Физический симулятор «Algodoo» – перспективная учебная программа для изучения основ компьютерного моделирования
статья по информатике и икт

Для современных программных продуктов для создания компьютерных моделей, таких как программы для математического, трехмерного, физического моделирования характерны высокая сложность освоения, узкая направленность, требовательность к ресурсам компьютера, проприетарность и высокая стоимость приобретения. Эти недостатки резко ограничивают их применение в обучении школьников, знания и навыки которых в силу возраста еще недостаточно развиты для работы со сложным программным обеспечением. В данной статье приводятся основные недостатки распространенного программного обеспечения для компьютерного моделирования с точки зрения учителя информатики, аргументируются преимущества двухмерного физического симулятора “Algodoo” как перспективной учебной программы помогающей учащимся познакомиться с построеним динамических компьютерных моделей.

Скачать:

Вложение	Размер
statya_dlya_ns_portal.docx	280.45 КБ

Предварительный просмотр:

Физический симулятор «Algodoo» – перспективная учебная программа для изучения основ компьютерного моделирования

Автор: Беспалов Д.В.

г. Тирасполь 2019 г.

При изучении компьютерного моделирования в школах одной из важных проблем является выбор соответствующего программного обеспечения. В случае среднего профессионального образования и высшего профессионального образования выбор программ обусловлен спецификой изучаемой дисциплины, например математическое моделирование, трехмерное моделирование, автоматизированное проектирование, электроника и другие. Изучаемое программное обеспечение требует значительных временных и умственных затрат, для освоения интерфейса и базовых навыков работы. Для общеобразовательных школ, где на информатику отводится 1-2 часа в неделю, такой подход неприменим, так как школьники впервые знакомятся с компьютерным моделированием и осваивают его базовые понятия. Желательно, чтобы учебная программа удовлетворяла следующими требованиями:

– минимальные системные требования.

Для современных программных продуктов, таких как программы для математического, трехмерного, физического моделирования характерны высокая сложность освоения, узкая направленность, требовательность к ресурсам компьютера, проприетарность и высокая стоимость приобретения. Эти недостатки резко ограничивают их применение в обучении школьников, знания и навыки которых в силу возраста еще недостаточно развиты для работы со сложным программным обеспечением.

Как показывает практика большинство учителей информатики и ИКТ для создания компьютерных моделей применяют следующее прикладное программное обеспечение:

– графические редакторы (для создания графической модели – рисунка);

– текстовые процессоры (создается текстовая или табличная модель);

– системы управления базами данных и другие.

Эти инструменты не являются специализированными средствами для моделирования и изначально предназначались для других задач (редактирование изображений и текста, выполнение расчетов). Только лишь среда программирования является наиболее универсальным и вместе с тем наиболее сложным средством для построения моделей процессов и явлений. Однако создание модели с помощью языка программирования представляет собой весьма сложную задачу для учащихся средних школ, требует постоянной активной помощи преподавателя и не вполне отвечает требованиям, поставленным к обучающим программам, особенно в отношении наглядности и визуализации. Некоторые педагоги освоили использование в учебном процессе специальных программ, например для трехмерного моделирования, физического моделирования, или же комплекты готовых учебных моделей (такие как интерактивные мультимедийные учебно-методические комплексы издательства ФИЗИКОН и т.п.). Анализ методической литературы и авторских педагогических разработок позволил выявить конкретные образцы программного обеспечения для компьютерного моделирования, применяемые на уроках (или во внеурочной деятельности) в общеобразовательных школах.

На уроках информатики для построения компьютерных моделей учителя обычно применяют:

– графические редакторы (для создания графической модели – рисунка);

– текстовые процессоры (создается текстовая или табличная модель);

– системы автоматизированного проектирования;

– системы управления базами данных и другие.

Этим инструментам свойственны следующие недостатки:

– слабые возможности визуализации (например, MS Word, Excel);

– ограниченный набор инструментов;

– статичность и примитивизм создаваемых моделей;

– высокая сложность сред программирования и проектирования;

Все эти недостатки практически отсутствуют или минимизированы в двухмерном физическом симулятор «Allgodoo» от компании Algoryx Simulation, который сразу после своего появления вызвал к себе пристальный интерес и приобрел множество поклонников. Его возможности превосходят все остальные программные продукты этого класса. История программы Algodoo началась в 2008, когда её автор, студент университета «Умео» (Швеция) Эмиль Эрнерфельдт готовился к получению магистерской степени по информатике. Тогда симулятор назывался Phun. Его создатель совместно с товарищами основал компанию Algoryx Simulation. Разработчик переименовал программу в Algodoo и с тех пор постоянно совершенствует и развивает своё детище. «Algodoo» является бесплатным ПО, с небольшими системными требованиями. В Algodoo великолепно выполнены те операции, каких нет в других аналогичных программах. Прежде всего, это взаимодействие предметов. Программа поддерживает пружины, цепи, шарниры, шестерни, источники света, частицы, двигатели и другие объекты.

На официальном сайте симулятора физических процессов имеется множество обучающих материалов, а также хранилище algobox, предназначенное для обмена работами между пользователями приложения.

Язык интерфейса ПО Algodoo многоязычный. Последняя версия приложения поддерживает немецкий, английский, испанский, французский, хорватский, польский, шведский, японский, китайский и корейский языки. Пользователи могут создавать собственные языковые пакеты, существуют различные варианты русификаторов.

Рис. Физический симулятор Algodoo.

Впечатляет интерактивность симулятора. Задавать параметры объектам можно как во время подготовки эксперимента, так и во время паузы и даже на ходу. Можно задавать вес, объем, скорость, характер материала, упругость, силу и длину натяжения пружины, шаг и высоту зубцов шестерёнки и многое другое. В считанные секунды вы можете превратить нарисованный объект в камень, металл, воду и даже в воздушный шар, наполненный гелием. Базовые функции включают в себя: рисование прямоугольников, кругов, кривых линий и фигур не правильной формы; масштабирование, перемещение, поворот и удаление объектов; отмену/возврат последних действий. Также программа Algodoo поддерживает функции: разрезания деталей на части (во время паузы и «на лету»), создания уровня земли, добавления на объекты трассеров для отслеживания передвижений объекта, вывода графиков, векторов и цифровых значений ряда величин. Поддерживаются слои (каждый объект на двумерном поле имеет свой слой и взаимодействует лишь с ним), двигатели (прикрепляются к объекту и задают его скорость/силу вращения и клавиши включения/выключения) и крепежи (скрепляют несколько объектов, лежащих в разных слоях). Имеется возможность загружать в симулятор любые сторонние рисунки. При этом они становятся одним из объектов сцены соответствующей формы и текстуры, которому можно задавать любые физические свойства и который может взаимодействовать с любыми другими объектами. В приложении можно легко собрать модели автомобилей, часов, оружия, механизмов. Симулятор проводит расчет геометрической оптики, учитывая показатели преломления, углы, дисперсию; достаточно реалистично моделируется в нем вода. После создания сцены и нажатия кнопки «Play» эксперимент оживает под действием ветра, силы тяжести, сопротивления воздуха, моторов, инерции и т.д. Симулятор интерактивен, в любой момент по ходу демонстрации можно вносить коррективы – добавлять объекты или изменять их характеристики. Программа Algodoo имеет встроенный скриптовый язык под названием Thyme, привносящий в симулятор еще большую свободу действий и позволяющий создавать: объекты с уникальными физическими свойствами, явления и эффекты (например, плавление объектов или химические процессы). В Thyme доступны массивы, условные операторы, переменные, обработка событий, происходящих в среде моделирования.

Данный симулятор удобно использовать на уроках с применением интерактивной доски, что значительно увеличивает его образовательные возможности. Таким образом, можно констатировать, что это программное обеспечение в значительной мере отвечает требованиям, поставленным в начале раздела данной статьи (простота, наглядность, интерактивность, возможность визуализации, динамичность, минимальные системные требования). Исходя из полученной информации, можно сказать, что «Algodoo» как инструмент обучения моделированию заслуживает внимания, а его возможности нуждаются в тщательном изучении и тестировании.

Algodou for Mobile Hint

Algodoo — это уникальное программное обеспечение для 2D-моделирования от Algoryx Simulation AB. Algodoo разработан в игровой, мультяшной манере, что делает его идеальным инструментом для создания интерактивных сцен. Приложение-подсказка Algodoo для Android представляет собой руководство, которое пользователи могут использовать для оптимизации всех его функций. Основная надежда, конечно же, заключается в том, что приложение Algodoo для Android Hint может облегчить доступ для пользователей Algodoo.
Приложение Algodoo для Android Hint разработано полностью. В нем есть руководство, начиная от введения в Algodoo и заканчивая общей информацией о проблемах, содержащихся в Algodoo. Ниже перечислены функции, содержащиеся в этой подсказке Algodoo для Android:
-Об Альгодоо
– Algodoo в научных исследованиях
– Функциональность Альгодоо
– Algodoo Физические элементы
– Основные в Algodoo
– Создавайте образовательные сцены в Algodoo
– Уроки Альгоду
– Общая информация об Algodoo
— Официальные уведомления —
Это приложение-подсказка Algodoo для Android не является официальным приложением. Это приложение-подсказка Algodoo для Android было создано пользователем в образовательных целях. Это приложение-подсказка Algodoo для Android поможет вам правильно использовать приложение Algodoo. Это приложение-подсказка Algodoo для Android ни с кем не связано, если у вас есть авторские права на него, немедленно свяжитесь с нами, и мы удалим его.

Последнее обновление
11 июл. 2023 г.

Безопасность данных

arrow_forward

Чтобы контролировать безопасность, нужно знать, как разработчики собирают ваши данные и передают их третьим лицам. Методы обеспечения безопасности и конфиденциальности могут зависеть от того, как вы используете приложение, а также от вашего региона и возраста. Информация ниже предоставлена разработчиком и в будущем может измениться.

Это приложение может передавать указанные типы данных третьим лицам

История действий в приложении, Сведения о приложении и его производительности и Идентификаторы устройства или другие идентификаторы

Algodoo creates a new synergy between science and art

Algodoo is a unique 2D-simulation software from Algoryx Simulation AB. Algodoo is designed in a playful, cartoony manner, making it a perfect tool for creating interactive scenes. Explore physics, build amazing inventions, design cool games or experiment with Algodoo in your science classes. Algodoo encourages students and children’s own creativity, ability and motivation to construct knowledge while having fun. Making it as entertaining as it is educational. Algodoo is also a perfect aid for children to learn and practice physics at home.

Functionality

With Algodoo you can create simulation scenes using simple drawing tools like boxes, circles, polygons, gears, brushes, planes, ropes and chains. Easily interact with your objects by click and drag, tilt and shake. Edit and make changes by rotating, scaling, moving, cutting or cloning your objects.

Physical elements

You can also add more physics in your simulation like fluids, springs, hinges, motors, thrusters, light rays, tracers, optics and lenses. Algodoo also allows you to explore and play around with different parameters like gravity, friction, restitution, refraction, attraction, etc.

Analyze and visualize

For deeper analysis you can also show graphs or visualize forces, velocities and momentum. You can also enhance your visualization by showing X/Y components and angles.

Algobox – Sharing scenes

In Algobox, our scene library with over 50 000 scenes, you can easily save and share your creations with friends or browse and download other user made scenes. Algobox is easily accessed from within Algodoo or from this website under Scenes.

Community

With a large and active community, engaging educators, parents and kids you can discuss and share your thoughts about Algodoo.

Technology

Algodoo is based on the latest technologies, from Algoryx Simulation AB, for interactive multiphysics simulation, including variational mechanical integrators and high performance numerical methods. Algodoo runs on Windows and Mac OS. Algodoo is optimized for the Intel® powered convertible Classmate PC and interactive whiteboard systems like SMART Board.

Status	Released
Platforms	Windows
Author	scp_4950
Genre	Educational
Tags	Physics

При подготовке материала использовались источники:
https://nsportal.ru/shkola/informatika-i-ikt/library/2019/06/14/fizicheskiy-simulyator-algodoo-perspektivnaya-uchebnaya
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.algodoo.formobile.hint&hl=ru
https://word-9.itch.io/algodoo