Применение игровых технологий в модулях «физика» и «математика»

Аннотация. В статье будут показаны разработки механики и динамики игровых компонентов, а также рассмотрены компетенции, которые получают студенты при изучении разделов дисциплины в виде игровых компонентов. В результате разработки будут представлены некоторые шаблоны игр, которые можно использовать в различных модулях одной дисциплины либо разных дисциплин, варьируя наборы заданий. Игры разработаны в рамках совместной деятельности ТПУ и ТОДОО «Хобби-центр» по направлению геймификация образования.
Ключевые слова: физика, математика, геймификация, игровые компоненты, шаблоны игр.

Введение

Динамичность развития науки и технологий не может не оказывать влияния на содержание учебных курсов в технических университетах. Все учебные заведения, находясь в конкурентной борьбе за студентов и ресурсы, стараются быть в тренде образовательных новшеств, постоянно изменяя и дополняя образовательные программы. В результате количество информации в учебных курсах становится непропорциональным количеству часов, выделяемых на освоение дисциплин. Новые знания быстро вытесняют недавно усвоенную информацию. И как следствие, страдает качество усвоения знаний студентами как в отношении фундаментальных, так и профессиональных дисциплин.

Одним из возможных путей решения этой задачи является внедрение в работу новых форм организации образовательного процесса, обеспечивающих как освоение студентами основ научных знаний в рамках предметной области, так и способов осуществления мышления и деятельности, и при этом обеспечивающих развитие способностей обучающихся. Одной из таких форм организации образовательного процесса являются образовательные игры.

В Томском политехническом университете совместно с Томской областной детской общественной организацией «Хобби-центр» в рамках траектории элитного технического образования (ЭТО), траектории для высоко мотивированных и талантливых студентов были разработаны игровые компоненты в модулях дисциплин «Математика» и «Физика».

Модуль ЭТО «Математика» включает в себя следующие компоненты: линейная алгебра и аналитическая геометрия, математический анализ, дифференциальные уравнения, интегральное исчисление, теория вероятностей и математическая статистика, методы современной математики для инженеров, теория графов. Модуль «Физика» включает механику, колебания и волны, молекулярную физику, термодинамику, электричество и магнетизм, волновую оптику, квантовую природу излучения, атомную физику, физику твердого тела, физику атомного ядра и элементарных частиц. 

Пирамида игровых элементов

Высоко мотивированные и талантливые студенты сегодня как никогда нуждаются в новых подходах в обучении фундаментальным и профессиональным дисциплинам, что подтверждают исследования многих ученых в этой области [4, 14, 15].

Частично эта потребность восполняется с помощью внедряемого в Томском политехническом университете проектно-ориентированного подхода к обучению, однако в отношении повышения мотивации и заинтересованности студентов они явно недостаточно эффективны, о чем в своих работах говорят многие исследователи [2, 5, 6, 10, 11, 16, 19, 20]. В связи с этим, авторы данной статьи ставят перед собой задачу разработки шаблонов игр по фундаментальным дисциплинам на основе разработанных игровых компонентов в модулях «Математика» и «Физика».

Для создания шаблонов игр необходимо понимать структурные компоненты любой игры, определяющие ее функционирование. Кевин Ворбак (Kevin Werbach), адъюнкт-профессор Уортонской школы бизнеса при Пенсильванском университете, ведущий открытого курса по геймификации (gamification) в рамках проекта онлайн-образования Coursera, предлагает рассматривать все элементы, из которых состоит игра, по условной пирамиде из трех слоев. Конспект его лекции, представленный на сайте www.hubpages.com, наглядно иллюстрирует данную пирамиду: на верхнем уровне находится Динамика, на среднем – Механика, а на нижнем – Компоненты (рис.1). 

Рис.1. Пирамида игровых элементов К. Ворбака 

Необходимо отметить, что игра не сводится только к элементам, и вокруг этой пирамиды находятся опыт/впечатления от игры.

Слой «Динамика»– это верхнеуровневые, концептуальные элементы игры,  которые представляют «грамматику» игры, ее скрытую структуру, которая делает впечатления и полученный опыт связным, последовательным и гармоничным. К данному слою относятся:

• · Ограничения. У каждой игры есть ограничения, потому что игра должна порождать значимые выборы и проблемы, ограничивая свободу игроков.
• · Эмоции. У игры имеется ограниченный спектр эмоций. Однако при этом остается достаточно эмоциональных рычагов, с помощью которых можно сделать опыт и/или впечатления более богатыми.
• · Хронология (нарратив) – структура, которая объединяет части игры в некое связное целое.
• · Прогрессия. Крайне важным элементом при геймификации является ощущение у игрока что у него есть возможность улучшиться и вырасти относительно того уровня, с которого он начинал.
• · Отношения – общие связи между людьми.

Слой «Механика»представляет собойдействия, которые двигают деятельность вперед и содержат:

• · Вызов – цели в игре, к которым стремятся игроки;
• · Случай – элементы удачи и генерации случайных величин и параметров;
• · Соревнование;
• · Кооперация;
• · Обратная связь – возможность видеть, как игрок справляется, в реальном времени;
• · Добыча ресурсов – это процесс, когда игрокам выдают или они собирают ресурсы, которые двигают игру;
• · Вознаграждение;
• · Транзакции – покупка, продажа, обмен чего-либо;
• · Ходы (очередность);
• · Состояние выигрыша.

Слой «Компоненты»показывает реализацию динамики и механик игры и включает разделы: Достижения; Аватары; Коллекции; Открытие нового контента; Подарки и дарение; Рейтинги лидеров; Уровни; Очки; Квесты; Социальные связи; Команды; Виртуальные товары и блага и др.

Пирамида игровых компонентов означает, что концепции верхнего уровня должны поддерживаться и раскрываться одним или несколькими элементами нижних уровней.

Помимо главных задач в рамках образовательного процесса – приобретения профессиональных компетенций и повышения мотивации к учебе – игра также является отличным способом формирования и освоения смежных компетенций: организационно-коммуникативных и личностных, таких как: лидерские качества, навыки работы в команде, коммуникативные навыки и т.п. Многие ученые в своих работах [6, 13, 18, 20] раскрывают важность наличия этих компетенций у будущих технических специалистов. Сочетание игровых элементов, представленных в пирамиде влияет на то, какие компетенции развиваются у игрока.

Рассмотрим элементы разработанных образовательных компонентов и соответствующие им компетенции с точки зрения вышеизложенной теории.

2. Анализ образовательных компонент

2.1 Образовательные компоненты по математическому модулю

2.1.1 Игра «Лабиринт», включающая разделы линейной алгебры и задания по решению систем линейных уравнений 

Абдрашитов и Прохоренко [1], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

1. Цель игры – пройти лабиринт и решить финальную задачу;
2. В лабиринте имеются двери с кодовыми замками, которые нужно разгадать для прохождения через них; Путь далее невозможен, если игрок не решил задачу, скрытую в коде двери;
3. При разгадывании кода дверь открывается и может оставаться открытой, но игрок может усложнить своим противникам путь через двери: если он решил задачу, то он может закрыть её.
4. Игрок может изменить путь, если не может пройти через дверь. При этом он может проходить через двери, коды которых он разгадал или которые являются открытыми; в противном случае на обратном пути нужно будет разгадывать код, установленный на эту дверь;
5. Решив задачу, команда сообщает свой ответ ведущему и продолжает свой путь в случае правильного ответа; в противном случае – продолжает решение задания или решает идти по другому пути;
6. В случае встречи игроков у одной двери, каждый из них решает задачу, и первый прошедший может закрыть дверь, а может оставить открытой, и другой игрок может, не решая пройти через дверь вслед за решившим;
7. Побеждает та команда, которая решила финальную задачу.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; эмоции; хронология (нарратив); прогрессия;

Механика: вызов; случай; кооперация; обратная связь; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; квесты.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие общекультурные и профессиональные компетенции:

1. Универсальные (общекультурные):

• способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
• умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь;
• способность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы.

• способность и готовность решать проблемы, брать на себя ответственность;
• готовность применять математический аппарат для решения поставленных задач, способность применить соответствующую процессу математическую модель;
• способность обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности.

 2.1.2 «Нашествие зомби», игра включающая разделы математического анализа и задания в области интегрального исчисления и решения рядов

Лисок, Ленивцева и Спиридонова [9], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

Оболочка игры, в которую помещена механика, предполагает 2 игровых мира: «мир живых» и «мир мертвых». Мир живых составляют игроки, мир мертвых – «зомби». На начало игры игроки находятся в мире живых. Задача игроков – выжить, т.е. к концу пары сохранить больше 50 % группы живыми.

Мир живых атакуют «зомби», главным оружием которых являются карточки с рядами, которые предстоит исследовать на сходимость. Атакованные игроки изолируются от общей группы, поскольку здесь задания должны быть решены участниками самостоятельно. Атакованным игрокам выделяется 2 минуты на решение задания. По истечении двух минут «зомби» проверяют правильность решения у каждого из атакованных. Если задание было решено правильно, игрок уходит обратно к живым; если же в решении задачи были допущены ошибки, игрок лишается одной жизни. После того, как задания были решены первыми участниками, выбираются следующие, и начинается новая двухминутная волна атак «зомби».

У каждого игрока из команды живых на начальный момент времени имеется по три жизни. Когда участник теряет все три жизни, он перемещается в мир мертвых.

В мире мертвых участников встречает некромант, который готов помочь игрокам вернуться в мир живых на определенных условиях: они должны решить его задание. Задания некроманта относятся ко второй группе, к группе более сложных заданий, время на их решение не ограничивается. Когда участник решает задачу некроманта, он снова присоединяется к команде в мире живых.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; эмоции; хронология (нарратив);

Механика: вызов; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; уровни; команды.

Нарабатываемые и оцениваемые компетенции:

• принятие решения относительно выбора признака решения;
• скорость принятия решения;
• поиск ошибок;
• умение определять наиболее простой способ решения.

2.1.3 «Сокровища египетских пирамид» включающие разделы и задания по теории вероятностей и математической статистике

Зюбин, Зуева и Юруткина [7], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

Цели игровых занятий:

• закрепление навыков решения задач, связанных с применением теории вероятностей в практических ситуациях;
• проверка усвоения материала по дисциплине теория вероятностей и математическая статистика;
• выравнивание знаний и навыков отстающих студентов по дисциплине;
• повышение уровня мотивации к изучению курса.

Дополнительные возможности:

• развитие воображения и творческого подхода к решению поставленных задач;
• развитие навыков командной работы и навыков принятия решений в условиях ограниченного времени.

2.1.4.   Игра «Математическое казино» направлена на закрепление знаний по теории вероятностей и математической статистики

Описание игры: игра состоит из пяти этапов. Этапы имитируют различные трудности, с которыми сталкиваются участники на пути к завоеванию сокровищ.

Каждый из этапов представляет собой задание. Задания построены на основе задач по теории вероятностей и математической статистике, которые студенты должны уметь решать к моменту проведения игры.

Третий этап имитирует «кладовую сокровищ», из которой необходимо вынести алмазы. Максимальное число алмазов (и, следовательно, игровых очков) может быть получено лишь при правильном решении задачи. Остальные этапы – имитация ловушек в египетских пирамидах. При попадании в ловушки (неправильном решении задания) участники теряют игровые очки.

Для каждого из этапов предусмотрена система оценки. Побеждает команда, набравшая наибольшее количество положительных очков.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения, хронология (нарратив), прогрессия;

Механика: вызов; соревнование; обратная связь, ходы; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; рейтинги лидеров; очки; команды.

2.1.5. «Поиск оптимального пути», разделы теории графов

Буркатовская, Гуляева и Бикинеева [3], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

Игра направлена на знакомство с оптимизационными задачами теории графов. Игровое поле представляет собой составную, динамическую карту, состоящую из 36 шестиугольных гексов. На карте размечены 40 крупных городов, которые соединены сетью из различных видов транспорта друг с другом. С помощью карточек транспорта игроки могут выбирать, каким видом транспорта и с какими временными затратами они могут перемещаться между пунктами. Игра рассчитана на 4 человека.

Цель игры: игрокам необходимо добраться из стартового города до финишного города, затратив как можно меньшее количество единиц транспортных карт на разгадывание головоломок, которые будут попадаться во время игры.

Головоломки представлены в виде карточек, которые достаются игроку при его прибытии в город. Если головоломка успешно решена, то игрок получает бонус. В качестве бонуса предусматривается немедленное перемещение в ближайший город по направлению следования героя. Также в процессе игры участники сталкиваются с препятствием в виде красной преграждающей путь полосы. В связи с чрезвычайной ситуацией власти данного района просят Вас доставить продовольствие по 20 городам, посетив каждый из них единожды.

Окончание игры: игра заканчивается, когда последний из игроков достигает финишного города. Далее подсчитывается количество карточек транспорта, затраченных на перемещения каждого игрока. Игрок с наименьшей суммой является победителем.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; хронология (нарратив); прогрессия;

Механика: вызов; случай; соревнование; обратная связь; вознаграждение; ходы; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; очки.

Данная игра развивает следующий ряд компетенций студента:

Общекультурные компетенции:

• владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
• использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

Профессиональные компетенции:

• осваивать методики использования программных средств для решения практических задач;
• разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных.
• разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования.

2.2 Образовательные компоненты по физическому модулю

2.2.1 Игра «Тесла BOOM», направленная на знание и понимание законов физики, а также проведение экспериментов

Папина, Отто и Фатькина [12], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

В игре принимают участие 4 команды. Цель игроков – собрать машину (не менее 50 % ее деталей). Имеется игровое поле и колода карточек (108 шт.) трех видов: «экспериментальные», карточки с входными вопросами, и с «основными» вопросами. Перед началом игры каждая команда берет по две карточки с экспериментами. В течение игры, при попадании на клетку содержащую указание «провести эксперимент», команда проводит один из этих двух экспериментов.

Команды ходят в порядке очереди. Команда делает ход на клетку вперед, берет карточку, соответствующую клетке и отвечает на вопрос (либо проводит эксперимент). На размышление и ответ команде дается минута.

Если команда отвечает на вопрос, она получает деталь машины и переходит на следующую клетку. Если не отвечает-переходит на следующую клетку без детали. В случае правильного ответа, вместе с деталью машины команда получает «деньги» в количестве, указанном на карточке. На эти «деньги» команда может купить вопрос, на который не смогла дать ответ команда оппонент. В случае если несколько команд хотят купить один вопрос, устраивается аукцион. На деньги команда может купить подсказку к собственному вопросу, цена подсказки указана на карточке вопроса.

Первый вопрос – вопрос высокой сложности, команда, ответивший на него, получает три детали и по телепорту попадает в основную игру. Если команда не отвечает на первый вопрос, то она не получает деталь и переходит на вторую клетку с входными вопросами.

После попадания в основную игру движение происходит следующим образом: команда попадает на первый телепорт и проводит первый опыт, описанный на карточках, взятых до начала игры. Телепортироваться на следующий круг команда может, только побывав на телепорте во второй раз, то есть, перед тем, как перейти на внутренний круг, команда должна полностью пройти внешний круг. И только после того, как команда вернется на второй телепорт, полностью пройдя внутренний круг, игра, для нее, заканчивается.

Побеждает команда, собравшая к концу игры больше всех деталей, но не менее 50 %. Если ни одна из команд не собрала более половины деталей машины, победителей нет.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; хронология (нарратив); прогрессия;

Механика: вызов; соревнование; кооперация; добыча ресурсов; обратная связь; вознаграждение; транзакции; ходы; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; коллекции; уровни; команды; виртуальные товары и блага.

Компетенции, развиваемые игрой «ТеслаBOOM»:

• обработка и анализ информации;
• способность к соединению разнодисциплинарных инструментов в приложении к решению задачи;
• умение превращать информацию в знания, применять и делиться полученным знанием;
• способность к принятию решения в условиях неполного комплекта данных;
• умение принимать решения в состоянии стресса и ограниченного контроля времени;
• умение строить логические связи;
• понимание поставленной задачи в условиях ограниченного времени;
• работа в команде;
• умение отстаивать собственную точку зрения, выстраивать доказательства.
• способность использовать фундаментальные законы физики в объеме достаточном для самостоятельного комбинирования и синтеза реальных идей, творческого самовыражения;
• способность самостоятельно выполнять экспериментальные или теоретические исследования для решения научных задач;
• умение видеть, собирать и первично обобщать фактический материал, делая обоснованные выводы;
• умение выбирать конкретные применения знаний и умений к анализу ситуации.

2.2.2 Игра «Оптик», включающая разделы и задания по волновой оптике

Липовка и др. [8], авторы разработки, описывают игру следующим образом.

Игра направлена на достижение качественно нового уровня понимания предмета и формирование целостной системы знаний. В процессе игры участники отвечают на вопросы викторины, используя накопленные в процессе обучения знания в области физики раздела «Оптика».

Цель игры – первым собрать кольца всех четырех цветов. Игровое поле представляет собой лист с последовательностью цветных кругов разного цвета, перемещение по которым и является механизмом ходов в игре. Фишки используются для осуществления хода и накапливания колец. Также имеются кольца четырех цветов, соответствующие цветам вопросов и карты четырех цветов, разделенных по темам, на одной стороне которых расположены 6 вопросов, а на другой 6 ответов соответственно.

Описание игры: в начале игры участники ставят свои (еще пока пустые) фишки на любой цветной круг игрового поля. Данный цвет будет соответствовать цвету вопроса. Игрок бросает кубик, выброшенное число от одного до шести будет соответствовать номеру вопроса. Игрок по соседству берет карточку нужного цвета и зачитывает с нее вопрос нужного номера своему конкуренту. Если первый игрок отвечает верно (правильность ответа подтверждает сосед, который видит правильный ответ на обороте карточки), он забирает себе карточку и кидает еще раз кубик, чтобы определить на какое число шагов он сдвинется на игровом поле. В случае неудачи игрок возвращает карточку вниз колоды и никуда не сдвигается. Ход переходит ко второму игроку, процедура повторяется. Так как вопросы не требуют длительных решений, время ответа ограничено – 30 секунд (регулируется песочными часами). Как только игрок собирает 3 карточки одного цвета, он меняет их на цветное кольцо, которое надевает на свою фишку.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; прогрессия;

Механика: вызов; случай; соревнование; обратная связь; добыча ресурсов; ходы; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; коллекции.

Компетенции, которые должны сформироваться у студентов по результатам игры:

• способность студента определить свои слабые места в материале для последующей работы над пробелами;
• ответственность за принятие индивидуальных решений;
• способность грамотно доносить свое решение в устной форме;
• правильная интерпретация полученных знаний;
• глубинное восприятие изучаемого материала.

2.2.3 Игра «Механик», включающая разделы и задания по механике

Участники делятся на команды, представляющие собой научные коллективы из разных стран. Перед всеми командами стоит одна цель: выполнить научное задание в Антарктиде, победителем игры становится команда, первая выполнившая задание. Для отправки в экспедицию в Антарктиду им нужно собрать инвентарь для работы. Инвентарь набирается посредством ответов на вопросы.

Вопросы задаются всем одновременно. На обсуждение каждого вопроса команде дается 2 минуты. По истечению времени команда называет ответ. В случае правильного ответа команда получает право хода. Если же ответ на вопрос команда дала неправильно, то они вытаскивают карту погодных условий, на которой написано, что какие-то погодные условия ухудшились, и они не могут путешествовать. Каждая команда делает ход, отдавая при этом карту транспорта ведущему. Сделав ход, команда забирает инвентарь из той страны, куда она прибыла. По окончании 12 ходов, все участники отправляются в Антарктиду. Команде выдается финальная сложная задача. Решить ее можно будет с помощью уже имеющегося инвентаря. В случае правильного подбора, команде начисляются положительные баллы. Победителем игры считается та команда, которая набрала наибольшее количество положительных баллов.

Согласно Пирамиде, игра содержит следующие элементы:

Динамика: ограничения; хронология (нарратив); прогрессия;

Механика: вызов; соревнование; кооперация; обратная связь; ходы; состояние выигрыша;

Компоненты: достижения; коллекции; очки.

Компетенции, которые должны сформироваться у студентов по результатам игры такие же, как и в игре «Оптик» плюс компетенции в разделе «Механика».

Заключение

Следует заметить, что все описанные выше игры легко модифицируемы с точки зрения образовательного контента. Одна и та же игра может быть использована для разных разделов одной дисциплины, и в некоторых случаях, для освоения смежных дисциплин. Таким образом, в данной статье представлены заготовки неких «шаблонов» игр, которые можно будет использовать в различных модулях одной дисциплины либо разных дисциплин, варьируя наборы заданий. В дальнейшем, используя описанные в статье наборы игровых элементов, авторами будет разработан ряд игровых шаблонов для дисциплин естественно-научного цикла.

 Ссылки на источники

1. Абдрашитов, С.В. и Прохоренко, Б.М. (2013) Игровые образовательные модули в высшей математике: методические указания к проведению практических занятий по курсу «Высшая математика» для системы углубленной профессиональной подготовки Элитное техническое образование, Томский политехнический университет, Томск;
2. Боков Л.А., Поздеева А.Ф., Замятина О.М., Соловьев М.А. Проектно-ориентированные образовательные технологии в подготовке элитных специалистов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. №1. С. 105-109.
3. Буркатовская, Ю.Б., Гуляева, К.В. и Бикинеева, А.М. (2013) Игротехника: Методические указания к играм по дисциплине «Теория графов» для студентов 3 курса Института Кибернетики, обучающихся по программе Элитного технического образования, Томский политехнический университет, Томск;
4. Бутакова Е.С., Замятина О.М., Мозгалева П.И.. К вопросу о подготовке элитных инженерных кадров: опыт России и мира // Высшее образование сегодня. 2013. №2. С. 20-26.
5. Замятина О. М., Мозгалева П. И. Усовершенствование программы элитной технической подготовки: компетентностно- ориентированый подход // Инновации в образовании. - 2013 - №. 10. - C. 36-45.
6. Замятина О.М., Мозгалева П.И., Соловьев М.А., Боков Л.А., Поздеева А.Ф. Технология проектно-ориентированного обучения в инженерном образовании // Высшее образование сегодня. 2013. №12. С. 68-74.
7. Зюбин, С.А., Зуева, А.А. и Юруткина, Т.Ю. (2013) Теория вероятностей и математическая статистика: Методические указания к проведению образовательных игр по дисциплине для студентов II курса, обучающихся по программам элитного технического образования, Томский политехнический университет, Томск;
8. Липовка, А.А., Садченко, В.О., Сычёва, А.В. и Чернов, А.В. (2103) Образовательные игры по курсу «Физика»: Методические указания для студентов I-II курсов, обучающихся по программе элитного технического образования, Томский политехнический университет, Томск.
9. Лисок, А.Л., Ленивцева, Ю.В. и Спиридонова Т.И. (2013) Игровые технологии в математике: Методические указания к проведению игр по дисциплине Математика (ЭТО) для студентов, обучающихся в системе элитного технического образования, Томский политехнический университет, Томск;
10. Лычаева М.В., Замятина О.М., Мозгалева П.И. Проектно-ориентированное обучение в системе элитного технического образования в ТПУ // Сборник трудов научно-методической конференции «Уровневая подготовка специалистов: государственные и международные стандарты инженерного образования», Издательство Томского политехнического университета, Томск. – 2013. – С. 160-163.
11. Мозгалева П.И., Замятина О.М. Технология проектной работы в системе элитной подготовки технического специалиста в ТПУ. – Москва: Научное обозрение: гуманитарные исследования, №4, 2012, стр. 6-14.
12. Папина, Ю.В., Отто, Е.О. и Фатькина, Н.С. (2013) Образовательные настольные игры по физике: Методические указания к организации игр на семинарских занятиях по курсу «Общая физика» для студентов I-II курса, обучающихся по программе элитного технического образования, Томский политехнический университет, Томск;
13. Солодовникова О.М., Замятина О. М., Мозгалева П.И., Лычаева М.В. Формирование компетенций элитного технического специалиста. // Профессиональное образование в России и за рубежом. 2013. №3 (11). C. 65-71.
14. Чубик П.С., Чучалин А.И., Соловьев М.А., Замятина О.М. Подготовка элитных специалистов в области техники и технологий // Вопросы образования. 2013. № 2 – C.188-208.
15. Chuchalin, A.I., Soloviev, M.A., Zamyatina, O.M. and Mozgaleva, P.I. (2013) “Elite Engineering Program in Tomsk Polytechnic University – the way to attract talented students into Engineering”, Proceedings of 2013 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Berlin, pp 1004–1008.
16. Gulyaeva K.V., Mozgaleva, P.I. and Zamyatina, O.M. (2014) “Development of Information System for Students’ Project Activity Management”, Proceedings of 2014 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Istanbul, pp 824–831.
17. HubPages Inc (2012) “30 Elements of Gamification”, [online], www.keepexploring.hubpages.com/hub/Elements-of-Gamification.
18. Mozgaleva, P.I. and Zamyatina, O.M. (2014) “Competence Component of the Project-Oriented Training of Elite Engineering Specialists”, Proceedings of 2014 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Istanbul, pp 114–118.
19. Zamyatina, O.M. and Mozgaleva, P.I. (2013) “IT Implementation in the Educational Process of Future Engineers by Means of the Project Activities and Competences Assessment”, Proceedings of 2013 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Berlin, pp 1170–1176.
20. Zamyatina, O.M., Mozgaleva, P.I., Solovjev, M.A., Bokov, L.A. and Pozdeeva, A.F. (2013) “Realization of Project-Based Learning Approach in Engineering Education”, World Applied Sciences Journal, 2013, Volume 27 (Education, Law, Economics, Language and Communication), pp 433–438. 

Oxana M. Zamyatina
Ph.D., Assoc. Prof., Dept. of CSO, National Research Tomsk Polytechnic University, Rector of "Tomsk Regional Institute for Advanced Studies and Retraining of Education", volunteer of public organization “Hobby-center”, Tomsk, Russia
Polina I. Mozgaleva
Asst. Lecturer, Dept. of CSO, National Research Tomsk Polytechnic University, head of public organization “Hobby-center”, Tomsk, Russia
Tatiana Yu. Yurutkina
Master’s degree student, Dept. of PMNDT, National Research Tomsk Polytechnic University, volunteer of public organization “Hobby-center”, Tomsk, Russia 
Implementation of games in the mathematical and physical modules
Annotation: The article presents designs of game component mechanics and dynamics, and also addresses the competencies that students obtain through learning the discipline’s units in the form of game components. The results of this work are game templates that can be used in different modules of a single discipline or different disciplines while varying the sets of tasks.
Keywords: physics, mathematics, gamification, game components, game templates.