Курсовая с практикой на тему Особенности обучения моделированию физических процессов средствами среды Unity3D

Содержание:

Введение 3
1.Технологические особенности обучения моделированию физических процессов в школе 4
1.1 Обзор Unity3D, как средства обучения основам моделирования физических процессов 4
1.2 Анализ современного состояния обучения программированию и 3D моделированию в школе 6
2. Методические аспекты обучения учащихся старших классов основам моделирования физических процессов 13
2.1 Выявление возможностей обучению моделированию физических процессов 13
2.2 Разработка элективного курса «Основы моделирования физических процессов средствами Unity3D» 15
Заключение 29
Литература 30

Введение:

В условиях современной подготовки учащихся к проведению ЕГЭ, нередко возникает необходимость выйти за рамки школьного обучения, то есть проявить дополнительные знания и умения, которые позволят определить степень систематизации знаний по тому или иному предмету.
Для обеспечения потребностей учеников в дополнительных знаниях, формирования у них новых видов практической и познавательной деятельности, которые не являются характерными для школьных курсов дисциплин, используются элективные курсы.
В рамках данной курсовой работы ставится задача изучения особенностей обучения моделированию физических процессов средствами среды Unity 3D, а также разработка элективного курса по данной теме.
Для решения поставленной задачи необходимо выполнить следующие действия:
– провести анализ среды моделирования Unity 3D, рассмотреть ее компоненты, принципы работы;
– изучить особенности обучения в школе программированию и 3D моделированию;
– определить методологию обучения моделирования физических процессов;
– разработать элективный курс на тему «Основы моделирования физических процессов средствами Unity 3D».
Курс, который будет разработан, должен быть ориентированным на предпрофильную подготовку учащихся по информатике в разделе «Графика». Курс должен расширить базовый курс по информатике, представить дополнительный материал по указанной тематике и дать возможность обучающимся познакомиться с интересными, нестандартными вопросами информатики, протестировать свои способности.

Заключение:

В этой работе выполнена разработка элективного курса на тему «Основы моделирования физических процессов средствами Unity3D».
В ходе работы были решены следующие задачи:
– проведен анализ предметной области;
– определено состояние обучения по моделированию физических процессов с школе, были рассмотрены различные УМК по информатике;
– определена возможность обучения физическим процессам;
– проведен анализ принципов построения комплекса уроков в рамках элективного курса;
– разработана модель комплекса уроков;
– разработаны теоретические материалы и практические задачи;
– построена технологическая карта урока.
Во время выполнения курсового проекта были закреплены теоретические знания, полученные при изучении курса «Информатика», полученные знания и навыки по разработке технологической карты урока, были приобретены и закреплены навыки самостоятельной работы.
Разработанный комплекс уроков дает возможность ученикам изучать темы и проходить тесты к каждой из них, подготовиться к дальнейшему обучению и выбору профессии

Фрагмент текста работы:

1.Технологические особенности обучения моделированию физических процессов в школе

1.1 Обзор Unity3D, как средства обучения основам моделирования физических процессов

Unity является лидером среди игровых движков, позволяет создавать игры для нескольких платформ. Загружая среду можно создавать игры, но без доступа к определенным опциям программы, которые доступны только после полной покупки версии. Цена PRO версии находится в диапазоне около 1500 долларов США (разовая оплата) или 75 долларов за ежемесячную плату. В зависимости от платформы плата может увеличивается, например, когда выпускается игра на Windows и Android, разработчик должен платить 3000 или 150 долларов в месяц [5].
Unity – это мотор, поддерживающий создание трехмерных игр или двумерных игр. Программа постоянно модернизируется, благодаря чему расширяются возможности, доступные в бесплатной версии.
Unity работает со многими платформами, такими как Windows, Mac, Linux, iOS, Android, WindowsPhone, BlackBerry. Он также доступен во всех браузерах. Благодаря движку разработчик может создавать игры для консолей: PS3, PS4, PS Vita, Xbox360, XboxOne, Wii, Wii U [4].
В Unity можно создавать игры без навыков программирования. Все сделано с использованием готовых активов. Однако, переходя к практическому подходу, используется программирование на языках C#, JavaScript (UnityScript) и Boo.
Unity 3D позволяет экспортировать графику из других графических программ. Сама программа также предоставляет выбрать активы, т.е. элементы игры, некоторые из них могут быть бесплатными, кроме того, можно найти много другой бесплатной графики в Интернете [5].
Чтобы создать модель для игры, используют следующие программы:
– Blender;
– Maya;
– 3DS Max/
Основные понятия, связанные с программой представлены ниже [7]:
1. GameObject — это любой объект, который находится на сцене. К ним относятся символы, деревья, камеры и т.д. Каждый из объектов может содержать другие объекты, так называемые родительско-дочерние отношения. Также есть пустые объекты. Это объекты, которые существуют в игре, но их нельзя увидеть. В основном они используются для группировки объектов на сцене.
2. Компонент – это часть объекта. Один объект может состоять из нескольких компонентов. Компоненты определяют свойства данного объекта. Каждому из компонентов присваиваются соответствующие параметры (переменные). Компонент преобразования, отвечающий за местоположение объекта в игре, имеет задачу сохранения переменных, которые определяют его местоположение. Основная роль компонента заключается в определении данного объекта.
3. Активы (ресурсы) – это наборы объектов, из которых построена игра. К ним относятся: наборы текстур, образцы объектов и т.д. Большинство из них можно найти в меню «Проект».
4. Сцена – это область, которая создается независимо от остальных. Это может быть одиночная стадия игры (уровень).
5. Prefab (Prefabricated) — наборы моделей, которые часто встречаются в игре, и есть необходимость использовать их в нескольких сценах. Затем создаются заготовки, которые можно использовать в любом месте игры без создания нового объекта.
6. Скрипт — это код, созданный на одном из языков, доступных в Unity (C #, JavaScript, Boo). Благодаря сценариям у игрока есть возможность перемещаться по сцене и взаимодействовать. Редактирование сценариев возможно с уровня Unity3d, доступного в MonoDevelop IDE в меню «Проект».
7. Интерфейс — внешний вид программы.
После открытия программы появляется окно, в котором доступен список недавно открытых проектов. Панель в верхнем левом углу имеет две вкладки, из которых можно выбрать Проекты или Начало работы, в которых представлено обучающее видео о том, как начать работу с Unity [8].
В свою очередь на правой стороне есть другие опции Открыть, что дает возможность открыть сохраненный проект. Unity имеет встроенный конвертер, который автоматически конвертирует файлы проекта из предыдущих версий программы для их редактирования. Другая кнопка — Новый проект, который, как следует из названия, создает новый проект [5].
Нижняя панель предоставляет доступ к официальной документации по программе, а также к учебным пособиям на английском языке.
Благодаря профессиональной игровой платформе Unity, создание 3-мерных игр превратилось из длительного и сложного процесса в захватывающий экшн.
Реалистичные пейзажи, физика объектов, готовые шаблоны персонажей, каркасов, звуков, анимации и камер сокращают время разработки компьютерной игры в десятки раз [6].
Узнав о правилах и стандарты для озвучивания, изображений, моделирования «сцены» и персонажей, можно работать самостоятельно или в интернет-команде создавать как целые игровые миры, так и отдельные их элементы, распространять бесплатно или продавать свои наработки [7].

1.2 Анализ современного состояния обучения программированию и 3D моделированию в школе

Задача школы это последовательное введение ребенка в мир знаний, подготовка к упражнениям, обязательствам студента и его реализация на саморазвитие. Школа обеспечивает безопасные условия и дружескую атмосферу обучения с учетом индивидуальных возможностей и потребностей, которые затем будут востребованы в процессе обучения студентом. Важнейшей целью образования в начальной школе является раскрытие для интегрального биологического, познавательного, эмоционального, социального и нравственного развития ученика [1]. Образование в начальной школе длится одиннадцать лет и делится на три образовательных этапа:
1) 1-й образовательный этап, охватывающий I-IV классы начальной школы — начальное школьное образование;
2) второй образовательный этап, охватывающий 5-9 классы начальной школы, основной общее образование;
3) третий этап – полное общее образование.
Общее образование в начальной школе направлено на [18]:
1) введение учащихся в мир ценностей, включая самопожертвование, сотрудничество, солидарность, альтруизм, патриотизм и уважение к традиции, продолжение и построение социальных отношений, способствующих безопасному развитию ученика (семья, друзья);
2) укрепление чувства индивидуальной, культурной, национальной и региональной идентичности и этнической принадлежности;
3) формирование у учащихся чувства достоинства и уважения достоинства других людей;
4) развитие таких компетенций, как: креативность, инновации и предпринимательство;
5) развитие критических и логических навыков мышления, рассуждений, аргументации и формирование выводов;
6) показывает ценность знаний как основу для развития навыков;
7) пробуждение познавательного любопытства учащихся и мотивация к обучению;
8) оснащение студентов таким набором сообщений и развитие таких навыков, которые позволяют более зрело и упорядочено понимать мир;
9) поддержка ученика в признании его собственных предрасположенностей и определении пути дальнейшего образования;