題:
教學軌道力學基礎的遊戲
ben
2018-12-12 05:42:10 UTC
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我正在尋找一款適合向小學生(6-8年級)教授基本軌道力學概念的遊戲。與大多數詢問太空模擬器等問題相反,我不是在尋找軌道力學的超現實表現形式。我想讓學生修習基本的中心力運動,並了解通過推力等方式改變圓錐形截面的方式。看/做一個會合的示例(也許在CW框架中)也很巧妙。

我認為,Kerbal太空計劃將是一個普遍的答案,它是合適的,但是不幸的是,它是商業性的,因此很難在教育環境中使用。如果有基於瀏覽器的功能,則需要加分,但是我對此的期望並不高。真的很喜歡這個網站的存在。我可以看到為什麼這個問題會以基於意見的方式進行緊密投票,因為這裡有多個答案,在沒有其他答案的情況下很容易接受。為了解決這個問題,我將順著人群的智慧去接受最高的答案。雖然我知道這與那種甜美,甜美的聲譽不同,但我非常感謝人們一直在提供有益的回應。值得一提的是@Paul,它提供了一種很棒的動手方法,@Steve則是一個非常酷的基於瀏覽器的答案。

親密的投票與一個不同但相關的問題並不一致,在這裡很受歡迎:[教7歲孩子天文學(和太空飛行)的好方法是什麼?](https://space.stackexchange.com/ q / 28335/12102)具有* 12贊成票*和三個答案,總共還有13個答案。一個寫得很好的問題尋求幫助,以尋找經過仔細約束的特定資源,這似乎完全是話題。問題不問“您怎麼看?”但相反,OP可以考慮一些選項。
嗨,本,我想你的問題很好。對基於觀點的投票有近一票,但顯然您是在尋求資源,而不是觀點。
關於教育的另一個軟性問題:[您如何建造火箭?](https://space.stackexchange.com/q/27729/12102)
您看過[KerbalEdu](https://kerbaledu.com/)嗎?
您可以[編輯]您的問題以包括實際年齡範圍嗎?我不知道八年級學生多大。我的第一個猜測是5歲(入學年齡)+ 8歲。但是那是13歲,比我認為的“小學”年齡大了兩年。
KSP作為商業產品有什麼問題?價格?這是商業產品嗎?等等。(如果您認為KSP可以正常工作,請問是因為KSP確實為教育機構提供了折扣價。
KSP適合12歲的孩子嗎?我想不是。如果曾經有一款遊戲應被評為成熟,那就是它。 **無論您年齡多大,每週兩次玩40分鐘KSP都無濟於事**(理所當然,我沒有任何幫助,但是Orbit每天花了*星期*的時間*小時* )。另外,也許這只是我的設置,但加載時間卻是致命的。
@Mazura如果您花了數小時才能進入軌道,那麼您將確切缺乏Ben試圖以互動方式教授的那種知識。憑藉對火箭科學和軌道力學的最深刻的了解,一個新人可以在大約五次發射中進入軌道(我曾三次發射,但我從嚴格的科幻小說中獲得了“廣泛的”“教育”,並且是一名粉絲)的齊奧科夫斯基:)。有了支持,就可以輕鬆展示基本挑戰,並讓孩子們與他們一起玩耍,看看事情如何發展。
KSP是免費的DRM,因此您可以購買一次,將其放在USB上,然後將其複製到每台計算機上。
@Luaan-[這篇文章](https://space.stackexchange.com/a/22839/6667)中所有詞彙的先驗知識(* KSP遊戲實際上可以教什麼?*)是作弊的;)但是它將教,或者讓您必須學習所有這些。使用預製容器也很騙人,但對於OP來說是完美的選擇。知道所有這些並且使用預製的,我可以看到3〜5次嘗試。
有一個名為-Orbit-與引力一起玩的Android遊戲。看看,我目前無法發佈到playstore的鏈接,但是如果您要搜索,將很容易找到4.5星級。
@qazwsx-因此,不是每台計算機都獲得許可嗎?
商業產品怎麼了?商業產品一直用於教學。人類所做的大多數事情都是商業性的。
解決我對“商業”產品的退縮:我沒有花錢玩,而且內容創作者絕對應該為優質產品獲得補償。但是,在教育環境中,無論獲得多少資金,通常都存在障礙。這也是尋求基於瀏覽器的答案的動機,因為不能總是確保所使用的硬件或安裝軟件的管理要求。
完全是@DonBranson:;他們通過登錄帳戶進行下載來確保您已經為遊戲付費(只有在您付款後才能訪問下載鏈接),但是一旦下載了遊戲,您就可以將其安裝在任意數量的計算機上。
十 答案:
Russell Borogove
2018-12-12 06:56:14 UTC
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我想讓學生修補基本的中心力運動,並了解通過推力等改變圓錐截面的方式。看/做一個會合的例子(也許在CW框架中?)會

我絕對認為Kerbal太空計劃是這裡的正確答案。它與現實世界的飛行脫離的方式(例如,更小的家行星,導致升至低軌道大約需要3分鐘而不是10分鐘),這在課堂上是有意義的。

商業化的事實使得它很難在教育環境中使用。

KerbalEDU版本提供教師折扣。

免費選項是 Orbiter,它在某些方面比KSP更現實,但對用戶的友好程度較低。

KerbalEDU還具有一些遊戲標準版本所不具備的功能,例如Flight Recorder,它使您可以查看飛行後發生的情況的圖表。
對KerbalEDU一無所知!它要么隱藏得很好,要么我的搜索技能不足。由於“資金”在大多數教育環境中都是一個障礙,因此更便宜的許可很重要。
Paul
2018-12-12 08:44:42 UTC
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我個人來說,我使用臨時蹦床和固定在輪輞上的可拉伸布,向學齡前兒童,小學和初中孩子講授軌道力學課程。將重物(例如啞鈴)放在中間,以模擬一個大型的大塊物體,例如地球或太陽。使用大理石來說明航天器或行星。通過以橢圓,雙曲線或拋物線軌跡滾動彈珠,您可以輕鬆地顯示速度軌蹟的基本關係和速度隨距離的變化。在“軌道”上推動彈珠也顯示了脈衝推力也如何影響軌道的形狀。更重要的是,此演示有助於使孩子們直觀地了解愛因斯坦物理學,其中物質的存在使周圍的空間彎曲,這也是物體自然遵循空間中的彎曲路徑而不是直線的原因。

請參閱此YouTube視頻,以獲取其他想法,您可以使用這種演示方式加以說明

可以輕鬆地使用PVC管和可拉伸的布料來構造它們。 請參閱以下說明,以很好地構建自己的重力。以我的經驗,井越大,越容易演示軌道力學。

在新加坡,他們只是教幼兒微積分。
我很想學習@Erik:!您是否有指向幼兒牙石材料的鏈接?
我聽說蹦床很難保證不承擔責任,因為[使用蹦床可能很危險](https://en.wikipedia.org/wiki/Trampoline#Safety)哦,您不要讓學生* !* 好的沒關係。 ;-)
@uhoh不,您可以將它們放在拉伸的桌布上。安全得多。
哦,當_I_還是嬰兒時,我們曾經在嬰兒床的側面繪製有限狀態圖!我們愛它!如今,孩子們是如此輕鬆。
@Paul美國在大學之前不教大多數孩子微積分的原因是,“沒有孩子被遺棄”的教條確實意味著“不允許任何孩子站在班上最胖的孩子麵前,因為那是歧視,歧視是個卑鄙的詞。”
太酷了,謝謝分享!儘管這並不完全符合問題的參數,但我肯定會嘗試一下自己的設置。為您提供支持(無雙關語),以一種新穎而動手的方式教授此主題!
@Ben:沒問題。我通常會盡可能地玩模擬遊戲。無論如何,孩子們有足夠的放映時間。
Manuel J. Diaz
2018-12-12 08:46:14 UTC
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UC Boulder的項目 PhET,其中包含許多免費的,交互式的,瀏覽器內的數學和科學模塊。他們有一個用HTML5編寫的名為重力和軌道,使其與大多數現代瀏覽器(包括iPad上的Safari)兼容。如果您單擊“教師專用”下拉菜單,您會發現它甚至還有很多資源可供中學生使用,以進行課程計劃。

我認為這將適合您的需求

另外,如果您想將Gravity和Orbits或其他最終選擇的軟件與整個Solar System的工作方式聯繫起來,NASA有一個很棒的交互式站點,叫做 Solar System。如果單擊菜單欄上的同心圓,則可以看到繞太陽運行的行星(以及更多)。您也可以像放大Google Maps一樣放大和縮小。您可以單擊行星(或其他對象)以找到有關它的更多信息。

真的像PhET和NASA的各種可視化工具一樣!不幸的是,這些功能還不夠“完善”,無法到達我想要的位置,但是它們很可能最終會成為輔助工具。 PhET基於瀏覽器的事實也很棒。
vsz
2018-12-12 13:10:57 UTC
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Spaceflight Simulator

一個Android軟件,但是也可以在PC上運行它。

Spaceflight simulator screenshot

它是2d,因此比3d軟件使用起來簡單得多。它有一些高級功能(4美元可以永久解鎖),但免費版本足以向地球上的所有星球發射任務

簡單任務的學習曲線非常簡單,基本部分的數量非常小。您可以在安裝軌道後的幾分鐘內完成軌道飛行。

它比Kerbal太空計劃要簡單得多,但就問題中提出的目的而言,這似乎是一個很大的優勢。

似乎也可以在iOS上使用:https://itunes.apple.com/gb/app/spaceflight-simulator/id1308057272
絕對是另一個好人,謝謝!由於缺乏在實際OSx上使用的能力,因此它可能會或可能無法工作(您可能會驚訝於如今有多少台Mac裝在教室中)。
Eric Nolan
2018-12-12 18:26:45 UTC
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對於您想要的東西來說可能太基本了,但是Osmos( https://osmos-game.com/)的模式下,玩家基本上是圍繞吸引子旋轉,並且必須改變軌道才能與其他物體交會不同軌道上的物體。這教導了一個基本思想,即您不能只是朝著目標前進並期望達到目標。另一種模式涉及多個吸引子環繞一個中心吸引器運行,而玩家必須在它們之間建立轉移軌道。軌道力學的工作原理與您在行星表面甚至在空中的運動方式非常不同。您可能會發現讓他們參與其中,以了解猜測並不是在空間中移動的好方法,並且數學方法不僅更好,而且基本上是必不可少的。

有一個免費的演示但是我不知道這是否包括具有軌道機制類型的遊戲模式。

我喜歡!沒錯,這對於教學可能太簡單了,但我認為這是“應用所學知識”的有趣方式。謝謝!
icc97
2018-12-12 14:50:50 UTC
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我認為是 Stephen R. Russell有史以來的第一個遊戲(我通過 JCR上的 book聽說過它Licklider)是一款名為 SpaceWar的遊戲。

這個想法是在射擊對手的同時避免被吮吸 del>掉入中心的引力空隙中。

有很多模擬器,例如 https://www.masswerk.at/spacewar/

enter image description here

更正:沒有被“吸”在那裡。只需避免與空隙碰撞(在許多版本中,它會撞到行星上)。重力不吸。無論如何,該遊戲肯定會教給您一些有關軌道運動的基礎知識-但它也是一種快節奏的實時街機遊戲,因此很難意識到正在發生的事情。您只能看到船隻的當前位置,並且時間間隔非常短。
@Luaan我將其更改為“ fall”而不是吮吸。如果您什麼都不做,那麼您將陷入困境,這不僅僅是避免它的一種情況。
我花了很多時間來弄弄這個。出乎意料的是,這款簡單的遊戲令人上癮。這肯定會最終成為輔助資源(使用您所學的知識並建立空間優勢等)。
qazwsx
2018-12-12 19:20:23 UTC
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我不敢相信沒有人提到Orbiter 2010!它是一款免費遊戲,類似於KSP,但沒有建築部分,具有完整的n體物理學。它有一個稱為Interplanetary的mod,它允許您輸入位置,目的地和到達那裡的最長時間,並且它將告訴您所需的dV並給出軌跡。但是它的學習曲線很陡。

它缺乏使軌道力學“容易”在KSP中理解的可視化軌道力學
@JCRM如果您前往cntr f1或f2,則可以打開軌道路徑。
Orbiter很棒,但也非常不友好(另外,我玩過DOS Shuttle,儘管它的年齡:D,但感覺好多了)。 KSP的成功很大程度上取決於其動手的態度-您可以四處尋找發現的內容,而不必真正閱讀任何文檔:)
提到了軌道飛行器,但絕對是一個不錯的免費選擇!我認為我必須弄清楚陡峭的學習曲線是否值得不去處理許可問題。
Steve
2018-12-13 21:05:59 UTC
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TestTubeGames 重力模擬器似乎並沒有提供推進軌道的變化,但是它卻在Web界面中演示了軌道運動。

我在大約7年級或8年級的Mac Classic上使用了一個稍微簡單些的類似於2d遊戲的小遊戲,我打算看看是否有人重新實現了該遊戲,並檢查了您的建議。國際海事組織這是最好的/一個很好的起點,首先要對部分軌道問題有一種心理上的感覺!
我不敢相信這沒有更多的支持!當然,沒有推動力的成分,但是如果它不是探索天體力學的好方法,那該死的。非常感謝您提供了真正可靠的資源(再加上-基於瀏覽器)!這肯定會成為一個教訓。
James Fulton
2018-12-12 21:20:16 UTC
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還有兩個以前沒有提到過的有趣的遊戲

  • Super Planet Crash:基於瀏覽器的遊戲,您將行星添加到太陽系中。該遊戲的目的是得分越高越好。較大的行星(使其他軌道更加混亂),更多的行星(導致更複雜的動力學)和使您的太陽系壽命更長(當行星從太陽系彈出時遊戲結束)的得分。 http://www.stefanom.org/spc/

  • 混沌星球:並不是真正的遊戲,而是更多的演示。創建隨機的行星系統,以便您可以看到動態效果。 http://labs.minutelabs.io/Chaotic-Planets/

我剛剛在《超級星球大戰》上獲得第一名,但不知道如何獲得高分。
這很酷! 《超級星球大戰》讓我想起了《重力模擬器》,但它具有得分/競爭優勢,這是學生們喜歡的。感謝您的輸入!肯定會使用這些作為一些有趣的示例。
Joshua
2018-12-13 00:53:34 UTC
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理論上,您可以為此目的使用KSpaceDuel https://www.kde.org/applications/games/kspaceduel/

航天器的電勢對於典型的火箭來說,它已經超出了射程,但是軌道轉移會按應有的方式工作,直到接觸到屏幕邊緣為止。

這是另一個有趣的功能,例如SpaceWar。肯定會浪費我一些時間在玩這個遊戲。謝謝!


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