! Перспективы использования компьютерной анимации в учебном процессе

Авторы: Сыпин Е.В., Тырышкин Сергей, Филиппова Татьяна, Копылов Александр

Введение

В настоящее время компьютерные технологии все больше охватывают различные сферы нашей жизни, поскольку являются одним из основных высокотехнологичных инструментов эффективной организации современного делового общества. Из-за своей гибкости, широких возможностей моделирования различных процессов и наглядности представления результатов компьютеры широко используются в учебном процессе. Чаще всего они используются в лабораторных практикумах при моделировании работы тех или иных устройств, что позволяет студентам при применении достаточно небольших затрат изучить сложные вещи, но это все типичное применение, к которым мы все уже привыкли. В данной статье предлагается использовать мультимедийные возможности компьютера в процессе чтения лекций и самостоятельного обучения. Это пока та область, где компьютеры еще используются не в полной мере.

Постановка задачи

В связи с вышесказанным задача создания мультимедийных специализированных курсов с элементами компьютерной анимации становится уже просто насущной. Теперь становится возможным рассказывать и показывать работу датчиков, механизмов, машин, с помощью компьютерной анимации, что обеспечивает высокую эффективность усваивания теоретического материала. Это связано с тем, что не каждый человек обладает высокой скоростью абстрактного мышления, кроме того, если дополнить изучаемый материал музыкальным оформлением, то можно привлечь дополнительное внимание студента. В результате внедрение компьютерной анимации в курсы лекций и практические занятия в десятки раз повышается качество образования и успеваемость студента, поскольку он получает более полную информацию.

Перспективами использования компьютерной анимации в учебном процессе являются:

   1) создание совершенно новых учебных пособий - компьютерных учебников и учебно-методических комплексов, насыщенных мультимедийными возможностями;

   2) демонстрация работы датчиков, машин и механизмов;

   3) создание виртуальных лабораторных работ;

   4) создание виртуальных лекций.

Использование компьютерной анимации по сравнению с другими методами и способами обучения позволит привлечь дополнительное внимание к излагаемому материалу, что обусловлено следующими приемами при ее использовании:

   1) особое внимание уделяется динамической композиции проектов, вследствие анимации камеры, что позволило принять во внимание эффект времени, то есть ежемоментное изменение протекающего процесса, что является ключевой позицией использования компьютерного моделирования в учебном процессе;

   2) дополнение предлагаемого материала звуковым сопровождением;

   3) введение в излагаемый материал сюжетной линии.

Примеры использования компьютерной анимации в учебном процессе

В качестве примера можно привести сделанный в лаборатории "Высокотехнологичных средств обеспечения учебного процесса" Бийского технологического института (БТИ) видеоролик помощи к электронному учебнику (рис.1), который позволяет более наглядно представить и освоить техническую структуру учебника.

Рисунок 1. Разработка видеоролика помощи к электронному учебнику с использованием программного пакета 3dsmax v 5.0

Вторым примером применения мультимедийных возможностей компьютера - компьютерный учебник "Цифровая электроника и микропроцессорная техника". В нем анимированы все графики и временные диаграммы при помощи flash-анимации.

Следующим способом применения компьютерной графики было создание трехмерной анимированной модели одной из аудиторий БТИ (рис. 2). Особенностью данной аудитории является то, что она оснащена современными мультимедийными средствами для проведения лекций, конференций, интернет-конференций и т. п. и содержит большое количество сложных технических устройств (компьютер, проектор, музыкальный центр и т.п.), которые исследует главный герой ролика - механическая муха.

В последствии эта идея может быть расширена, то есть та же муха или иной герой может также исследовать механизмы станков, машин и даже цехов.

Рисунок 2. Разработка трехмерной анимированной модели одной из аудиторий БТИ с использованием программного пакета 3dsmax v 5.0

Следующим шагом было создание трехмерной анимированной модели парка, расположенного около одного из зданий БТИ. Особенность данного проекта заключается в попытке повторить физику процессов окружающей природы, то есть колыхание листвы на ветру, гравитационное поле Земли, атмосферные явления (рис. 3). Для реализации поставленных задач был использован пакет 3dsmax v 5.0 [1] фирмы discreet для 3d-анимации и спецэффектов. Данный пакет является самым распространенным в области компьютерной графики и анимации.

Рисунок 3. Разработка трехмерной анимированной модели парка с использованием программного пакета 3dsmax.v.5.0

Следующим этапом было создание реальных условий работы пирометрического датчика пожарной сигнализации в угольных шахтах. В данном проекте было решено воспроизвести условия, при которых происходит воспламенение угольной пыли, находящейся в воздухе и дальнейшее распространение огня (рис. 4). Реализация поставленной задачи была реализована при помощи пакетов Maya v 3.0 [2] и Maya v 4.5 [3] фирмы AliasWavefront для 3d-анимации и спецэффектов, которые обладают необходимыми возможностями для реализации поставленной цели и имеют удобные среды разработки приложений.

Рисунок 4. Разработка пирометрического датчика пожарной сигнализации с использованием программного пакета Maya v 3.0

Заключение

В процессе реализации каждая выполненная работа осуществлялась с творческим подходом, что должно привлечь дополнительное внимание к обучаемому курсу. Особое место занимала техническая сторона вопроса. Вся предлагаемая трехмерная анимация представлена в avi-формате, что позволяет воспроизводить имеющийся ролик с небольшими техническими возможностями компьютера.

В результате проведённой работы были решены следующие задачи:

  - разработан и реализован avi-файл, демонстрирующий трехмерную анимированную видеопомощь к электронному учебнику;

  - разработан и реализован avi-файл, демонстрирующий трехмерную анимированную модель одной из аудиторий Бийского технологического института;

  - разработан и реализован avi-файл, демонстрирующий трехмерную анимированную модель парка, расположенного около одного из зданий Бийского технологического института;

  - разработан и реализован avi-файл, демонстрирующий реальные условия работы пирометрического датчика пожарной сигнализации в угольной шахте.

Список использованных источников

  [1] Kelly L. Murdock. 3ds max 5. Библия пользователя. - Компьютерное изд-во "Диалектика", 2003. - 1140с

  [2] Харовас П., Кундерт-Гиббс Дж., Ли П. Maya Complete. Уроки мастерства: Пер. с англ. - М.:ДМК Пресс, 2001. - 784 с.: ил. (Серия "Для дизайнеров").

  [3] Maya 4.5:Учебный курс/Дж. Ламмерс, Л. Гудин. - СПб.: Питер, 2003. - 540 с.: ил