1 слайд
ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Подготовила: мастер производственного обучения ГБОУ НПО ПЛ №114 МО г.Орехово-Зуево Медведева Юлия Алексеевна
2 слайд
3D - трёхмерная графика Трёхмерная графика (от англ. 3 Dimensions - рус. 3 измерения) - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.
3 слайд
Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ.
4 слайд
Трехмерная модель Модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).
5 слайд
Применение 1. Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ, архитектурной визуализации, в современных системах медицинской визуализации.
6 слайд
Применение 2. Самое широкое применение - во многих современных компьютерных играх. 3. Также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.
7 слайд
Программное обеспечение Autodesk 3D Studio Max Autodesk Maya Autodesk Softimage Maxon Computer Cinema 4D Blender Foundation Blender Side Effects Software Houdini Luxology Modo NewTek LightWave 3D Caligari Truespace Maxon Cinema 4D Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты, такие как:
8 слайд
Получение трехмерного изображения на плоскости Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней; Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов - прозрачность, отражения, шероховатость и пр.); Освещение - установка и настройка источников света; Анимация (в некоторых случаях) - придание движения объектам; Динамическая симуляция (в некоторых случаях) - автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом; Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью; Вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.
9 слайд
Трехмерные дисплеи Трёхмерные, или стереоскопические дисплеи, (3D displays, 3D screens) - дисплеи, посредством стереоскопического или какого-либо другого эффекта создающие иллюзию реального объёма у демонстрируемых изображений. Просмотр видеоролика.
10 слайд
Кинотеатры с 3D Использование для обозначения стереоскопических фильмов терминов «трёхмерный» или «3D» связано с тем, что при просмотре таких фильмов у зрителя создаётся иллюзия объёмности изображения, ощущение наличия третьего измерения - глубины и новой размерности пространства уже в 4D. На сегодняшний день просмотр фильмов в формате «3D» стал очень популярным явлением. Основные используемые в настоящее время технологии показа стереофильмов: Dolby 3D XpanD RealD IMAX Просмотр ролика «IMAX 3D – как показывают объемное кино»
11 слайд
3D-принтер Устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели. 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Просмотр видеоролика.
12 слайд
КОНЕЦ Подготовила: мастер производственного обучения ГБОУ НПО ПЛ №114 МО г.Орехово-Зуево Медведева Юлия Алексеевна
13 слайд
Литература Дж. Ли, Б. Уэр. Трёхмерная графика и анимация. - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2002. - 640 с. Д. Херн, М. П. Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL. - 3-е изд. - М., 2005. - 1168 с. Э. Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2001. - 592 с. В. П. Иванов, А. С. Батраков. Трёхмерная компьютерная графика / Под ред. Г. М. Полищука. - М.: Радио и связь, 1995. - 224 с. - ISBN 5-256-01204-5 Г. Снук. 3D-ландшафты в реальном времени на C++ и DirectX 9. - 2-е изд. - М.: Кудиц-пресс, 2007. - 368 с. - ISBN 5-9579-0090-7
14 слайд
Источники видеороликов «История создания трехмерной графики» http://www.youtube.com/watch?v=ttkojcjwV7c «IMAX 3D – как показывают объемное кино» http://www.youtube.com/watch?v=RWGjW2_L6iA «3D принтеры. Официальный сайт телепередачи Галилео» http://www.youtube.com/watch?v=PC5pa2xOlb8
15 слайд
Источники изображений Слайд 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ec/Glasses_800_edit.png/300px-Glasses_800_edit.png http://kinobizon.ru/wp-content/uploads/2012/04/3D-glasses-anaglyph.jpg Слайд 2: http://ооопроектирование.рф/images/stories/diz/RS.jpg http://www.compbegin.ru/data/image/3ds_max.png Слайд 3: http://www.simpleanimation.com/images/3d-graphycs-animation-40.jpg http://www.cgliberty.com/articles/3d/3dbest7/3dsMax.png Слайд 4: http://mir3d.org.ua/uploads/posts/2011-10/1318621987_ducati.jpg http://lipkiy.ru/uploads/1268602113_sunsystem.jpg Слайд 5: http://sono-design.ru/uploads/portfolio/959983810.jpg https://st.free-lance.ru/users/shonsu/upload/f_4d63938be996d.jpg Слайд 6: http://do-films.ru/wp-content/uploads/2009/11/avatar-2.jpg http://wallpapers.artdesign.dn.ua/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=9812&g2_serialNumber=3 Слайд 7: http://www.mir3d.ru/articles/img/2009/07/MAya/Maya_screen_shot_01.jpg Слайд 9: http://3dliga.ru/prod/images/3Dvision.png http://www.hdtv.ru/uploads/posts/2011-01/1294158334_sams2.jpg Слайд 10: http://freelibs.com/sites/default/files/field/image/imax.jpg http://sub-info.ru/wp-content/uploads/2012/06/3D.jpg Слайд 11: http://trendymen.ru/images/old/business/markets/images_3/Printer3.jpg http://3.bp.blogspot.com/-X2i9XKDzADU/UJTU5Draf7I/AAAAAAAAAG8/OI_samxWHqA/s1600/skull-2.jpg
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРОЕКТА «ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ 3D- МОДЕЛИРОВАНИЯ В ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ" Департамент образования Белгородской области ОГАОУ ДПО «БЕЛГОРОДСКИЙ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ» Доцент кафедры естественно-математического образования и информацииииионных технологий ОГАОУ ДПО «БелИРО» Корнилова Евгения Анатольевна 1
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК ЕСТЬ») 2 Задачи, стоящие перед современной системой образования (ФГОС ООО п. I, пп. 6) Выпускник, ориентирующийся в мире профессий Выпускник, способный применять полученные знания на практике Выпускник активно и заинтересованно познающий мир Проблемы современной школы по результатам опросов учителей Недостаточное количество практически значимых заданий Слабая профориентация обучающихся Недостаточность применения активных методов обучения Решение задач Решение проблем Усиление практической направленности обучения, в том числе, исследовательской и проектной деятельности обучающихся с применением технологий 3D-моделирования Описание задач, проблем и перспектив современной школы
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК ЕСТЬ») 3 ! ! Воспри- ятие информацииии Воспри- ятие информацииии Иллюстрация Фильмы, выставки, экскурсии Участие в дискуссиях Моделирование словесная расшифровка 20% то, что слышим 10% то, что читаем 30% то, что видим 50% то, что видим и слышим 70% то, что говорим 90% то, что говорим и делаем визуальная расшифровка восприятие и участие деятельность
4 3D моделирование - это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D моделирования - разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. С помощью трехмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента не существовавшего объекта. Трёхмерное изображение на плоскости включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК ЕСТЬ») Категориально-понятийный аппарат
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК ЕСТЬ») 5 Результаты педагогических исследований и опросов педагогов 2014 года Уровень владения технологиями 3D-моделирования Педагоги Обучающиеся 1,0 % школ Наличие 3D-принтеров 1,0 % школ 10,0 % Владение знаниями в области 3D- моделирования (прошли обучение) 20,0 % 10,0 % Владение умениями в области 3D- моделирования 20,0 % 5,0 % Владение навыками в области 3D- моделирования 2,0 % 1,0 % Владение умениями применять в образовательной практике технологии 3D- моделирования 1,0 % 0,5 % Системное техническое применение в образовательном процессе технологий 3D- моделирования 0,5 %
ЦЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТ ПРОЕКТА Цель проекта: Повышение не менее, чем на 3 % доли участников образовательного процесса, системно применяющих в учебной и внеучебной деятельности технологии 3D-моделирования к концу 2017 года Способ достижения цели: Получение знаний, умений и навыков педагогами и обучающимися в области применения технологий 3D-моделирования Результат проекта: Не менее 200 исследовательских работ, проектов обучающихся, подготовленных с применением технологий 3D – моделирования к концу 2017 года Требования к результату: 1. Разработана дополнительная профессиональная программа повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в образовательной организации», содержащая модуль «Методика автоматизации трёхмерного проектирования в образовательной организации». 2. Обучено по дополнительной профессиональной программе повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в образовательной организации» не менее 250 педагогических работников области. 3. Опубликована серия методических рекомендаций для педагогических работников по применению 3D-моделирования в образовательном процессе по конкретным предметам (не менее 7). 4. Опубликована серия алгоритмов осуществления 3D-моделирования для обучающихся образовательных организаций (не менее 7). 5. Подготовлены и проведены семинары «Методические аспекты применения технологий 3D- моделирования в образовательном процессе» (не менее 10). 6. Проведён региональный конкурс исследовательских работ обучающихся, подготовленных с применением технологий 3D-моделирования. 7. Проведён региональный конкурс проектов обучающихся, подготовленных с применением технологий 3D-моделирования. Пользователи результата проекта: Школьники, учащиеся СПО, педагогические работники Белгородской области 6
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК БУДЕТ») 7 Результаты педагогических исследований и опросов педагогов 2017 года Уровень владения технологиями 3D-моделирования Педагоги Обучающиеся 1,0 % школ 40,0 % школ Наличие 3D-принтеров 1,0 % школ 40,0 % школ 10,0 %30,0 % Владение знаниями в области 3D- моделирования (прошли обучение) 20,0 %40,0 % 10,0 %30,0 % Владение умениями в области 3D- моделирования 20,0 %40,0 % 5,0 %25,0 % Владение навыками в области 3D- моделирования 2,0 %5,0 % 1,0 %5,0 % Владение умениями применять в образовательной практике технологии 3D- моделирования 1,0 %5,0 % 0,5 %3,5 % Системное применение в образовательном процессе технологий 3D-моделирования 0,5 %3,5 %
8 Задачи, стоящие перед современной системой образования (ФГОС ООО п. I, пп. 6) Выпускник, ориентирующийся в мире профессий Выпускник, способный применять полученные знания на практике Выпускник активно и заинтересованно познающий мир Решение проблем современной школы по результатам опросов учителей Решение практически значимых заданий Профориентация обучающихся Применение активных методов обучения Передают и получают знания, умения и навыки (компетенции) на уроках, во внеурочной деятельности, в дополнительном образовании Применение полученных компетенций в учебной деятельности Системное применение в исследовательских работах и проектах по профилю будущей профессии Описание решения задач и проблем современной школы ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ (ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК БУДЕТ»)
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ РАБОТ ПРОЕКТА Наименование Длит., дней Нача ло Оконч ание 2014 год 2015 год Повышение уровня знаний и умений в области 3D- моделирования Разработка дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в школе и сузе», содержащей модуль «Методика автоматизации трёхмерного проектирования в школе и сузе» Обучение по дополнительной профессиональной программе повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в школе и сузе» не менее 250 педагогических работников области
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ РАБОТ ПРОЕКТА Наименование Длитель ность, дней Начало Окончание 2015 год 2016 год Актуализация дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в школе и сузе», содержащей модуль «Методика автоматизации трёхмерного проектирования в школе и сузе» Обучение по дополнительной профессиональной программе повышения квалификации «Автоматизация трёхмерного проектирования в школе и сузе» не менее 250 педагогических работников области Подготовка методических материалов Подготовка и публикация серии методических рекомендаций для педагогических работников по применению 3D-моделирования в образовательном процессе по конкретным предметам Подготовка и публикация серии алгоритмов осуществления 3D- моделирования для обучающихся образовательных организаций
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ РАБОТ ПРОЕКТА Наименование Длител ьность, дней Начало Окончание 2016 год 2017 год Обучение педагогических работников Подготовка и проведение семинаров «Методические аспекты применения технологий 3D-моделирования в образовательном процессе" Организация и проведение конкурсов Организация и проведение региональных конкурсов исследовательских работ обучающихся, подготовленных с применением технологий 3D-моделирования Организация и проведение региональных конкурсов проектов обучающихся, подготовленных с применением технологий 3D- моделирования Размещение в СМИ и Интернет- ресурсах информацииииии о 3D- моделировании Итого
УЧАСТИЕ БЮДЖЕТОВ В ПРОЕКТЕ 12 Форма участия Размер участия бюджета, тыс. руб. Федеральный ОбластнойМестный Прямое бюджетное финансирование «Развитие образования Белгородской области на годы» Подпрограмма 5 «Государственная политика в сфере образования» Инфраструктура: Дороги 12 Указать плановую протяженность Электроэнергия 12 Указать требуемую мощность Газоснабжение 12 Указать требуемый объем Водоснабжение 12 Указать требуемый объем Субсидии 12 Обеспечение Гарантии 12 Залоги 12 Прочие формы участия 12 ИТОГО: Земельный участок Указать адрес расположения земельного участка Указать площадь земельного участка Указать расчетную стоимость участка
ПОКАЗАТЕЛИ СОЦИАЛЬНОЙ, БЮДЖЕТНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 1Социальная эффективность 1.1Охват населения социальными благами за период реализации проекта Тыс. чел.2,75 1.2Новые рабочие места Ед. 1.3Средняя з/п Тыс. руб. 1.4Месячный ФОТМлн. руб. 1.5Годовой ФОТМлн. руб. 1.6Доля преподавателей, повысивших квалификацию по применению 3D-принтеров в образовательном процессе %10 2Бюджетная эффективность 2.1Участие бюджетных источников в проекте Млн. руб. 2.2Налоги в консолидированный бюджет области Руб. 2.3Налог с 1 работника в консолидированный бюджет области Млн. руб. 2.4Срок окупаемости бюджетных инвестиций Лет 2.5Снижение возможного ущерба Млн. руб. 2.6Экономия бюджетных средств Млн. руб. 3Экономическая эффективность 3.1Годовой объем выручки 13 Млн. руб. 3.2Годовой объем прибыли 13 Млн. руб. 3.3Рентабельность% 3.4Срок окупаемости проекта Лет 3.5 Объем инвестиций в основной капитал в рамках проекта Млн. руб. 3.6 Объем инвестиций, осваиваемых на территории области Млн. руб. 3.7Иные показатели 13 после выхода хозяйствующего субъекта на проектную мощность
КОМАНДА ПРОЕКТА ФИОДолжность и основное место работы Выполняемые в проекте работы 1. Медведева Ольга Ильинична Первый заместитель начальника департамента образования Белгородской области – начальник управления общего, дошкольного и дополнительного образования Куратор проекта 2. Корнилова Евгения Анатольевна Заведующий кафедрой естественно- математического образования и информацииииионных технологий ОГАОУ ДПО «Белгородский институт развития образования» Руководитель проекта 3. Раевская Мария Викторовна Старший методист центра МОРО ОГАОУ ДПО «Белгородский институт развития образования» Администратор проекта 4. Трапезникова Ирина Валентиновна Доцент кафедры естественно- математического образования и информацииииионных технологий ОГАОУ ДПО «Белгородский институт развития образования» Оператор мониторинга проекта 5. Вакансия Представители муниципальных органов управления образованием Ответственные за повышение квалификации, внедрение 3D- принтеров в учебный процесс 39 14
Руководитель проекта: Корнилова Евгения Анатольевна тел.: Администратор проекта: Раевская Мария Викторовна тел.: КОНТАКТНЫЕ ДАННЫЕ: 15
Урок информатики 9класс.
Тема «Моделирование. Понятие модели. 3 d модели»
Дидактичная цель: изучить понятие модели, причины создания моделей, цели создания моделей.
Задачи урока:
Обучающая:
Организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению нового материла;
Обеспечить применение знаний и способов действий в реальной жизни.
Развивающая:
Помочь учащимся осознать социальную и практическую значимость учебного материала;
Продолжить развитие культуры речи (умение грамотно, логически выстраивать свои ответы);
Обеспечить развитие умения выделять существенные признаки и свойства объектов;
Продолжить развитие умения учащихся сравнивать и анализировать объекты и модели.
Воспитывающая:
Закрепить способность следовать нормам поведения;
Продолжить воспитание уважительного отношения к труду;
Осуществлять эстетическое воспитание.
Методы:
Объяснение;
Иллюстративный;
Демонстративный.
Средства обучения: компьютеры, проектор, экран, презентация ПО: MS PowerPoint 2003
Ход урока
I. Организационный момент (1 мин) (слайд1 без темы)
II. Усвоение новых знаний
С понятием, которое мы будем изучать, мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль, самолет или кораблик для многих были любимыми игрушками равно как и плюшевый медвежонок или кукла. Дети часто играют в кубики, обыкновенная палка им заменяет коня и т.д. То есть дети играют не с реальными объектами, а их «заместителями». Давайте попробуем дать им название, которое вы неоднократно слышали. (Обсуждается каждый вариант, как правило, кто-то из детей называет слово «модель», если нет, то учитель вводит это слово сам).(слайд1 тема)
В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. (слайд2 рис1) Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека. Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В.Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. (слайд2 рис2) Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...
Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям.
Приведем несколько примеров, поясняющих, что такое модель.
Архитектор готовится построить здание невиданного доселе типа. Но прежде чем воздвигнуть его, он сооружает это здание из кубиков на столе,
чтобы посмотреть, как оно будет выглядеть. Это модель. (слайд3)
Для того, чтобы объяснить, как функционирует система кровообращения, лектор демонстрирует плакат, на котором стрелочками изображены направления движения крови. Это модель.(слайд4)
Перед тем как запустить в производство новый самолет, его помещают в аэродинамическую трубу и с помощью соответствующих датчиков определяют величины напряжений, возникающих в различных местах конструкции. Это модель.(слайд5)
На стене висит картина, изображающая яблоневый сад в цвету. Это модель.(слайд6)
Глобус - это модель земного шара. Манекен в магазине - модель человека. Перечислять примеры моделей можно сколь угодно долго. Предложить учащимся привести примеры моделей.
Попытаемся понять, какова роль моделей в приведенных примерах.
Конечно, архитектор мог бы построить здание без предварительных экспериментов с кубиками. Но он не уверен, что здание будет выглядеть достаточно хорошо. Если оно окажется некрасивым, то многие годы потом оно будет немым укором своему создателю, лучше уж поэкспериментировать с кубиками.
Конечно, лектор мог бы для демонстрации воспользоваться подробным анатомическим атласом. Но эта подробность ему совершенно не нужна при изучении системы кровообращения. Более того, она мешает изучению, т.к. мешает вниманию сосредоточиться на главном. Лучше уж воспользоваться плакатом.
Конечно, можно запустить самолет в производство и не зная, какие напряжения возникают, скажем, в крыльях. Но эти напряжения, если они окажутся достаточно большими, вполне могут привести к разрушению самолета. Лучше уж сначала исследовать самолет в трубе.
Конечно, богатейшие эмоциональные впечатления можно получить стоя в благоухающем яблоневом саду.
Но если мы живем на Крайнем Севере и у нас нет возможности увидеть яблоневый сад в цвету. Можно посмотреть на картину и представить этот сад.
Во всех перечисленных примерах имеет место сопоставление некоторого объекта с другим, его заменяющим: реальное здание из кубиков; серийный самолет - единичный самолет в трубе; система кровообращения - схема на плакате; яблоневый сад-картина, его изображающая.
Итак, мы можем дать определение модели:
Модель
– аналог реального объекта, отражающий его некоторые свойства.(слайд7)
Причины, создания моделей:(слайд8)
1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности. (слайд9)
Например, все мы видели научно-популярные фильмы о жизни динозавров. Видеофильмы помогают нам создать целостное представлении о внешнем виде и жизни существ, которых мы не можем наблюдать в реальном времени. Другим примером является модель “ядерной зимы”, которую так часто используют фантасты в своих фильмах и книгах. Люди не знают, какая жизнь будет после столь масштабной катастрофы. Но многочисленные рассказы и фильмы помогают создать достаточно яркий образ.
2. Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных свойств. (слайд10)
Например, при составлении карты местности мы совершенно не учитываем геологические характеристики местности или преобладающий климат. При создании модели, нам совершенно не нужны эти параметры объекта, потому что они не влияют на расположение объектов на местности. Другим примером являются живые организмы. У этого объекта столько разных свойств и составляющих, что при изучении отдельных функций организма, другие функции можно просто не рассматривать. Например при изучении дыхательной системы, нервную, пищеварительную, кровеносную и др. системы можно не рассматривать.
3. Оригинал либо очень велик, либо очень мал. (слайд11)
Солнечная система настолько велика и недоступна для нас, что при ее изучении проще пользоваться моделью. Другим примером является атом. Мы не можем увидеть его невооруженным глазом, поэтому гораздо проще изучать его увеличенную копию.
4. Процесс протекает очень быстро или очень медленно. (слайд12)
Например, рост цветов происходит очень медленно. И что бы наглядно продемонстрировать этот процесс, можно создать модель. Записать на видео несколько дней из жизни цветов, затем с помощью специальных программ увеличить скорость воспроизведения видеофильма. И тогда, созданная модель, будет показывать процесс роста цветка. По аналогии можно изучить очень быстрые процессы, например, полет пули, выпушенной из дула пистолета.
5. Исследование объекта может привести к его разрушению. (слайд13)
Все мы пользуемся транспортом, и каждый из нас хотя бы раз задумывался о его безопасности. Для того, что бы выяснить надежность автомобиля компания-производитель проводит краш-тесты. Эти тесты позволяют выявить слабые места защиты автомобиля, не подвергая опасности реальных людей и настоящие автомобили.
Модель позволяет научиться правильно управлять объектом, апробируя различные варианты управления на модели этого объекта. (слайд14)
Экспериментировать в этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т.п.)
Как же называется процесс построения модели? (слайд15)
Процесс построения модели называется моделированием.
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.
Навыки моделирования очень важны человеку в жизни. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации.
Разнообразие моделей. (слайд16) Один и тот же объект может иметь неограниченное количество моделей. Демонстрация различных моделей зайца: игрушки, рисунки. Итак, модели могут быть представлены в самых разных видах: материальная модель, рисунок, график, формула, схема и т.д. Модели могут отражать некоторые характеристики объекта – свойства, действия, а иногда и среду.
Рассмотрим пример, одновременно заполнив следующую таблицу:(слайд17)
В качестве объекта моделирования у нас будет процесс сражения на поле боя между двумя воинствующими сторонами.
Скажите, пожалуйста, какие свойства данного объекта существуют?
Учащиеся вместе с учителем формулируют характеристики сражения: внешний вид солдат, их поведение, речь, внешний вид поля сражения, внешний вид оружия, поражающа способность оружия, возможности построение войск и их действия. (слайд18,19,20)
Рассмотрим несколько примеров создания модели сражения разными субъектами. Например, как ребенок 3-4 лет может реализовать модель сражения, в виде чего?
Учащиеся отвечают: в виде игры “в солдатики”.
Хорошо. Конечную цель мы определили. Давайте сформулируем цель создания этой модели.
Учащиеся вместе с учителем формулирую цель создания модели.
А теперь посмотрим, какие из вышеперечисленных свойств объекта сражения важны в этой модели?
Учащиеся выбирают из списка возможных характеристик нужные.
Таким образом, заполняется вся таблица.
| Объект – СРАЖЕНИЕ |
||||
| Цель создания модели. | Существенные свойства. | |||
| Ребенок 3-4 лет. | Возможность игры в войну игрушечными солдатиками. | Внешний вид солдатиков. | Игра “в солдатики”. |
|
| Коллекционер. | Создание внешнего вида поля сражения. | Внешний вид солдат, внешний вид оружия, внешний вид поля сражения, построение и действия войск. | Макет поля сражения. |
|
| Любитель активного отдыха. | Возможность почувствовать себя в среде военных действий. | Внешний вид играющего, возможности используемого оружия, внешний вид поля сражения, правила ведения сражения. | Игра “Пейнтбол”. |
|
И это мы назвали только часть моделей объекта сражение. Скажите, пожалуйста, в виде чего еще может реализоваться эта модель?
Учащиеся отвечают, что еще может быть компьютерная игра, историческая инсценировка сражения.
Объект был один и тот же, но цели были разные. Отсюда, можно сделать вывод о том, что модели получаются разные в зависимости: во-первых, от цели создания модели; во-вторых, от субъекта создававшего модель.
На этом изучение теоретической части урока можно закончить. Ребята, есть вопросы по теме урока?
Учащиеся задают интересующие их вопросы, получая ответы от учителя.
А теперь я попрошу ответить на вопрос: Чем отличаются друг от друга плакат и глобус? В результате обсуждения приходим к выводу: глобус можно потрогать, он имеют объем, то есть имеют физическое воплощение. Такие модели называются МАТЕРИАЛЬНЫМИ. Все остальные модели называются нематериальными (или абстрактными), они очень разнообразны и имеют свою классификацию, которую мы дадим на следующем уроке. А сегодня рассмотрим материальные модели.
При изучении математики часто используют модели объемных тел (показать бумажную модель, рисунок на слайде). Сделать вывод, что такие модели не очень долговечны, рисунок не совсем отражает действительность.
Используя 3д принтер, математические модели можно сделать наглядными. Запустить с паузы печать объемного геометрического тела, посмотреть, как работает принтер, как выглядит процесс печати. А пока принтер работает, объяснить, что такое принтер и принцип работы.
3D-принтер - это специальное устройство для вывода трёхмерных данных. В отличие от обычного принтера, который выводит двумерную информацию на лист бумаги, 3D-принтер позволяет выводить трехмерную информацию, т.е. создавать определенные физические объекты. В основе технологии 3D-печати лежит принцип послойного создания (выращивания) твердой модели.
Преимуществами подобных устройств перед обычными способами создания моделей являются высокая скорость, простота создания и низкая стоимость. Например, для того, чтобы создать модель вручную может понадобиться несколько недель или даже месяцев, в зависимости от сложности изделия. В результате значительно повышаются затраты на разработку, увеличиваются сроки выпуска готовой продукции.
Как правило, 3D-принтеры применяются для быстрого изготовления прототипов и используются в самых разных областях. Работа с реальными физическими моделями дает множество преимуществ тем, кто применяет технологию 3D-печати. В первую очередь, это возможность оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию.
IV. Изготовление модели.
Для того чтобы архитектору посмотреть, как будет выглядеть здание воочию, он создает модель в программе 3д, а потом распечатывает ее на принтере. Сейчас мы побываем в роли архитектора и распечатаем модель домика.
Учитель открывает программу Полигон, загружает модель дома, ставит задание на печать, ученики следят за процессом.
Модель будет печататься 5часов, а мы пока может посмотреть сам процесс печати и модели, распечатанные ранее.
IV. Подведение итогов урока.
Наш урок подходит к концу и нам пора подытожить все, что мы сегодня изучили. Сегодня мы узнали, что в нашей жизни часто встречаются аналоги реальных объектов, которые отражают некоторые их свойства, эти аналоги называются моделями. Один и тот ж объект может иметь несколько моделей и они будут отличаться друг от друга в зависимости от цели создания модели и субъекта, который их создавал. Познакомились с новым устройством, позволяющим создавать материальные модели.
Вы молодцы! Мне очень понравилось работать в вашем классе.
Спасибо за урок! Можете идти на перемену.
Применение 3d-принтера на уроках информатики
Лунева София Николаевна,
учитель информатики и ИКТ,
МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №21» г. Старый Оскол
PICASO 3D Designer
http://picaso-3d.com/
Класс Тема урока Тема практической
7 Модели объектов и их назначение «Создание крепости из графических примитивов программы 123D Design»
7 Информационные модели «Использование инструментов Extrude, Text для создание именного брелока в программе 123D Design».
9 Графические модели «Смоделировать судно или машину с использованием следующих инструментов: рolyline, spline, extrude без использования готовых фигур в программе 123D Design»
10 Формализация и визуализация моделей. «Инструменты split solid, chamfer, loft в моделировании Робота-трансформера в программе в программе 123D Design»
10 Компьютерное исследование моделей «Режим Скульптинг для создания моделей животных в программе Blender»
Дизайнерские часы
1 этап. Дизайн
2 этап. Чертеж
3 этап. Печать
3 этап. Сбор и покраска моднли
Декоративный вентилятор «Мельница»
Цель проекта: Создание портативного вентилятора, необычной формы.
Задачи проекта: 1. Используя знания в области физики, подготовить составляющие цепи для пуска двигателя.
2. Собрать цепь, состоящую из двигателя, батарейки и тумблера.
3. Изучить инструменты программы 123D Design для создания частей мельницы (основания пирамиды, короба, лопастей).
4. Сборка мельницы и цепи.
Моделирование и печать
Ночник «Маяк»
Старооскольская игрушка
Цель проекта: Возрождение народных традиций Белгородской области посредством создания модели глиняной расписной игрушки в соответствии с образами игрушек старооскольских мастеров. Приобретение навыков работы с 3d-редактором Blender в режиме Скульптинг.
Задачи проекта: 1. Поиск информации об особенностях и традициях изготовления старооскольской глиняной игрушки: форма, образы и декор. 2. Поиск информации об особенностях росписи старооскольской глиняной игрушки: основные цвета и элементы, их значение.
3. Поиск подходящих инструментов в программе Blender для создания модели в соответствии с традициями изготовления.
4. Создание модели из пластилина, для того чтобы прочувствовать особенности работы с формой и ее пропорциональные соотношения.
5. Создание моделей в программе Blender.
6. Роспись моделей в соответствии с традициями росписи старооскольской игрушки.
5. Создание платформы для размещения проекта.
6. Печать проекта на 3d-принтере.
4. Роспись проекта акриловыми красками.
5. Сборка проекта.
Построение пластилиновой модели согласно традициям:
Изображения людей - монолитные, скупые на детали - близки древним примитивным фигуркам. Неширокая юбка-колокол у барынь плавно переходит в короткое узкое тело и завершается конусообразной головой, составляющей одно целое с шеей. Головы фигурок венчают затейливые шляпки с неширокими полями.
Режим Скульптинг в Blender
Используется для создания персонажей
Используя команду Subdivide, которая доступна при нажатии клавиши W в режиме редактирования в 3D-окне, подразделяем объект.
Разнообразие кистей в Blender
Настройка размера и силы нажатия кисти
Grab используется, чтобы тащить группу точек, ближних к кисти.
Inflate (Надувать)
Солнечные часы
Математический тир
Цель исследования: Научиться строить чертежи, используя транспортир и свойства различных углов. Задачи исследования: Изучить учебную и научную литературу по теме исследования.
Смоделировать и распечатать стойки для зеркал, мишень и стойку для направления луча.
Провести эксперимент не используя расчеты.
Построить чертежи в натуральную величину, используя расчеты и свойства различных углов.
Разработать алгоритм их построения.
Каждый из участников исследования строит свой чертеж для исследования путем проб и ошибок оптимизируя задачу. Чертеж 30 градусов: 1. Чертеж начинается от тумбы с лазерной указкой. 2. Стойку № 1 располагают перпендикулярно тумбе. 3. Луч (схематично) направляют от тумбы под углом 30 градусов касания стойки (производится коррекция положения стойки так, чтобы луч попадал посередине стойки). Длина стойки № 1 = 9 см. 4. Рассчитываем угол падения следующим образом 180-30-90, так как стойка и тумба образуют прямоугольный треугольник. 5. Угол отражение должен быть равен углу падения, строят его используя транспортир. 6. Дальнейшее построение можно вести симметрично, только от мишени. 7. В итоге образуется пересечение лучей для второй стойки, остается рассчитать как ее правильно расположить и наметить место для ее расположения. 8. Узнаем с помощью транспортира угол a, рассчитываем какими должны быть углы падения и отражения (180 – a)/2 – каждый, так как они и угол a являются частью развернутого угла, на котором должна стоять стойка № 2. 9. Достраиваем развернутый угол
Те объекты, которые мы видим вокруг себя: чашку, кота, монитор, книги, можно потрогать руками, изменить их. Значит они вполне реальны. Даже ветер вполне реальное явление, ведь его воздействие может изменять объекты. Реальные объекты всегда подчиняются физическим законам.
Программист создает математические описания (представления) объектов и явлений реального или выдуманного им мира, но не сами объекты и явления. Такие представления и называют виртуальными объектами, т.к. они существуют лишь в памяти компьютера (вне памяти виртуальных объектов просто нет).
М ОДЕЛИРОВАНИЕ В процессе моделирования создаются объекты-модели, цель которых заместить объект-оригинал при изучении. При этом модель должна содержать значимые для данного исследования (опыта) черты (свойства) оригинала, а незначительные для данного исследования можно опустить (игнорировать).
Ч ЕТЫРЕХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО И СРЕДЫ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Известно декартово представление пространства как трех взаимно перпендикулярных осей (измерений): X, Y и Z (длины, ширины и высоты). Изменение объектов также происходит вдоль четвертого измерения – времени. Таким образом, мы получаем четырехмерное пространство, в нем и существуют реальные объекты.
Для того, чтобы смоделировать четырехмерное пространство на компьютере существуют среды трехмерного моделирования. Такая среда позволяет моделировать область пространства, наблюдать его из различных точек (изменять угол зрения), передвигать и изменять объекты. Во многих средах трехмерного моделирования можно не только создавать объекты, но и анимировать их (изменять их положение и свойства во времени).
Компьютерных программ, позволяющих создавать трехмерную графику достаточно много. Одной из них является Blender, изучению некоторых основ работы с которым посвящён данный курс. Blender свободный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр
Blender, по-сравнению с другими средами трёхмерного моделирования, обладает двумя видимыми преимуществами: 1.Бесплатность распространения и свобода копирования. 2. Наличие движка, позволяющего создавать анимацию реального времени (интерактивные модели).
