ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ШКОЛЬНИКА ПО ИГРЕ «БЫКИ И КОРОВЫ»

By | 23.04.2018
Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ, 24-26 апреля 2018г.)

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ШКОЛЬНИКА ПО ИГРЕ «БЫКИ И КОРОВЫ»

Дрозник Анна Б.
ст.преподаватель, учитель математики

ФГБОУ ВО «МПГУ»,  ГБОУ «Школа на Юго-Востоке
им. Маршала В.И. Чуйкова»
Россия, г.Москва e-mail: anna.dronzik@gmail.com

Старунова О.А.
ГБОУ «Школа на Юго-Востоке
им. Маршала В.И. Чуйкова»

Сенин Г.С.
ГБОУ «Школа на Юго-Востоке
им. Маршала В.И. Чуйкова»

 

Одна из распространенных логических игр “Быки и коровы” весьма распространена не только в нашей стране, но и в мире. Есть варианты игры с цветовыми элементами, числами и буквами, точнее, значимыми словами.

Мы рассмотрим исследование и анализ на игре со словами (лингвистико-логической игре). Так как разговор идет о математической игре, т.е игре со стратегией, то можно говорить о построении алгоритма. В одной из своих вариантов игра стала основой для экзаменационного задания в едином государственном экзамене.

Напомним правила игры.

Играют два или более игроков. Один загадывает слово, другой (другие) пытается отгадать. Если в загаданном слове и в предложенном есть одинаковая буква на одинаковых местах, то это бык. Если в словах будут одинаковые буквы, но они встречаются на разных местах, то это корова. Например: загаданное – аист, а предложенное – сорт. 1 бык, 1 корова.

В рамках работы летней выездной школы ученик (уже) восьмого класса Сенин Георгий начал работу над проектом, получившим свое начало из следующего вопроса — гипотезы: “Правда ли, что игра “Быки и коровы” с четырехзначными числами в среднем происходит дольше, чем игра со значимыми русскими словами (существительными, нарицательными), и подавно с английскими словами”. Что значит “дольше”? — нужно больше попыток, дабы прийти к верному ответу. Гипотеза возникла из реальных наблюдений за ребятами во время игр в школе.

Георгий подошел к делу обстоятельно. На первом этапе был разработан алгоритм по отгадыванию компьютером слова человека. (https://goo.gl/M1zfmJ)

Есть разные компьютерные реализации (например, https://www.youtube.com/watch?v=e0l7uoR0P4Q). Надо заметить, что подобных игр (где компьютер угадывает слово) в электронных модификациях найдено не было.

После этого написана программа на языке PascalABC. Причем, Георгий сделал более вариативную версию: длин слов может варьироваться от трех символов до девяти. И что более интересно: на русском и английском языках. Более интересно прежде всего работой со словарями. Во-первых, не так просто найти словарь с именами существительными, что было реализовано. Во-вторых, придумать алгоритм фильтрации слов, не содержащих повтора букв. И в-третьих, научить программу добавлять слова, которое загадал человек, а в списке словаря такого слова не оказалась. Вышла самообучающаяся система.

Но где же мы, а где ответ на вопрос-гипотезу? Следующий шаг (а может, с него и можно было начать), реализовать алгоритм игры, когда компьютер загадывает слово, а человек отгадывает. Это также было реализовано для слов длины три — девять букв и на двух языках.

И все равно до ответа на вопрос — что “интереснее” игра с числами или словами еще далеко.

Для постановки вычислительного эксперимента нужно было собрать статистику: провести тысячу экспериментов. Георгий “научил компьютер” играть самому с собой; поставил тысячу экспериментов. Данные были программным образом собраны и обработаны. Далее были построены следующие графики для тысячи случаев игры с четырехзначными словами на русском и английском языках:

По известной статистике средняя длина игры с числами шесть — семь попыток (3).

По проведенномы вычислительному эксперименту в среднем (мода) программа угадывает слово из четырех букв на русском языке за шесть попыток. В 56% случаев программа угадывает слово человека не более, чем за 6 попыток.

При игре на английском языке в 62,5 процентах случаев программа угадывает слово человека не более, чем за 6 попыток.

Из чего мы можем сделать вывод: по данным вычислительного эксперимента (база — 1000 случаев для каждого варианта игры) и так как стратегия игры с четырехзначными числами была изучена и признана оптимальной (3), сравнение данных из вышеприведенных графиков говорит, что игра с ЧИСЛАМИ является наиболее продолжительной, чем со словами русского и английского алфавитов такой же длины. Гипотеза была подтверждена вычислительным экспериментом.

Так как данная работа заинтересовала всех участников выездной проектной школы, то по запросу на языке программирования WindowsForms Георгий написал интерфейс данной программы для удобства общения с машиной.

Комментарий научного руководителя

В нашей школе проектная работа является одним из приоритетных направлений дополнительного образования школьников. Начиная со второго полугодия мы предлагаем первые работы ученикам пятого класса в рамках выездных школ. При этом пятиклассники имеют возможность поработать в группах со старшими коллегами. Начиная, с шестого-седьмого классов постепенно все ученики вовлекаются в проектную деятельность в рамках еженедельных очных занятий. Но проектная работа, как и любая исследовательская деятельность не может происходить без индивидуальной работы дома. А также индивидуальных онлайн и оффлайн консультаций с научным руководителем, старшими коллегами.

Проектная работа по игре “Быки и коровы” в разных вариация ведется в нашей школе имени Маршала В.И. Чуйкова уже более полутора лет. Шестиклассники делали разные варианты игр по загадыванию и отгадыванию слов длины из трех символов. Комбинаторными методами было подсчитано количество вариантов различных чисел наперед заданной длины.

Георгий выполнил задачу в большем объеме, обладая к началу работы над проектами достаточно большим багажом математических знаний, умениями программировать на PascalABC. Но и изучив многое в процессе.

В рамках проекта Георгий познакомился с новым для него языком программирования WindowsForms, весьма успешно попробовал сделать программный продукт, которым может воспользоваться среднестатистический пользователь компьютером. Юноша также создал алгоритм поиска слова, после сам модернизировал свой алгоритм для более эффективной работы (более быстрого поиска слова). Георгий научился работать со словарями, анализировать данные в базе, делать фильтрацию, воспроизводить самообучающуюся систему.

Данная работа длится уже более полугода. И, если Георгию будет интересны дальнейшие задачи в рамках этого проекта, здесь есть еще над чем поработать.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Гик Е.Я. ‘Занимательные математические игры’ — Москва: Знание, 1987 — с.160
  2. Электронная версия “Быков и коров” с числами в Excel
  3. Словеснов А. “Оптимальный алгоритм в игре “Быки и коровы”” (http://slovesnov.users.sourceforge.net/bullscows/bullscows1_ru.pdf)
  4. Вебинар “Пишем игру «Быки и коровы» на языке программирования Python GeekBrains]“. Образовательный IT-портал GeekBrains https://www.youtube.com/watch?v=e0l7uoR0P4Q

Отправить ответ

Уведомить о
avatar
wpDiscuz