Компьютерное моделирование в среде 3D Canvas

(по способу представления)

(по алфавиту  кодирования)

Вербальные

Иконические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интуитивное моделирование – это мысленное представление об объекте. Алфавитом кодирования информации для интуитивных моделей является система понятий, а носителем – нервная система человека, мозг. Жизненный опыт каждого человека – его интуитивная модель окружающего мира; музыкальная тема в мозгу композитора – интуитивная модель музыкального произведения.

Образное моделирование – это выражение свойств оригинала с помощью наглядных чувственных образов, описанных естественным языком или изображенных рисунком. Носитель информации может находиться и вне человека. Примеры: художественные полотна, фотографии, кинофильмы, устные рассказы, многие физические модели: модель атома, предложенная Резерфордом и Бором, другие шарики молекул в кинетической теории газов. Поскольку при научном моделировании понятия чаще всего кодируются словами и рисунками, то этот вид моделирования еще называют иконическим или вербальным. Нам представляется возможным считать вербальное и иконическое моделирование разновидностями образного моделирования по способу кодирования ( по способу представления).

Образно-знаковое информационное моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схему, граф, чертеж, график, план, карту и т.п. Примеры: школьная карта, план квартиры, столбчатая диаграмма соотношения голосов избирателей, семантическая сеть понятий, родословное дерево, блок-схема алгоритма, классификационная схема. Глобус можно рассматривать как совокупность двух моделей в одном реальном объекте: материальную подобную модель земного шара как физического тела и информационную образно-знаковую модель расположения чего-либо на поверхности этого тела.

Знаковое (символическое) моделирование использует условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность законов оперирования с выбранными знаками. Примеры: общая схема описания системы языка или какой-либо его подсистемы, физические или химические формулы, математические выражения и уравнения, теория музыки, нотная запись и т.д. Из этого видно, что образно-знаковое моделирование является промежуточным между образным и знаковым в различной степени для каждой конкретной модели имеет черты и того и другого.

 

Глава 2 Лабораторный практикум по изучению программного продукта 3D Canvas

2.1 Постановка задачи

 

Понятие «модель» в обыденной жизни  чаще ассоциируется с «макетом», имущим внешнее или функциональное сходство с определенным объектом. Макеты, модели и создаются для того, чтобы, не имея реального объекта, рассмотреть, как он выглядит, не имея возможности манипулировать с реальным объектом, имитирующим его. В результате наблюдения модели и манипуляций с моделью можно получить новые знания о реальном объекте. Если это уже известные человечеству сведения, то модель используется для обучения. Если новое знание получено впервые, то совершается акт познания мира человечеством. В результате познания человечество, как правило, приходит к более совершенной модели изучаемого объекта, точнее соответствующей реальному объекту.

Объект, в общенаучном смысле, - «определенная часть окружающей нас реальной действительности (предмет, процесс, явление) или «некоторая часть  окружающего нас мира, которая  может быть рассмотрена как единое целое». Заметим, что последняя трактовка понятия «объект» избавляет от необходимости в многочисленных высказываниях, связанных с объектами, перечислять триаду «предмет, процесс, явление», как это делается в большинстве учебников. Объект – это то, на что направлено внимание познающего субъекта: это то, что может быть вычислено в окружающем мире.

«Процесс – последовательная смена  состояний объекта в результате произведенных действий». Но процесс  сам по себе может объектом рассмотрения, частью окружающего мира, так как мир существует как в пространстве, так и во времени.

Явление – это обнаружение объекта, внешней формы его существования. Можно предположить, что под явлениями  в школьных учебниках подразумеваются  физические, химические, биологические, социальные и прочие явления. Явление может быть обнаружено, если его можно отличить от других явлений. Для этого необходимо сравнивать параметры, признаки и свойства все тех же предметов и процессов, т.е. объектов. Явление, будучи «вычлененным» из окружающего мира и рассматриваемое как единое целое, тоже может быть названо объектом. Таким образом, будем считать излишним перечисление в определениях и рассуждениях, относящихся к объекту вообще, таких сущностей, как предмет, процесс, явление.

Познать – значит суметь понять изучаемый определенной наукой объект настолько, чтобы можно было создать модель, наиболее точно сохраняющую изучаемые черты объекта. Широко известны истории создания модели Солнечной системы, атома, молекулы ДНК и др.

Наиболее точным в этом плане  нам видится следующее определение модели: «Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе познания (изучения) замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные его черты».

Моделирование – процесс создания модели, точнее – исследование какого-либо объекта путем построения и изучения его модели; использование моделей для определения и уточнения характеристик и рационализации способов построения вновь конструируемых объектов.

Формальная система, эквивалентная реальному объекту, является моделью этого объекта. Формализация – процесс построения формальной системы – один из методов моделирования.

Таким образом, исследования и разработки в области компьютерного моделирования 3D объектов являются актуальными и определяют в большой мере основное направление современного мирового научного прогресса.

Однако  для преподавателя (а более всего для студентов) нет специальных учебных книг и практических заданий по данному программному продукту 3D Canvas, содержание и направленность которых отвечают заданному учебному плану и программе все-таки очень нужны.

Данный лабораторный практикум  поможет вам освоить основные разделы, касающиеся курса “компьютерного моделирования в среде 3D Canvas ”. В данном лабораторном практикуме вы узнаете, что компьютер может создавать знания не только для себя, но и для использования их человеком.

Поскольку курс “Компьютерное моделирование 3D объектов ” очень объемный, невозможно изучить все его разделы, основной упор делается на  самостоятельную работу студентов.

2.2. Структура  лабораторного практикума  по  курсу «Компьютерное моделирование  в среде 3D Canvas»

 

Лабораторный практикум по изучению курса «Интеллектуальных информационных систем» состоит из следующих разделов (рис.1):

• ;Теоретического материала
• Список лабораторных работ;
• Информация по программному обеспечению и дополнительной литературе;
• Пояснительная записка.

 

Рис.1.Структура лабораторного практикума

Раздел «Теоретический материал» (рис.2) состоит из теоретических сведений по данной теме по пунктам:

- Методологические основы моделирования;

- Цели и задачи компьютерного моделирования;

- Общая классификация моделей;

 

Рис.2. Раздел  «Теоретический материал»

В разделе  «Список лабораторных работ» (рис.3) представлен список всех лабораторных работ по данному курсу. Всего их семь. Каждая лабораторная работа содержит подробное описание выполнения заданий, задания для самостоятельной работы.

Рис.3. Раздел «Список лабораторных работ»

 

Раздел «Информация» (рис.4) представляет список программного обеспечения для выполнения работ и возможность его загрузки, а также список дополнительной литературы по компьютерному моделированию

Рис 4. Раздел «Информация»

В разделе «Пояснительная записка» представлено описание программного продукта к применению лабораторного практикума.

Разработанный лабораторный практикум выполнен в  виде веб-сайта, что облегчает его  использование, благодаря удобной  системе ссылок. Для использования  данного продукта можно использовать любой браузер.

Рис.5.Раздел «Пояснительная записка»

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее десятилетие в связи  с широким внедрением компьютеров  в учебный процесс идеи и принципы программированного  и блочно-модульного обучения подтолкнули к изучению особенностей процесса обучения с использованием компьютеров. Это привело к созданию компьютерных технологий обучения, которые открывают совершенно новые, еще до конца не исследованные технологические варианты обучения, связанные с уникальными возможностями современных компьютеров. 

В современном процессе обучения компьютер -  это не только объект, но еще и средство обучения. Сегодня с помощью компьютера можно изучать: иностранные языки, историю, географию, литературу и любую другую науку. Важную роль в процессуальной части компьютерной технологии,  определении содержания обучения и реализации их единства играет  электронный учебник, являющийся важнейшим дидактическим средством. Можно утверждать, что обучение с помощью компьютерных обучающих программ может являться  эффективным способом обучения при целесообразном и методически обоснованном их применении.

Многообразие методик и технологий, применяемых в процессе обучения, ставит проблему создания таких электронных  учебных программ, которые бы удовлетворяли  целям конкретного курса, предмета, учебной дисциплины в рамках государственного образовательного стандарта.

Данная работа была посвящена изучению особенностей процесса обучения с использованием компьютера, принципов построения лабораторного  практикума как важнейшего компонента педагогической технологии, а также методики его применения в рамках курса «Компьютерного моделирования 3D объектов». Практическая значимость работы заключается в создании электронного учебника «Компьютерное моделирование в среде 3D Canvas».

Дальнейшие перспективы исследования мы видим в дополнении содержания учебника новыми темами, обновлении теоретического материала по мере обновлений версий 3D Canvas , использовании мультимедийных средств для усиления дидактического влияния на процесс усвоения, усовершенствовании системы контроля.

 

Список использованной литературы

 

1. Веденов А.А. "Моделирование элементов мышления" М.: Наука, 1988
2. Девдориани А.С., Грейсух В.С. "Поль кибернетических методов в изучении преобразований природных комплексов" М.: Известия
3. Гальперин П.К. К теории программированного обучения. – М.: Народное образование, 1967, 237с.
4. Даль В. Толковый словарь  – М.: Терра, 1994, т.4, 683с.
5. Евреинов Э.В., Каймин В.А. Информатика и дистанционное образование. М.: "ВАК", 1998. - 88 с.
6. Егоров А.Ф. Основные направления информатизации университета. /Информационные технологии в учебном процессе университета. Сборник научных трудов. РХТУ им. Д.И. Менделеева. М.: 2000, с.5.
7. Егоров А.Ф., Капустин Ю.И., Щербаков. Некоторые аспекты создания электронного учебника. Электронные учебники и учебно-методические разработки в открытом образовании. //Тезисы доклада семинара (7.09.2000 года, г. Москва) -М.: Изд. МЭСИ, 2000. С.73-75.
8. Инструментальные средства для конструирования программных средств учебного назначения: (Обзор) / Институт проблем информатики АН CCCP; (Отв. ред.: Г.Л. Кулешова). - М., 1990.
9. Интегрированный курс "Математическое моделирование" в подготовке учителя математики и информатики // Подготовка преподавателя математики и информатики для высшей и средней школы: Тез. докл. межд. конф. - Москва: МПГУ, 24-26 мая 1994г. Ч. 2. С.78-80. (В соавт.)
10. Интеллектуализация ЭВМ / (E.C. Кузин, А.И. Ройтман, И.Б. Фоминых, Г.К. Хахалин). - М.: Высшая школа, 1989.
11. Информационная технология: Вопросы развития и применения. - Киев: Наук. думка, 1988.
12. Использование возможностей Internet для апробации учебно-методических материалов по курсу "Математическое моделирование" для педагогических вузов // Региональные проблемы информатизации образования (РЕГИНФОРМ-99): Тез. докл. Всероссийской научно-практ. конф. - Пермь, 1999. 4.1. С.112-113. (В соавт.)
13. Коджаспирова Г.М. Коджаспиров А.Ю. Педагогический словарь. -М.: Академия, 2000, 176с.
14. Концепция информатизации образования // Информатика и образование. - 1990. - № 1.
15. Концепция использования новых информационных технологий в организационно-методическом обеспечении учебного заведения / Российский Центр информатизации образования - М., 1992.