Програмна реалізація освітнього середовища для формування математичних компетентностей за допомогою ігрових підходів

Abstract

Метою даного дослідження є розробка програмної реалізації ігрового середовища «Математико» у вигляді десктопної комп’ютерної гри з комп’ютером-суперником, що включає математичну модель гри, алгоритми вибору ходів та підрахунку очок, архітектуру програмної системи й графічний інтерфейс користувача на основі технології WPF. Об’єктом дослідження є процес побудови програмних систем, що реалізують логіко-математичні ігри з фіксованими правилами та алгоритмами комп’ютерного супротивника. Предметом дослідження виступають методи та програмні засоби моделювання логіко-математичної гри «Математико», алгоритми вибору ходів і підрахунку очок, а також архітектурні підходи до побудови десктопних ігрових застосунків у середовищі C# / WPF. Обґрунтовано доцільність створення окремої програмної реалізації гри «Математико» з відкритою структурою коду та прозорою математичною моделлю; формалізовано модель гри у вигляді заповнення матриці 5×5 значеннями з фіксованого мультисета та цільової функції, що враховує вклад рядків, стовпців і діагоналей; розроблено алгоритми підрахунку очок, які аналізують логіко-комбінаторні структури (послідовності, пари, трійки, четвірки, спеціальні комбінації); реалізовано евристичні алгоритми комп’ютера-суперника, що здійснюють вибір ходу на основі перебору можливих позицій та оцінювання конфігурацій; спроєктовано та побудовано UML-діаграми, які відображають структуру і динаміку роботи системи; реалізовано настільний застосунок із ігровим полем 5×5, механізмом ходів гравця та комп’ютера, модулем підрахунку очок і візуалізацією результатів; проведено тестування програмного продукту, яке підтвердило коректність роботи алгоритмів і відповідність реалізації поставленій меті дослідження.