Обучение трехмерному моделированию на уроках и во внеурочной деятельности

Введение 3
Глава 1. Трехмерное моделирование 6
1.1. Основы трехмерной графики 6
1.2. Анализ нормативных документов 11
1.3. 3D-моделирование в образовании. 12
1.4. Анализ литературы для обучения 3D-моделированию 15
Глава 2. Учебный курс «Моделирование в TinkerCad» 22
2.1. Пояснительная записка 22
2.3. Учебно-тематическое планирование 45
Заключение 54
Список литературы 56

Весь текст будет доступен после покупки

3D моделирование – это процесс формирование виртуальных моделей, позволяющий с максимальной точностью продемонстрировать размер, форму, внешний вид объекта и другие его характеристики.
Область применения 3D моделирования очень широка и не ограничивается архитектурой, строительством и благоустройством. Трехмерное моделирование широко применяется в медицине, рекламе и кино. Если несколько лет назад, увидев фантастический трехмерный фильм, мы были поражены возможностями киноиндустрии, то сейчас такие фильмы стали собой разумеющимся. Огромное количество 3D игр, поражающих своей реалистичностью и разнообразностью привлекают внимание людей всех возрастов и интересов. Виртуальная реальность с ее собственными объектами является неотъемлемой частью современного мира, а создание трехмерных героев для кино и VR игр – это огромный прибыльный бизнес.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. Основы трехмерной графики
3D графика или трехмерная графика – это один из разделов компьютерной графики, комплекс приемов и инструментов, которые позволяют создать объемные модели любых объектов, позволяющий максимально точно представить форму, размер и текстуру объекта. От двухмерных изображений она отличается тем, что подразумевает построение геометрической проекции трехмерной модели сцены на плоскость.
Сцена – это совокупность объектов, используемых в проекте. Один проект может содержать несколько сцен. Сцены могут использовать объекты друг друга или могут быть совершенно независимы. Существует четыре вариации новой сцены, которые определяют поведение объектов в них:
1. пустая сцена или новая сцена без объектов;
2. сцена со ссылкой на объекты: создается ссылка на другую сцену, благодаря которой изменения, производящиеся на одной сцене, отражаются на другой;
3. сцена со ссылкой на данные объекта: создается ссылка на другую сцену, манипуляции с объектами индивидуальны для каждой из сцен, однако любые изменения в геометрии объекта либо его материалах отображаются одинаково для всех копий;
4. полная копия сцены: создается новая сцена с повторяющимся содержимым изначальной сцены. Все объекты становятся уникальными.
Все объекты в 3D моделировании задаются тремя параметрами: ширина, высота и глубина. Таким образом, положение предмета определяется тремя пространственными координатами с числовыми значениями на каждой из осей соответственно. Этими тремя числами характеризуется наименьшая область трехмерного пространства, называемая точкой. Обычно они записываются как (x, y, z), где x – расстояние от точки до начала координат относительно оси «ширины» X,y – расстояние от точки до начала координат относительно оси «высоты» Y, z – расстояние от точки до начала координат относительно оси «глубины» Z. Каждая ось характеризуется как положительным, так и отрицательным направлением относительно начала координат. Положительное направление оси Z определяется по правилу правой руки. Все оси перпендикулярны по отношению друг к другу и пересекаются в точке (0,0,0), которая называется началом координат.
Кроме глобальной системы координат, в которой положение всех точек задаются относительно одного начала координат, используется локальная система координат, которая связана с определенным объектом в пространстве, то есть каждый объект может иметь собственную систему координат.
Так же имеет место быть пользовательская система координат. Она может настраиваться вне зависимости от других систем, располагаться в любой точке пространства и под любым углом, и используется при необходимости повернуть объект под особым углом.
Для отображения трехмерных объектов используются следующие методы:
• ограничивающий прямоугольник - это прямоугольник, обладающий такими же размерами, как и объект. Используется для того, чтобы показать примерный объем модели и его наглядное местоположение;
• каркасная модель – это модель представляющая объект в виде набора ребер. С помощью этой модели можно показать объекты, находящиеся за данным объектом;
• поверхностная модель - объемная модель, с пустотой внутри;
• сплошная модель.
Основными операциями трехмерного моделирования являются булевы операции. Результатом таких операций между двумя объектами является третий объект, который представляет собой результат взаимодействия тем или иным способом двух исходных операндов. В компьютерной графике нашли применение следующие булевы инструменты:
1. сложение - объединение двух исходных объектов в один;
2. вычитание - удаление из одного объекта часть, которую перекрыл второй объект;
3. пересечение - удаление всех несовпадающих элементов обеих фигур.
К основным операциям так же можно отнести перемещение, вращение и масштабирование. При изменении положения объекта можно выбрать определенную ось или плоскость, вдоль которой будет происходить перемещение.
На перемещение влияет система координат, в которой находится объект. Объект при развороте поворачивается вокруг заданной опорной точки. Эта точка находится в области пересечения локальных осей. Само же вращение объекта происходит вокруг одной из осей или в плоскости проекции.
Для изменения размера объекта используется операция масштабирования. Результат работы этой операции зависит так же от системы координат, выбора центра вращения и ограничений осей.
Деформация заключается в изменении масштаба сечений, в их повороте вокруг линии пути или наклоне по отношению к этой линии. Результат деформации сильно зависит от количества числа шагов или сегментов. Так же влияет текущая система координат и центр вращения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. YouTube канал «Школа 3D Дизайна» [Электронный ресурс]. – URL: https://www.youtube.com/user/3dmast. – Дата доступа: 20.04.2023.
2. Большаков В. П. Твердотельное моделирование сборочных единиц в СAD-системах. Учебное пособие для вузов / Большаков В. П., Бочков А. Л., Лебедева Е. А., Чернов А. В.. – Санкт-Петербург: Издательский Дом ПИТЕР, 2018. – 368 с.
3. Быкадыров Ю. А., Информатика и ИКТ. 9 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / Ю. А. Быкадыров. – М.:Дрофа, 2013. - 336 с.
4. Гайсина С. В. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование в дополнительном образовании. Реализация современных направлений в дополнительном образовании. Методические рекомендации / С. В. Гайсина, И. В. Князева, Е. Ю. Огановская. – Санкт-Петербург: КАРО, 2017. – 208 с.
5. Гриц М.А., Возможности 3D-технологий в образовании / Гриц М.А., Дегтярева А.В. [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vozmozhnosti-3d-tehnologiy-v-obrazovanii – Дата доступа: 21.04.2023.
6. Груданова Н. А., Выпускная квалификационная работа «Основы трехмерного моделирования. Факультативный курс», - Коломна 2017, 79 с.
7. Инфопедия[Электронный ресурс]. – URL: https://infopedia.su/15x38cd.html. – Дата доступа: 7.04.2023.
8. Лебедев А. Планировка пространства и дизайн помещений на компьютере. / А. Лебедев,– Санкт-Петербург: Питер, 2011. – 320 с.

Весь текст будет доступен после покупки