CC BY
79
34 |
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Модульная программа по 3D-моделированию: разработка и реализация
Став победителем в конкурсе открытых региональных образовательных программ на получение гранта в форме субсидии, реализующихся на материале инженерных, гуманитарных и биотехнологий (Югорск, ХМАО-Югра, 2016), Югорский политехнический колледж получил возможность реализовать модульную программу дополнительного образования «Разработка интерактивных 3й-приложений технологических процессов и объектов предприятий» для студентов и обучающихся школ города и округа.
ГУЛЯЕВА
Надежда Ивановна,
заместитель директора по научно-методической работе Югорского политехнического колледжа, г. Югорск (ХМАО-Югра)
ХУСЕЙНОВ
Ришат Валинурович,
преподаватель Югорского политехнического колледжа, автор-разработчик программы дополнительного образования, г. Югорск (ХМАО-Югра)
Аннотация
В статье представлен опыт разработки в колледже модульной программы дополнительного образования по созданию интерактивных 3D-прило-жений
Ключевые слова:
программа дополнительного образования, модуль, 3D-техноло-гии, 3D-моделирова-ние, прототипиро-вание, инженерные технологии, профессионально-прикладной вид деятельности, межпредметные
Программа направлена на освоение востребованной в настоящее время практики разработки интерактивных 3D-приложений. Целью их создания может быть интерактивное обучение персонала предприятий, анализ и изучение технологических процессов и производственных и иных объектов, освоение практики создания прототипов (компьютерная 3D-модель либо модель, напечатанная на 3D-принтере).
Программа направлена на сферу знаний в области 3D-техно-логий, в частности в области 3D-моделирования, что позволяет создавать трехмерные модели с фотографической точностью, дает возможность наглядно показать мельчайшие детали объекта.
Еще одно важнейшее направление программы — прототи-пирование как быстрая «черновая» реализация базовой функциональности для анализа работы системы в целом. На этапе прототипирования малыми усилиями создается работающая система (возможно, неэффективно, с ошибками и не в полной мере). Во время прототипирования видна более детальная картина устройства системы. Используется в машино- и приборостроении, программировании и во многих других областях техники. По мнению некоторых разработчиков, прототипиро-вание является самым важным этапом разработки. После него обязательно следуют этапы пересмотра архитектуры системы, разработки, реализации и тестирования конечного продукта.
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И РЫНОК ТРУДА
Прототипом объекта или системы может являться также компьютерная 3D-модель либо модель, напечатанная на 3D-принтере.
Направление, охватываемое программой, — это разработка компьютерных 3D-моделей в программной системе поверхностного 3D-моделирования — Autodesk 3DsMax и системе твердотельного 3D-моделирования — Autodesk INVENTOR. Разработанные 3D-модели могут быть экспортированы в систему Unity-3D для разработки на их основе интерактивных 3D-приложений либо могут быть подготовлены к 3D-печати для создания прототипов изделий.
Межпредметные связи прослеживаются с дисциплинами и междисциплинарными курсами, преподаваемыми в колледже: «Математика», «Элементы высшей математики», «Элементы математической логики», «Теория алгоритмов», «Основы программирования», «Компьютерное 3D-моделирование», «Информационные технологии в профессиональной деятельности», «Основы проектирования информационных систем», «Информационные технологии и платформы разработки информационных систем» и др.
Для реализации программы предусмотрено наличие 15 ученических рабочих мест и одного рабочего места преподавателя, каждое из которых состоит из графической станции (ПК с характеристиками, необходимыми для работы в программных системах трехмерной графики) и периферийных устройств (монитор, мышь, клавиатура), проектора, трех 3D-принтеров, программных систем Autodesk 3DsMax, Autodesk INVENTOR, Unity-3D.
Модули программы
Программа состоит из трех модулей. Первый модуль посвящен изучению основ поверхностного 3D-моделирования, второй — изучению основ твердотельного 3D-моделирования. В третьем модуле изучаются основы разработки интерактивных 3D-приложений. Обучение предполагает поэтапное освоение модулей программы, на изучение каждого из которых отводится по 35 часов. Каждый последующий модуль базируется на знаниях, умениях и навыках, полученных при освоении предыдущих. Формами и типами организации работы студентов являются: теоретическое учебное занятие, практическое учебное занятие, защита проекта.
Планируемые результаты подразделяются на образовательные, предметные и компетентностные.
Образовательные результаты:
- освоение форм, способов и методов разработки интерактивных 3D-моде-лей технологических процессов и объектов;
- освоение пространственного мышления.
Предметные результаты:
- освоение студентами понятий «поверхность», «твердое тело», «полигон», «лофтинг», «эскиз» и т. д.;
- формирование умения читать инженерные чертежи;
- освоение языка программирования C#;
- освоение программного обеспечения: «Autodesk 3DsMax», «Autodesk Inventor», Unity 3D.
Компетентностные результаты:
- формирование аналитических способностей переносить реальные процессы и объекты в виртуальные 3D-модели;
- формирование исследовательских способностей по оформлению объекта и предмета исследования.
36| 4/2016
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И РЫНОК ТРУДА
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Формами оценивания являются компетентностные испытания (практическое задание по разработке 3D-модели согласно заданию, чертежу, техническому описанию), защита работы (индивидуальное сквозное проектное задание на разработку интерактивного 3D-приложения).
Модуль 1. «Разработка 3D-модели промышленного здания в программе Autodesk 3DsMax»
Образовательная задача модуля
Возможность создания реалистичных 3D-моделей строительных конструкций в программной системе поверхностного 3D-моделирования Autodesk 3DsMax.
Подзадачи модуля:
- ознакомление с теоретическими основами и видами программных систем поверхностного 3D-моделирования;
- освоение принципов и формирование навыков работы в программной системе трехмерного моделирования Autodesk 3DsMax;
- освоение техники создания и параметризации процедурных 3D-объектов;
- освоение техники работы с модификаторами объектов;
- освоение техники 3D-моделирования на основе сплайнов;
- освоение техники 3D-моделирования на основе полисеток;
- освоение техники работы с материалами;
- освоение техники работы с освещением и визуализацией;
- освоение техники работы с анимацией объектов.
Тематические рабочие группы и форматы: моделирование, прототипиро-вание, сборка конструкций.
Модуль 2. «Разработка ЗО-модели оборудования промышленного здания в программе Autodesk INVENTOR»
Образовательная задача модуля
Возможность создания 3D-моделей конструктивных элементов и механизмов в системе твердотельного моделирования Autodesk INVENTOR.
Подзадачи модуля:
- ознакомление с теоретическими основами и видами программных систем твердотельного 3D-моделирования;
- освоение принципов и формирование навыков работы в программной системе трехмерного моделирования Autodesk INVENTOR;
- освоение техники создания и редактирования эскизов и эскизных конструктивных элементов;
- освоение техники создания и редактирования типовых конструктивных и рабочих элементов;
- освоение техники работы с изделиями, техники размещения, передвижения и связывания компонентов;
- освоение техники создания и анализа изделий;
- освоение техники создания чертежей;
- освоение техники 3D-печати;
- освоение техники работы с библиотекой компонентов и утилитами Autodesk INVENTOR.
Тематические рабочие группы и форматы: моделирование, прототипиро-вание, сборка конструкций.
Модуль 3. «Разработка интерактивного приложения «Промышленное предприятие» в программе Unity ЗО»
Образовательная задача модуля
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И РЫНОК ТРУДА
Возможность создания интерактивного 3D-приложения функционирования промышленного предприятия в программной системе разработки игр Unity 3D на основе разработанных 3D-моделей.
Подзадачи модуля:
- ознакомление с теоретическими основами и видами программных систем разработки интерактивных 3D-приложений;
- освоение принципов и формирование навыков работы в программной системе разработки интерактивных 3D-приложений Unity 3D;
- освоение техники программирования на C#;
- освоение техники создания и управления объектами, материалами и текстурами при помощи скриптов;
- освоение техники настройки сложных проектов с большим количеством сцен;
- освоение основ программирования эффектов, сочетания сложных эффектов и анимации.
Тематические рабочие группы и форматы: моделирование, программирование, сборка проектов.
Реализация данной программы дополнительного образования отвечает требованиям современного общества, обусловленным научно-технологическим развитием и интенсивным ростом в области информационных технологий. А ее преимущество заключается в том, что она позволяет привлечь всех заинтересованных студентов к углубленному изучению определенного вида практик.
Литература
1. Тимофеев С.М. 3ds Max 2014. Наиболее полное руководство. Серия: В подлиннике. — СПб: БХВ-Петербург, 2014.
2. Миловская О.С. Дизайн архитектуры и интерьеров в 3ds Max Design 2012. — СПб: БХВ-Петербург, 2012.
