Глава 2 возможности и области применения трехмерной компьютерной графики

1. Трехмерная графика в учебном процессе

Изначально трехмерное моделирование использовалось для создания геоинформационных систем. Сейчас сферы его применения постоянно расширяются.

Любой учитель, преподающий предметы естественного направления и математику, может пожаловаться на недостаток наглядных пособий, приборов для фронтальных демонстраций, моделей и прочего оборудования, призванного:

1. повысить уровень внимания школьников,

2. облегчить понимание и усвоение материала,

3. обогатить методическую базу преподавания.

Все перечисленные выше пункты так или иначе связаны друг с другом, и изменение уровня одного из них является либо причиной, либо следствием других.

Проблема нехватки материального обеспечения учебного процесса не является новой. Она была и останется актуальной еще достаточно долго, поскольку представляется затруднительным выход Школы из финансового кризиса при современном положении экономики страны. Поэтому, одним из выходов из создавшегося положения (кроме рисования на доске) может оказаться использование ресурсов вычислительной техники, и, более узко, использование возможностей трехмерного компьютерного моделирования.

Так, например, мало найдется школьных кабинетов физики, располагающих простейшим механическим гироскопом, тогда как очень просто изобразить гироскоп, используя средства трехмерной графики (рисунки В1 и В2):

Рисунок В1 - демонстрация приборов на уроке

Демонстрация приборов может носить как статический, так и динамический характер. Минимальная динамика объекта обеспечивается его перемещением или вращением.

Рисунок В2 - демонстрация приборов в динамике

Демонстрация приборов не единственная проблема, решаемая графическими средствами. С помощью трехмерной графики легко и наглядно можно продемонстрировать физические явления и процессы, происходящие в природе или лабораторных условиях. Наиболее простой вариант моделирования физического процесса - создание видеоролика, фильма, отображающего протекание процесса во времени. В данном случае созданный в графическом редакторе клип мало чем отличается от обычного учебного фильма, воспроизводимого с видеокассеты.

Так же трехмерная графика является хорошим помощником в изучении математики. Дело в том, что "трехмерная графика" жестко укладывается в рамки стереометрии. Поэтому все задачи, возникающие в курсе стереометрии, могут быть иллюстрированы средствами трехмерной графики.

С помощью трехмерного изображения иллюстрируются теоремы и аксиомы. Пример. Теорема. Если две параллельные плоскости пересекаются третьей, то прямые пересечения параллельны (рисунок В3).

Рисунок В3 - Иллюстрирование теоремы

К роме того, использование графических средств представляется оптимальным для демонстрации и моделирования произвольных объемных фигур (рисунок В4).

М

Рисунок В4 - демонстрация объемных фигур

ожно также иллюстрировать условие и решение стереометрических задач, например фрагмент условия задачи: основание правильной треугольной пирамиды вписано в нижнее основание цилиндра, а вершина расположена на оси цилиндра (рисунок В5).

П

Рисунок В5 - Фрагмент условия задачи

одобные примеры можно приводить практически бесконечно. Можно строить сечения, пояснять планарные задачи, делать рисунки к сложным задачам математики и математической физики. Спектр решаемых задач действительно очень широк.

Трехмерная графика имеет громадный потенциал использования не только для уроков физики и математики, но и для химии, биологии, рисования и, возможно, ряда других предметов. Сам факт того, что появляется возможность каждому учителю воспользоваться мощными средствами объемности изображения, цвета и динамики, говорит о появлении новой интересной отрасли в методике преподавания в школе, средних учебных заведениях и ВУЗах.