Комп’ютерні ігри на уроках фізики

На мал.2 наведено один із інтер’єрів лабіринту, отриманий шляхом моментальної зйомки в процесі гри.

Мал.2 Один з куточків наведеного лабіринту

Створення самих лабіринтів, з можливістю їх оперативної перевірки, є досить цікавим творчим процесом, цілком доступним учням навіть 8 класу і може стати предметом гурткової роботи з фізики та інформатики.

Мінімальні вимоги до апаратних ресурсів на рівні 486 процесора і 8Мбайт оперативної пам’яті. Підготовлений до роботи пакет програм редактору із двома демонстраційними лабіринтами займає на жорсткому диску приблизно 13Мбайт (6Мбайт в архіві). Програма працює як у DOS, так і у Windows95/98, але в останньому випадку можливе застосування більш потужних графічних редакторів і багатозадачний режим роботи, з одночасним редагуванням лабіринту, малюнків, звуків, тощо.

Створений віртуальний світ з усіма ресурсами може бути компактно скомпільований для подальшого поширення і використання окремо від редактора, але можливість внесення змін при цьому втрачається. Об’єм відкомпільованого модуля звичайно становить 13Мбайт, в залежності від кількості використаних текстур і об’єктів.

Зупинимося детальніше на характері фізичних завдань, які можуть бути включені до віртуального світу.

Найпростіший, але не самий цікавий, випадок, коли завдання у вигляді тексту з необхідними малюнками, кресленнями, схемами і можливі варіанти відповідей оформляються у вигляді малюнків і розміщуються у потрібних місцях на стінах лабіринту. Такий варіант нагадує механізований збірник тестів, хоча теж має право на існування, особливо з урахуванням можливості пакетної заміни одних завдань іншими.

Але можливості редактору світів дозволяють, а специфіка гри вимагає більш вишуканих, тонких способів подання і зворотного сприйняття інформації.

Один з таких підходів, назвемо його "пішки по… графікам" полягає в тому, що графіки потрібної фізичної залежності або процесу, наприклад зміни швидкості руху тіла з часом, або сімейство ізопроцесів в газах зображується як орнамент на підлозі досить великої кімнати. Кожна лінія графіка веде до певного виходу. Замасковане запитання, наприклад натяк на максимальний шлях, або на сталу температуру є підказкою: по якому графіку повинен рухатися гравець, щоб потрапити до потрібних дверей.

В іншому варіанті потрібно пройти по діаграмі станів реального газу так, щоб не потрапити у ділянки існування рідкої фази – "не замочити ніг". Аналогічні завдання можна приготувати в рамках кожного розділу фізики.

Другий перспективний підхід – це створення віртуальної фізичної лабораторії. Наприклад існує кілька похилих площин – пандусів, із різними кутами нахилу . Треба визначити коефіцієнт тертя  власних ніг об поверхню покриття площин, на основі відомого співвідношення =tg. Отримане значення підкаже вихід. Секрет у тому, що програма враховує силу тертя при обчисленні руху гравця: з достатньо похилої площини він буде сповзати донизу. Допоміжні масштабні поділки на стінах та підлозі дозволяють визначити тангенс кута нахилу простим діленням двох чисел.

Цікавою проблемою є розробка сценаріїв з раціональним використанням неодмінного атрибуту аркадних ігор – різноманітної зброї. Битва з монстрами не є головним нашим завданням. Але припустимо, що у розпорядженні гравця є два види зарядів: з пружними і не пружними (або навіть липкими) кулями. Таке спорядження відкриває широкий простір для маніпуляцій із законами збереження енергії та імпульсу, дозволяє корегувати частоту коливань пружних маятників, наліпляючи на вантаж додаткову масу, відсікати зайві частини механізмів та електричних схем, тощо.Зброя – "вогнемет" може виконувати роль нагрівача, викликаючи теплове розширення газів, рідин, твердих тіл, прискорювати рух молекул, впливати на електроопір, магнітні та діелектричні властивості речовин. Так можна змінювати частоту коливальних контурів, геометричні розміри тіл, тиск газів в системах, переводити речовини з одних агрегатних станів в інші. Можливий і протилежний варіант, "охолоджувач", наприклад струменем зрідженого азоту, або, чого там економити, рідкого гелію, та ще і в стані надтекучості! Одним словом перспективи дуже широкі.

Для оптичних дослідів просто необхідний комплект різнокольорових лазерів, причому вибір кольору відбувається достойним для фізика чином: по довжині хвилі, або навіть по хімічній формулі, чи по структурі енергетичних рівнів робочого середовища.