1. «Примеры позитивного влияния компьютерного творчества на учебную деятельность старших подростков»

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Глава I. Обзор литературы.

1.1. История создания программы 3 ds max        5

1.2. Описание программы        6

1.3. Применение программы 3 ds max        8

1.4.  Изучение особенностей строения некоторых структур клетки………..8

Глава II. Практическая часть.

2.1. Создание объемной модели хромосомы.        10

   2.2 Создание модели ДНК…………...……………………………………...10

   2.3.Создание модели клетки ………………………………………………..11

Выводы………………………………………………………………………….12

Список литературы…………………………………………………………….13

Введение

В настоящее время существует множество программ для создания трехмерных изображений различных объектов, но безусловным лидером среди них является 3ds max. Большинство молодых программистов-дизайнеров в России и в мире используют ее при создании различных компьютерных проектов. На данный момент в мире около 90% графических моделей построено на базе программы 3d max (1). Проекты, выполненные с помощью max, встречаются в таких известных работах как «Шрек», «Аватар», «Рождественская история» и многие другие картины.

Идея создания 3d объектов не только для игр, фильмов и сайтов, но и в сфере образования активно реализуется в течение последних 5 лет. Новым направлением использования программы является её применение в школьных образовательных проектах. Данное направление мало изучено, но имеет большие перспективы для развития, т.к. совмещая программирование с наукой, учащийся более основательно вникает в выбранную им тему. Допустим, создание трехмерной модели молекулы воды позволяет учащемуся изучить её строение в естественном виде, что трудно показать обычным двухмерным рисунком (в учебнике). Так же, возможности программы 3ds max можно применить в таких предметах как геометрия, изобразительное искусство, информатика, биология и др. Использование компьютерных технологий в сфере образования придает дополнительную мотивацию и заинтересованность в изучении предмета.

Актуальность темы и потребность изучить ее более подробно обусловили выбор темы нашей работы как «Примеры позитивного влияния компьютерного творчества на учебную деятельность старших подростков».

        Целью нашей работы стало разработка объемных моделей структур животной клетки с помощью компьютерной программы 3 ds max. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Ознакомление с областью применения программы;
2. Изучение особенностей строения структур клетки;
3. Разработка объемных фигур с помощью программы 3 ds max.

Глава 1. Обзор литературы

1. История создания программы 3 ds max

Всё начиналось в далёком 93-ем. Тогда всем известная Autodesk (крупнейший в мире поставщик программного обеспечения для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации и развлечений (3) поручила группе Kinetix создать на базе программы 3D Studio (которая работала в MS DOS) новый продукт, который бы поддерживал Windows, имел графический интерфейс, а также большое количество других нововведений [1].

В 1995 году выходит обновленная версия программы 3D Studio Max 1.0. Всем он понравился тем, что в него была встроена программа, с помощью которой любой мог написать дополнительный модуль (плагин). Первый плагин предназначался для скелетной анимации персонажей.

Ну а в 1998 году вышла в свет следующая революционная версия пакета 3D Studio Max 2.5. В этой версии появилась имитация прозрачных и зеркальных поверхностей. С этого момента программа стала привлекать разработчиков компьютерных игр.

Следующий этап в развитии программы пришелся на 1999 год, когда  вышла третья версия пакета 3D Studio Max 3.1. В системах частиц появились новые опции для имитации природного движения. Появилась возможность добиваться потрясающих эффектов – светотеней, непрямого освещения. Создавать реалистичные на 100% изображения стало возможно. Теперь уже макс интересует ещё и дизайнеров, и архитекторов [1].

Далее Autodesk передаёт разработку программы подразделению discreet. И в честь этого события последующие версии пакетов называются 3ds max.

3ds max 4.0 выходит в 2001 году. Программа претерпела множество изменений. Многие плагины, которые шли на 3D Studio Max на 3ds max не пошли. Поэтому появились новые версии дополнений. Проектировщики улучшили интерфейс, добавили модуль, позволяющий просчитывать анимацию твёрдых и мягких тел, задавая их свойства (вес, упругость и т. д.). Благодаря тому, что стало значительно удобнее управлять большими группами существ, макс становится интересен создателям анимационных и игровых фильмов.

С 2002 по 2005 года выходят в свет пятая, шестая, седьмая и восьмая версии макса. Каждая версия дорабатывается и появляются новые возможности для профессионального использования программы. Самое главное новшество – плагин для создания волос и меха. Очертив пряди волос можно за короткое время создать хорошую причёску. 

На сегодня 3ds max самый популярный пакет для 3D моделирования и анимации. Число только официальных пользователей превышает 300000 [2].

1.2.  Описание программы

3ds Max (3D Studio MAX) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. 3ds Max располагает обширными средствами по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей реальных или фантастических объектов окружающего мира с использованием разнообразных техник и механизмов. Эта программа обладает довольно обширной базой стандартных средств, облегчающих моделирование всевозможных спецэффектов. Но помимо стандартной базы существует масса дополнительных средств (плагинов) позволяющих создавать значительно более реалистичные эффекты огня, воды, дыма и т.д. Плагины являются внешними встраиваемыми модулями, которые продаются отдельно от пакета 3ds Max или же распространяются бесплатно через Интернет. Данные программы создаются как крупными компаниями, специализирующимися по разработке программного обеспечения, так и простыми разработчиками-энтузиастами. Дополнительных модулей для 3ds Max настолько много, что количество инструментов предлагаемых ими во много раз превосходит комплект стандартных средств 3ds Max. Плагины упрощают выполнение многих задач - например, позволяют расходовать меньше времени на просчёт визуализации (за счёт более усовершенствованных подключаемых визуализаторов) или ускоряют моделирование объектов, благодаря разнообразным модификаторам и дополнительным функциональным возможностям. Ниже представлен список некоторых плагинов для 3ds Max:

1. FumeFX - с помощью этого плагина создаются фотореалистичные эффекты огня, языков пламени, дыма и т.д.
2. DreamScape - с помощью этого плагина создаются реалистичные ландшафты, горы, небо, атмосферные эффекты и т.д.
3. AfterBurn - с помощью этого плагина создаются фотореалистичные эффекты облаков, дыма, взрыва и т.д.
4. RealFlow - с помощью этого плагина создаются фотореалистичные эффекты воды, туман, пена, водопады, фонтаны, волны и т.д.
5. GrowFX - с помощью этого плагина создаются растения любого вида: от пальм и лиан до сосен, от цветов до крупных широколиственных деревьев и т.д. Каждое растение созданное с помощью этого плагина можно свободно анимировать [3].

1. Применение программы 3 ds max

Широкое применение программа 3D Max находит при создании дизайнерских замыслов и в архитектуре. Очень трудно представить новый проект архитектора. Для непосвящённого в технические вопросы человека, да ещё без образного мышления, невозможно увидеть новый проект, глядя на чертежи. Прорисовки различных вариантов и разных планов отнимают много времени. Как узнать замысел архитектора или дизайнера, как увидеть здание или новый автомобиль глазами дизайнера – здесь может помочь 3ds Max. 

Применяется как для создания фильмов («Люди X»; «Мумия возвращается»; «Лара Крофт: Расхитительница гробниц»; «Матрица: перезагрузка»; «Последний самурай»), так и для игр («Тhe Elder Scrolls 3: Morrowind», «Max Payne», «World of Warcraft») [2].

2. Изучение особенностей строения некоторых структур клетки

Нуклеиновые кислоты в первые были обнаружены в ядрах клеток (лат. Nucleus - “ядро”), в связи с чем они получили свое название.  Есть два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и остатков фосфорной кислоты. Азотистыми основаниями у ДНК являются аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (Т). У РНК место тимина занимает урацил [5]. 

Митохондрии - микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует различной формы выросты — кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК. Число митохондрий в одной клетке от единиц до нескольких тысяч. Функция митохондрий – клеточное дыхание (образование АТФ).

Хромосома состоит из двух хроматид, имеет первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины [3].

Глава 2. Практическая часть

2.1 Создание объемной модели хромосомы

Внедрение компьютерных программ  в сферу образования стало началом революционного преобразования традиционных методов и технологий обучения и всей отрасли образования.

В нашем проекте, мы решили разработать трехмерную модель клетки и некоторых её компонентов.

После запуска программы включаем вкладку Extended Primitives (Дополнительные примитивы)

Во вкладке нажимаем Chamfer Cylinder (Цилиндр с фаской)  переводим на рабочее окно и выбираем число сегментов равное 3. Выбираем сплайновые формы, там выбираем Helix (спираль). Задаем радиус 1 равный радиусу 2. Создаем вторую спираль через Mirror (зеркало). Получившуюся фигуру, мы пакуем в цилиндр с фаской, и придаем ему материал похожий на клетку. Затем из стандартных примитивов создаем окружность и применяем то же материал. После, копируем часть хромосомы и двигаем в другом направлении. Через зеркало копируем и получаем готовую модель хромосомы.

2.2. Создание трехмерной модели ДНК.     

После запуска программы включаем вкладку сплайновые формы, там выбираем Helix (спираль). Задаем радиус 1 равный второму радиусу. Создаем вторую спираль через Mirror (зеркало). Создаем азотистые основания ДНК путем  создания Chamfer Cylinder (Цилиндр с фаской) и последовательного клонирования цилиндров и получаем объемную модель ДНК.

Для создания развернутой ДНК необходимо создать цилиндр (фосфор), затем пятиугольник (дезоксирибозу). Потом создаем азотистые основания аденин и тимин из кубов. По такой же схеме создаем нуклеотид с гуанином и цитозином. Затем все копируем и поворачиваем.

2.3. Создание модели клетки       

              После запуска программы создаем сферу. Для создания неровной поверхности клетки применяем модификаторы Noise (Шум) и TurboSmooth (Сглаживание). Затем создаем органоиды клетки и помещаем их в созданную сферу.

Выводы

1. Программа 3 ds max начала образовываться с 1993 года. С тех пор постоянно развивается. Программа оказалась настолько качественной, что с успехом используется во всем мире не только для создания игр, фильмов, мультфильмов, но и для разработок дизайна интерьеров, моделирования причесок и во многих других целях.
2. Создание 3d моделей мы решили показать на примере некоторых органических веществ и органоидов эукариотической клетки:

1. Нуклеиновые кислоты (ДНК) – биополимеры, мономерами которых является нуклеотид. Нуклеотид состоит из азотистого основания (А,Т,Г,Ц), сахар (дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.
2. Хромосома находится в ядре клетки, содержит ДНК, образуется в ходе деления клетки (митоз, мейоз).
3. Митохондрии является двумембранным органоидом клетки. Внутренняя мембрана образует кристы, на которых синтезируется АТФ.

3. Разработка моделей позволила  мне повысить знания в некоторых темах биологии и лучше разобраться в программе 3 ds max.

 В данной работе представлен только начальный этап исследования. В дальнейшем, мы планируем продолжить работу изучения программы в биологии и других дисциплинах.

Список литературы

1. www.mir3d.ru
2. www.3dlite.3dn.ru
3. www.wikipedia.ru
4. www.festival.1september.ru
5. Оснвы общей биологии: Учебник для учащихся 9 классов общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н.Пономаревой. – 3-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2006. – 240 с.: ил.