Разработка интерактивного обучающего приложения по изучению физических законов газов

1.

Тема дипломной работы.
Разработка интерактивного
обучающего приложения по изучению
физических законов газов.

2.

Цель проекта
Цель дипломной работы состоит в создании интерактивного обучающего приложения,
которое способствует усвоению физических законов газов посредством визуализаций
экспериментов и созданием интерактивных заданий, что позволит улучшить качество
школьного образования в области физики и повысить мотивацию учащихся к изучению
этой науки.

3.

Актуальность проекта
Развитие школьного образования имеет важное значение для формирования будущего
поколения и успешного функционирования общества в целом.
Использование элементов геймификации и интерактивных заданий в приложении
способствует повышению вовлеченности студентов в учебный процесс и улучшает
результаты обучения.
В современном образовании активно используются цифровые инструменты, которые
облегчают процесс обучения и делают его более привлекательным для школьников и
студентов.

4.

Предметная область
1. Основа контента приложения – это законы и уравнения
молекулярной физики и базовые концепции термодинамики в
контексте реальной физики газов.
2. Использование
языков
программирования,
существующих
фреймворков и библиотек для создания интерфейса и основной
логики приложений.
3. Образовательная часть. Изучение педагогических методов и
подходов для эффективного изучения физических законов, включая
интерактивные и игровые технологии в обучении.

5.

Существующие решения
У всех популярных приложений в сфере молекулярной физики или
темодинамики, такие как FireCategories, PIPESIM, StartFlow есть
несколько общих недостатков, делающих их непригодными для
применения в сфере школьного образования.
1. Наличие избыточного функционала и высокая сложность
использования, которая только затрудняет создание и понимание
динамических сцен для школьной программы.
2. Закрытый исходный код или отсутствия лицензии. Программы
данного типа не могут быть пущены в оборот среди
государственных учреждений.
3. Отсутствие поддержки 3д графики.

6.

Инструментальные и программные средства
1. Unreal Engine 4. Наличие уже готовой части для создания
визуальных эффектов, пользовательского интерфейса и 3д графики.
Позволит сфокусироваться на разработке контента для дипломной
работы и не тратить большую часть времени на существующий
контент. Наличие кроссплатформы, а также наличие 3д графики
является большим плюсом по сравнению с существующими
приложениями.
2. Язык программирования C++23. Используется в Unreal Engine.

7.

Ожидаемый результат дипломной работы
По выполнению дипломной работы является работающее приложение,
в котором учителя и преподаватели могут создавать интерактивные
сцены, создание на них объемов содержащие разное кол-во газовой
смеси, ее настройка предполагаемых характеристик, таких как:
давление, температура, тип газа, плотность, количество моль газа.
Настройка как отдельных чистых газов так и настройка смеси разных
типов газа. Динамическое изменение созданных смесей, и
визуализация изменений происходящая в реальном времени.

8.

Список задач
Для выполнения дипломной работы предстоит выполнить следующие
задачи:
1. Разработка логики создания, изменения газовых областей.
2. Разработка инструментария для взаимодействия с интерактивной
сценой.
3. Разработки логики расчетов для симуляции изменения в реальном
времени.
4. Создание возможности сохранения динамических сцен и их
воспроизведение.
5. Создание интерфейса приложения.
6. Создание визуальных эффектов.