12
является открытым программным обеспечением и позволяет создавать
различные виды компьютерных программ. В свою очередь, 3D-движок
Unity3D является коммерческим продуктом, но позволяет создавать
реалистичные ландшафты и полноценные природные эффекты.
1.2. Классификация программного обеспечения систем компьютерных
игр и тренажеров
Компьютерные игры и тренажеры получили свое развитие во второй
половине XX века, и в дальнейшем эта отрасль стала самостоятельной
индустрией. На следующем этапе своего развития компьютерные игры и
тренажеры были представлены в виде занятий, позволяющих организовывать
развлечения и отдых [1, c. 72].
В дальнейшем компьютерные игры стали применять для обучения, а
позднее была организована возможность организации совместных игр через
сеть Интернет.
Среди тренажеров следует также отметить интерактивные тренажеры,
позволяющие вырабатывать специальные навыки вождения автомобиля или
управления производственным оборудованием. Такие программные
тренажеры выступают составляющей стандартной конфигурации или могут
быть представлены в виде отдельного программно-аппаратного комплекса,
включающего различное специальное оборудование с собственной
операционной системой.
Процесс обучения на интерактивных тренажерах осуществляется в
автоматическом режиме. В этом случае пользователь самостоятельно
закрепляет профессиональные навыки на основании различных инструкций
входящих в тренажер и представленных в виде видеозаписей, текста и
звуковых файлов [13, c. 66].
13
В настоящее время интерактивные тренажеры выступают в виде 3D-
учителей в основе которых находятся технологии искусственного
интеллекта.
Комплексные тренажеры могут быть представлены в виде
функциональных тренажеров, позволяющих отрабатывать различные
операции.
Функциональный тренажер — это вид тренажера, который позволяет
вырабатывать и совершенствовать профессиональные навыки в области
использования программных интерфейсов и аппаратуры, выполняющих
функции по управлению. Этот вид тренажеров, как и предусматривает
использование стандартного компьютерного оборудования [2, c. 18].
В функциональном тренажере применяется интерактивная 3D-графика
для отображения реальных элементов, объектов. За счет технологии
виртуальной реальности можно улучшить реалистичность работы
функционального тренажера.
Процедурные тренажеры используются для отработки
профессиональных навыков по осуществлению каких-либо процедур. Эти
тренажеры позволяют повысить эффективность тренировки, обладают
необходимой степенью реалистичности и являются эффективным методом
обучения.
Взаимодействие с виртуальными объектами осуществляется с
применением устройств, позволяющих симулировать физическое
взаимодействие с виртуальной реальностью.
Область применения процедурного тренажера достаточно широка.
Например, их можно применять в медицине для отработки проведения
сложных операций на виртуальных пациентах [3, c. 248].
Нередко процедурные тренажеры применяют как средство
интерактивного обучения. Особую роль при разработке тренажеров для
14
проведения интерактивного обучения играют мультимедийные технологии,
позволяющие процесс обучения сделать интересным и увлекательным.
При разработке программных тренажеров для интерактивного
обучения специалистами разрабатываются как стандартные мультимедийные
3D приложения, так и сложные, включающие различные средства 3D
графики.
В настоящее время компьютерные игры разделяются на
развлекательные и обучающие.
Попытки применения обучающих игр в образовательном процессе
позволило улучшить процесс объяснения нового материала, а обучающиеся
ускорили процесс закрепить знаний и навыков.
В настоящее время специалистами по разработке программного
обеспечения представлено большое количество компьютерных игр для
изучения различных дисциплин. С использованием компьютерных игр
ежегодно проводятся международные и региональные конференции, на
которых обсуждаются вопросы применения компьютерных игр в системе
обучения [18, c. 139].
Компьютерные обучающие игры достаточно разнообразны по своим
возможностям, содержанию, графике, звуковому оформлению.
Классификация компьютерных игр по видам приведена на Рисунке 1.
15
Рисунок 1 — Классификация компьютерных игр по видам
В состав компьютерных игр с приключениями входит описание
нескольких персонажей, которые осуществляют путешествия по городу,
государству. Целью игры является поиск определенного объекта. В процессе
игры существует возможность ведения различных диалогов, рассмотрения
проблем, исследования различных ситуаций. В качестве примера
приключенческих компьютерных игр можно привести игры Frog Dares, Save
Ed, Jump, Start [9, c. 96].
Для развития быстроты, оперативности принятия решений в
определенных ситуациях свое распространение получили компьютерные
игры, основанные на действиях пользователя. В состав этих игр входят
приключенческие игры, компьютерные игры со стрельбой. В качестве
примера можно привести Space Invaders.
Для развития логики, разрешения различных проблемных ситуаций
свое распространение получили компьютерные игры, представленные в виде
Компьютерные игры с приключениями
Компьютерные игры с действиями
Компьютерные игры с пазлами
Компьютерные игры со словами
Стратегические компьютерные игры
Ролевые компьютерные игры
16
пазлов. Как правило, пазлы разрабатываются в виде обучающей игры для
детей младшего возраста. В качестве примера этой категории игр можно
привести игру «Морское дно» или комплект игр «Сердечно сосудистая
система человека».
В отдельный класс выделяют компьютерные игры со словами. Целью
этой игры является поиск слов, анаграмм, разрешение кроссворда. В качестве
примера можно привести такие игры как в Word Free, Word Mania. Они
позволяют увеличить запас слов, закрепить навыки правописания [4, c. 7].
Стратегические игры или игры, позволяющие моделировать различные
ситуации, применяются для развития стратегического мышления. Целью
этой игры является принятие управленческих решений на основании
стратегического планирования в процессе игры. В качестве примера
стратегической игры можно привести игру Hex Empire, которая
предусматривает создание сильной армии для защиты города.
Ролевые игры, аналогичные компьютерным играм с приключениями,
входят в состав обучающих игр, в которых пользователь выполняет функции
определенного персонажа. В этих играх существует возможность в любой
момент времени изменения персонажа для достижения поставленной цели.
Все больше в процессах обучения применяются
многопользовательские игры, позволяющие организовать совместную
тренировку, соревнования по определенному виду деятельности. Эти игры
все больше развиваются через социальные сети, и их целевой аудиторией
являются дети, школьники и подростки [16, c. 110].
Игры на вождение транспортных средств позволяют закрепить
практические навыки вождения автотранспортных средств. В качестве
примеров таких игр выступают игры Ben 10, Moto Champ.
Настольные игры являются электронными версиями реальных игр.
Наиболее известными среди них являются шашки, домино, шахматы, покер.
17
Многими специалистами применяются имитационные игры,
позволяющие посредством совместного рассмотрения предметной области и
представления ее в виде виртуального мира проходить обучение.
Имитационные игры включают виртуальные миры, основанные на сетевых
технологиях и 3D графике. Такая разработка имитационной игры позволяет
обучаемым находиться друг от друга на удаленном расстоянии [23, c. 19].
В виртуальном мире симулируются различные ситуации, физические
законы, позволяющие отрабатывать различные навыки. Наиболее часто
имитационные игры применяются в системе дистанционного обучения,
поскольку позволяют передавать: голос, видео, текст, изображение,
интерактивные тексты. В этом случае пользователи находятся друг от друга
на удаленном расстоянии. За счет представления материалов в виде
имитационной игры происходит, как экономия средств обучения, так и
создается возможность изучать материалы в свободное время.
За счет технологий игрового обучения достигается получение
различных профессиональных навыков. За счет современных
мультимедийных технологий компьютерные игры приобретают
интерактивную форму и позволяют самостоятельно осваивать различные
материалы [30, c. 50].
Эффект достигается тем, что степень погружения в виртуальный мир
позволяет передавать большие объемы информации за короткий промежуток
времени, и тем самым закреплять профессиональные навыки.
Имитационные игры находятся в основе системы обучения,
включающей различные программные комплексы и 3D графику.
Современные графические и мультимедийные технологии позволяют
представлять обучаемым различных 3D персонажей, симулировать
фотореалистичные сцены, и тем самым развивать профессиональные навыки.
За счет использования графических 3D приложений преподаватель в
18
интерактивном режиме через сеть Интернет передает различную
информацию, проводит лабораторные работы.
Таким образом, за счет внедрения в систему обучения компьютерных
игр и программных тренажеров повышаются качество образования,
эффективность обучения [34, c. 26].
В основе программных тренажеров и компьютерных игр находятся
визуальные инструкции, позволяющие ускорить процесс освоения условий
игры. Эти инструкции выполнены в виде отдельного программного
обеспечения, демонстрирующего различные сцены на понятном для
пользователей языке.
В настоящее время в программных тренажерах и компьютерных играх
все больше применяются 3D web-технологии, которые позволяют создавать
полноценные 3D-приложения, работающие через сеть Интернет. Для
взаимодействия через сеть Интернет применяются виртуальные
коммуникации, позволяющие отобразить в компьютерной игре звуковые
сообщения, текстовую информацию, общение голосом.
Для организации совместной работы с компьютерной игрой или
программным тренажером через сеть Интернет формируются виртуальные
классы. Это комплексы, включающие компьютерные технологии и
программное обеспечение для работы на удаленном расстоянии. Для
разработки виртуальных классов применяются 3D графика, виртуальные 3D
комнаты и 3D персонажи [25, c. 137].
Имитационное моделирование позволяет моделировать в
компьютерной игре или программном тренажере различные реальные
условия, и тем самым экономить большое количество ресурсов.
19
1.3. Обзор современных компьютерных игр и тренажеров по обучению
вождению автомобиля
В современных учебных заведениях, выполняющих подготовку
водителей, а также на базе автосалонов для закрепления практических
навыков вождения внедряются автомобильные тренажеры. Автомобильные
тренажеры позволяют ускорить процесс практического обучения вождению
на автомобиле с применением минимального набора приемов, который
необходим для сдачи экзаменов в ГАИ [31, c. 66].
Следует отметить, что многие учебные заведения, автосалоны не
имеют автотренажеров, специально оборудованных автодромов для
вождения. В таких условиях водителю сложно освоить приемы управления
автотранспортным средством и в будущем это приводит к возникновению
аварий на дорогах.
Для работы автомобильного тренажера персональный компьютер
оснащается специальным оборудованием, включающим джойстики, руль,
имитирующие и моделирующие поведение движения на дороге и
приведенные на Рисунке 2.
Рисунок 2 — Вид специального оборудования, входящего в состав
автомобильного тренажера
20
Кроме автомобильных тренажеров для освоения правил дорожного
вождения разработаны обучающие компьютерные игры, включающие
тестовые задания по правилам дорожного движения.
В качестве примера можно привести программный продукт Driver's
Education компании «Sierra», 3D Driving School, самоучитель по вождению и
другие [29, c. 31].
Автосимуляторы не только позволяют визуализировать поведение
водителя в автомобиле, но и выбирать автомобиль (от легкового до огромных
грузовиков).
Для повышения реалистичности автомобильного тренажера в состав
компьютерных сцен включают таксистов, водителей скорой помощи,
пожарные машины. При этом создаются эффекты повреждения автомобиля,
вводятся виртуальные штрафы за нарушение правила дорожного движения.
Для обучаемого создаются ситуации, как полной безопасности, так
маневрирования, обгона, проезда перекрестков, встречных разъездов. В
современных программных автомобильных тренажерах предусмотрены
сцены, включающие светофоры, здания и сооружения, знаки дорожной
разметки. Реалистичность моделирования пешеходов и водителей
производится со сменой суток, изменением погодных условий.
Достаточно много внимания при обучении уделяется познанию
тюнинга автомобиля. Для пользователей тренажера существует возможность
выбора не только окраски автомобиля, но и механизмов для улучшения
эксплуатационных свойств, улучшения тормозной эффективности,
управляемости, создания топливной экономичности.
Следует отметить, что разработка автомобильного тренажера является
сложным процессом, в котором принимают участие программисты,
художники, иллюстраторы, аниматоры, дизайнеры, звукорежиссеры. Как
21
правило, их разработка поддерживается крупными фирмами-
производителями автомобилей [10, c. 77].
В качестве примера можно привести автомобильный тренажер
уличных гонок Lada Racing Club, который поддерживался концерном
«АвтоВАЗ» и компьютерную игру «Дальнобойщики», которая
поддерживается компаниями «Mercedes», «Volvo», «DAF». Внешний вид
интерфейса тренажера Lada Racing Club приведен на Рисунке 3.
Рисунок 3 — Внешний вид интерфейса тренажера Lada Racing Club
В основе работы автомобильных тренажеров находятся
математические модели, которые позволяют отобразить эксплуатационные и
конструктивные свойства автомобилей, выбрать материалы для создания
дорожной поверхности, учитывать климатические условия.
Среди наиболее распространенных программных тренажеров по
вождению водителей следует отметить тренажер MOMO Racing фирмы
«Logitech», который позволяет создавать эффект сопротивления при
повороте рулевого колеса, переключать передачи в коробке автомобиля в
автоматическом и полуавтоматическом режиме [28, c. 116].