Использование учебно-творческих задач при обучении компьютерному моделированию для развития творческих способностей учащихся (стр. 9 из 13)
Таблица 2
Информационная модель графического объекта
| Объект | Параметр | Действие |
| Рисунок или фрагмент рисунка | Размеры, пропорции, цвет, форма | Перемещение, тиражирование, редактирование, поворот, отражение, изменение размеров и пропорций |
Для построения компьютерных графических моделей следует решить следующие задачи:
· моделирование геометрических операций, обеспечивающих точные построения в графическом редакторе;
· моделирование графических объектов с заданными свойствами, в частности, формой и размером [13, с.5]
Перечень требований к знаниям и умениям учащихся, необходимых для изучения графического моделирования:
1. Учащиеся должны знать:
· способы представления изображений в памяти ЭВМ; понятия о пикселе, растре, кодировке цвета, видеопамяти;
· какие существуют области применения компьютерной графики;
· назначение графических редакторов;
· назначение основных компонентов среды графического редактора Paint: рабочего поля, меню инструментов, графических примитивов, палитры, ластика и пр.
2. Учащиеся должны уметь:
· строить изображения с помощью графического редактора Paint;
· сохранять рисунки на диске и загружать с диска.
Примеры лабораторных работ:
Лабораторная работа № 1 "Моделирование геометрических фигур"
Задача 1. "Правильный треугольник"
1 этап. Постановка задачи
ОПИСАНИЕ ЗАДАЧИ
Построить правильный треугольник с заданной стороной.
Задача относится к типу "Как сделать, чтобы…".
ЦЕЛЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Построение объекта с заданными свойствами.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ
| Уточняющий вопрос | Ответ |
| Что моделируется? | Геометрическая фигура - правильный треугольник |
| Какими свойствами она обладает? | Все стороны равны, все углы равны 600 |
| Что задано? | Отрезок, равный стороне треугольника |
| Что надо получить? | Правильный треугольник |
| В какой среде можно осуществить построение? | На бумаге или в среде графического редактора |
| Какие инструменты нужны для построения на бумаге? | Линейка, циркуль |
| Какие инструменты нужны для построения в среде графического редактора? | Циркуля нет. Циркуль заменяет квадрат с вписанной окружностью |
2 этап. Разработка модели
Построить треугольник по алгоритму (см. рис.1) и доказать, что полученный треугольник действительно правильный. Данный алгоритм предложил Евклид в IVв. до н.э.
Рис.1. Алгоритм построения равностороннего треугольника с заданной стороной
3 этап. Компьютерный эксперимент
План ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Тестирование построенной по заданному алгоритму модели совмещением с исходным отрезком.
2. Построение и тестирование модели по собственному алгоритму с теми же исходными данными.
3. Исследование и анализ двух алгоритмов построения с целью определения наилучшего.
ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Докажите правильность приведенного и собственного алгоритмов для модели.
2. Совместите построения, выполненные по разным алгоритмам.
4 этап. Анализ результатов
Если при совмещении фигуры не совпали, то изменить алгоритм построения или увеличить точность выполнения алгоритма за счет работы в увеличенном масштабе (под лупой). Если совпали, то выберите наиболее удобный алгоритм.
Задача 2. "Правильный шестиугольник"
1 этап. Постановка задачи
ОПИСАНИЕ ЗАДАЧИ
Построить правильный шестиугольник с заданной стороной.
ЦЕЛЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ (место для ответов учащихся)
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ (таблица заполняется учащимися)
| Уточняющий вопрос | Ответ |
2 этап. Разработка модели
Построить шестиугольник по алгоритму (см. рис.2) и доказать, что полученный шестиугольник действительно правильный.
Рис.2. Алгоритм построения равностороннего шестиугольника с заданной стороной
3 этап. Компьютерный эксперимент
План ЭКСПЕРИМЕНТА (место для ответов учащихся)
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (место для ответов учащихся)
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
4 этап. Анализ результатов (место для ответов учащихся)
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
Задания для самостоятельной работы:
1. Построить равнобедренный треугольник по заданному основанию a и высоте h.
2. Построить прямоугольный треугольник по гипотенузе и катету.
3. Построить равнобедренный треугольник по боковой стороне и углу при вершине.
4. Построить треугольник по трем сторонам.
5. Построить правильный восьмиугольник с заданной стороной.
6. Построить треугольник по двум сторонам и углу между ними.
7. Построить параллелограмм по заданным сторонам и углу между ними.
8. Построить треугольник по стороне, противолежащему ей углу и высоте, проведенной из вершины этого угла.
9. Построить треугольник по двум сторонам и высоте, опущенной на одну из них.
10. Построить равнобедренный треугольник по основанию и радиусу описанной окружности.
Лабораторная работа № 2 "Компьютерное конструирование"
Задача. "Моделирование паркета"
1 этап. Постановка задачи
ОПИСАНИЕ ЗАДАЧИ
В Санкт-Петербурге и его окрестностях расположены великолепные дворцы-музеи, в которых собраны произведения искусства великих русских и европейских мастеров. Помимо прекрасных творений живописи, скульптуры, мебели здесь сохранились уникальные образцы паркетов. Эскизы этих паркетов создали великие зодчие. А реализовали их идеи мастеровые-паркетчики.
Паркет составляется из деталей разной формы и породы дерева. Детали паркета могут различаться по цвету и рисунку древесины. Из этих деталей паркетчики на специальном столе собирают блоки, совместимые друг с другом. Из этих блоков уже в помещении на полу компонуется реальный паркет.
Одна из разновидностей паркета - из правильных геометрических фигур (треугольников, квадратов, шестиугольников или фигур более сложной формы). В различных сочетаниях детали паркета могут дать неповторимые узоры. Представьте себя в роли дизайнера паркета, выполняющего заказ.
Задача относится к типу "Как сделать, чтобы…".
ЦЕЛЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Разработать эскиз паркета.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЦЕЛИ
Разработать набор стандартных деталей паркета - меню паркета (см. рис.1).
Рис.1. Меню паркета
Разработать стандартный паркетный блок из деталей.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ
| Уточняющий вопрос | Ответ |
| Что моделируется? | Геометрический объект - многоугольник |
| Какими свойствами он обладает? | Многоугольник правильный. Количество сторон многоугольника - 3, 4, 6 |
| Что задано? | Отрезок, равный стороне многоугольника |
| Что надо получить? | Детали паркета, паркетный блок, геометрический паркет |
| В какой среде можно осуществить построение? | На бумаге или в среде графического редактора |
| Какие инструменты нужны для построения на бумаге? | Линейка, циркуль |
| Какие инструменты нужны для построения в среде графического редактора? | Циркуля нет. Циркуль заменяет квадрат с вписанной окружностью |
2 этап. Разработка модели
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
| Объект | Параметры | Значения |
| Многоугольник | Количество сторонДлина стороныЦветФактура | 3, 4, 6aОттенки различных пород древесиныРисунок, имитирующий срез древесины |
КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ
Для моделирования набора совместимых деталей, паркетных блоков и паркета в целом можно использовать среду графического редактора Paint.
МОДЕЛЬ 1. Моделирование геометрических объектов с заданными свойствами для создания стандартного набора деталей паркета с совместимыми размерами.
Полный набор деталей, необходимых для моделирования (см. рис.2) создайте самостоятельно (по известным вам алгоритмам), используя возможности поворотов и отражений фрагментов.
Рис.2. Объекты меню паркета
Построение квадрата, наклоненного на 300 (600), выполните по алгоритму (см. рис.3).
Рис.3. Алгоритм построения квадрата, наклоненного на 300 (600)
Готовые фигуры раскрасьте, имитируя фактуру различных пород дерева.
Созданное меню сохраните в файле "Меню паркета" и защитите от записи.
МОДЕЛЬ 2. Моделирование паркетного блока.
Количество деталей в паркетном блоке зависит от количества сторон многоугольника.
Блоки могут компоноваться из деталей одной, двух или трех разновидностей (см. рис.4).
Рис.4. Модели паркетных блоков
МОДЕЛЬ 3. Компоновка паркета из созданных блоков.
Паркет собирается из готовых блоков на полу. Образовавшиеся пустоты в углах и у стен заделываются деталями из стандартного набора.
Компьютерный эскиз паркета формируется по такому же принципу на рабочем поле графического редактора (см. рис.5).