Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Изучение компьютерной графики в нынешнее время заключается в освоении основ работы со средствами обработки изображений. Повсеместное распространение компьютерной техники и графических пакетов программ превращает изучение данного курса в увлекательный образовательный процесс, позволяющий увидеть результат обучения.

Необходимость разработки курса «Компьютерная графика» определяется большим объемом несистематизированной информации по изучению компьютерной графики в сфере образования. Данный раздел недостаточно хорошо рассмотрен не только в школьном курсе информатики и ИКТ, но и в учебно-образовательном процессе в целом, хотя является одним из востребованных и перспективных направлений. Разработанный курс исключает эти недостатки, систематизирует и структурирует информацию в данной области, использует самые современные средства создания графики. Новизна работы заключается в двухуровневом построении курса, разнообразном и дифференцированном виде контроля и разработке электронно-образовательного ресурса (ЭОР), сопровождающего каждый уровень обучения, методология разработки аналогична [8].

Элективный курс «Компьютерная графика» (уровень 1) рассчитан на 22 ч для учащихся старшего звена средних общеобразовательных школ.

Данный курс состоит из трех разделов:

1)               основные понятия компьютерной графики;

2)   фрактальная графика;

3)   создание и вывод трехмерных объектов.

В первом разделе рассказывается о цвете и его свойствах, способах представления цвета, способах кодирования графической информации [6]. Акцентирование происходит на физическом представлении графической информации, затем следует плавный переход на способы представления графической информации в компьютере, в заключение они актуализируют знания по способам создания графических файлов. Уроки сопровождаются презентациями, использованием электронного учебника и заканчиваются тестом [9].

Второй раздел посвящен истории появления фракталов [5]. В разделе рассматриваются первые виды и классификации фрактальной графики, простейшие формы каждого вида. Затем последует практическая часть — выполнение лабораторных работ по теме. Изучение данного раздела требует знаний основ программирования, учащиеся закрепляют понятие рекурсивного алгоритма. Особенность предметной области дает предпосылки овладению навыками рекурсивного алгоритма. Раздел заканчивается выполнением лабораторных работ.

В третьем разделе рассматриваются различные способы и методы создания трехмерных изображений и методы их обработки [6].

Раздел несет в себе цель развить навыки нестандартного мышления, например разбиения различных объектов на простейшие графические примитивы. Нацелен на воспитание эстетического вкуса посредством выполнения различных практических задач. Раздел заканчивается лабораторным практикумом по разработке трехмерной сцены.

Отметим, что элективный курс формирует навыки работы с графической информацией различными способами: с помощью графических пакетов и с помощью средств программирования.

Приведем тематическое планирование первого уровня  в  таблице 1.

Таблица 1

Тематическое планирование для средней общеобразовательной школы

В качестве методической поддержки курс представлен в виде электронного учебника, созданного в авторской среде «Конструктор электронных учебников».

Рис. 1. Главное окно электронного учебника «Компьютерная графика»

Апробация первого уровня курса «Компьютерная графика» проходила на базе МАОУ «СОШ № 29» г. Стерлитамак Республики Башкортостан с 10.11.2014 по 28.12. 2014 г. в 11-м классе информационного профиля. Проверка эффективности использования курса «Компьютерная графика» показала актуальность темы. Особенно учащихся заинтересовал третий раздел «Создание и вывод трехмерных объектов», где они показали хорошие результаты по завершении курса.

Курс «Компьютерная графика» (уровень 2) рассчитан на 36 ч для высшего профессионального образования (бакалавриата). Профессиональная направленность курса реализуется в заданиях, ориентированных на формирование компетенций самостоятельной познавательной деятельности студентов [2, 3, 4].

Данная дисциплина относится к дисциплинам по выбору в базовую часть профессионального цикла. Курс «Компьютерная графика» формирует знания и умения, которые используются в дальнейшем при выполнении студентами курсовых проектов, выпускной квалификационной работы, а также для обеспечения прикладных студенческих научно-исследовательских работ. Изучение данной дисциплины основывается на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Алгебра и геометрия», «Информатика», «Программирование».

Целью освоения дисциплины «Компьютерная графика» является формирование систематизированных знаний и навыков в области компьютерной графики. Курс состоит из четыр4х разделов:

1) основные понятия компьютерной графики;

2) алгоритмы вывода графических примитивов;

3) алгоритмы вывода трехмерных объектов;

4) алгоритмы вывода фрактальной графики.

Создание первого раздела «Основные понятия компьютерной графики» является расширением учебного материала первого уровня. Лабораторные занятия направлены на формирование навыков по созданию векторной графики и двумерной анимации с помощью макета Macromedia Flash. Особенностью занятий является наличие встроенного         объектно-ориентированного языка ActionScript, с помощью которого может быть реализована интерактивность. В качестве текущего контроля предлагается разработать мультимедийный проект, содержащий анимацию.

Во втором разделе «Алгоритмы вывода графических примитивов» рассматриваются различные способы и методы представления графических примитивов в памяти компьютера. Наглядно представлены основные методы создания простейших геометрических фигур, а также работа аппаратной части компьютера при выводе информации. В ходе занятий студенты научатся базовым навыкам по работе с выводом графики на экран, без использования специализированных средств [7].

Кроме теоретической части, данный раздел подразумевает выполнение соответствующих лабораторных работ в среде программирования Pascal либо в языке программирования C.  

В третьем разделе «Алгоритмы вывода трехмерных объектов» рассматриваются различные способы и методы создания трехмерных объектов, текстур и способов визуализации. На практических занятиях используются электронные уроки по 3D-MAX. В качестве итоговой работы студентам предлагается разработка трехмерной сцены.

Четвертый раздел «Алгоритмы вывода фрактальной графики» аналогичен первому уровню и несет практическую направленность [1]. Студентам предлагается выполнение лабораторных работ в среде программирования.

В качестве методической поддержки курса второго уровня разработан ЭОР в системе Moodle.

Рис. 2. Курс «Компьютерная графика» в системе дистанционного обучения Moodle

Система тестов полностью отображена в системе дистанционного обучения, что позволяет формировать зачетную ведомость с соответствующими критериями оценок. Преподавателю предоставляется возможность не только систематизировать теоретический и практический материал, но и управлять образовательным процессом.

Апробация второго уровня данного курса проходила в группах ПМИ41 и ПМИ42 СФ БашГУ с 01.11.2014 по 21.12.2014 г. Студенты проявили высокую степень заинтересованности в изучении предложенного материала и показали хорошие результаты по завершении изучения данного курса. Особый интерес вызвал раздел «Фрактальная графика». По завершении курса все студенты справились с итоговым тестированием и показали высокие результаты обучения.

Гималтдинов И.К., д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной информатики и программирования СФ БашГУ,  г. Стерлитамак;

Дорофеев А.В., д.п.н., заведующий кафедрой математического анализа СФ БашГУ,                  г. Стерлитамак.