Aplikácie sa opierajú o didaktickú kvalitu vyučovania matematiky Hejného metódou, zadania úloh budú vyberané z učebníc matematiky Hejný, M., Jirotková, D., Slezáková, J., Bomerová, E., Michnová, J.: MATEMATIKA 1.-5., učebnice pro základní školy, Fraus, 2007-2011. Samotné matematické prostredia z týchto učebníc poskytujú gradáciu, flexibilitu a počítajú s interaktivitou, čo sa týka stvárnenia učebnej látky, úloh na riešenie, aj stratégií riešenia. Tieto vlastnosti prostredí treba využiť a preniesť do navrhovaného softvéru. Navrhovaný softvér ponúkne jednotlivým žiakom dostatočné množstvo úloh na jednotlivých úrovniach, podľa ich individuálnych potrieb, čím bude prínosom pre vyučovanie Hejného metódou. Zároveň treba zabezpečiť technickú kvalitu softvéru, kvalitu grafiky, používateľský komfort, prehľadnosť, spoľahlivosť a rýchlosť.
Cieľom práce je vytvoriť aplikáciu na tému zvoleného prostredia Hejného matematiky (HM). Aplikácia pre prvý stupeň ZŠ musí spĺňať zásady tvorby didaktického softvéru. Aplikácia musí byť testovaná na skupine žiakov, a následne upravená podľa zistených potrieb a event. nedostatkov. Zvolené prostredie HM pokrýva viacero typovo odlišných gradujúcich úloh/úrovní zodpovedajúcich konceptom, ktoré žiaci na danej úrovni objavujú. Aplikácia precvičuje každú úlohu/úroveň na sade predvolených a generovaných zadaní. Až po jej zvládnutí môže žiak pokročiť do ďalšej úrovne. Žiak má možnosť vytvoriť vlastné zadanie v rámci každej úlohy/úrovne. Pri návrhu nového zadania (ako aj pri jeho riešení) aplikácia indikuje počet existujúcich/zostávajúcich riešení daného zadania. Generátor zadaní musí generovať zadania s rozumným počtom existujúcich riešení. Aplikácia si ukladá výsledky práce žiaka, ponúka možnosť priebežnej kontroly a prehľad hodnotenia úspešnosti. Ak to situácia dovolí, prvé testovanie s deťmi v triede sa predpokladá v apríli, druhé testovanie v triede sa predpokladá v júni. Aplikácia bude publikovaná a dostupná cez službu Google Play.
V priebehu prvého týždňa som úspešne integroval hernú plochu a progress bar. Zatiaľ sa zadania nevytvárajú dynamicky, ale hráč má možnosť otáčať a presúvať jednotlivé útvary. Navyše, hráč môže posúvať útvary aj po ich umiestnení do mriežky a má možnosť odstrániť akýkoľvek tvar zo spomenutej mriežky.
V druhom týždni som úspešne zaviedol prvý herný menu a pridal som pozadie. Hráč má teraz možnosť vybrať si úroveň obtiažnosti pre úlohy (bude mať zmysel v budúcnosti, keď aplikácia bude samostatne generovať zadania) alebo spustiť editor, ktorý je v procese vývoja. Počas implementácie som sa naučil efktívne pracovať s Android Navigácio. Navyše, som preskúmal fungovanie slávneho algoritmu Dancing Links od profesora Donalda E. Knutha prostredníctvom preštudovania výskumnej práce [1].
V treťom týždni sa mi podarilo úspešne naimplementovať prvú verziu generátora úloh. Podľa vybranej úrovne generátor rozhodne, aké veľkosti bude mať mriežka a aké útvary budú k dispozícií hráča. Generátor vždy generuje také úlohy, kde hráč musí položiť všetky útvary, ktoré má k dispozícií.
Rozdiely medzi úrovňami:
malé La
veľké L.
bleska
T-čko.
Podľa rady školitela, štvrtý týždeň som strávil zvýšením obtiažnosti. Pre dosiahnutie cieľa som spravil nasledujúce zmeny:
Nové pravidlá a parametre generátora spôsobili výrazné
predĺženie času potrebného na vygenerovanie úloh. Preto som zaviedol
dve heuristiky - Early stopping
a Minimum Remaining Value
[2].
Pokúsil som sa tiež implementovať heuristiku Forvard Checking
,
avšak počas procesu implementácie sa vyskytli neočakávané chyby.
Vzhľadom k tomu, že pomocou heuristík Early stopping
a
Minimum Remaining Value
som úspešne optimalizoval algoritmus,
momentálne nemám v pláne implementovať túto tretiu heuristiku.
V piatom týždni sa mi podarilo implementovať editor. V editore
môže jeden hráč vymyslieť nejaké vlastné zadanie, potom druhý hráč môže
toto zadanie vyriešiť. Editor sa skladá z dvoch komponentov.
Hornú časť som nazval ako Grid Preview
a
dolnú ako Shape Preview
, keďže v hornej časti môže hráč nastaviť
rozmery mriežky a v dolnej časti môže vybrať, ktoré útvary budú k dispozícií
druhému hráčovi.
Je dôležité spomenúť, že v časti Shape Preview
sa môžu zobraziť iba
také útvary, ktoré sa zmestia do mriežky uvedeného v Shape Preview
.
Počas posledných dvoch týždňov som sa venoval riešeniu otázok ohľadom autorských práv.
Po dôkladnom preskúmaní licenčných zmlúv som zistil, že je potrebné upraviť pozadie hry.
Okrem výmeny pozadia som pridal aj príjemnú hudbu, ktorá sa však prehráva len v hlavnom menu,
aby nevytvárala nadmerný hluk pri používaní aplikácie v prostredí, kde sa vyžaduje ticho,
napríklad pri štúdiu. Na zlepšenie vizuálnej stránky hry som okrem nového pozadia pridal aj
vlastný dizajn tlačidiel, peknú ikonu pre aplikáciu, animáciu pri prepínaní medzi rôznymi
časťami hry a subtilné bielo-priehľadné pozadie za mriežkou.
Ďalšou novinkou sú "Nastavenia", ktoré sú dostupné kliknutím na ikonu ozubeného
kolesa v hlavnom menu. V tomto menu hráč nájde možnosť resetovať svoj pokrok, možnosť
vyriešiť všetky úlohy (pre účely ladenia, neskôr bude táto možnosť odstránená), ako aj
sekciu "Autori" zahrňujúcu použité zvukové efekty, hudbu a pozadia.
Na uľahčenie navigácie medzi rôznymi časťami hry som pridal tlačidlo s ikonou
domčeka, ktoré umožňuje hráčovi rýchlo sa vrátiť na hlavnú obrazovku.
[1] Links, D. and Knuth, D. My purpose is to discuss an extremely
simple technique that deserves to be better known. suppose fixpoints to an element
of a doubly linked list; let l [x] and r [x] point to the predecessor and successor of
that element. then the operations.
[2] BITTLE, Sean A.; FOX, Mark S. Learning and using hyper-heuristics for
variable and value ordering in constraint satisfaction problems.
In: Proceedings of the 11th Annual Conference Companion on Genetic and
Evolutionary Computation Conference: Late Breaking Papers. 2009.
p. 2209-2212.