Трёхмерное моделирование

Урок информатики 9класс.

Тема «Моделирование. Понятие модели. 3 d модели»

Дидактичная цель: изучить понятие модели, причины создания моделей, цели создания моделей.

Задачи урока:

Обучающая:

Организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению нового материла;

Обеспечить применение знаний и способов действий в реальной жизни.

Развивающая:

Помочь учащимся осознать социальную и практическую значимость учебного материала;

Продолжить развитие культуры речи (умение грамотно, логически выстраивать свои ответы);

Обеспечить развитие умения выделять существенные признаки и свойства объектов;

Продолжить развитие умения учащихся сравнивать и анализировать объекты и модели.

Воспитывающая:

Закрепить способность следовать нормам поведения;

Продолжить воспитание уважительного отношения к труду;

Осуществлять эстетическое воспитание.

Методы:

Объяснение;

Иллюстративный;

Демонстративный.

Средства обучения: компьютеры, проектор, экран, презентация ПО: MS PowerPoint 2003

Ход урока

I. Организационный момент (1 мин) (слайд1 без темы)

II. Усвоение новых знаний

С понятием, которое мы будем изучать, мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль, самолет или кораблик для многих были любимыми игрушками равно как и плюшевый медвежонок или кукла. Дети часто играют в кубики, обыкновенная палка им заменяет коня и т.д. То есть дети играют не с реальными объектами, а их «заместителями». Давайте попробуем дать им название, которое вы неоднократно слышали. (Обсуждается каждый вариант, как правило, кто-то из детей называет слово «модель», если нет, то учитель вводит это слово сам).(слайд1 тема)

В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. (слайд2 рис1) Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека. Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В.Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. (слайд2 рис2) Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...

Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям.

Приведем несколько примеров, поясняющих, что такое модель.

Архитектор готовится построить здание невиданного доселе типа. Но прежде чем воздвигнуть его, он сооружает это здание из кубиков на столе, чтобы посмотреть, как оно будет выглядеть. Это модель. (слайд3)
Для того, чтобы объяснить, как функционирует система кровообращения, лектор демонстрирует плакат, на котором стрелочками изображены направления движения крови. Это модель.(слайд4)

Перед тем как запустить в производство новый самолет, его помещают в аэродинамическую трубу и с помощью соответствующих датчиков определяют величины напряжений, возникающих в различных местах конструкции. Это модель.(слайд5)

На стене висит картина, изображающая яблоневый сад в цвету. Это модель.(слайд6)

Глобус - это модель земного шара. Манекен в магазине - модель человека. Перечислять примеры моделей можно сколь угодно долго. Предложить учащимся привести примеры моделей.

Попытаемся понять, какова роль моделей в приведенных примерах.

Конечно, архитектор мог бы построить здание без предварительных экспериментов с кубиками. Но он не уверен, что здание будет выглядеть достаточно хорошо. Если оно окажется некрасивым, то многие годы потом оно будет немым укором своему создателю, лучше уж поэкспериментировать с кубиками.

Конечно, лектор мог бы для демонстрации воспользоваться подробным анатомическим атласом. Но эта подробность ему совершенно не нужна при изучении системы кровообращения. Более того, она мешает изучению, т.к. мешает вниманию сосредоточиться на главном. Лучше уж воспользоваться плакатом.

Конечно, можно запустить самолет в производство и не зная, какие напряжения возникают, скажем, в крыльях. Но эти напряжения, если они окажутся достаточно большими, вполне могут привести к разрушению самолета. Лучше уж сначала исследовать самолет в трубе.

Конечно, богатейшие эмоциональные впечатления можно получить стоя в благоухающем яблоневом саду.

Но если мы живем на Крайнем Севере и у нас нет возможности увидеть яблоневый сад в цвету. Можно посмотреть на картину и представить этот сад.

Во всех перечисленных примерах имеет место сопоставление некоторого объекта с другим, его заменяющим: реальное здание из кубиков; серийный самолет - единичный самолет в трубе; система кровообращения - схема на плакате; яблоневый сад-картина, его изображающая.

Итак, мы можем дать определение модели:
Модель – аналог реального объекта, отражающий его некоторые свойства.(слайд7)

Причины, создания моделей:(слайд8)

1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности. (слайд9)

Например, все мы видели научно-популярные фильмы о жизни динозавров. Видеофильмы помогают нам создать целостное представлении о внешнем виде и жизни существ, которых мы не можем наблюдать в реальном времени. Другим примером является модель “ядерной зимы”, которую так часто используют фантасты в своих фильмах и книгах. Люди не знают, какая жизнь будет после столь масштабной катастрофы. Но многочисленные рассказы и фильмы помогают создать достаточно яркий образ.

2. Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных свойств. (слайд10)

Например, при составлении карты местности мы совершенно не учитываем геологические характеристики местности или преобладающий климат. При создании модели, нам совершенно не нужны эти параметры объекта, потому что они не влияют на расположение объектов на местности. Другим примером являются живые организмы. У этого объекта столько разных свойств и составляющих, что при изучении отдельных функций организма, другие функции можно просто не рассматривать. Например при изучении дыхательной системы, нервную, пищеварительную, кровеносную и др. системы можно не рассматривать.

3. Оригинал либо очень велик, либо очень мал. (слайд11)

Солнечная система настолько велика и недоступна для нас, что при ее изучении проще пользоваться моделью. Другим примером является атом. Мы не можем увидеть его невооруженным глазом, поэтому гораздо проще изучать его увеличенную копию.

4. Процесс протекает очень быстро или очень медленно. (слайд12)

Например, рост цветов происходит очень медленно. И что бы наглядно продемонстрировать этот процесс, можно создать модель. Записать на видео несколько дней из жизни цветов, затем с помощью специальных программ увеличить скорость воспроизведения видеофильма. И тогда, созданная модель, будет показывать процесс роста цветка. По аналогии можно изучить очень быстрые процессы, например, полет пули, выпушенной из дула пистолета.

5. Исследование объекта может привести к его разрушению. (слайд13)

Все мы пользуемся транспортом, и каждый из нас хотя бы раз задумывался о его безопасности. Для того, что бы выяснить надежность автомобиля компания-производитель проводит краш-тесты. Эти тесты позволяют выявить слабые места защиты автомобиля, не подвергая опасности реальных людей и настоящие автомобили.

Модель позволяет научиться правильно управлять объектом, апробируя различные варианты управления на модели этого объекта. (слайд14)

Экспериментировать в этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т.п.)

Как же называется процесс построения модели? (слайд15)

Процесс построения модели называется моделированием.
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.

Навыки моделирования очень важны человеку в жизни. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации.

Разнообразие моделей. (слайд16) Один и тот же объект может иметь неограниченное количество моделей. Демонстрация различных моделей зайца: игрушки, рисунки. Итак, модели могут быть представлены в самых разных видах: материальная модель, рисунок, график, формула, схема и т.д. Модели могут отражать некоторые характеристики объекта – свойства, действия, а иногда и среду.

Рассмотрим пример, одновременно заполнив следующую таблицу:(слайд17)

В качестве объекта моделирования у нас будет процесс сражения на поле боя между двумя воинствующими сторонами.

Скажите, пожалуйста, какие свойства данного объекта существуют?

Учащиеся вместе с учителем формулируют характеристики сражения: внешний вид солдат, их поведение, речь, внешний вид поля сражения, внешний вид оружия, поражающа способность оружия, возможности построение войск и их действия. (слайд18,19,20)

Рассмотрим несколько примеров создания модели сражения разными субъектами. Например, как ребенок 3-4 лет может реализовать модель сражения, в виде чего?

Учащиеся отвечают: в виде игры “в солдатики”.

Хорошо. Конечную цель мы определили. Давайте сформулируем цель создания этой модели.

Учащиеся вместе с учителем формулирую цель создания модели.

А теперь посмотрим, какие из вышеперечисленных свойств объекта сражения важны в этой модели?

Учащиеся выбирают из списка возможных характеристик нужные.

Таким образом, заполняется вся таблица.

И это мы назвали только часть моделей объекта сражение. Скажите, пожалуйста, в виде чего еще может реализоваться эта модель?

Учащиеся отвечают, что еще может быть компьютерная игра, историческая инсценировка сражения.

Объект был один и тот же, но цели были разные. Отсюда, можно сделать вывод о том, что модели получаются разные в зависимости: во-первых, от цели создания модели; во-вторых, от субъекта создававшего модель.

На этом изучение теоретической части урока можно закончить. Ребята, есть вопросы по теме урока?

Учащиеся задают интересующие их вопросы, получая ответы от учителя.

А теперь я попрошу ответить на вопрос: Чем отличаются друг от друга плакат и глобус? В результате обсуждения приходим к выводу: глобус можно потрогать, он имеют объем, то есть имеют физическое воплощение. Такие модели называются МАТЕРИАЛЬНЫМИ. Все остальные модели называются нематериальными (или абстрактными), они очень разнообразны и имеют свою классификацию, которую мы дадим на следующем уроке. А сегодня рассмотрим материальные модели.

При изучении математики часто используют модели объемных тел (показать бумажную модель, рисунок на слайде). Сделать вывод, что такие модели не очень долговечны, рисунок не совсем отражает действительность.

Используя 3д принтер, математические модели можно сделать наглядными. Запустить с паузы печать объемного геометрического тела, посмотреть, как работает принтер, как выглядит процесс печати. А пока принтер работает, объяснить, что такое принтер и принцип работы.

3D-принтер - это специальное устройство для вывода трёхмерных данных. В отличие от обычного принтера, который выводит двумерную информацию на лист бумаги, 3D-принтер позволяет выводить трехмерную информацию, т.е. создавать определенные физические объекты. В основе технологии 3D-печати лежит принцип послойного создания (выращивания) твердой модели.

Преимуществами подобных устройств перед обычными способами создания моделей являются высокая скорость, простота создания и низкая стоимость. Например, для того, чтобы создать модель вручную может понадобиться несколько недель или даже месяцев, в зависимости от сложности изделия. В результате значительно повышаются затраты на разработку, увеличиваются сроки выпуска готовой продукции.

Как правило, 3D-принтеры применяются для быстрого изготовления прототипов и используются в самых разных областях. Работа с реальными физическими моделями дает множество преимуществ тем, кто применяет технологию 3D-печати. В первую очередь, это возможность оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию.

IV. Изготовление модели.

Для того чтобы архитектору посмотреть, как будет выглядеть здание воочию, он создает модель в программе 3д, а потом распечатывает ее на принтере. Сейчас мы побываем в роли архитектора и распечатаем модель домика.

Учитель открывает программу Полигон, загружает модель дома, ставит задание на печать, ученики следят за процессом.

Модель будет печататься 5часов, а мы пока может посмотреть сам процесс печати и модели, распечатанные ранее.

IV. Подведение итогов урока.

Наш урок подходит к концу и нам пора подытожить все, что мы сегодня изучили. Сегодня мы узнали, что в нашей жизни часто встречаются аналоги реальных объектов, которые отражают некоторые их свойства, эти аналоги называются моделями. Один и тот ж объект может иметь несколько моделей и они будут отличаться друг от друга в зависимости от цели создания модели и субъекта, который их создавал. Познакомились с новым устройством, позволяющим создавать материальные модели.

Вы молодцы! Мне очень понравилось работать в вашем классе.

Спасибо за урок! Можете идти на перемену.

Слайд 2

Актуальность

• Нанотехнологии и нанонауки, многофункциональные материалы, основанные на новых знаниях и предназначенные для новых производственных процессов и устройств.
• Промышленность и общество могут извлечь пользу из новых знаний посредством разработки новых продуктов и технологических процессов.
• Необходима согласованность национальных исследовательских программ и инвестиций. Это должно гарантировать обеспечение страны командами и соответствующей инфраструктурой, нацеленными на решение актуальных задач.

Слайд 29

О руководителе научного направления

• Трубочкина Надежда Константиновна - доктор технических наук, профессор, Россия, Москва, МИЭМ, кафедра вычислительных систем и сетей.
• Работает в области информационных, компьютерных и интернет-технологий, занимается теоретическими разработками в области переходной схемотехники для 3-d СБИС.
• Автор более 80 научных работ и изобретений в области создания элементной базы и программного обеспечения для проектирования компьютерных систем.
• Читает лекции в Московском институте электроники и математики по компьютерной схемотехнике и Web-дизайну. Ведет курс в интернете по Flash-технологиям.

Слайд 30

Контакты:

Адрес: Россия, 121109, Москва, Московский институт электроники и математики (МИЭМ), Б.Трехсвятительский пер., 3/12, кафедра «Вычислительные системы и сети» (ВСиС)

Тел.: 916-8909

Посмотреть все слайды

Cлайд 1

Моделирование 3-d наносхемотехники Россия, Москва Московский институт электроники и математики (МИЭМ) Руководитель научного направления д.т.н., профессор Трубочкина Надежда Константиновна [email protected] http://nadin.miem.edu.ru

Cлайд 2

Актуальность Нанотехнологии и нанонауки, многофункциональные материалы, основанные на новых знаниях и предназначенные для новых производственных процессов и устройств. Промышленность и общество могут извлечь пользу из новых знаний посредством разработки новых продуктов и технологических процессов. Необходима согласованность национальных исследовательских программ и инвестиций. Это должно гарантировать обеспечение страны командами и соответствующей инфраструктурой, нацеленными на решение актуальных задач.

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Новизна Представлен новый подход к пониманию и освоению свойств трехмерных интегральных схем. Разработана соответствующая подходу схемотехника. Разработано программное обеспечение, позволяющее синтезировать новые интегральные структуры, а также «совершать экскурсию» внутрь интеллектуального кристалла и «гулять» там.

Cлайд 6

Теория Разработана переходная схемотехника для 3-d СБИС. Компонент схемотехники - физический переход между материалами с различными свойствами. Математические модели интеллектуальных элементов содержат минимальное количество переходов и физических областей с различными свойствами. Некоторые модели «совпадают» по структуре с органическими молекулами, имеющими те же логические функции.

Cлайд 7

Теоретические основы переходной схемотехники (ТОПС 1) Математической моделью функционально-интегрированного элемента (ФИЭ) является неориентированный граф G (X, А, Г), где: X = (х1, х2, …хN) – множество вершин, А = (а1,а2,…аМ) – множество ребер. Предикат Г является трехместным предикатом и описывается логическим высказыванием Г (xi, ak, xj), которое означает, что ребро aк соединяет вершины хi и xj.

Cлайд 8

ТОПС 2 Элементу множества вершин хi соответствует часть интегральной структуры Fi Тi , в которой Тi определяет качественный состав части интегральной структуры, Fi – элемент функционального множества. Т = {Ti}(i=1,n) = (p,n,p+,n+,…SiO2, Al, Ga…) = П U Д U М – множество элементов типа частей структуры (р – полупроводниковая область р-типа, n – полупроводниковая область n-типа, SiO2 – область двуокиси кремния, Аl – область алюминия, Ga – область галия и т.д.), П – подмножество областей полупроводников, Д – подмножество областей диэлектриков, М – подмножество проводников.

Cлайд 9

ТОПС 3 Функциональное множество F = Fy U FH состоит из двух подмножеств: Fy = {Fyi} = (E1,…,Ek1,I1,…,Ik2,φ1,…,φk3…) подмножества управляющих воздействий в виде напряжения Еi, тока Ij, света φк и FH = {FHi} = (вх1,…,вхm,вых1,…,выхn) подмножества назначения, задающего входные и выходные функции областям из подмножества Т, по отношению к которым определяются передаточные характеристики элементов. N – число областей интегральной структуры, размерность элемента.

Cлайд 10

ТОПС 4 Элементам множества ребер ак, аi соответствуют переходы между различными частями интегральной структуры, выполняющие определенные функции, причем существуют xi, xj (хi ≠ xj & Г (xi , ак, xj) & Г (xj , ак, xi). Примерами переходов – компонентов переходной схемотехники – являются: Пi – Пj переход - переход между полупроводниками, например, р – n переход, переход между полупроводниками р и n типа, выполняющий диодную функцию, Пi – Дj переход - переход между полупроводником и диэлектриком, Пi – Мj переход - переход между полупроводником и металлом (диод Шоттки), переходы между прозрачными и непрозрачными слоями в оптоэлектронных элементах, мембраны в биологических элементах и т.д, Инциндентор Г (xi, ak, xj) означает, что область xi, имеет с областью xj физическую границу – переход ak.

Cлайд 11

ТОПС 5 Графовые модели интегральных элементов могут представлять собой деревья, а могут содержать и циклы. цепь открытий и изобретений, давших три последних поколения вычислительных машин, всего лишь начальные элементы таблицы оптимальных математических моделей элементов переходной (p-n) схемотехники.

Cлайд 12

ТОПС 6. Генерация структур Процедура генерации структурных формул интегральных структур по математической модели элемента переходной схемотехники: а) – структурная формула элемента И-НЕ, б) – структура элемента, выполненного по эпитаксиально-nланарной технологии, в) – структурная формула И-НЕ, г) – структура элемента с локальными эпитаксиальными областями, д) – структурная формула И-НЕ, е) – структура элемента с многослойной (трехмерной) конструкцией

Cлайд 13

Пример проектирования ФИЭ а) – математическая модель (объединение двух n-p-n транзисторов по эмиттерам и коллекторам), б) – вертикальная оптимальная интегральная структура, в) – вертикальная структура с разбиением вершины nвых, г) – горизонтальная структура на изоляторе Уравнение синтеза

Cлайд 14

RS-триггер в переходной схемотехнике Уравнение синтеза RS-триггер в переходной схемотехнике: а) – структура, б) – топология

Cлайд 15

N-разрядный регистр на RS-триггерах в переходной схемотехнике а) – уравнение синтеза, б) – ДНК, в) – интегральная структура, г) – топология одного разряда

Cлайд 16

Биочипы (подобие углеродной и кремниевой переходных схемотехник) На рисунке показан синтез комплиментарной цепи ДНК из нуклеотидов, модели которых удивительно похожи на математические модели триггеров в переходной схемотехнике.

Cлайд 17

Программное обеспечение (ПО 1) SGenerator – генерация 2-d интегральной структуры по математической модели ФИЭ

Cлайд 18

Cлайд 19

Cлайд 20

Cлайд 21

Cлайд 22

Cлайд 23

1 слайд

ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Подготовила: мастер производственного обучения ГБОУ НПО ПЛ №114 МО г.Орехово-Зуево Медведева Юлия Алексеевна

2 слайд

3D - трёхмерная графика Трёхмерная графика (от англ. 3 Dimensions - рус. 3 измерения) - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

3 слайд

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ.

4 слайд

Трехмерная модель Модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

5 слайд

Применение 1. Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ, архитектурной визуализации, в современных системах медицинской визуализации.

6 слайд

Применение 2. Самое широкое применение - во многих современных компьютерных играх. 3. Также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.

7 слайд

Программное обеспечение Autodesk 3D Studio Max Autodesk Maya Autodesk Softimage Maxon Computer Cinema 4D Blender Foundation Blender Side Effects Software Houdini Luxology Modo NewTek LightWave 3D Caligari Truespace Maxon Cinema 4D Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты, такие как:

8 слайд

Получение трехмерного изображения на плоскости Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней; Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов - прозрачность, отражения, шероховатость и пр.); Освещение - установка и настройка источников света; Анимация (в некоторых случаях) - придание движения объектам; Динамическая симуляция (в некоторых случаях) - автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом; Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью; Вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.

9 слайд

Трехмерные дисплеи Трёхмерные, или стереоскопические дисплеи, (3D displays, 3D screens) - дисплеи, посредством стереоскопического или какого-либо другого эффекта создающие иллюзию реального объёма у демонстрируемых изображений. Просмотр видеоролика.

10 слайд

Кинотеатры с 3D Использование для обозначения стереоскопических фильмов терминов «трёхмерный» или «3D» связано с тем, что при просмотре таких фильмов у зрителя создаётся иллюзия объёмности изображения, ощущение наличия третьего измерения - глубины и новой размерности пространства уже в 4D. На сегодняшний день просмотр фильмов в формате «3D» стал очень популярным явлением. Основные используемые в настоящее время технологии показа стереофильмов: Dolby 3D XpanD RealD IMAX Просмотр ролика «IMAX 3D – как показывают объемное кино»

11 слайд

3D-принтер Устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели. 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Просмотр видеоролика.

12 слайд

КОНЕЦ Подготовила: мастер производственного обучения ГБОУ НПО ПЛ №114 МО г.Орехово-Зуево Медведева Юлия Алексеевна

13 слайд

Литература Дж. Ли, Б. Уэр. Трёхмерная графика и анимация. - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2002. - 640 с. Д. Херн, М. П. Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL. - 3-е изд. - М., 2005. - 1168 с. Э. Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2001. - 592 с. В. П. Иванов, А. С. Батраков. Трёхмерная компьютерная графика / Под ред. Г. М. Полищука. - М.: Радио и связь, 1995. - 224 с. - ISBN 5-256-01204-5 Г. Снук. 3D-ландшафты в реальном времени на C++ и DirectX 9. - 2-е изд. - М.: Кудиц-пресс, 2007. - 368 с. - ISBN 5-9579-0090-7

14 слайд

Источники видеороликов «История создания трехмерной графики» http://www.youtube.com/watch?v=ttkojcjwV7c «IMAX 3D – как показывают объемное кино» http://www.youtube.com/watch?v=RWGjW2_L6iA «3D принтеры. Официальный сайт телепередачи Галилео» http://www.youtube.com/watch?v=PC5pa2xOlb8

15 слайд

Источники изображений Слайд 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ec/Glasses_800_edit.png/300px-Glasses_800_edit.png http://kinobizon.ru/wp-content/uploads/2012/04/3D-glasses-anaglyph.jpg Слайд 2: http://ооопроектирование.рф/images/stories/diz/RS.jpg http://www.compbegin.ru/data/image/3ds_max.png Слайд 3: http://www.simpleanimation.com/images/3d-graphycs-animation-40.jpg http://www.cgliberty.com/articles/3d/3dbest7/3dsMax.png Слайд 4: http://mir3d.org.ua/uploads/posts/2011-10/1318621987_ducati.jpg http://lipkiy.ru/uploads/1268602113_sunsystem.jpg Слайд 5: http://sono-design.ru/uploads/portfolio/959983810.jpg https://st.free-lance.ru/users/shonsu/upload/f_4d63938be996d.jpg Слайд 6: http://do-films.ru/wp-content/uploads/2009/11/avatar-2.jpg http://wallpapers.artdesign.dn.ua/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=9812&g2_serialNumber=3 Слайд 7: http://www.mir3d.ru/articles/img/2009/07/MAya/Maya_screen_shot_01.jpg Слайд 9: http://3dliga.ru/prod/images/3Dvision.png http://www.hdtv.ru/uploads/posts/2011-01/1294158334_sams2.jpg Слайд 10: http://freelibs.com/sites/default/files/field/image/imax.jpg http://sub-info.ru/wp-content/uploads/2012/06/3D.jpg Слайд 11: http://trendymen.ru/images/old/business/markets/images_3/Printer3.jpg http://3.bp.blogspot.com/-X2i9XKDzADU/UJTU5Draf7I/AAAAAAAAAG8/OI_samxWHqA/s1600/skull-2.jpg

Аттестационная работаСлушателя курсов повышения квалификации по программе:
«Проектная и исследовательская деятельность как способ
формирования метапредметных результатов обучения в условиях
реализации ФГОС»
учителя ИЗО и технологии:
Кузнецовой Антонины Ивановны
ГОБУ «Физтех-лицей» им. П.Л. Капицы
На тему:
Внеурочный курс 3 D - моделирования и
развитие инновационных технологий в
образовании.
1

Краткая характеристика образовательного учреждения Московская область, г. Долгопрудный ул. Летная д..№7

ГОБУ «Физтех-лицей» им. П. Л. Капицы был учрежден в
1991 г. по инициативе преподавателей и сотрудников
МФТИ и поддержке Администрации г. Долгопрудного.
Это школа, где и работать, и учиться трудно, но интересно,
где царит дух Физтеха. А «Физтех» означает думать
творчески…
Лицей сегодня – это устойчивая структура с устоявшимися
программами по различным предметам, но достаточно
гибкая, чтобы живо реагировать на все интересные
изменения и нововведения. Лицей – это интересные уроки
и многочисленные победы наших учеников на городских и
областных олимпиадах, поездки и обширная программа
внеклассной работы.
2

В настоящее время главное направление модернизации
Российского образования - обеспечить его новое качество.
Это можно сделать, совершенствуя методическую систему
обучения с включением актуального содержания и с
использованием современных средств обучения.
3

Актуальность.
Наглядные модели часто применяют в процессе обучения.
Применение компьютера в качестве нового динамичного,
развивающего средства обучения - главная отличительная
особенность компьютерного моделирования в применении к
школьному предмету «Технология».
4

Создание компьютерных 3D моделей неизбежно сопровождается
процессом их проектирования. Таким образом, компьютерное 3D
моделирование естественным путем связывается с
использованием метода проектов в обучении.
5

Цель курса:
Изучить технологию трёхмерного компьютерного
моделирования. Внедрение изучения современных инженерных
технологий в среднюю школу и направление на достижение
различных учебных задач.
Задачи курса:
освоение знаний об основных методах геометрического
моделирования, их преимуществах и недостатках, областях
применения;
овладение умением строить трехмерные модели, визуализировать
полученные результаты;
развитие познавательной активности учащихся; творческого и
операционного мышления; опыта применения технологических
знаний и умений в самостоятельной практической деятельности;
формирование навыков использования систем трехмерного
моделирования и их интерфейса, применения средств ИКТ в
повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и
6
коллективных проектов, в учебной деятельности, дальнейшем
освоении профессий, востребованных на рынке труда.

- Увеличение научного потенциала учебного заведениявозможность для будущих поколений реализовывать свои
идеи намного эффективней, чем это происходит сейчас.
- Значительное повышение инновационной
конкурентоспособности учебных заведений на мировом
уровне.
- Внедрение в учебную программу модулей 3D позволит
готовить высококвалифицированные кадры со школьной
скамьи.
7

8

Компьютерное 3D моделирование может стать более
эффективным предметом обучения в рамках школьного курса
«Технология». Такой инновационный курс отличается
значительной широтой, максимальным использованием
межпредметных связей информатики, с одной стороны, и
математики, физики, биологии, экономики и других наук, с другой
стороны, причем, связи эти базируются на хорошо
апробированной методологии математического и инженерного
моделирования, которая делает предмет целостным. Чтобы
получить полноценное научное мировоззрение, развить свои
творческие способности, стать востребованными специалистами в
будущем, учащиеся должны овладеть основами компьютерного
3D моделирования, уметь применять полученные знания в
учебной и профессиональной деятельности.
9

3D печать

3D печать - послойное создание (выращивание) трехмерного
физического объекта, с помощью специального устройства
-3D принтера.
10

Применение 3D технологий в образовании даст значительный инновационный импульс в таких сферах как:

Промышленный дизайн и машиностроение - возможность
механического конструирования, функционального
тестирования практически сразу, во время учебного
процесса. 3D печать, включенная в учебную программу
инженерных дисциплин, даст возможность учащимся
воплощать в жизнь свои конструкторские замыслы и идеи,
тем самым увеличив долю инноваций в их проектах.
11

Архитектура и строительство - создание моделей
архитектурных дизайнов и конструкций наиболее важных
элементов, визуализация проектов.
12

Медицина – анатомическое моделирование, хирургическое
планирование, протезирование. 3D печать существенно
упрощает эксперименты в области биотехнологий, таких как
создание искусственных тканей человеческих органов.
13

География и археология - 3D-моделирование и визуализация
местности, археологических находок и древних ископаемых.
14

Биология и химия - возможность создавать полноцветные
молекулярные модели, наглядно демонстрировать цепочки ДНК,
электрический заряд или устройство атома.
15

Преимущества внедрения 3D технологий в образовательный процесс.

Общим преимуществом применения 3D печати является
значительное повышение интереса учащихся к учебному
процессу, т.к. она дает возможность визуально и тактильно
оценить и протестировать результаты их работы. Существует
достаточно доказательств того, что обучаемость повышается за
счет получения активного опыта, особенно в сфере
пространственных и абстрактных понятий, которые трудно
визуализировать.
16

Вывод:

Отметим, что введение изучения технологии трёхмерного
компьютерного моделирования в 5-9 классах учит школьника:
- использовать знаково-символические средства, в том числе владеть
действием моделирования, а также широким спектром логических
действий и операций, включая общие приемы решения задач;
- учитывать выделенные учителем ориентиры действия в новом
учебном материале в сотрудничестве с учителем;
- планировать свое действие в соответствии с поставленной задачей
и условиями ее реализации, в том числе во внутреннем плане.
Выпускники должны владеть начальными формами
познавательных универсальных учебных действий,
исследовательскими и логическими: наблюдением, сравнением,
анализом, классификацией, обобщением.

Напечатать