XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Использование технологии 3D моделирования в создании мультипликационного фильма
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мир стоит на пути прогресса. Изо дня в день наша жизнь пополняется современными и усовершенствованными технологиями. Одни дают больше возможностей для работы, обучения и новых разработок, другие делают отдых приятнее и интереснее.
Актуальность работы связана с тем, что всего несколько десятилетий назад 3D- принтеры, творящие объёмные фигуры, считались фантастикой. Самые первые трёхмерные печатающие устройства были огромных размеров, хотя при всём этом имели возможность создавать только ограниченное количество объектов. Сейчас же 3D - принтеры доступны любому желающему, а работать с 3D ручкой может даже ребенок дошкольного возраста.
Цель работы - создать мультипликационный фильм, используя программу Scratch и технологию 3D моделирования.
Задачи работы:
- изучить 3D ручку, ее значение в жизни и развитии ребенка,
- рассмотреть возможности среды программирования Scratch (скретч),
- провести исследование интереса школьников к работе с 3D ручкой,
- разработать и реализовать этапы работы над созданием мультипликационного фильма «Лунтик»,
- изготовить макеты 3D ручкой по мотивам мультика «Лунтик»,
- использовать фотографии созданных объектов при разработке мультфильма в программе Scratch.
Объект исследования: интерес школьников к 3D ручке и ее возможностям развить творческие, учебные, технологические способности детей.
Предмет исследования: использование программы Scratch и технологии 3D моделирования в создании мультфильма.
Гипотеза: использование 3D-ручки в учебном процессе поможет учащимся лучше понять трёхмерное моделирование, что определит их дальнейшие интересы. Умение работать с 3D ручкой даёт возможность школьникам воплощать в жизнь свои конструкторские замыслы и идеи, развивать творческие представления и способности в школе и дома.
Методы исследования: анализ литературы по теме, метод творческих проектов, анкетирование, программирование, моделирование.
1ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 3D ручка, ее значение в жизни и развитии ребенка
Время не стоит на месте, а вместе с ним меняются и орудия изобразительного искусства. Еще недавно дети рисовали ручками, карандашами и фломастерами. Сегодня для этого есть 3D- ручка, благодаря которой можно создавать объёмные фигуры в режиме реального времени просто в воздухе!
3D ручка - это прибор, который появился недавно, но уже пользуется огромной популярностью. С помощью ручки можно создавать различные предметы, от мелких до больших деталей, предметы в воздухе. Многие наши одноклассники знают, что такое 3D ручка, но у многих ее нет и они не знают, как ей пользоваться. Поэтому эта тема выбрана нами, мы хотели рассказать и научить ребят пользоваться 3D ручкой [2].
3D ручка достаточно современное изобретение. История 3D ручек началась в феврале 2013 года, когда сотрудники компании WobbleWorks презентовали первую модель 3D ручки 3Doodler. Идея пришла в голову основателям компании, Максу Боугу и Питеру Дилворту, когда сломался 3D-принтер и потребовалось заделать брешь в напечатанной модели. Принцип действия своего прототипа изобретатели описали так: «Пластиковая нить заправляется в ручку, где размягчается под воздействием температуры и выдавливается через сопло. При соприкосновении с воздухом материал охлаждается и затвердевает, благодаря чему можно создавать объемные изделия» [2].
3D ручка – современное, высокотехнологическое устройство. Она является компактным аналогом 3D принтера. Вместо чернил используется пластик, который заправляется внутрь ручки. Расплавленный пластик способен принимать абсолютно любой вид и конфигурацию. Габариты позволяют удерживать гаджет в одной руке. Незначительный шум при работе встроенного механизма не отвлекает от 3D моделирования [3].
Для рисования 3D ручками используется 2 основных вида пластика: PLA и ABS.
Рисование с помощью 3D ручки стимулирует развитие креативных способностей дошкольников, заставляя малыша изучать объекты для изображения и открывать в них новые качества, которых он раньше не замечал. Во время таких занятий тренируется умение наблюдать и анализировать объект, что очень полезно для развития наглядно-образного мышления. Эта ручка несравнимо полезнее для развития ребёнка, чем игровая приставка, компьютер и другие гаджеты. Такой вид деятельности позволяет учиться мыслить объёмными образами, формировать понятие о центре объекта, его углах, высоте, ширине, симметрии и пропорциях. Ребёнок имеет возможность увидеть своими глазами, как из плоских объектов путём некоторых преобразований получаются объёмные фигуры. У детей происходит развитие аналитической стороны мышления. Важной особенностью 3D ручки является то, что ребенок ее не «перерастает», гаджет «растет» вместе с ним, так как навыки рисования ребенка развиваются с возрастом. Так в 5 лет малыш будет изображать геометрические фигуры и любимых героев сказок, а в 10 лет уже сможет изумлять родителей своими творениями. Он получит возможность радовать близких оригинальными подарками, создавать предметы декора для интерьера, украшения и аксессуары [3].
Для дошкольников 3D ручка – это не просто очередная игрушка, это полезный инструмент, благодаря которому развиваются:
- моторика пальцев - улучшает почерк и речь ребенка;
- развитие фантазии – помогает нестандартно мыслить в любых начинаниях;
- развитие творчества – способствует эмоциональному и интеллектуальному развитию;
- абстрактное мышление – способствует лучшему контролю собственных действий, желаний, поступков [3].
Для создания качественного объемного изображения целесообразнее использовать уже готовые трафареты и шаблоны определенной конфигурации.
Использование 3D-ручки в учебном процессе поможет учащимся лучше понять трёхмерное моделирование, что определит их дальнейшие интересы. Умение работать с 3D ручкой даёт возможность школьникам воплощать в жизнь свои конструкторские замыслы и идеи, развивать творческие представления и способности в школе и дома.
Внедрение 3D технологий позволяет заинтересовать:
- на уроках труда (создавать объемные макеты, даже с подвижными деталями),
- на уроках черчения (проектировать различные фигуры и изделия не только в «плоскости»),
- на уроках биологии (педагог может продемонстрировать молекулярные модели, различные цепочки ДНК, сложные устройства атома и электрического заряда).
Большую популярность 3D ручки приобретают в специализированных «инженерных» классах с уклоном на математику, физику, информатику [3].
Таким образом, новые технологии в настоящее время развиваются очень быстрыми темпами и без них не мыслимо современное общество. Мир изменяется, меняемся и мы! Изучение 3D технологий с каждым годом становится все более значимым для современных детей. 3D ручка является инструментом, который способен рисовать в воздухе. Это не волшебство, а очередной технологический прорыв в области 3D моделирования, его сфера применения по-настоящему огромна. С помощью 3D ручки можно не только рисовать и экспериментировать в создании поделок, но и решить множество бытовых проблем. В нашей работе мы покажем применение 3D ручки для изготовления объемных композиций по мотивам мультика «Лунтик» и дальнейшее их использование для создания мультика в среде программирования Scratch.
1.2 Возможности среды программирования Scratch (скретч)
Скретч это - новая среда программирования, которая позволяет детям создавать собственные анимированные и интерактивные истории, игры и другие произведения. Этими произведениями можно обмениваться внутри международной среды, которая постепенно формируется в сети Интернет. Скретч базируется на традициях языка Лого и написан на языке Сквик [1].
Может быть не всем в России знаком язык Лого и его агент-исполнитель Черепашка? Но уж конструкторы Лего знают все. В среде скретч используется метафора кирпичиков Лего. Из них даже самые маленькие дети могут собрать простейшие конструкции. Но, начав с малого можно дальше развивать и расширять свое умение строить и программировать.
Разработчики этого направления во главе с Митчем Резником и Аланом Кеем считают, что наиболее важным в мощных и недорогих персональных компьютерах является то, что они создают новую среду чтения и письма. В такой новой среде люди могут обсуждать и играть с новыми мощными идеями совсем не так, как они это делали с книгами. Цель деятельности исследовательской группы во главе с Аланом Кеем - помочь детям научиться думать лучше и глубже, чем это может делать большинство взрослых. Для достижения этой цели они создали среду Сквик. Это новая форма «электронной бумаги», на которой по-новому можно представить новые мощные идеи. Мы можем получать новое визуальное представление о гипотезах и теориях, можем связывать и сравнивать разные идеи друг с другом [1]. Если мы будем помнить о новых возможностях, которые открывают перед нами электронные формы общения и мышления, то сможем стремиться не просто к обучению чтению и письму, но и к более глубокому усвоению знаний. Новый стиль усвоения знаний даст ученикам возможность читать литературу, обдумывать идеи и представлять их в форме доступной для обсуждения и критики.
Теперь в среде Сквик есть письменные образцы этой новой литературы. И эти образцы публикуются в сети Интернет для того, чтобы и взрослые и дети могли бы читать и играть с ними.
Учебная среда Скретч появилась совсем недавно, и делает в настоящее время свои первые шаги. Ее будущее выглядит очень многообещающим!
В Скретче проявляются многие идеи программирования, свойственные среде Лого и Лего-Лого. Но, теперь они воплощены на более высоком уровне. Пользователи могут собирать свои программы-процедуры из блоков так же, как они собирали конструкции из кирпичиков Лего. Из конструкций и управляющих структур могут быть собраны различные агенты, выполняющие простые инструкции и, следовательно, обладающие поведением. Эти агенты могут взаимодействовать между собой и воссоздавать сообщество в среде Скретч [1].
Скретч может использоваться в различных формах: в школах, музеях, центрах дополнительного обучения, дома. Он создавался для учеников 8-16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать над Скретч-проектами вместе с родителями или старшими братьями или сестрами. Да и студенты ВУЗов могут использовать Скретч на занятиях в компьютерных классах.
Когда ученики создают проекты в Скретче, они осваивают множество навыков 21 века, которые будут необходимы для успеха: творческое мышление, ясное общение, системный анализ, беглое использование технологий, эффективное взаимодействие, проектирование, постоянное обучение.
Скретч разрабатывался как новая учебная среда для обучения школьников программированию и позиционировался авторами как альтернатива культуре PhotoShop. В Скретче можно создавать фильмы, играть с различными объектами, видоизменять их вид, перемещать их по экрану, устанавливать формы взаимодействия между объектами. Это объектно-ориентированная среда, в которой блоки программ собираются из разноцветных кирпичиков команд точно так же, как машины собираются из разноцветных кирпичиков в конструкторах Лего [1]. Опыт и метафоры Лего-Лого в среде Скретч лежат на поверхности.
Мы можем взять любой объект и осуществить над ним действия:
- видоизменить его внешний вид при помощи фиолетовых команд-кирпичиков внешнего вида;
- переместить его при помощи синих команд кирпичиков перемещения;
- поместить команды перемещения и видоизменения внутрь оранжевых блоков управления;
- добавить к управляющим блокам фиолетовые кирпичики звуков.
В результате выполнения простых команд может складываться сложная модель, в которой будут взаимодействовать множество объектов, наделенных различными свойствами.
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исследование интереса школьников к работе с 3D ручкой
С целью исследования интереса школьников к работе с 3D ручкой в МО Абинский район было проведено анкетирование среди учащихся школ района, а также воспитанников учреждений дополнительного образования. В анкетировании приняли участие 20 человек, учащиеся МБОУ СОШ 9 с. Светлогорское, МБОУ СОШ 30, МБОУ СОШ 5 пос. Ахтырский, МБОУ СОШ 1 г. Абинска, а также воспитанники учреждения дополнительного образования Станция юных техников (пос. Ахтырский). Анкета включала в себя 6 вопросов, составленных с учётом интереса учащихся в области 3D моделирования. Результаты анкетирования представлены ниже.
Рисунок 1 Пол обучающихся
В опросе приняли участие 8 мальчиков (что составило 40% от общей численности) и 12 девочек (60%).
Рисунок 2 Класс, в котором обучаются опрошенные ребята
На основании данных рисунка 2 можно сделать вывод, что 50% принявших участие в опросе детей обучаются в 5-6 классах, 40% являются учащимися начальной школы, и только 2 человека из 10 учатся в 7 и 8 классе соответственно. Данный факт позволяет сделать вывод о том, что наиболее распространено увлечение 3D технологиями (3D ручкой) среди учащихся младших классов (с 1 по 6 класс).
Далее участникам опроса предлагалось ответить на вопрос «Как долго ты увлекаешься 3D ручкой?» Большинство ребят увлекаются 3D моделированием более полугода, 25% уже больше года. Несколько человек (3 из 20) занимаются в кружках соответствующей направленности от одного до трех месяцев (см. рисунок 3). Это говорит о том, что, начиная заниматься 3D ручкой, ребята не теряют интерес к данному направлению творческой работы.
Рисунок 3 Как долго ты увлекаешься 3D ручкой?
Следует отметить, что среди 20 опрошенных детей есть победители (Федосеенко Алина) и призеры (Федосеенко Кирилл, Кувшинов Иван, Филатов Алексей) региональных открытых олимпиад по 3D технологиям, они же неоднократные победители и призеры районных олимпиад и конкурсов, организованных Управлением образования МО Абинский район и МБУ ДО Станция юных техников. Большинство ребят, принявшихся участив в анкетирование получаются дополнительное образование в центрах «Точка роста» и в МБУ ДО «Станция юных техников».
В четвертом вопросе ребятам предлагалось указать, чем полезно, по их мнению, увлечение 3D ручкой. 11 школьников выбрали варианты «Развивает творчество» и «Помогает сделать интересные подарки для родных и друзей». Каждый четвертый считает увлечение 3D-моделированием интересным хобби (см. рисунок 4).
Рисунок 4 Чем полезно увлечение 3D ручкой
Мнение большинства ребят о развитии творчества через занятия 3D ручкой и возможность изготовления оригинальных подарков для родных и друзей объясняется и ответами ребят на вопрос 5. В этом вопросе ребята перечисляли поделки, которые им уже приходилось делать из 3D ручки. Каждый из ребят, вне зависимости от продолжительности увлечения этим видом творчества умеют изготавливать отдельные плоские элементы (сердечки, цветы, рисунки по трафарету), 90% умеют делать объемные фигуры небольших размеров (домики, животные), половине ребят уже приходилось создавать объемные работы-композиции с разными элементами (по мотивам сказок и мультиков, таких как «Теремок», «Колобок», «Смешарики», «Холодное сердце» и другие). 12 человек из 20 могут дополнять свои работы и композиции фигурами с подвижными элементами (см. рисунок 5). Работы, изготовленные с помощью 3D технологий, отличаются оригинальностью, индивидуальным подходом, самовыражением каждого автора, яркостью и особенностью каждого элемента. Поэтому работы из 3D ручки являются украшением любой выставки, олимпиады, творческого конкурса. Следует отметить, что повышение сложности работы прослеживается одновременно с увеличением времени, которое ребенок тратит на развитие своих способностей в области 3D технологий.
Рисунок 5 Какие поделки из 3D ручки приходилось делать?
Отвечая на четвёртый вопрос анкеты не один из ребят не указал, что польза 3D ручки заключается в возможности ее использования в школе на уроках технологии и рисования. Это говорит о том, что даже при доступности использования данной развивающей технологии в школе, учащиеся не имеют возможности работать с данной технологией. Причин этому может быть много - недостаточное финансирование образовательного учреждения, отсутствии оборудования и квалифицированных специалистов, сложность в получении лицензии на ведение данной образовательной деятельности). Наша же цель заключалась в том, чтобы выяснить, хотели бы школьники использовать 3D ручку на уроках в школе. 17 человек из 20 опрошенных (85%) ответили, что хотели бы использовать на всех уроках, а 3 человека (15%) выбрали использование 3D ручки только на уроках ИЗО и технологии (см. рисунок 6).
Рисунок 6 Хотел(а) бы ты использовать 3D ручку на уроках в школе?
Этот факт свидетельствует о том, что у всех детей есть желание использовать возможности 3D технологий в школе, так как это интересно, увлекательно, технологично, современно и актуально в наше время.
Таким образом, 3D технологии открывают школе возможность использовать новейшие технологии в образовательном процессе. Так, например, на уроке математики ребята могут создавать объемные геометрические фигуры, на уроках химии создавать модели химических соединений и связей. Урок физики дает возможность использовать 3D ручку при проектировании физических явлений, чтобы наглядно показать учащимся не только статичные и динамичные элементы, но и пронаблюдать физические процессы, даже непосредственно изучая строение самой 3D ручки и особенности ее работы. На уроках биологии, географии и кубановедение учащимся средней школы будет интересно создавать собственные объемные модели (например, солнечной системы, планеты Земля, казачьего курения, макеты животных и растений). Занятие 3D ручкой – это не просто увлечение, а возможность проявить свои творчески способности, развить пространственное воображение и учиться в удовольствие.
1.2 Этапы работы над созданием мультипликационного фильма «Лунтик»
В процессе изучения возможностей 3D ручки нами было принято решение изготовить объемные композиции по мотивам мультика «Лунтик» и в дальнейшем использовать их для создания мультика в среде программирования Scratch. Для решения данной задачи был составлен следующий алгоритм:
1) выбраны 4 композиции: место появления Лунтика «Я родился», домик бабы Капы, волшебный лес с гусеницами (вупсень и пупсень), берег пруда с Милой (см. рисунок 7);
2) продуманы техники исполнения композиций с использованием 3Dручки, разнообразные штрихи;
3) изготовлены объемные фигуры (Лунтик, яйцо) и плоские (Мила, гусеницы, баба Капа), мелкие элементы (кружки, бабочка, облака, кусты в лесу), а также фоны (небо, пол и стены домика, земля, трава и брег пруда);
4) в работу включены подвижные элементы (солнышко в композиции с Милой, чайник в композиции с бабой Капой, бабочка);
5) отснятые на камеры композиции переведены в цифровой формат для использования в среде программирования Scratch;
6) создание мультимедиа в среде программирования Scratch по мотивам известно российского мультсериала.
Рисунок 7 Элементы, изготовленные с помощью 3D ручки
|
Пример шаблона для изготовления фона |
Фон с подвижным элементом (бабочка) |
|
Техники исполнения |
Композиции |
Создание мультимедиа в среде программирования Scratch по мотивам известно российского мультсериала «Лунтик» включало следующие действия:
-
выбор действующего героя и подготовка его образа,
-
выбор фонов, которые в ходе мультика будут сменяться,
-
запись необходимых звуков,
-
добавление кодов (движение, звук, события, внешний вид и другие),
-
предварительный просмотр и корректировка проекта,
-
сохранение проекта (см. рисунок 8).
Возможности среды программирования Scratch позволило нам создать собственный мультипликационный фильм с главными героями, сюжетными линями и локациями. Благодаря прописанным в программе кодам героям удалось предать движение, озвучить их, сделать плавный переход между фонами и оживить наши предметы, сделанные из пластика с помощью 3D ручки.
Рисунок 8 Работа в среде программирования Scratch
Таким образом, основные возможности, которые дают школьнику 3D ручка и среда программирования Scratch были изучены нами непосредственно в творческо-технологической работе, результатом которой стало создание полноценного мультипликационного фильма «Лунтик».
Заключение
Время не стоит на месте, а вместе с ним меняются и орудия изобразительного искусства. Еще недавно дети рисовали ручками, карандашами и фломастерами. Сегодня для этого есть 3D- ручка, благодаря которой можно создавать объёмные фигуры в режиме реального времени просто в воздухе!
3D ручка - это прибор, который появился недавно, но уже пользуется огромной популярностью. С помощью ручки можно создавать различные предметы, от мелких до больших деталей, предметы в воздухе.
С целью исследования интереса школьников к работе с 3D ручкой в МО Абинский район было проведено анкетирование среди учащихся школ района, а также воспитанников учреждений дополнительного образования. В анкетировании приняли участие 20 человек, учащиеся МБОУ СОШ 9 с. Светлогорское, МБОУ СОШ 30, МБОУ СОШ 5 пос. Ахтырский, МБОУ СОШ 1 г. Абинска, а также воспитанники учреждения дополнительного образования Станция юных техников (пос. Ахтырский).
По результатам проведённого анкетирования можно сделать вывод, что у всех детей есть желание использовать возможности 3D технологий в школе, так как это интересно, увлекательно, технологично, современно и актуально в наше время. Следует отметить, что 3D технологии открывают школе возможность использовать новейшие технологии в образовательном процессе. Занятие 3D ручкой – это не просто увлечение, а возможность проявить свои творчески способности, развить пространственное воображение и учиться в удовольствие.
В процессе изучения возможностей 3D ручки нами были изготовлены объемные композиции по мотивам мультика «Лунтик». В рамках этой работы были продуманы техники исполнения этих композиций с использованием 3D ручки, созданы объемные и плоские фигуры, разнообразные мелкие элементы и фоны композиций, изготовлены подвижные элементы. Для дальнейшего создания мультимедиа в среде программирования Scratch по мотивам известно российского мультсериала «Лунтик» изготовлены элементы и композиции были переведены в цифровой формат.
Цель работы достигнута, поставленные задачи решены.
Список использованных источников и литературы
-
https://works.doklad.ru/view/I8z1hDQPFJw.html?ysclid=lvy1nhulxe904192335 (дата последнего обращения 06.05.2024)
-
https://multiurok.ru/index.php/files/issledovatelskaia-rabota-novyi-gadzhet-ili-tvorche.html?ysclid=luu3rwgvsx819023927 (дата последнего обращения 06.05.2024)
-
https://znanio.ru/media/proektpolza-3-d-ruchki-v-zhizni-i-razvitii-rebyonka-2866489 (дата последнего обращения 08.05.2024)
Приложения
Приложение 1
Дорогой друг! Приглашаем принять участие в нашем опросе
1. Я…
а) девочка
б) мальчик
2. Я учусь в…
а) 1-2 классе
б) 3-4 классе
в) 5-6 классе
г) 7 классе и выше
3. Как долго ты увлекаешься 3D ручкой?
а) не больше месяца
б) 1-3 месяца
в) примерно полгода
г) год и больше
4. Как ты думаешь, чем полезно увлечение 3D ручкой?
а) это просто интересное хобби
б) развивает творчество
в) можно использовать в школах на уроках технологии и рисования
г) помогает сделать интересные подарки для родных и друзей
5. Какие поделки из 3D ручки тебе уже приходилось делать?
а) отдельные плоские элементы (сердечки, цветы, рисунки по трафарету)
б) объемные фигуры небольших размеров (домики, животные)
в) фигуры с подвижными элементы
г) объемные работы-композиции с разными элементами (по мотивам сказок, мультиков)
6. Хотел(а) бы ты использовать 3D ручку на уроках в школе?
а) да
б) нет
в) только на уроках ИЗО и технологии