CC BY
25ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ В УЧЕБНОМ _ПРОЦЕССЕ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ
Скапцов Евгений Викторович
преподаватель
Омский автобронетанковый инженерный институт
г. Омск
THE USE OF TECHNOLOGIES OF 3D-MODELING IN EDUCATIONAL PROCESS OF MILITARY-ENGINEERING SCHOOLS
Skaptsov Evgeniy, university professor, Omsk au^armored engineering institute АННОТАЦИЯ
Целью данной статьи является рассмотрение перспектив использования технологий 3D-моделирования в учебном процессе военно-инженерных вузов. В статье приводятся методы моделирования, вероятность применения в учебном процессе военно-инженерных вузов наиболее вероятна. В заключительной части обосновывается необходимость применения технологии 3D-моделирования для создания конструкторской и технологической документации. ABSTRACT
The purpose of this article is consideration of the prospects of the use of technologies of 3D-modeling in educational process of military-engineering schools. The article presents methods of modeling the probability of application in educational process of military engineering universities most likely. In the final part of the necessity of applying technology in 3D modeling to create design and technological documentation.
Ключевые слова: образовательный процесс; военно-инженерный вуз; технология трехмерного моделирования; конструкторская и технологическая документация.
Keywords: educational process;-military engineering institution; technology of three-dimensional modeling; design and technological documentation.
В современных исследованиях [7, 8], идея применения технологий моделирования в образовательном процессе является одной из актуальных. Применительно к инженерному и военно-инженерному образованию эта идея становится еще более своевременной, поскольку именно метод создания и изучения аналога (модели), способного замещать исследуемый объект, позволяет детально и точно получить информацию о нем. Соответственно, под моделированием мы понимаем исследование объектов познания на их
построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя [4, 9, 11].
На сайте Министерства обороны Российской Федерации представлены различные сведения для применения в практической деятельности. В частности представлена классификация методов моделирования [10] (рис. 1).
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Физическое
Материальное
(предметное)
Аналоговое
Графическое
Знаковое (семиотическое)
Математическое
Идеальное
Логическое
Интуитивное
Аналитическое
Алгоритмическое
Рис. 1. Классификация методов моделирования
Поскольку каждый из этих методов моделирования используется в образовательном процессе военно-инженерного вуза, кратко охарактеризуем их:
- материальное моделирование предполагает использование некоторого материального предмета;
- физическое - использование макета, аналога физической природы;
- аналоговое моделирование предполагает сходство процессов, протекающих в оригинале и модели;
- идеальное основывается на мысленной идеализированной идеологии и др.
Особо отметим такой вид моделирования как имитационное, которое представляет собой конструирование сложной реальной системы или постановки
процессов, с целью понять поведение системы. В процессе имитации фиксируются определенные события и состояния, измеряются выходные воздействия, по которым вычисляются характеристики качества функционирования системы.
Переход к активным методам обучения, информатизация обучения, внедрение инновационных технологий в процессе изучения технических дисциплин в военно-инженерном вузе возможны при применении технологии 3D-моделирования [7]. Новое поколение программных продуктов позволяет выполнить мультимедийные работы, создать презентацию, создать 3D-модель с минимальными затратами времени, при этом не требуется особой специальной подготовки, а также финансовых затрат. Без использования специальной материальной базы, образцов учебного оружия, боеприпасов, вооружения и техники, полигонов при применении технологии 3D-моделирования возможно изучить сложные процессы, приобрести необходимые профессиональные компетенции.
Применение технологии трехмерного моделирования представляет собой аналог изготовления макета изделия или образца, но со значительными меньшими затратами материалов, средств и труда [3, 5]. Кроме этого на основе компьютерной трехмерной модели конструктивно обрабатываются все узлы и элементы изделия, выявляются недоработки и вносятся изменения.
Анализ программ 3D-модел^
Внедрение и применение устройств быстрого про-тотипирования становится реальным продемонстрировать полный цикл создания любой детали, представить его от этапа проектирования до процесса изготовления [1, 2, 6]. При этом увидеть будущую модель возможно не только на экране монитора, но и в твердой копии (посредством применения 3D-принтеров и специального пластика). Прототипирование - это технология быстрого создания модели, опытных образцов, работающей системы для демонстрации и проверки функционирования. Не останавливаясь подробно на этой технологии, отметим лишь, что в зависимости от особенностей изготовления и применения материалов прототипирование бывает: а) стереолитография; б) лазерное спекание порошковых материалов; в) технология струйного моделирования; г) послойная печать расплавленной полимерной нитью; д) технология склеивания порошков; е) облучение ультрафиолетом через фотомаску; ж) ламинирование листовых материалов.
Это позволяет не только усилить роль принципа наглядности в образовательном процессе, но и повысить познавательную мотивацию курсантов военно-инженерных вузов.
В настоящее время существует огромное множество программных продуктов для 3D-моделирования, представим кратки анализ свободных для доступа программ (табл. 1).
Таблица 1
ования (по А.Е. Митрофановой)
Программа OC Лицензия Особенности
Blender Cross-platform GNU GPL универсальная программа для работы с трехмерной графикой, встроенные средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео
Wings 3D Win 2000/XP/ Vista, Mac OS X, Linux BSD менеджер расширений, импорт и экспорт во многих популярных форматах
Incendia Windows Freeware программа используется для создания трехмерных фракталов
Google SketchUp Win XP/Vista/7, Mac OS X 10.5+ (Leopard)/Mac OS X 10.6+ (Snow Leopard) Freeware возможность использования SketchUp совместно с Google Планета Земля; удобный инструмент для моделирования зданий
Art Of Illusion Cross-platform GNU GPL универсальная программа для работы с трехмерной графикой, встроенная система плагинов
3D Canvas Win XP/Vista/7 Freeware создает комплексные трехмерные модели из простых или средствами самой программы
Free CAD Win NT, POSIX (GNU/Linux, BSD) GNU GPL система автоматизированного проектирования
K3DSurf Cross-platform Freeware программа, предназначенная для визуализации и редактирования математических моделей в трех, четырех, пяти и шести измерениях; поддерживает параметрические уравнения и изоповерхности
Sweet Home 3D Cross-platform GNU GPL программа предназначена для моделирования дизайна интерьера
K-3D Linux x86, Win NT GNU GPL альтернативный вариант профессиональным пакетам
Кратко представим последовательные этапы, которые необходимы для получения готового продукта, при работе с трехмерной графикой:
1) моделирование - создание основных объектов, которые будут рассматриваться;
2) текстурирование - использование материалов, свойств поверхности для имитации различных особенностей реальных предметов (фактура, яркость, цвет, прозрачность и т.п.);
3) освещение - добавление источников света для удобства представления объектов;
4) анимация - создание движения и перемещения моделей;
5) визуализация - создание завершенного изображения, добавление визуальных эффектов (таяние, взрывы, горение и т.п.);
6) редактирование - добавление музыки, звуковых эффектов, озвучание, корректировка продукта.
Для введения технологий 3D-моделирования в образовательный процесс вуза необходимо последовательное и пошаговое их внедрение:
1 этап - ознакомление курсантов с информационными ресурсами и системами;
2 этап - освоение компетенций в области технических дисциплин;
3 этап - интеграция знаний в сфере информационных технологий и специальных дисциплин;
4 этап - выполнение конкретных проектов, работ и
т.п.
Все это дает возможность для повышения качества подготовки современных специалистов, формирования проектных и конструкторских знаний, умений, способов действий, обеспечивает снижение временных и материальных затрат.
Таким образом, применение технологии 3D-моде-лирования становится необходимым для создания конструкторской и технологической документации, а соответственно, обусловливает специальные требования к подготовке курсантов в военно-инженерных вузах.
Литература:
1. 26 Вольхин, К., Лейбов, А., Астахова, Т. Анализ использования Компас-3D в инженерном графическом
образовании по итогам конкурсов в г. Новосибирске / К. Вольхин и др. // САПР и графика. - 2010. - № 5 (163).
- С. 97-100.
2. 27 Вольхин, К.А., Лейбов, А.М. Проблемы формирования графической компетентности в системе высшего профессионального образования / К.А. Вольхин // Философия образования. - 2012. - Т. 43. - № 4. - С. 16-22.
3. 33 Головина, Л. Н. Системный подход к организации конструкторско-технологической подготовки машиностроителей / Л.Н. Головина // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. -Том 14, № 1 (2). - С. 693-696.
4.56 Интерактивное 3D [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.3dcult.by.ru/, свободный.
5.59 Каменев, Р., Лейбов, А. Технологии дистанционного обучения при изучении прикладных библиотек Компас-3D / Р. Каменев // САПР и графика. - 2010.
- № 12 (170). - С. 86-88.
6.60 Касатиков, А.Д., Лейбов, А.М., Осокина, О.М. Современные информационные технологии в педагогическом процессе технологических факультетов педагогических вузов / А.Д. Касатиков и др. // Современное машиностроение. Наука и образование. - СПб. : Изд-во политехнического университета, 2014. - С. 60-67.
7.83 Меженин, А. В. Технологии 3d моделирования для создания образовательных ресурсов: учебное пособие /А. В. Меженин. - СПб., 2008. - 112 с.
8.86 Митрофанова, А. Е. Использование технологии 3D-моделирования в образовательном процессе / А.Е. Митрофанова, И.А. Соколов // Информационные технологии и технический дизайн в профессиональном образовании и промышленности: сборник материалов II Всероссийской научно-практической конференции с международным уча-стием (Новосибирск, 21-22 апреля 2010 г.). - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010.- С.29-31.
9.173 http://3dmir.ru: Вся компьютерная графика — 3dsmax, photoshop, CorelDraw
10.179 http://encyclopedia.mil.ru/encyclopedia/
dictionary/details.htmid=13579@morfDictionary
11.191 http://www.render.ru: Сайт посвященный 3D-графике
