Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 139
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ МАТЕМАТИКИ
СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ В СРЕДЕ MAGICAVOXEL
КУРСОВАЯ РАБОТА
БАКАЛАВРА
по направлению подготовки 44.03.01. «Педагогическое образование»
профиль «Информатика и ИКТ»
Дисциплина «Компьютерное моделирование»
Выполнил: студент
очной формы обучения 4 курса
физико-математического факультета
Ситникова Мария Николаевна
Научный руководитель:
доцент кафедры информатики и
МПМ, к.п.н.,
Богданова Мария Васильевна
Воронеж – 2019
Содержани
Введение 3
Глава 1. Основы моделирования 4
1.1 Понятие модели. Виды модели 4
1.2 Требования федерального государственного образовательного стандарта к линии моделирования в средней школе 5
1.3 Требования федерального государственного образовательного стандарта к школьным учебникам содержащую линию моделирования 8
1.4 Анализ наиболее популярных сред моделирования, использовавшихся в средней школе 12
1.5 Использование опыта учителей информатики в преподавании моделирования. 14
Глава 2. Создание модели используя среду MagicaVoxel 16
2.1 Основы работы с данной средой 16
2.2 Постановка задачи 21
2.3 Компьютерная реализация 22
Заключение 28
Список литературы 29
Введение 3
Глава 1. Основы моделирования 4
1.1 Понятие модели. Виды модели 4
1.2 Требования федерального государственного образовательного стандарта к линии моделирования в средней школе 5
1.3 Требования федерального государственного образовательного стандарта к школьным учебникам содержащую линию моделирования 7
1.4 Анализ наиболее популярных сред моделирования, использовавшихся в средней школе 11
1.5 Использование опыта учителей информатики в преподавании моделирования. 12
Глава 2. Создание модели используя среду MagicaVoxel 15
2.1 Основы работы с данной средой 15
2.2 Постановка задачи 20
2.3 Компьютерная реализация 21
Заключение 26
Список литературы 27
Введение
Данная работа посвящена рассмотрению такого современного направления в информатике, как моделирование.
С понятием “модель” общество знакомо с самого детства. Игрушечные машины, кукольные домики являются моделями реальных объектов и играют большую роль в развитии ребенка. Вырастая, подростки начинают увлекаться данным видом деятельности и по большей части строят на этом свое будущее.
Актуальность данной тематики состоит в том, что процесс “компьютеризации” в России набирает большую популярность, следовательно, увеличился интерес использования компьютеров в науке и образовании. В настоящее время, развитие ЭВМ стало толчком для применения компьютерного моделирования в различных сферах общества. Любой квалифицированный специалист должен уметь не только работать в среде моделирования, но и владеть информационными технологиями для внедрения полученной модели в производство.
Цель курсовой работы: рассмотреть компьютерное моделирование на примере создания модели в программе MagicaVoxel.
Объект: среда моделирования MagicaVoxel.
Предмет: процесс построения модели в среде MagicaVoxel.
Задачи:
1) проанализировать научную и публицистическую литературу для рассмотрения данной темы;
2) изучить историю компьютерного моделирования;
3) применить выбранную программу для построения компьютерной модели, выделить положительные и отрицательные особенности программы;
4) создать компьютерную модель.
Данная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.
Глава 1. Основы моделирования
1.1 Понятие модели. Виды модели
Для того, чтобы определить свойства, особенности определенного объекта, необходимо провести эксперимент в реальных условиях. Но чаще всего данная идея невозможна, потому что, если реализация на настоящей ракете или самолете губительна для жизни человека. Поэтому, благодаря информационным технологиям можно создать компьютерную модель, которая обладает такими же возможностями, как и сам объект.
Современное моделирование является предметом познания внешнего мира, поэтому изучение данной темы в учебных заведениях весьма актуально. В учебно-методических комплексах, рекомендованных федеральным государственным образовательным стандартом применяются разные практические и теоретические вариации.
Приведем примеры понятия модели из УМК:
1) Модель – созданный человеком объект, совмещающий в себя признаки, свойства предмета, процесса или явления [15, с. 140].
2) Модель – это упрощенный вид реального объекта [12, с. 98].
3) Модель – новейший объект, который, опираясь на цель моделирования, показывает свойства, признаки процесса, явления или предмета [3, с. 100].
На данный момент существуют 2 вида модели, применяемые в жизни человека – это натуральная модель и информационная. Для улучшения результата рекомендуется использовать данные модели совместно.
Натуральные модели показывают форму, свойства реального объекта. Например: манекен в магазине, ракетная установка, глобус.
Информационные модели являются описанием объекта. Например: чертеж, математический расчет.
Деятельность человеком при создании модели называется моделированием. В мире информационных технологий главным средством моделирования являются различные программы, а именно компьютер, с помощью которого выполняются расчеты и построение.
Таким образом, понятие модели весьма многогранно, а процесс моделирования изучается до сих пор.
1.2 Требования федерального государственного образовательного стандарта к линии моделирования в средней школе
Федеральный государственный образовательный стандарт является неотъемлемой частью учебного процесса [6, 9]. На данный момент сформированы основные тенденции, к которым стремится каждое учебное заведение (табл.№1).
Таблица №1. Основные тенденции ФГОС
| Цель обучения | От усвоения ЗУН к формированию учиться |
| Содержание | Включение содержания в контекст решения жизненных задач |
| Учебная деятельность | От стихийности – до стратегии целенаправленной организованности |
| Формы обучения | От индивидуальной деятельности к учебному сотрудничеству |
При проведении урока Информатики необходимо соблюдать санитарно-гигиенические требования по ФГОС (табл. №2).
Таблица №2. Санитарно-гигиенические требования по ФГОС
| Общее содержание | Критерий | Требование |
| Оборудование кабинета информатики | Уровень освещенности | на столах - 300 - 500 лк, на классной доске 300 - 500 лк |
| Микроклимат | температура - 19-21° С, относительная влажность - 55-62 % | |
| Окна учебного заведения | Расположение — север, северо-восток | |
| Использование компьютерной техники | Освещенность на столах обучающихся - не ниже 300 лк. | |
| Составление расписания уроков (шкала трудности — 6 баллов) | 5-9 класс | Данный предмет проводится на 2-4 уроках |
| 10-11 класс | Данный предмет проводится на 2-4 уроках | |
| Физ.минутки | ФМ для улучшения мозгового кровообращения ФМ для снятия утомления с плечевого пояса и рук ФМ для снятия утомления с туловища ФМ для снятия напряжения глаз | Проводятся в середине урока |
| Форма учебной деятельности с использованием ПК | Урок | непрерывная длительность работы, связанной с фиксацией взора непосредственно на экране, на уроке не должна превышать для обучающихся в 5-9 классе – 30 минут, в 10-11 классах - 35 минут прослушивание аудиозаписи – 20 минут |
Моделирование является молодой и сложной темой во внедрении в учебный процесс, поэтому были выявлены следующие требования [1, 7]:
1) К основной образовательной программе в рамках федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования (5-9 кл.) [11, c. 175]:
- Знание, понимание преобразования и использования модели для решения математических задач;
- Получить представление о модели, видах модели;
- Иметь понятие о вероятностных моделях, умение извлекать информацию из таблиц, диаграмм, схем;
- Выполнение проектных работ по теме моделирование.
2) К основной образовательной программе в рамках федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования (9-11 кл.) [5, c. 129]:
- Сформировать представление о математических моделях;
- Моделировать и применять в обычной жизни реальные ситуации, просматривать и анализировать результат;
- Изучение компьютерно-математической модели, владение на базовом уровне;
- Умение моделировать различные объекты, анализировать полученные данные.
Таким образом, ФГОС только идет на путь написания учебных программ по моделированию.
1.3 Требования федерального государственного образовательного стандарта к школьным учебникам содержащую линию моделирования
Компьютерное моделирование – один из сложнейших разделов школьного курса информатики и ИКТ. Часть «Моделирование и формализация» входит в обязательный минимум содержания образования в средней школе, а также в учебно-методических комплектах различных авторов используются кардинально отличающийся друг от друга материал, начиная понятием и заканчивая работой в среде моделирования.
Учебно-методический комплекс, в котором описывается полное содержание линии моделирования
1) УМК Босова Л.Ю. – 5-6 класс, 9 класс, 10-11 класс
2) УМК Хеннер Е.К., Семакин И.Г. – 8 класс, 11 класс
3) УМК Угринович Н.Д. – 9 класс
4) УМК Гейн А.Г., Ливчак А.Б. – 10 класс
5) УМК Поляков К.Ю. – 11 класс
Далее приведен анализ подходов данных авторов к предоставлению информации по данной тематике.
1. Рассмотрим изучение моделирования в учебно-методическом комплексе Босовой Л.Ю. На изучение таких понятий, как модели объектов, назначение и классификация, графики и диаграммы, информационные модели на графах, вычислительные таблицы, объекты отведено около 12 уроков в 5-6 классах. Далее учащиеся подробно разбираются с различными видами моделей, опираясь на учебные предметы (математика, физика, биология и так далее), изучают этапы моделирования, затрагивают тему математического моделирования и как применить полученные знания в жизни уже в 9 классе. А работать, непосредственно, в средах для создания моделей, делать собственные проекты подростки могут в 10-11 классах. Содержание учебного материала систематично на протяжении всего периода обучения, полученные знания проверяются на каждом этапе, что дает возможность без труда освоить курс моделирования [3, c. 85].
2. Анализ УМК И.Г. Семакина, Е.К. Хеннер «Информатика и ИКТ. Базовый курс. 8 класс» позволяет выявить определенную структуру. За основу авторы берут информационное моделирование и выделяют 4 параграфа (Понятие модели. Назначение и свойства моделей; Информационное моделирование; Табличные модели; Тестирование по данной главе), в которых рассматриваются понятия [12, c. 193]:
- Модель;
- Виды информационных моделей;
- Области применения компьютерного информационного моделирования.
Практические работы учащихся направлены на изучение и освоение графических информационных моделей (растровый редактор Paint) и табличных информационных моделей (текстовый процессор MS Word).
В 11 классе в учебнике «Информатика. Углубленный уровень. 11 класс» более подробно рассматривается структура моделирования, упор идет на математическое моделирование, где главную роль занимает задача теплопроводности, задача балистики с сопротивлением и без, расчет стрельбы по цели и пустоте, в совокупности с программой задачи на языке Pascal. Учебное пособие подойдет далеко не каждому учащемуся, так как требуется знание основ, и ежедневная тренировка на компьютере [12, c. 369].
Таким образом, данное УМК вмещает в себя большое количество полезной и нужной информации, объяснение материала элементарно, благодаря примерам из различных областей жизни человека, но большим недостатком является минимальный объем практических заданий.
3. Рассмотрим УМК Угринович Н.Д. «Информатика и ИКТ. 9 класс». Автор описывает основные этапы разработки моделей на компьютере, построение модели с пошаговым описанием действий, а также, в начале изучения дает полную базу теоретического материала, закрепив изученное тестами и заданиями. Данная тема состоит из 8 параграфов:
- Моделирование, формализация, визуализация;
- Моделирование как метод познания;
- Основные этапы разработки моделей на ПК;
- Построение физических моделей;
- Решение уравнений;
- Экспертные системы;
- Информационные модели управления объектами;
- Тестирование по данной теме [15, c. 170].
Практические работы представлены в виде разработки проектов, которые связаны не только с научной, но и повседневной деятельностью, что делает процесс обучения интересным. Учебное пособие достаточно укомплектовано для изучения как теории, так и практики.
4. Проведя анализ УМК Гейн А.Г., Ливчак А.Б. «Информатика и ИКТ для 10 класса», можно сделать заключение, что особенностью данного учебного пособия является последовательность и доступность информации, состоящая из трех глав. В первую очередь рассматривается модель – как объект, примеры из жизни, виды модели. Второй частью является уже логико-математическая модель с практическими работами двух видов сложностей. И в третью очередь были разобраны задачи на управление объектами, но теме отведено наименьшее количество часов, что говорит о теоретической важности, чем о практической [4, c. 186].