Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 141
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5. УМК Поляков К.Ю. «Информатика. Углубленный уровень. Учебник для 11 класса». В данном пособии рассматривается:
- Понятие модели;
- Виды модели;
- Этапы моделирования;
- Модели:
А) в системе массового обслуживая;
Б) банка;
В) в биологии.
Автор рассматривает более широко другие сферы информатики, но в плане моделирования дает только базу, основываясь на теории с минимум практических работ, не более [8, c. 73].
На основе изучения всех учебно-методических комплексов можно сделать вывод, что материал можно подобрать для разных ступеней изучения моделирования. В каждом учебном пособии есть свои плюсы и минусы, но при использовании в совокупности нескольких авторов, освоении тем и реализации на компьютере в средах моделирования, можно достичь высокого уровня.
1.4 Анализ наиболее популярных сред моделирования, использовавшихся в средней школе
С введением моделирования в образование преподаватели всего мира начали задумываться, какие программы для создания моделей можно взять для изучения с учениками. Ниже приведен перечень наиболее популярных сред моделирования на 2019-2020 год (Табл.№3). Так же можно комбинировать программы для создания игр, анимационных видео и так далее [2, 13].
Таблица №3 Особенности сред моделирования
| Среда моделирования | Положительные элементы | Отрицательные элементы |
| Sculptris | Простой интерфейс; Моделирование персонажа для игр; Свойство симметрии. | Ограниченный функционал. |
| Sketchup | Создает интерьер, здание за малое количество времени; Возможность создания и сохранение мебели; Возможность работать слоями. | В платной версии полный функционал. |
| Blender | Бесплатно; Возможность разработки видеороликов; Возможность создания простых форм. | Сложный интерфейс. |
| 3D Studio Max | ПО используется на многих производственных предприятиях; Можно работать как в школе, так и дома; Простой интерфейс; Бесплатно. | - |
| Autocad | Применяется для математических моделей; Большой набор функций; Бесплатно. | - |
| LeoCAD | Установка на операционную систему Windows, Linux; Бесплатно; Прилагается инструкция по использованию; Понятный интерфейс. | - |
В учебных заведениях на моделирование отводится незначительное количество времени, в связи с этим во многих программах дети даже не доходят до практики на компьютерах. Только в учебных пособиях Семакина Н.Г. и Угриновича Н.Д. можно увидеть практические работы в среде 3D MAX и Blender. Решение данной проблемы выполнимо с помощью дополнительных занятий, курсов по моделированию, если руководству школы, гимназии или лицея тема создания 3D объектов будет интересна [14, c. 59].
Для решения математических задач применяются программы ABS Pascal и табличный процессор MS Excel. Так как с сентября 2020 года во всех учебных заведениях операционная система Windows должна быть заменена на отечественное программное обеспечение в виде ОС Lunix, целесообразно рассматривать задачи в табличном процессоре LibreOffice Calc.
Таким образом, можно сделать вывод, что сред для создания моделей великое множество. Необходимо выбрать направление своей деятельности, скачать инструкцию по использованию и работать.
1.5 Использование опыта учителей информатики в преподавании моделирования.
Для рассмотрения данного вопроса были взяты отзывы с сайтов «Пикабу», «Хабр», «Будни учителя». А также лично были опрошены учителя различных учебных заведений. Безусловно, каждый преподаватель считает, что преподавать моделирование можно и нужно, так как это интересно, развивает логическое и пространственное мышление и расширяет кругозор [8, c. 35].
В изучении моделирования есть минусы, которые будут описаны ниже:
- Отсутствие квалифицированных специалистов;
- Ограниченное количество часов на изучение материала;
- Отсутствие учебной программы.
Плюсы в изучении моделирования как для учителей, так и для учеников:
- Выпуск учебной литературы по моделированию;
- Повышение интереса учащихся к предмету Информатика;
- Применение технологий для дальнейшей профессиональной деятельности;
- Введение в мир информационных технологий [13, c. 61].
В настоящее время моделирование пользуется большим спросом, но для преподавателя это дополнительный груз, особенно если до этого данная тема не преподавалась. Для того, чтобы освоить моделирование и стать профессионалом, необходимо пройти курсы повышения квалификации, изучить учебную литературу, составить уроки в соответствии с требованиями ФГОС и, прежде всего, проявить настоящий интерес к данной теме [5, c. 199].
Так как сейчас популярна тема воксельного моделирования и игры Minecraft, молодые учителя информатики для изучения на практике моделей и объектов вводят программу MagicaVoxel.
Например, преподаватель школы имени Вернадского №1553 Морозов Илья Владимирович на своих занятиях по моделированию – курсах, работает в данной среде моделирования. Что же говорит об этом учитель: “Создавать модели в программе MagicaVoxel одно удовольствие, мотивация детей что-либо создавать на высшем уровне, так как они чувствуют себя такими же разработчиками персонажей игры Minecraft, как и опытные специалисты. Если преподавателю ставят условие, что нужно вводить такие курсы по моделированию, то эту программу можно освоить буквально за день, но, для того, чтобы создать шедевр с подсветкой, естественно, нужно больше времени”.
Преподаватель МБОУ СОШ №106 города Воронеж Цепко Ирина Владимировна говорит, что “программа по установке не представляет никаких сложностей, поэтому домашнее задание можно и нужно давать для большей производительности на уроках, так как дети дома будут разбираться в материале и настройках”.
Таким образом, преподаватели рекомендуют использовать программу MagicaVoxel в учебных целях и развивать не только логическое, но и пространственное мышление.
Глава 2. Создание модели используя среду MagicaVoxel
2.1 Основы работы с данной средой
Приложение доступно для операционной системы как Windows, так и Mac. Помимо стандартных инструментов разработчики реализовали поддержку ввода команд, что делает программу не только легкой, но и непосредственно эффективной. MagicaVoxel является весьма комфортной и удобной в использовании. Проведя анализ интерфейса и сравнив другие среды по созданию моделей можно сделать вывод, что проходить обучение в различных учебных заведениях в данной программе вполне можно. Суть программы заключается в построении модели на основе кубиков — вокселей.
Основные преимущества программы:
1) Простой интерфейс;
2) Бесплатное приложение;
3) Установка на различные операционные системы;
4) Реализация моделей в компьютерных играх;
5) Применение модели в других программах;
6) Для установки требуется малое количество памяти;
7) Хороший набор инструментов;
8) Возможно применение в учебном процессе.
Ниже отражены возможности данной среды.
В самом начале нам дается куб, за пределы которого выходить нельзя (Рисунок 1). Слева размещена палитра и набор кистей, а справа уже готовые модели, которые являются базовыми при скачивании. Сверху располагаются 2 режима программы — Model и Render. Первый режим позволяет создавать модель, а во втором происходит процесс получения изображения компьютерной модели с настройками света и выбором материала объекта. Особенностью здесь является установка горячих клавиш, и строки с подсказками для вызова внизу экрана. Рядом располагаются режимы камер, то есть как можно поворачивать модель.
Рис.1В программе всего 3 основных действия – это строить (attach), вырезать – стирать (erase), рисовать (paint).
Процесс управления программой с помощью мыши:
Средняя клавиша мыши – двигать куб;
Правая клавиша мыши – крутить куб;
Левая клавиша мыши – рисовать на поле.
Основные инструменты программы:
Палитра – помогает настроить нужный цвет, поменять местами, сделать градиент, подобрать оттенок, на полтона отличающийся от предыдущего.
Кисти – необходимы для рисования (6 штук). Кисть Line нужна для создания линий, как прямых, так и извилистых. Кисть Сenter необходима для выполнения круглых рисунков (узоров). Изготавливать модель, сохранять, а затем вставлять в другой проект может кисть Pattern. Кисть Voxel позволяет рисовать одним вокселем, для работы с более маленькими деталями, а команда Box чертит большими блоками.
Аналоги MagicaVoxel.
1) Программа - 3D-Coat (Рисунок 2)
а) Описание.
Комерческая программа, которая создает трехмерные модели с твердой поверхностью и свободной формой, специализируется на воксельном и полигональном моделировании.
б) Инструменты.
Создают и редактируют полигональную модель, профессионально можно текстурировать, а так же делать модель анимационной.
в) Приложение является платным.
г) Поддержка ОС - Mac, Windows, Linux.
Рис.22) Программа – VoxelShop (Рисунок 3)
а) Описание.
Бесплатная программа, которая создает трехмерные модели, основываясь на вексельном программировании.
б) Инструменты.
Большое количество цветов, анимация моделей, текстурирование деталей и поворот камеры для детального создания объекта.
в) Приложение является полностью бесплатным.
г) Поддержка ОС - Mac, Windows, Linux.
Рис.33) Программа – Marmoset Hexels 2 (Рисунок 4)
а) Описание.
Платная программа, позволяющая создавать модели, базируясь на геометрических фигурах.
б) Инструменты.
Интересная игровая площадка с различным количеством кистей, которые позволяют делать анимационные модели, а также создавать интерьер комнат.
в) Приложение является платным.
г) Поддержка ОС - Mac, Windows.
Рис.4
4) Программа – Qubicle Voxel Editor (Рисунок 5)
а) Описание.
Платная программа, которая создает блочные модели на основе вокселей.
б) Инструменты.
Возможность применять модели в компьютерных играх, простой интерфейс, а также можно печатать объект в дополнительной программе.
в) Приложение является платным.
г) Поддержка ОС - Mac, Windows, Steam.
Рис.55) Программа – 3D Pixel Artist (Рисунок 6)
а) Описание.
Бесплатная программа, позволяющая создавать воксельные модели.
б) Инструменты.
Максимально простая в использовании с возможностью печати объекта. Можно зеркалить модель и удалять элементы.
в) Приложение является полностью бесплатным.
г) Поддержка ОС - Iphone, iPad.
Рис.62.2 Постановка задачи
Мир информационных технологий широко вошел в обыденную жизнь многих людей. В общеобразовательных учреждениях большое внимание уделяется предмету информатика, а новые темы для рассмотрения, это программирование и моделирование.
Проведя анализ учебной литературы, сайтов в интернете, а так же почитав отзывы преподавателей, было решено моделировать в той программе, которая не слишком активно используется в учебных заведениях, а зря.
Целью данной работы является создание модели в среде MagicaVoxel, описав при этом этапы обработки объекта.
При создании курса на базе учебного заведения, в дальнейшем, может быть выполнена реализация проектов, на темы:
- “Достопримечательности Воронежа”;
- “Мое любимое место в Воронеже”;
- “Город мечты”;
- “Я – разработчик игр”;
- “По местам Великой Отечественной Войны”;
- “Изобретение будущего”;
В данной среде можно выбрать разную цель в построении модели, начиная от обычного объекта, и, заканчивая компьютерными играми.
2.3 Компьютерная реализация
Для реализации проекта на тему: “Любимое место в Воронеже”, было решено сделать модель зеленого театра (рисунок 7) в программе MagicaVoxel.
Рис.7Работа состоит из двух этапов:
1. Построение лестницы , ступеней и фонарей.
2. Построение самого театра.