用于游戏化学习材料力学的 Minecraft 弹性求解器
人机交互
2022-12-19 v1
摘要
视频游戏已成为一种学习媒介，通过创建引人入胜的环境、鼓励创造性与深度思考、让学习者接触复杂问题来促进学习。遗憾的是，尽管针对许多基础科学与工程概念的视频游戏实例日益增多，但诸如材料力学等更高阶工程概念方面的类似努力仍然匮乏。在此，我们在流行的沙盒游戏 Minecraft 中实现了无网格弹性求解器，玩家可在其中建造任何能想象到的结构。对该游戏的修改（Minecraft 社区称为 mods）是该平台的常见特性。我们的弹性 mod 计算任意结构的应力与变形，并用热力图对方块着色以可视化分析结果。我们在普渡大学两门课程（基础力学 I 静力学、材料力学）的荣誉班中使用了此 mod。本文描述了开发并部署该工具的经验，以鼓励其在生物医学工程课堂中的使用。未来的目标是吸引已频繁接触 Minecraft mod 的更广泛 Minecraft 玩家群体。
引用
@article{arxiv.2212.08124,
title = {Elasticity Solver in Minecraft for Learning Mechanics of Materials by Gaming},
author = {Zachariah P. Beck and Brandon Alpert and Alexander J. Bowman and William R. Watson and Adrian Buganza Tepole},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.08124},
year = {2022}
}