Внедрение 3D-технологий в современный образовательный процесс Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ВНЕДРЕНИЕ ЭБ-ТЕХНОЛОГНЙ В СОВРЕМЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС

© Лыткина В.В.*

Филиал Ставропольского государственного педагогического института,

г. Ессентуки

Современная высшая школа становится передовой площадкой для внедрения информационных технологий. Ярким примером может служить использование ЗБ-моделирования в образовательном процессе. Использование ЗБ-технологий способствует значительному повышению эффективности и оптимизации обучения.

В условиях динамичного научно-технического прогресса в жизни современного общества все в большей степени утверждаются инновационные технологии. Ярким примером может служить прорыв ЗБ-технологий во все сферы жизнедеятельности человека. Сегодня ЗБ-моделирование становится нормой жизни. Использование объемного изображения можно встретить в индустрии развлечений, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, архитектуре и дизайне. Технологии построения трёхмерного изображения активно применяются в медицине для более точной диагностики. С трёхмерной графикой сегодня также работают конструкторы, специалисты диспетчерских центров, военные, нефтяники и геологи. Заинтересованы в создании виртуальных макетов и прототипов промышленные и проектные организации. Не обходится без ЗБ-технологий обучение персонала при помощи тренажёров и стимуляторов на базе технологии виртуальной реальности.

Активным образом ЗБ-моделирование внедряется в учебно-экспериментальную сферу. Использование ЗБ-технологий способствует значительному повышению эффективности обучения, повышает интерес к науке, дает возможность учиться заочно, проводить эксперименты, не имея прямого доступа к уникальному и дорогостоящему оборудованию. Проделать определенный лабораторный опыт, сидя за компьютером - это современно, удобно и менее ресурсоемко. Тем более, что современные тенденции в развитии общества сформировали у молодого поколения потребность к наглядному восприятию информации, нежели к текстовым источникам.

В данной статье речь пойдет об использовании ЗБ-технологий в современном образовательном процессе, а именно изучении программной среды ЗБ-моделирования Blender, разработанной в компании Blender Foundation.

Blender - набор инструментальных средств, дающий возможность создавать и воспроизводить интерактивные ЗБ-приложения. Он предлагает полные функциональные возможности для моделирования, визуализации, анимации, постпроизводства и создания игры, а также воспроизведения с

* Старший преподаватель кафедры Математики, информатики.

исключительными выгодами от удобства использования на многих платформах. Нацеленный на медиа-профессионалов и индивидуальных творческих пользователей, Blender может использоваться для создания ком -мерческих и других приложений студийного качества, объединяя в себе 3D-движок реального времени, для создания интерактивных ЭБ-приложе-ний и автономного воспроизведения или интеграции в web-браузер [1].

Основные особенности:

- полностью интегрированный набор программ, предлагающий широкий диапазон инструментов для создания 3Б-приложений, включая моделирование, анимацию, визуализацию, постпроизводство видео и создания игр;

- маленький размер исполняемого файла, ддя легкого распространения;

- высококачественная 3Б-архитектура, дающая возможность быстро и эффективно создавать рабочий поток;

- бесплатные каналы поддержки через www.blender.org.

Blender имеет интерпретатор языка - Python. Он позволяет любому пользователю добавлять новые функции, написав скрипты на Python'е [4]. Python - это интерпретируемый, интерактивный, объектно-ориентированный язык программирования. Он поддерживает модули, обработку исключений, динамические типы данных и классы. Python сочетает удивительную оснащенность с понятным синтаксисом. Он был разработан как язык расширений в приложениях, которым необходим программируемый интерфейс, поэтому он и используется в Blender'е.

В качестве примера использования 3D-моделирования в учебном процессе продемонстрируем создание виртуальной среды на основе лаборатории кафедры теории упругости.

В реальности и в программе лабораторные установки выглядят следующим образом:

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 5 Рис. 6

В конечном итоге лаборатория выглядит следующим образом:

Рис. 7

Анимация

Объекты можно аннмировать различными способами: целиком, изменяя их позицию, ориентацию или размер во времени; выполнив деформационную анимацию, подразумевающую движение вершин или контрольных точек объектов. Программы для анимации как правило используют три способа, чтобы заставить трёхмерный объект двигаться:

- ключевые кадры (Key Frames) - положения объекта, заданные для определённых моментов времени (кадров). Преимуществом этого способа является его наглядность. Аниматор может создавать одну позицию за другой, изменять предыдущие позиции или сдвигать их во времени;

- кривые перемещения (Motion Curves). Для каждой из составляющих (XYZ) позиции, вращения и размера объекта могут быть заданы кривые, описывающие движение, где по горизонтальной оси откладывается время, а по вертикальной - значение величины. Преимущество этого метода - в возможности точного контроля над ре -зультатом перемещения;

- путь (Path) - это кривая в трёхмерном пространстве, по которой перемещается объект согласно заданной функции, определяющей положение объекта вдоль пути в зависимости от времени [1].

Навигация в среде

После создания анимации необходимо создать двигатель для камеры. Управление передвижением камеры будет происходить с помощью клавиатуры - клавишами: W - шаг вперед, A - шаг влево, S - шаг назад, Б - шаг вправо и с помощью манипулятора мыши - повороты камеры вверх, вниз, вправо, влево. Для этого нужно выделить камеру, перейти в раздел «Логика» (F4 - «горячая» клавиша) и создать четыре сенсора, соответствующие вышеперечисленным клавишам. Эти сенсоры соединить через контроллер, в качестве которого выступает скрипт walkScript передвижения объекта, с актуаторами движения (Motion). Тоже самое нужно сделать с сенсором управления мышью, только соединить уже с актуатором движения через другой контроллер-скрипт M_M (для манипулятора мыши).

После создания двигателя для камеры мы можем передвигаться в пространстве, а именно в виртуальной среде.

В полученной лаборатории можно провести целый ряд опытов таких как: определение ударной вязкости материала, изгиб кривого стержня, определение модуля сдвига при кручении, определение динамического прогиба балки при ударе, определение модуля Юнга при чистом изгибе полосы, определение деформаций при косом изгибе уголка, опытная проверка теорем Бетти и Максвелла, определение реакции средней опоры двух-

пролётной балки с консолями, определение перемещений в трижды статически неопределимой раме, определение центра изгиба тонкостенного профиля.

Рис. 8

Рис. 9

Таким образом, рассмотренный выше пример создания виртуальной лаборатории демонстрирует безграничные возможности 3Б-моделирования и бесконечное число способов внедрения его в образовательную сферу. Применение 3Б-технологий возможно в самом широком спектре образовательных дисциплин: от естественно-научных до художественно-эстетических. Всё это в значительной мере способствует активизации познавательного процесса, реального увеличения темпов и объемов усвоения знаний и, в конечном счете, к интенсификации и эффективности обучения.

Список литературы:

1. Пэрент Рик. Компьютерная анимация. Теория и алгоритмы. - Издательство: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004.

2. Барт Велдхазен. Обзор функциональных возможностей основных окон Blender'a. - 2006.

3. www.blender-empire.ru.

4. Сузи P.A. Язык программирования Python: учебное пособие. - М.: ИНТУИТ, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.

5. www.blender.org.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВЫРАБОТКЕ НАВЫКОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ РЕЧИ В МАГИСТЕРСКИХ ПРОГРАММАХ ОБУЧЕНИЯ ИНОСТРАННЫМ ЯЗЫКАМ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА

© Мурзо Ю.Е.*, Васильева П.А.4, Герасимова И.Г.*

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) им. Г.В. Плеханова, г. Санкт-Петербург

В статье проанализирован опыт практического использования современных информационных технологий для выработки навыков профессионально-ориентированной речи в магистерских программах обучения английскому языку в СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова. Представлен обзор применяемых методик и технологий, приведены их достоинства и недостатки, проанализированы резуньтаты применения этих технологий в выработке навыков профессиональной речи.

Широкое распространение информационных технологий как в процессах обучения, так и в другие сферах жизни сегодня является неоспоримым фактом. Практически свободный обмен информацией в масштабе всего мира открывает большие возможности для взаимного обогащения знаниями и опытом, появляется возможность непосредственного общения с ведущими университетами, инженерными центрами, специалистами самых различных корпораций по всему миру, при этом не требуются финансовые средства на организацию собственных путешествий. Студентам, занимающимся по программам подготовки магистров, в которую в том числе входит интенсивная

* Преподаватель кафедры Иностранных языков.

* Доцент кафедры Иностранных языков.

" Старший преподаватель кафедры Иностранных языков.