Создание практикума по 3d моделированию в среде Autodesk

Под самообразованием понимается такая организация образовательного процесса, при которой учителем разрабатывается образовательная программа, опирающаяся на создание условий для самостоятельного обучения учащегося. Таким образом, мы получаем среду обучения, построенную на том, что учащийся в большей степени работает самостоятельно, не прибегая к помощи со стороны учителя. Несмотря на это, сохраняется возможность осуществления диалога между участниками образовательного процесса (учащимися между собой или с преподавателем).

В качестве практикума мы будем понимать такой продукт образовательного характера, который можно использовать с помощью ИКТ средств, и который будет соответствовать образовательной программе, созданной автором для проведения учебных занятий в рамках школьного курса информатики по выбранной линии.

На данный момент написано немало работ, в которых поднимается проблема разработки практикумов, но в меньших из них рассматривается использование тех самых практикумов в образовательном процессе. По сей день главными создателями практикумов выступают либо коллективы людей, создавшие свою онлайн или очную школу обучения выбранной предметной области, либо люди, пытающиеся заявить о себе как о первоклассных профессионалах в конкретном программном обеспечении. Но никто из них не задумывался о том, возможно ли использовать разработанный практикум при образовательном процессе. Несмотря на то, что данный продукт будет оснащен всем необходимым: иллюстрациями, гипертекстом, навигацией и многим другим, он не является востребованным среди коллектива учителей как эффективная форма организации образовательного процесса.

В отличие от лабораторного практикума, электронный практикум будет являть собой совокупность теории и практической части, тем самым проводя обучение по мере решения поставленных задач. Так же в нем должно быть использовано как можно больше иллюстраций, обращающих внимание на важные аспекты и выполняющих роль ориентира (образа) поставленной цели, не отвлекая при этом от творческой деятельности.

Данный вариант предоставления информации может быть использован, допустим, в тех школьных предметах, в которых присутствует описательная информация: биология, физика, химия, информатика, технология и, быть может, история.

В основе организации самостоятельного обучения учащегося на занятиях в образовательном учреждении лежит следующий принцип - общение между учителем и учащимся должно сводиться к минимуму, так как должно производиться самостоятельное освоение системы знаний со стороны обучающегося в выбранной предметной области и соответственном программном обеспечении.

Несмотря на существенные плюсы самообразования, мы столкнулись так же и с его проблемой. Заключается она в том, что необходимо своевременно создавать новые методы и технологии обучения, соответствующие современным ИКТ средствам.

Учащиеся, внутри рассматриваемой среды, не могут выступать как пассивные пользователи информации, они способны создавать при образовательном процессе свое восприятие излагаемого материала относительно предметной области.

Происходит смена старой модели обучения на новую, которая состоит из следующих положений: во-первых, в центр технологии обучения ставится сам учащийся, во-вторых, суть образовательного процесса заключается в развитии одной из важных способностей - самообразование, в-третьих, учащиеся проявляют большую активность при образовательном процессе, в основе которого лежит сотрудничество. Основываясь вышесказанным, необходимо пересмотреть методику обучения, вид деятельности, осуществляемый при образовательном процессе, а так же роль учителя и учащегося.

Перед тем, как создать успешный курс, а затем его использовать, необходимо произвести глубокий анализ цели обучения, оценить дидактические возможности современных технологий передачи информации, необходимых при образовательном процессе, выдвинуть требования к технологиям, реализующим самостоятельное обучение учащегося относительно конкретной дисциплины и произвести корректировку критериев оценки успешности образовательного процесса.

Рассматривая дидактическую специфику процесса самообразования, можно понять, что оно трактует новое понимание и коррекцию целей его введения, которые в свою очередь можно охарактеризовать следующим образом:

· побуждение интеллектуальной активности учеников за счет становления целей изучения и использования материала, а так же организация со стороны учащихся отбора и проработки материала;

· повышение образовательной мотивации, что можно достичь с помощью точного понятия ценностей и личностных причин, побуждающих к образованию;

· раскрытие и совершенствование способностей и навыков обучения и самообразования, что достигается расширением и углублением учебных технологии и приемов.

К числу дидактических принципов, затрагиваемых компьютерными

технологиями передачи информации и общения, в первую очередь следует отнести: принцип активности, принцип самостоятельности, принцип сочетания коллективных и индивидуальных форм учебной работы, принцип мотивации, принцип связи теории с практикой, принцип эффективности. [27, с. 115]

В связи с этими принципами средства учебного назначения, которые используются в образовательном процессе самообразования, должны обеспечивать возможность:

· индивидуализировать подход к ученику и дифференцировать процесс обучения;

· контролировать обучаемого с диагностикой ошибок и обратной связью;

· обеспечить самоконтроль и самокоррекцию учебно-познавательной деятельности учащегося;

· демонстрировать визуальную учебную информацию;

· моделировать и имитировать процессы и явления;

· прививать умение в принятии оптимальных решений;

· повысить интерес к процессу обучения;

· передать культуру познания. [31, с. 196]

В процессе разработки технологии самообразования нужно учитывать так же, что основополагающие компоненты деятельности учителя, такие как передача (создание) знания, практическая деятельность и обратная связь с другими участниками образовательного процесса остаются так же и при курсе самообразования.

В функционально полном практикуме определяются следующие подсистемы:

· создания и развития средств поддержки и сопровождения действий при самостоятельном изучении и практическом освоении материалов соответствующего учебного курса;

· поддержки изучения теоретического материала, составляющего основу учебного курса;

· выдачи и поддержки выполнения студентами индивидуальных практических заданий;

· имитационного компьютерного моделирования изучаемых объектов и процессов;

· автоматизированного практикума;

· удаленного доступа к информационным ресурсам учебных заведений. Подсистема создания и развития практикума включает в себя обеспечение создателей практикума необходимым инструментарием для конструирования структуры учебного курса, предоставление достаточного теоретического материала, компьютерного моделирования, составление заданий, входящих в состав практикума, а так же подготовку программы контроля усвоения знаний.

Подсистема поддержки изучения теоретического материала должна содержать исчерпывающую информацию, необходимую и достаточную для самостоятельного изучения учащимися всех предусмотренных разделов учебного курса.

Подсистема выдачи и поддержки выполнения учащимися индивидуальных практических заданий должна включать систему заданий, которые будут относиться к каждому разделу изучаемого курса, и развиваться по принципу «от простого к сложному».

В подсистему имитационного компьютерного моделирования должны входить необходимые средства для создания структуры изучаемого объекта,

параметров его компонентов и внешних воздействий, автоматического

формирования компьютерной модели по заданию пользователя, выполнения моделирования, обработки и отображения его результатов. Подсистема должна обеспечивать выполнение всех практических заданий, предусмотренных данным учебным курсом.

Подсистема автоматизированного практикума должна отвечать международным требованиям.

Подсистема удаленного доступа к информационным ресурсам должна обеспечивать возможность получения дополнительных материалов для более полного освоения теоретических разделов курса.

Основные методические требования к практикуму сводятся к следующим:

· учебный практикум должен отвечать требованию полноты содержания, что позволит наиболее полно реализовать методические цели обучения;

· учебный практикум должен создаваться на основе педагогического сценария - целенаправленной, личностно-ориентированной последовательности педагогических методов и технологий, обеспечивающих достижение целей обучения; педагогические методы и технологии педагогического сценария должны использоваться с учетом специфики каждой конкретной науки и соответствующей ей учебной дисциплины.

«Общие дидактические требования состоят в необходимости четкого изложения целей учебного курса, его связей с другими курсами, требований к начальной подготовке учащихся. Необходимо оговаривать совокупности знаний и умений, которыми должен овладеть учащийся, а также давать подробные рекомендации по порядку изучения курса в целом и его разделов.»[32, с. 90]

При разработке практикума необходимо учитывать следующие дидактические принципы:

· принцип наглядности: разработанный практикум наполнен всевозможными вспомогательными иллюстрациями;

· принцип доступности: материал, представленный в практикуме, доступен для восприятия учащихся основного звена и снабжен разнообразными вспомогательными материалами;

· принцип систематичности и последовательности: благодаря тому, что разработанный практикум представим в электронном виде, информацию в нем можно расположить в любой наиболее выгодной последовательности;

· принцип научности: материал, представленный в практикуме, должен опираться на последние научные достижения по выбранной тематике;

· принцип связи теории с практикой: именно этот принцип является одним из основополагающих при создании практикума, так как теоретическую часть учащиеся осваивают по мере выполнения практической;

· принцип сознательности и активности: практикум разрабатывается с учетом самостоятельной деятельности обучающегося, который будет обладать способностью самоанализа и самоконтроля.

Средства практикума должны состоять из понятного учащемуся, наглядного и удобного пользовательского интерфейса, допускающего достаточное количество свободы при выборе способа отображения и навигации по образовательному материалу, не допуская при этом неправильных действий со стороны учеников.

Средства поддержки изучения теоретического материала должны основываться на научно достоверных современных данных, составляющих теоретическую базу изучаемого курса, включать тезаурус фундаментальных понятий с необходимыми пояснениями, представлять изучаемый материал в структурированной форме со ссылками на фундаментальные понятия.

Для повышения активности учащихся в процессе изучения

теоретического материала целесообразно вводить в состав соответствующих средств поддержки имитационные компьютерные модели изучаемых объектов, позволяющие учащимся самостоятельно «открывать» фундаментальные закономерности, положенные в основу этих моделей. [29, с. 48]

Практические задания должны быть направлены на выявление основных количественных соотношений, характеризующих внутренние связи изучаемых объектов, и на исследование функциональных свойств этих объектов при различных внешних воздействиях. Формулировки практических заданий должны сопровождаться исчерпывающими разъяснениями порядка выполняемых действий, а также требований к ожидаемым результатам и форме их представления. При этом следует акцентировать внимание учащихся на дидактических целях, которые достигаются при выполнении конкретного задания, и углубленном анализе получаемых результатов, который должен завершаться представлением выводов и обобщений, сделанных учащимся на основании анализа результатов.

Имитационное компьютерное моделирование должно стимулировать развитие любознательности и творческих способностей учащихся. Для этого компьютерные модели должны быть снабжены удобными средствами для задания или изменения структуры и параметров изучаемых объектов, а также имитации внешних воздействий. Проблемы взаимодействия с моделями не должны отвлекать учащихся от существа решаемых с их помощью дидактических задач. [37, с. 326]

Средства практикума должны служить формированию убежденности учащихся в объективности полученных теоретических знаний. Эти средства должны обеспечивать возможности проверки адекватности и границ применимости, используемых математических и компьютерных моделей изучаемых объектов, а также способствовать развитию навыков учеников в оценке погрешностей, неизбежно сопровождающих натурные эксперименты. С помощью средств автоматизированного практикума учащиеся должны иметь возможности получения данных по любому функционально значимому показателю изучаемого объекта.

Прохождение последовательных дидактических шагов по овладению основами трёхмерного моделирования можно осуществлять, используя конкретные практические упражнения в процессе подготовки учащегося к практикуму. Решая поставленные задания, учащийся актуализирует и использует в активной творческой практике целый комплекс теоретических знаний разных дисциплин, а затем и самостоятельно может предложить тему для своей проектной деятельности в рамках обучения школьному курсу информатики.

2.2 Организация образовательного процесса на уроках информатики в основной школе

Практикум по теме «Основы 3D-моделирования в программной среде Autodesk» может быть использован в содержательной линии основы моделирования.

Разработанный практикум можно использовать на уроках по информатике в 8 классе, а именно в третьей или четвертой четверти. На данную тему отводится 12 часов (по 2 урока информатики в неделю).

Ниже представлено примерное поурочное планирование:

Табл. 1

Номер урока	Содержание учебного материала
1	Знакомство с инструментарием
2-4	Задание 1. Город своими руками
5-7	Задание 2. Изучаем теорию вероятностей, бросая игральные кости
8-11	Задание 3. Разработка и создание собственной модели
12	Защита проекта. Подведение итогов



Использование полученных знаний по трёхмерному моделированию делает возможным воплощение сухих цифр расчета и кропотливых чертежей в реальное объемное изображение. Благодаря этому возможно детально изучить объект, рассмотрев его со всех сторон, а так же материал, из которого он состоит и многое другое.

Перед тем, как приступить к созданию трехмерной модели, используя компьютерную программу, учащийся должен обладать навыком проектирования, при этом не обязательно быть знакомым с программой графического редактора.

У некоторых учащихся на начальном этапе работы может отсутствовать мотив к осуществлению образовательной деятельности. Оптимальным путём решения сложившейся задачи является создание учителем проблемной ситуации, решать которую учащиеся должны самостоятельно в процессе обсуждения внутри коллектива.

Условие задания может быть сформулировано следующим образом:

«Существует огромное количество областей, где применяется 3D- моделирование. Например, дизайнер интерьера или даже стоматолог. Можете привести примеры?». И далее путем обсуждений и рассуждений можно услышать множество профессий, например, архитектор, мультипликатор и так далее.

На данном этапе учителю надлежит коротко рассказать о том, как будут протекать ближайшие уроки, а именно о том, что учащиеся будут работать с практикумом. Уместно будет использовать некоторый элемент игры, сказав, что на этих уроках они могут почувствовать себя настоящими архитекторами или мультипликаторами.

Поставленное задание разбивается на ряд подзадач и последовательно выполняется в течение 12 уроков.

Знакомство с интерфейсом

Цель этого практического занятия - знакомство с Maya. Впервые запустив Maya, вы должны увидеть следующее:

Рис. 1

Рабочая область (Workspace). В ней вы будете проводить большую часть времени.

Рис. 2

· В Panel Toolbar доступны меню настройки рабочей области

· Origin - начало координат

· Направление осей в сцене (может помочь, если вы запутались где верх), в Мауа вверх смотрит ось у

· Вид камеры указывает название текущей камеры

Главный Menu Bar имеет общий набор входящих в него меню, которые не изменяются и другую группу входящего меню, которые изменяются в зависимости от выбранного Menu set (Animation, Modeling, FX и т.д.).

Рис. 3

Из Status line можно выбрать Menu Set (1), также там есть иконки сцены (2), режимы и маски выделения (3), привязки (4), меню рендера (рендеринг - процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы) (5).

Рис. 4

Полка (Shelf) - это быстрый доступ к наиболее частым командам и инструментам, в ней есть вкладки с кнопками из каждого меню.

Рис. 5 Редакторы атрибутов

Channel Box - основной и самый быстрый способ редактирования основных атрибутов.

Layer Editor - редактор слоев (отображения, рендера и анимационных). Attribute Editor отображает все атрибуты для выбранного объекта.



Рис. 6

Tool settings - настройки текущего инструмента. Помните, у вас в руках ВСЕГДА какой-то инструмент.

Modelling Toolkit - удобная панель, в которой собраны основные инструменты для моделирования.

Рис. 7



Help line - строка помощи; если у вас не работает инструмент или что не получается - Help Line подскажет вам.

Рис. 8 Time Slider - шкала времени в сцене.

Рис. 9 Command line - командная строка. Мауа использует 2 языка: MEL (Maya Embedded Language) и Python.

Рис. 10 LMB (Left Mouse Button) - левая кнопка мыши MMB (Middle Mouse Button) - средняя кнопка мыши RMB (Right Mouse Button) - правая кнопка мыши.

Рис. 11

Задание 1. Город своими руками

Начнем с того, что разместим наш проект. С этого нужно начинать работу над новым проектом. По умолчанию проект в Мауа размещается в папке maya в Documents пользователя, что не всегда удобно. Чтобы выбрать папку, в которой мы разместим проект, выполните команду File>Set Project.

Рис. 12

В открывшемся окне выбираем нужную нам папку.

Рис. 13



Мы разместили свой проект. Теперь нужно создать систему папок в проекте, где будут размещаться текстуры, кэши и прочие нужные файлы. Для этого выполним команду File>Project Window и согласимся с предложенным Мауа набором папок, нажав кнопку Accept.

Рис. 14

Теперь в созданной нами директории появились нужные в проекте папки, позже мы разместим туда текстуры.

Рис. 15

Важно! Избегайте кириллических символов в названиях и директориях, Мауа этого очень не любит. Вплоть до того, что откажется подгружать текстуру или сохранять сцену.

Теперь перейдем к созданию деревушки. Для этого построим домики: кликните и удерживайте Shift+RMB во вьюпорте (рабочем окне), потяните вниз, выбрав Poly Cube.

Рис. 16

Манипулятор инструмента изменится. Зажмите Shift и зажав LMB протащите курсор мыши в окне, так вы создадите куб.

Рис. 17



Чтобы кубик стал больше похожим на домик, отмасштабируем его. Активизируйте инструмент масштабирования, нажав клавишу «r» на клавиатуре. Манипулятор инструмента снова изменится:

Рис. 18

Немного растяните кубик по оси x, потянув за красную «гантельку»:

Рис. 19

Обратите внимание, что поменялись не размеры кубика (Width, Height, Depth), а Scale (масштаб) по оси х.



Рис. 20

Создайте еще один кубик и отмасштабируйте его. Активизируйте инструмент перемещения, нажав клавишу «w» и сдвиньте кубик по одной из осей, потянув за одну из стрелочек манипулятора. Активная ось подсветится желтым:

Рис. 21

Используя инструмент перемещения и масштабирования, соберите небольшой городок. Пробуйте ставить кубики один на другой, делая двухэтажные здания.

Не хватает крыш. Создадим одну ее из треугольной призмы. Кликните и удерживайте Shift+RMB на пустом месте, спуститесь чуть ниже, выберите Poly Prism, и удерживая Shift , создайте призму.



Рис. 22

Повернем ее. Активизируйте инструмент вращения, нажав клавишу «е». Манипулятор инструмента снова изменится. Покрутите за синее кольцо и постарайтесь повернуть призму на 90 градусов по оси z.

Рис. 23

Поставим крышу на место! Воспользуйтесь инструментами перемещения и масштабирования, чтобы «подогнать крышу» под размер домика.



Рис. 24

Зажмите Shift и выделите с LMB кубик и призму, последний выделенный объект подсветится зеленым.

Рис. 25

Сдублируем крышу. Для этого выделите ее и нажмите Ctrl+d. Не снимая выделения, потяните за одну из ручек манипулятора, и из одной призмы вытянется ее копия.



Рис. 26

Сделайте несколько дубликатов крыш, и, используя инструменты перемещения и вращения, расставьте их по домам. Должно получиться что-то похожее:

Рис. 27

Теперь используем текстуры для наложения их на кубики и призмы, чтобы они стали похожими на домики. В нашей папке на рабочем столе есть папка textures. Скопируйте из нее файлы в папку sourseimages вашего проекта.

В дальнейшем все текстуры текущего проекта размещайте в этой папке - так вы их не потеряете.

По умолчанию на геометрию назначается материал lambert 1, его настройки лучше не изменять, поэтому мы создадим новый материал и назначим на него текстуру. Выделите все объекты в сцене. Для этого нажмите RMB в пустом месте и выберите Select All:

Рис. 28

На полке Renderring выберите иконку материала, так вы создадите новый материал в сцене.

Рис. 29

Сразу откроется Attribute Editor с настройками материала.

Назначим текстуру на материал. Для этого выберем иконку в виде шахматной доски рядом с атрибутом Color.



Рис. 30

Откроется окошко Create Render Node, где нужно выбрать File - так вы создадите файловую текстуру.

Рис. 31

Мы создали файловую текстуру, теперь нужно назначить на нее саму картинку текстуры. Для этого кликните на «папочку» в окне настройки файловой текстуры.

Рис. 32

Мауа откроет папку sourseimages вашего проекта, выберите файл color_cube_a.jpg

Рис.33

Посмотрим, что получилось. Для этого нажмите клавишу 6 - и вы переключитесь в режим отображения текстур.



Рис. 34

Выглядит немного странно. Это потому, что на крыши пришлась та же текстура, что и на кубики. Поменяем ее. Для этого нужно создать новый материал. Выделим с Shift все крыши и снова нажмем на кнопку материала на полке Renderring. На крыше станет материал lambert 3:

Рис. 35

Назначив на него текстуру color_prism_a.jpg, вы должны увидеть следующее:



Рис. 36

Немного скучно. Давайте добавим немного разнообразия. Выберите рандомно несколько кубиков и самостоятельно назначьте на них новый метриал с текстурой color_cube_b.jpg. Также выберите крыши от этих домиков и создайте четвертый материал в сцене, назначив на текстуру файл color_prism_b.jpg. Должно получиться что-то подобное:

Рис.37

Не хватает земли. Нажмите и удерживайте Shift+RMB в пустом месте, выберите Poly Plane и с зажатым Shift растяните Plane- это будет наша земля.



Рис. 38

Выделите плэйн и, создав для него новый материал, назначьте grass.jpg на текстуру. Получится что-то подобное:

Рис.39

Давайте добавим домикам немного рельефности. Для этого обратимся к «бампу». Bump позволяет быстро добавить мелких деталей. Для этого чуть глубже познакомимся с настройками материала. Выберите кубик и нажмите на полке Renderring иконку Edit Material Attributes:

Рис. 40

Далее откроем редактор материалов Hypershade. Его можно найти в меню Window>Renderring Editors>Hypershade.

Рис.41

Открыв его, увидим следующее:



Рис. 42

В окне редактора Hypershade можно создавать и редактировать материалы. Во вкладке Materials отображаются все материалы, присутствующие в сцене, во вкладке Textures - текстуры и так далее. Для того, чтобы отредактировать один из них, кликните по материалу - откроются его настройки в Attribute Editor. Спустившись немного ниже, вы увидите атрибут Bump Mapping, на него «вешают» текстуру «бампа».

Рис.43

Повесим на него текстуру. Для этого в окне редактора Hypershade в списке материалов и текстур выберите File - так вы добавите новую файловую текстуру в сцену.

В рабочей области появится значок текстуры. Кликните на него - и в открывшихся настройках Attribute Editor назначьте файл bump_cube_a.jpg из папки sourseimages на эту текстуру, кликнув на «папочку». Если вы сняли выделение с текстуры, и настройки исчезли из Attribute Editor - просто кликните по нему еще раз.

Теперь иконка текстуры изменится, это значит, что к текстуре прикреплен файл.

Рис. 44

Нужно назначить эту текстуру на «бамп». Для этого выберите материал house_mat_1 - и его настройки появятся в Attribute Editor, схватите ММВ (средней кнопкой мыши!) текстуру и перенесите на атрибут Bump Mapping.

Рис. 45



После назначения сразу откроются настройки узла bump2d1, где Bump Depth - это сила воздействия «бампа», а на Bump Value у нас назначена текстура - кнопка со стрелочкой возле атрибута говорит о том, что у него есть исходящая связь. Уменьшите значение атрибута Bump Depth да 0,2. Посмотрите, как влияет изменение этого атрибута на внешний вид модели:

Рис. 46

Создайте еще 3 файловые текстуры в окне Hypershade и назначьте на них оставшиеся 3 файла bump_cube_b.jpg, bump_prism_a.jpg, bump_prism_b.jpg. Назначьте их на «бамп» для оставшихся материалов домиков и крыш. Теперь можно нажать Ctrl+s и сохранить сцену в папку scenes вашего проекта, при первом сохранении Мауа обратится к ней в первую очередь. Давайте настроим сохранение, нажав на небольшой квадратик рядом с Save Scene, это Op on Box:

Рис. 47

Открыв окно Op on Box, поставьте галочку напротив Incremantal save и Limit Incremental Saves, установив значение, например, в 20. Это значит, что в папке scenes создастся папка Incremantal save, куда будут сохраняться версии сцены каждый раз, когда вы нажимаете Ctrl+s.

2.3 Результаты апробации практикума по 3D-моделированию в программной среде Autodesk в основной школе

Разработанный практикум по теме «Основы 3D-моделирования в среде Autodesk» был апробирован в ходе педагогической практики в ГАОУ

«Гимназия № 1518» города Москвы.

Техническое оснащение данной гимназии было достаточным для изучения всех возможностей трехмерного моделирования в среде Autodesk и получения учащимися результатов своих практических работ.

Библиотечно-информационное обеспечение учебного процесса организовано за счет библиотечного фонда, который составляет более 32 тыс. экземпляров и непрерывно пополняется.

В гимназии имеется 4 компьютерных класса, количество компьютеров, используемых для осуществления образовательного процесса и имеющих сертификат качества равно 408. Так же в наличие 67 мультимедийных проекторов и 52 интерактивные доски. Помимо этого, учреждение имеет выход в Интернет со скоростью, превышающую 2 Мб/с.

Для начала было необходимо проанализировать учебную атмосферу, в рамках которой осуществлялась апробация с целью выявления желания учащихся, их интереса к трехмерному моделированию.

В связи с этим, учащимся была предложена анкета, представленная в приложении 2.

По результатам письменного опроса, можно было сделать вывод, что учащиеся положительно настроены к изучению темы трехмерного моделирования. Но, некоторые из учеников, посчитали эту тему трудной в связи с тем, что необходимо знать так же английский язык.

С трехмерным моделированием учащиеся были знакомы по просмотренным фильмам, где использовались компьютерные персонажи, по играм на мобильных устройствах.

На втором этапе апробации решались следующие задачи:

ѕ знакомство с трехмерным моделированием;

ѕ освоение инструментария выбранного программного обеспечения;

ѕ построение трехмерных моделей;

ѕ установление межпредметных связей через создание определенного вида и значения объектов;

ѕ последовательное выполнение заданий из практикума;

ѕ организация творческой самостоятельной деятельности учащихся с помощью метода проектов.

В заключении проводилась проверка эффективности предложенной методики. В ней участвовало 24 ученика 8 класса.

В течение образовательного процесса внимание уделялось:

ѕ поддержанию интереса со стороны учащихся к проводимым

занятиям по трехмерному моделированию с использованием программной среды Autodesk 3DS Maya;

ѕ поддержанию творческой обстановки на занятиях;

ѕ поддержание эффективной работоспособности;

ѕ создание комфортных условий для проявления большей активности со стороны учащихся.

При первоначальном объяснении цели и задачи урока было организовано проблемное обсуждение. Учащиеся выясняли, в каких сферах употребляется 3D-моделирование и замечали, что его можно употреблять так же в тех профессиях, которые на данный момент их интересуют больше всего. Ученики сами предложили перечень профессий, но пришли к выводу, что для первоначального этапа знакомства с принципами трехмерного моделирования стоит остановиться на таких специальностях, как архитектор и мультипликатор. Во время непосредственной работы учащиеся старались выполнять задания аккуратно, придерживаясь предлагаемых рекомендаций. Среди учеников даже образовался негласный конкурс на первенство выполнения задания.

Теоретическая часть темы изучалась в режиме интеграции с практикой, результаты работы тут же анализировались и улучшались. Была возможность как для собственного творческого подхода к оформлению, так и для коллективной оценки своего труда и труда своих одноклассников. Возможность консультаций, как с учителем, так и с остальными участниками образовательного процесса позволила постоянно поддерживать атмосферу сотрудничества. Нестандартные приемы работы с наглядным материалом, проверки знаний и умений и постоянный творческий процесс унёс учащихся в мир собственных идей, которые они в итоге воплотили в виде домашней проектной работы, пошедшей в качестве зачета по изучаемой теме.

Ниже представлены некоторые из проектов учащихся:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. Результаты деятельности учащихся



В результате апробации разработанного практикума на проведенных занятиях с учащимися была установлена эффективность проводимой работы по предложенной методике. У учащихся повысился образовательный интерес к различным школьным предметам, в том числе к математике и биологии. Одними из главных результатов проведенной апробации стали повышенный интерес к образовательному процессу и развитие творческого потенциала учащихся.



Заключение

В данной выпускной квалификационной работе был проведен анализ нормативных документов (ФГОС, примерная образовательная программа), психолого-педагогической и методической литературы, после чего мы описали оптимальные требования к составлению практических заданий в курсе информатики для достижения учащимися результатов, соответствующих образовательному стандарту.

Мы подготовили тематический практикум, опираясь на описанные методы и учитывая различные факторы, влияющие на усваивание предоставляемого материала. Задания, представленные в практикуме соответствуют требованиям, предъявляемым к результатам освоения основной образовательной программы и включают в себя разноуровневую систему задач. Апробация разработанного практикума была проведена в 8 классе общеобразовательной школы, после чего был описан результат проведенной апробации. Была произведена оценка качества эффективности предложенной методики, после чего, мы сделали вывод, что разработанный практикум можно использовать в рамках изучения школьного курса информатики.

Применение разработанного практикума в процессе преподавания позволит упростить работу учителей и значительно повысить качество обучения по теме «3D-моделирование».



Список используемой литературы

1. Приказ Минобрнауки РФ от 17.12.2010 N 1897 "Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 01.02.2011 N 19644).

2. Атанов Г. А. Как учить пользоваться знаниями, или Введение в практику деятельностного обучения. Донецк, 2004. - 108 с.

3. Бешенков С. А., Е. А. Ракитина Непрерывный курс информатики. - М., изд.: Бином, 2008. - 143 стр.

4. Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. Учебник для 8 класса. Изд. 2- е, испр. - М., 2014. - 160 с.

5. Волкова А. А. Психология и педагогика для студентов вузов. - Ростов н/Д.: Феникс, 2005. - 249 с.

6. Гервер В. А. Развитие творческой графической деятельности школьников (на примере обучения черчению) : Дис. … канд. пед. наук: 13.00.02 / Гервер Владимир Александрович; Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени педагогический государственный университет им. Ленина. - М., 1996. -34 с.

7. Гуревич П. С. Психология и педагогика. - М.: ЮНИТИ, 2005. - 320 с.

8. Кузнецов А. А. Методика обучения информационному моделированию в основной школе / Самовольнова Л. Е. - М., изд.: Бином, 2004.

9. Лапчик М. П. Методика преподавания информатики.- изд.: Академия, 2001. - 624стр.

10.Ломов Б. Ф. Опыт экспериментального исследования пространственного воображения /Ломов Б. Ф. Проблемы восприятия пространства и пространственных представлений / Под ред. Б.Г. Ананьева и Б.Ф. Ломова. М.: Изд-во АПН РСФСРБ, 1961. С. 185-191.

11. Могилев А. В. Информатика: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / Могилев А. В., Пак Н. И., Хеннер Е. К. Под ред. Хеннера Е. К. - 2-е изд., стер. М., 2003. - 816 с.

12 .Новиков А. М. Методология учебной деятельности. - М.: Изд-во Эгвес, 2006.

13 .Оганесян Н. Т. Педагогическая психология: Вопросы образования и обучения: Система разноуровневых контрольных заданий. - М.: КноРус, 2006. - 324 с.

14. Основы общей теории и методики обучения информатике : О-75 учебное пособие / [А. А. Кузнецов и др.] ; Под ред. А. А. Кузнецова. - М. : Изд-во БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 207 с.

15. Первин Ю. А. Методика раннего обучения информатике: Методическое пособие / Первин Ю. А. М., 2005. - 228 с.

16. Перевозчикова М. С. Интеграция учебной и внеучебной деятельности как условие развития самообразования учащихся по информатике : Дис.

... кандидата педагогических наук : 13.00.02 / Вятский государственный гуманитарный университет. Киров, 2011. - 200 с.

17. Пидкасистый П. И. Педагогика. Учебное пособие студентов педагогических вузов и педагогических колледжей / Под ред. Пидкасистого П.И. - М.: Педагогическое общество России, 2005 - 608 с.

18. Рубинштейн С. Л. О мышлении и путях его исследования. - М.: АПН СССР, 1985.

19. Рыжов В. Н. Дидактика: Учебное пособие для студентов педагогических колледжей и лицеев. М., 2014. - 318 с.

20. Самылкина Н. Н. Общие вопросы методики обучения информатике в средней школе: Учебное пособие. - М.: МГПУ, 2003.

21. Семакин И. Г. Информатика. Учебник для 8 класса. М., 2014. - 294 с.

22. Семакин И. Г. Преподавание базового курса информатики в средней школе: Методическое пособие / Семакин И. Г., Шеина Т. Ю. - 2-е изд. испр. и доп. - М., 2004. - 540 с.

23. Софронова Н. В. Теория и методика обучения информатике: Учебное пособие. М., 2004. - 223 с.

24. Теория и методика обучения информатике: учебник / [М. П. Лапчик и др.] ; под. ред. М. П. Лапчика. - М., 2008. - 592 с.

25. Тозик В. Т. 3ds Max 8: трехмерное моделирование и анимация: системы частиц, материалы, источники света и камеры, искажения пространства, высококачественная визуализация, специальные возможности 3ds Max 8: наиболее полное руководство. - СПб: БХВ-Петербург, 2006. - 996 с.

26. Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Учебник для 8 класса. М., 2011. - 178 с.

27. Хуторской А. В. Современная дидактика: Учебник для вузов. - СПб: Питер, 2001. с. 544.

28. Чарыкова С. В. Формирование ключевых компетенций учащихся на основе метода проектов в процессе обучения информатике учебно- методическое пособие. Челябинск, 2011. - 214 с.

29. Чернякова Т. В. Трехмерное моделирование и анимация в 3DS MAX : учебно-практическое пособие. Екб., 2009. - 90 с.

30. Философия науки: системный аспект. Учебное пособие для преподавателей, аспирантов, магистров философских и не философских специальностей / [А. И. Уемов и др.] - Одесса: Астропринт, 2010. - 360 с.

31. Информатизация общего среднего образования: Научно-методическое пособие / Под. ред. Д. Ш. Матроса. М., 2004. - 384 с.

32. Богомолова Е. В. Программа курса «Теория и методика обучения информатике на начальной ступени» // Информатика и образование. 2007.

- № 7. - с. 86 - 99.

33. Буркова Л. Л. Организация проектно-исследовательской деятельности при изучении объемных фигур в начальной школе // Концепт. - 2015. - № S25. - с. 1-8.

34 .Ермаков А. И. Роль объемного моделирования в подготовке специалистов для инновационного машиностроения // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П.

Королёва (национального исследовательского университета). - 2012. - № 3 - 2 (24). - с. 360-368.

35 .Кузнецов А. А., Бешенков С. А., Ракитина Е. А. Информатика. Избранные главы из учебника для VIII класса общеобразовательной школы // Информатика и образование. 2006. - № 8 - 12

36. Маринкин А. П. Использование трёхмерных графических изображений при курсовом проектировании // Исследования Московского государственного технического университета МАМИ. - 2012. - № 2. - с. 325-327.

37. Миронов В. Н. Разработка и внедрение электронного практикума по дисциплине «Электротехнические материалы» // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2007. № 2. - с. 302-305.

38. Федотова Н. В. Трехмерное моделирование в преподавании графических дисциплин // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 12-1. - с. 68-70.

39. Фельдштейн Д. И. Приоритетные направления развития психологических исследований в области образования и самообразования современного человека. / Вопросы психологии. 2003. - №6.

40. Щедрина Е. В. Формирование и методика применения сетевого ЭУМК

«Информатика» // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». - 2011. - № 4 (49). - с. 154-157.



Приложение 1

Задание 2. Изучаем теорию вероятностей, бросая игральные кости.

Создадим новую сцену, нажав Ctrl+n.

Сделаем стол, на который буду падать кости. Для этого выберем Polygon Primitive - Cube. Нажмите и удерживайте Shift+RMB в пустом месте и выберите Polygon Cube.

Рис. 48

Выбрав инструмент, растяните основание куба на сетке, и отпустите мышь. Теперь нужно задать толщину. Не выходя из инструмента, потяните вверх на нужную высоту и отпустите.



Рис. 49

Рис. 50

Так создаются примитивы без зажатой клавиши Shift . Если вас не устраивает размер стола, вы можете вручную вбить необходимые вам значения в Channel Box.



Рис. 51

Чтобы увидеть объект в режиме отображения материалов, нажмите на иконку Smooth Shade All на полке вьюпорта или клавишу «5»:

Рис. 52

Сделаем бортики для стола. Для этого кликните и удерживайте RMB на столе, вам откроется Marking Menu. Потяните вниз, выбрав Face:

Рис. 53

Вы перешли в режим редактирования компонентов. В нашем случае это грани (Face). Выделите верхнюю грань, кликнув на нее. Грань подсветится зеленым. Нажмите и удерживайте Shift+RMB - появится Marking Menu с инструментами редактирования «фэйсов». Потяните вниз, выбрав Extrude Face:

Рис. 54



Появится манипулятор инструмента:

Рис. 55

Не выходя из инструмента (т.е. не нажимая в пустом месте), посмотрите в Channel Box. Там в Inpust (т.е. входящих связях) вы первой найдете ноду polyExtrudeFace1. Опуститесь немного и поменяйте значение Offset (смещение) на 0,3 - 0,4 (можно писать .3 - Мауа понимает это как 0,3). У стола появятся бортики:

Рис. 56

Нажмите клавишу «g», чтобы повторить инструмент. На этот раз потяните немного вниз за ручку манипулятора. Стол готов. Создадим Poly Cube снимем фаски, чтобы края не были такими острыми. Для этого выделите кубик и в меню Edit Mesh>Bevel

Рис. 57

Скорее всего после выполнения бевела кубик будет выглядить таким образом:

Рис. 58

Это потому что инструмент работал с настройками по умолчанию Настроим его. Поскольку в Мауа есть Constracion History, большую часть инструментов можно настраивать уже после их применения. Посмотрим в Inputs в Channel Box. Там вы должны увидеть ноду (загружаемый класс) polyBevel1. Увеличьте Segments до 3 и уменьшайте значение Fraction, пока кубик не станет выглядеть следующим образом:

Рис. 59

Чтобы не вбивать значения наугад, можно выделить атрибут, зажать Ctrl и с ММВ потянуть курсор в пустом месте вьюпорта. Придадим текстуру для кубика. Для этого нужно сделать юви. Юви (UV's) - это развертка геометрии. Выделите кубик и выполните команду из меню UV>Automatic.

Рис. 60

Грани кубика подсветятся, появятся непонятные манипуляторы.



Рис. 61

Юви сняты, просто выйдем из инструмента. Для этого зажав и удерживая RMB на кубике, выберите Object Mode. Это режим выделения объекта.

Рис. 62

Назначим на кубик новый материал. Для этого выделив кубик, идем на полку Render и нажимаем на иконку Blinn.



Рис. 63

В открывшихся настройках инструмента в Attribute Editor назначаем текстуру, кликнув на кнопку в виде шахматной доски напротив атрибута Color. Поскольку мы все еще находимся в том же проекте, Мауа отправит вас в папку sourseimages. Назначьте как текстуру файл dice_color.jpg. Должно получиться слудеющее:

Рис. 64

Если вам не видно текстуру - нажмите 6 или иконку на полке вьюпорта:



Рис.65

Добавим бамп. Кстати, вы помните, что такое бамп? Для этого выделите кубик и нажмите кнопку Edit Material Attributes на полке Renderring.

Рис. 66

В Attribute Editor открылись настройки материала, нажмите на кнопку в виде шахматной доски рядом с Bump Mapping и в окне Create Render Node выбрав File, создайте файловую текстуру.



Рис. 67

В узле file2, кликнув на иконку папки, назначьте файл dice_bump.jpg на бамп.

Рис. 68

Сделаем рендеринг кубика. Для этого нажмите на иконку с хлопушкой на полке Renederring, откроется окно рендера.



Рис. 69

Чтобы бамп действовал не так сильно, уменьшите значение Bump Depth в узле bump2d1 до желаемого значения. В практикуме это 0,05.

Рис. 70

Снова произведите рендеринг, нажав на кнопку с хлопушкой уже в окне рендера. Теперь кубик выглядит аккуратнее:

Рис. 71

Назначим на стол зеленое сукно. Для этого выделите верхний фейс стола, перейдя в режим компонентов Face (нажмите и удерживайте RMB).

Рис. 72

Назначьте на него новый материал, нажав на иконку Lambert Material на полке Renderring. В открывшихся настройках материала выберите цвет, выбрав в поле рядом с атрибутом Color: Выберите зелёный цвет

Рис. 73

Анимация!

Поместите кубик над столом, поверните его произвольно. Для этого перейдите в инструмент вращения и поворачивайте за сам кубик, а не за одну из осей. Сдублируйте кубик, используя команду Ctrl+d.

Поверните второй кубик еще раз произвольно, чтоб было где-то так:

Рис. 74

Переходим в Menu set динамики. Для этого нажмите F5 или выберите из выпадающего меню в левой части Status line:

Рис. 75

Далее выделите кубики и выполните Fields/Solvers> Create Active Rigid Body.



Рис. 76

Атрибуты перемещения и вращения подсветятся желтым, это значит, что атрибут имеет зависимость:

Рис. 77

Body.

Выделите стол и выполните команду Fields/Solvers>Create Passive Rigid



Рис. 78

Атрибуты Translate и Rotate стола также подсветятся желтым. Теперь кубики и стол могут взаимодействовать. Осталось только добавить гравитацию. Для этого создадим поле. Выделите кубики и выполните команду Fields>Gravity. В Outliner появится поле гравитации.

Рис. 79



Необходимо заранее установить диапазон анимации. Для этого на Range Slider в поле справа внесите значение 250, это значит, что длина ролика будет 250 кадров.

Рис. 80

Перейдите в первый кадр проигрывания анимации, нажав на кнопку Go to start of playback range и протестируйте анимацию.

Рис. 81

Поставим свет. Создадим прожектор из меню Create> Lights>Spot Light, свет создается в ориджине, поднимите его за ось у.

Рис. 82

Разверните светильник конусом вниз, осветив стол. В Attribute Editor в настройках света изменим значения Cone Angle и Penumbra Angle.

Рис. 83

Во выпадающем списке Shadows в подсписке Depth Map Shadow A ributes ставим галочку напротив Use Depth Map Shadows, чтобы на рендере появились тени и Resolutieon (разрешение) тени увеличиваем до 1024, чтобы улучшить качество отображения теней.

Рис. 84



Попробуем произвести рендеринг статичной картинки и посмотреть, как работает свет в сцене. Нажмите на кнопку с хлопушкой на полке Renderring.

Рис. 85

Сделаем рендеринг анимации. Сейчас мы будем рендерить видео в несжатое avi. Откроем настройки рендера, нажав на кнопку на полке:

Рис. 86

В окне настроек рендера в выпадающем списке File Output выбираем avi.



Рис. 87

В разделе Frame Range укажите первый (Start frame) и последний кадр (End frame), в нашем случае 1 и 250.

Рис. 88

Теперь выполняем команду Batch Render, нажав на полке Renderring на иконку Batch Render.



Рис. 89

В Script Editor отобразится сообщение, что рендер идет.

Рис. 90

По окончанию рендера Мауа сообщит об этом. Получившееся видео вы найдете в папке images вашего проекта.



Приложение 2

Анкета для учащихся 8 классов.

1. Знаете ли Вы, что такое трехмерное (3D) моделирование? Если да, то опишите коротко своими словами.

2. Встречали ли Вы в жизни трехмерное моделирование? Приведите, пожалуйста, примеры.

3. Как Вы считаете, в каких профессиях может быть использовано построение трехмерных моделей?

4. Хотели бы Вы узнать основы 3D-моделирования и научиться строить объемные модели?

5. Как бы Вы смогли использовать трехмерное моделирование в примерно выбранной вашей будущей профессии?

Размещено на Allbest.ru