technologies движке Unity, который часто применяется для создания игр, он легок в использовании и позволяет делать кроссплатформенные приложения, а также является бесплатным для компаний с заработком менее $100000 в год. Для проекта требуется ежегодное продление лицензий разработчика в магазинах мобильных приложений (Google Play - $20, App Store – $100, Windows Store - $10).
Описание проектного решения
Проектное решение представляет собой кроссплатформенное приложение с 3 главными разделами:
1. Моделирование. Делится на 2 подраздела: моделирование элементов и ядерные распады.
-
В разделе «Моделирование элементов» пользователь может добавлять на экран протоны, электроны и нейтроны нажатием на кнопки снизу, если таким образом пользователь собрал элемент, существующий в таблице Менделеева, то название элемента отобразится слева вверху на месте знака «?», при нажатии на название можно посмотреть распределение электронов по электронным уровням в элементе.
В разделе «Ядерные распады» пользователь выбирает элемент из списка доступных, а затем выбирает провести альфа-распад или бета-распад и видит выбранный процесс на экране. Результат распада отображается сверху формулой. 
Тесты. Здесь в подразделе «Виды тестов» ученик может выбрать темы, задачи по которым он хочет решать (Темы: «электронная формула», «альфа-распад», «бета-распад»). И начав решать пользователь видит количество верно решенных подряд в графе «Комбо» и максимальное комбо за все время в графе «Рекорд». В подразделе «Статистика» пользователь может посмотреть на какие темы он совершал больше всего ошибок и процент верности его решений. 
Достижения. В игре есть система достижений для геймификации процесса обучения, в этом разделе пользователь может посмотреть какие достижения он выполнил, а какие нет и что для этого нужно.
На данный момент наше приложение используется на уроках физики и химии в школе №1586, а также скачивается пользователями из магазинов приложений, которые не связаны с этой школой.
Оценка полученного результата
Сейчас наше приложение используется в школе №1586 на уроках химии и физики в 7-9 классах, получило положительные отзывы как от учеников, так и от учителей и готово к внедрению в МЭШ для использования во всех школах Москвы. Также без каких-либо затрат на рекламу приложение скачало 6946 заинтересованных в самообразовании людей из магазинов мобильных приложений, в это число входят и ученики школы №1586.
Выводы
Образование можно и нужно делать интереснее для учеников. Сейчас, как никогда важна мотивация. В связи с этим Atom.Phys как никогда кстати подойдет для решения этой задачи.
Наше приложение визуализирует процессы ядерного распада и строение атома. Это позволило увлечь учеников и повысить их заинтересованность на таком во многом перегруженном теорией уроке, как физика.
По словам учителей, непосредственно руководивших нашим проектом – очень важно, что такую программу сделали именно мы – такие же ученики школы, как и другие наши одноклассники. Такая «история успеха» может показать, что и в обычной средней школе можно стать программистом, программу которого скачает более 6000 тысяч раз.
Список литературы
Документация по движку Unity - https://docs.unity3d.com/Manual/index.html
Документация по языку C# - https://docs.microsoft.com/ru-ru/dotnet/csharp/programming-guide/
Форум разработчиков, где искали решения некоторых проблем, возникших при разработке - https://stackoverflow.com/questions/tagged/unity3d
Приложения
Наше приложение в различных магазинах
AppStore: https://itunes.apple.com/ru/app/atom-physics/id1209110390?mt=8
GooglePlay: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.CowboyBebop.AtomPhys&hl=ru
WindowsStore: https://www.microsoft.com/ru-ru/store/p/atomphys/9p9dv88hb9s8
|
