Целесообразность изучения технологий
компьютерного трехмерного моделирования
в школе на примере изучения PTC Creo Parametric
Подшибякина Людмила Викторовна
Как ни странно, при большой любви детей к компьютерам, перед преподавателем информатики остро стоит вопрос: «Зачем?» Пока отдельные российские школьники добиваются успехов на международных олимпиадах по программированию и робототехнике, другие ребята, которые не видят свою будущую профессию в компьютерной сфере, воспринимают уроки информатики как время, когда можно посидеть в интернете или оформить реферат в текстовом редакторе.
Огромный потенциал для формирования всесторонне развитой личности, творческого потенциала, пространственного и логического мышления содержит в себе изучение трехмерной компьютерной графики в школе.
Трёхмерная компьютерная графика и процесс моделирования применяются в различных сферах человеческой деятельности, например, в машиностроении и архитектуре при проектировании машин, сооружений и интерьеров, при разработке специализированных инструментальных средств трёхмерного моделирования и компьютерных игр, при подготовке рекламных и научно-популярных клипов, создании мультфильмов. Общество предъявляет высокие требования к уровню подготовки человека, начинающего свой профессиональный путь в выше перечисленных сферах деятельности, что позволяет говорить о целесообразности обучения трёхмерному компьютерному моделированию в школе.
В настоящее время трехмерное моделирование (3D-моделирование) приобретает широкую популярность и применяется в различных сферах деятельности от кинематографа и современных компьютерных игр до науки и промышленности (САПР, системы архитектурной и медицинской визуализации). В последнее время все чаще технологии 3D-моделирования стали употребляемы и в образовании.
Создание компьютерных 3D моделей неизбежно сопровождается процессом их проектирования. Таким образом, компьютерное 3D моделирование естественным путем связывается с использованием метода проектов в обучении.
В большинстве случаев построение трехмерных моделей – довольно трудоемкий процесс и требует немалых знаний. Саму разработку трехмерных моделей можно осуществлять различными программными средствами. Наиболее популярными из них являются Autodesk Maya, Autodesk 3DS MAX, Blender, ZBrush, 3D Canvas, Компас-3D и др. Основными функциями и возможностями таких 3D программ являются: ¾ моделирование - создание трёхмерной модели, сцены и объектов в ней, ¾ рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью, ¾ обработка и редактирование изображений, ¾ вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер, ¾ анимация. Изучив преимущества и недостатки различных программ для трехмерного моделирования, для создания 3D-модели оборудования было решено использовать PTC Creo, поскольку это удобный, масштабируемый и универсальный пакет конструкторских приложений, который позволяет учащимся быстро зафиксировать будущую конструкцию, используя единый пользовательский интерфейс. PTC Creo — это первый пакет конструкторских приложений, охватывающих разработку концепции, 2D, 3D, непосредственное моделирование и многое другое. PTC Creo решает одну из главных задач, с которой сталкиваются современные преподаватели: простота использования.
Изучение 3 D моделирования способствует расширению и интеграции межпредметных связей в процессе обучения, например: позволяет повысить уровень усвоения материала по таким разделам школьного курса информатики, как технология создания и обработки графической информации, программирование и моделирование, а также будет способствовать развитию пространственного мышления учащихся, что, в свою очередь, будет служить основой для дальнейшего изучения трёхмерных объектов в курсе геометрии, физики, черчения.
3 D моделирование позволяет раскрыть творческий потенциал учащихся в процессе выполнения практических и проектно-исследовательских работ, создаёт условия для дальнейшей профориентации учащихся.
Одна из основных задач современного курса информатики состоит в том, чтобы обучить школьников универсальным и эффективным методам работы с информацией в различных предметных областях, в том числе при изучении любого школьного предмета. При этом компьютер рассматривается не как самоцель обучения, а лишь как средство усиления способностей человека к обработке информации, а также как партнер в процессе информационного обмена.
Такой подход в преподавании информатики должен привести к повышению эффективности процесса обучения в целом, так как поможет ученикам, в частности, более успешно справляться с обработкой огромного информационного потока.
Именно в процессе решения поставленных в проекте задач происходит реализация метапредметности. При этом речь идет об освоении полного цикла решения задачи, а именно:
Трёхмерная компьютерная графика и процесс моделирования применяются в различных сферах человеческой деятельности, например, в машиностроении и архитектуре при проектировании машин, сооружений и интерьеров, при разработке специализированных инструментальных средств трёхмерного моделирования и компьютерных игр, при подготовке рекламных и научно-популярных клипов, создании мультфильмов. Общество предъявляет высокие требования к уровню подготовки человека, начинающего свой профессиональный путь в выше перечисленных сферах деятельности, что позволяет говорить о целесообразности обучения трёхмерному компьютерному моделированию в школе.
В настоящее время трехмерное моделирование (3D-моделирование) приобретает широкую популярность и применяется в различных сферах деятельности от кинематографа и современных компьютерных игр до науки и промышленности (САПР, системы архитектурной и медицинской визуализации). В последнее время все чаще технологии 3D-моделирования стали употребляемы и в образовании.
Создание компьютерных 3D моделей неизбежно сопровождается процессом их проектирования. Таким образом, компьютерное 3D моделирование естественным путем связывается с использованием метода проектов в обучении.
В большинстве случаев построение трехмерных моделей – довольно трудоемкий процесс и требует немалых знаний. Саму разработку трехмерных моделей можно осуществлять различными программными средствами. Наиболее популярными из них являются Autodesk Maya, Autodesk 3DS MAX, Blender, ZBrush, 3D Canvas, Компас-3D и др. Основными функциями и возможностями таких 3D программ являются: ¾ моделирование - создание трёхмерной модели, сцены и объектов в ней, ¾ рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью, ¾ обработка и редактирование изображений, ¾ вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер, ¾ анимация. Изучив преимущества и недостатки различных программ для трехмерного моделирования, для создания 3D-модели оборудования было решено использовать PTC Creo, поскольку это удобный, масштабируемый и универсальный пакет конструкторских приложений, который позволяет учащимся быстро зафиксировать будущую конструкцию, используя единый пользовательский интерфейс. PTC Creo — это первый пакет конструкторских приложений, охватывающих разработку концепции, 2D, 3D, непосредственное моделирование и многое другое. PTC Creo решает одну из главных задач, с которой сталкиваются современные преподаватели: простота использования.
Изучение 3 D моделирования способствует расширению и интеграции межпредметных связей в процессе обучения, например: позволяет повысить уровень усвоения материала по таким разделам школьного курса информатики, как технология создания и обработки графической информации, программирование и моделирование, а также будет способствовать развитию пространственного мышления учащихся, что, в свою очередь, будет служить основой для дальнейшего изучения трёхмерных объектов в курсе геометрии, физики, черчения.
3 D моделирование позволяет раскрыть творческий потенциал учащихся в процессе выполнения практических и проектно-исследовательских работ, создаёт условия для дальнейшей профориентации учащихся.
Одна из основных задач современного курса информатики состоит в том, чтобы обучить школьников универсальным и эффективным методам работы с информацией в различных предметных областях, в том числе при изучении любого школьного предмета. При этом компьютер рассматривается не как самоцель обучения, а лишь как средство усиления способностей человека к обработке информации, а также как партнер в процессе информационного обмена.
Такой подход в преподавании информатики должен привести к повышению эффективности процесса обучения в целом, так как поможет ученикам, в частности, более успешно справляться с обработкой огромного информационного потока.
Именно в процессе решения поставленных в проекте задач происходит реализация метапредметности. При этом речь идет об освоении полного цикла решения задачи, а именно:
- постановка задачи;
- построение, анализ и оценка модели;
- разработка и исполнение алгоритма в рамках данной модели;
- анализ и использование результатов.
Умения самостоятельно поставить задачу для данной проблемы, найти метод ее решения, построить алгоритм, т. е. описать последовательность шагов, приводящих к необходимому результату (или применять уже готовые программные продукты), правильно оценить и использовать полученный результат, делают человека по-настоящему готовым к жизни в современном, быстро меняющемся мире. В процессе решения задач формируется язык, общий для многих научных областей.
Изучение технологии 3D моделирования направлено на достижение следующих целей.
Личностные, метапредметные и предметные результаты:
Изучение технологии 3D моделирования направлено на достижение следующих целей.
Личностные, метапредметные и предметные результаты:
- готовность и способность к самостоятельному обучению на основе учебно-познавательной мотивации, в том числе готовности к выбору направления профильного образования с учётом устойчивых познавательных интересов.
- освоение материала курса как одного из инструментов информационных технологий в дальнейшей учёбе и повседневной жизни.
Метапредметные результаты:
- освоение способов решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;
- формирование умений ставить цель – создание творческой работы, планировать достижение этой цели, создавать наглядные динамические графические объекты в процессе работы;
- оценивание получающегося творческого продукта и соотнесение его с изначальным замыслом, выполнение по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла.
Познавательные универсальные учебные действия:
- умение строить рассуждение от общих закономерностей к частным явлениям и от частных явлений к общим закономерностям, умение строить рассуждение на основе сравнения предметов и явлений, выделяя при этом общие признаки.
Коммуникативные универсальные учебные действия:
- формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий;
- подготовка графических материалов для эффективного выступления.
Изучение 3D моделирования способствует достижению обучающимися предметных результатов учебного предмета «Информатика». Учащийся получит углублённые знания о возможностях построения трёхмерных моделей, научится самостоятельно создавать простые модели реальных объектов.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- Большаков В.П. Твердотельное моделирование деталей в CAD-системах: учебный курс/ В.П. Большаков, А.Л. Бочков. – СПб.: Питер, 2015
- Каптелинин В. Н. Психологические проблемы формирования компьютерной грамотности школьников//Журнал «Вопросы психологии», №5, 1986, C. 56
- Якиманская И.С. Развитие пространственного мышления школьников — М.: Педагогика, 1980
Интернет-источники:
- Every College Student Should Take a Computer Science. CourseThe Huffington Post Education
- Сайт компании PTC www.ptc.com
- Обучающий сайт компании PTCwww.ptcshools.com
