IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Многообразие геометрических фигур и тел в зданиях города Якутска (с использованием программы Blender)
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В нашем быстро развивающемся мире теперь уже трудно представить каждого человека без компьютера. Компьютеризация дала нам возможность расширить наш кругозор и с помощью различных программ дает раскрыть новые возможности в изучении того или иного учебного предмета.
Я умею пользоваться некоторыми возможностями программы Blender и подумал, что смогу построить здания нашего города в этой программе и показать в них использованные при строении геометрические фигуры и тела.
Цель исследования: исследовать геометрические фигуры и тела в зданиях города Якутска с использованием программы Blender.
Для достижения поставленной цели мы поставили следующие задачи:
1) изучить здания и дома города Якутска;
2) рассмотреть наиболее интересные здания города, выявить в них сравнения с геометрическими фигурами и телами;
3) построить модели выбранных зданий в программе Blender;
4) выбрать одно здание, детально разобрать и показать в нем геометрические фигуры и тела в программе Blender.
Объект исследования: здания города Якутска.
Предмет исследования: построение 3D-изображений зданий и их сравнение с геометрическими фигурами и телами.
Гипотеза исследования: используя программу Blender, ученик учится самостоятельности, выходя за пределы школьной программы. Он учится принимать нестандартные решения, что способствует его саморазвитию, расширению кругозора.
Новизна исследования: построение графических изображений зданий с помощью программы Blender, детальный разбор и показ использованных геометрических фигур и тел в зданиях города Якутска.
Методы исследования:
- изучение литературы о геометрических фигурах и телах;
- повседневные наблюдения; поиск и сбор информации о зданиях;
- фотографирование зданий и сравнение с google-картой;
- построение моделей зданий в программе Blender;
- оформление работы;
- формулирование выводов.
Практическое применение работы: использование программы Blender дает возможность детально и наглядно раскрыть все свойства и определения изучаемого объекта.
Коротко о программе Blender
Blender - свободный профессиональный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, постобработки и монтажа видео со звуком и так далее, а также для создания интерактивных игр. В настоящее время пользуется наибольшей популярностью среди бесплатных 3D-редакторов.
Датой создания первых файлов исходного кода считается 2 января 1994 года. Последняя версия Blender 2.79 выпущена 12 сентября 2017 года.
Можно научиться пользоваться различными возможностями Blender на канале youtube. С помощью этой программы можно сделать объемные модели не только зданий, но и целых городов, людей и животных, а также замечательные открытки, видеоролики и другие.
Рис. 1. Работа в программе Blender
2. Геометрические фигуры и тела в зданиях города Якутска
В последние годы в нашем городе Якутске строятся достаточно много красивых и необычных зданий. Гуляя по городу и рассматривая их, в каждом из них можно увидеть различные геометрические фигуры и тела, которые выполнены очень оригинально. Такие здания с необычными формами привлекают намного больше внимания, чем здания со стандартными прямоугольными формами. И конечно, если в нашем городе будет больше таких зданий, то он будет привлекателен не только для нас – жителей города, но и для гостей.
Работая над этой темой, в прошлом году я показал 3D-изображения зданий города Якутска, выполненные в программе Blender. Это здания:
- Якутского речного училища, который находится по улице Водников, дом 1. Он переименован в Якутский институт водного транспорта (филиал) Сибирского государственного университета водного транспорта. Он является структурным подразделением Новосибирской государственной академии водного транспорта (Приложение 1);
- стеклянное здание Комдрагмета, где находится главная сокровищница Якутии (Приложение 2);
- здание-треугольник на 202 микрорайоне (Приложение 3);
- здание жилого дома на улице Петра Алексеева (Приложение 4);
- здание Арктического института культуры и искусства (АГИИК) (Приложение 5);
- Дом Арчы, который является центром духовной культуры якутов, где можно познакомиться с историей религии коренных народов Якутии (Приложение 6);
- здание спортивного комплекса «Триумф» (рис. 2).
В этом году я хочу показать использованные при строительстве геометрические фигуры и тела в одном здании и детально разобрать их.
Для этого я выбрал здание огромного комплекса «Триумф». При строительстве этого здания, по моему мнению, было использовано очень много геометрических фигур и тел, выполненных в национальном стиле (рис. 2).
Рис. 2. Здание спортивного комплекса «Триумф»
Якутский центр олимпийской подготовки «Триумф» - один из самых масштабных и дорогостоящих проектов спортивной индустрии на Дальнем Востоке. Он состоит из трех блоков:
- в первом блоке расположен стадион на 3 тыс. мест, беговая дорожка, буфеты, офисы, помещение для трансляции спортивных игр, VIP трибуны;
- второй блок площадью 5 тыс. 670 кв. метров предназначен для обслуживающего персонала. Там находятся два пожарных резервуара по 300 куб. м., две трансформаторные подстанции по 1600 кВА и узел ввода отопления. Также во втором блоке расположились боксерский и борцовский залы, медицинский пункт и кафе, международный пресс-центр игр "Дети Азии" и зал пресс-конференций;
- в третьем блоке находится гостиница.
На крыше здания находится смотровая площадка, с которой открывается красивый вид на город и на озеро Сайсары.
Кроме того, в центре есть крытая арена для проведения спортивных, учебно-тренировочных и культурно-зрелищных мероприятий, четыре беговые дорожки и секторы для прыжков в длину и высоту с шестом.
Спорткомплекс «Триумф» был построен в 2009 году. Общая площадь объекта составила 26 тыс. кв. метров. Строительная компания - ОАО "Домостроительная компания". Графическое изображение спорткомплекса показано на рисунке 3.
Рис. 3. 3D-изображение здания спортивного комплекса «Триумф»,
выполненное в программе Blender
При выполнении данной работы я узнал еще другие возможности программы Blender, узнал, как разобрать и показать использованные при строительстве геометрические фигуры и тела (рис. 4 а, б, в, г). Все работы выполнены и сохранены в самой программе Blender, фото сделал с разных ракурсов. Сравнил мое здание с зданием онлайн-карты г. Якутска (рис.5).
Использовались следующие геометрические фигуры и тела: 9 прямоугольников, три усеченных полуконуса, два восьмиугольника разных размеров, перевернутая усеченная треугольная призма, 10 цилиндров в виде поддерживающих здание колонок, два объемных овала. Само здание сверху как бы накрыто усеченной полусферой.
Рис. 4а. 3D-изображение спортивного комплекса «Триумф»,
выполненное в программе Blender (вид спереди)
Рис. 4б. 3D-изображение спортивного комплекса «Триумф»,
выполненное в программе Blender (вид сбоку)
Рис. 4в. 3D-изображение спортивного комплекса «Триумф»,
выполненное в программе Blender (вид сзади)
Рис. 4г. 3D-изображение спортивного комплекса «Триумф»,
выполненное в программе Blender (вид сверху)
Рис. 5. Фото спортивного комплекса «Триумф» в онлайн-карте
города Якутска (вид сверху)
Заключение
При изучении геометрических фигур и тел самое основное значение имеет наглядность. А при решении геометрических задач важную роль играет правильно выполненный рисунок или чертеж. При неправильном изображении в тетради и на доске решение геометрической задачи становится практически невыполнимым или точное решение не получишь. При помощи программы Blender можно создавать объемные тела, строить геометрические фигуры и рассмотреть их взаимное расположение, что дает полную картину и задача становится не такой сложной.
В процессе проведения работы я увидел, сколько разнообразных геометрических фигур, тел и плоскостей использует человек в строительстве зданий. Узнал, что если при строительстве зданий города Якутска использовать больше геометрических фигур и тел, то наш город станет более современным, уникальным по архитектуре, узнаваемым, привлекательным и для жителей города Якутска, и для гостей республики.
Изучил и сравнил геометрические формы в зданиях нашего города Якутска, познакомился с более сложными геометрическими фигурами и телами, которые мы, школьники среднего звена, узнаем в старших классах. Узнал их названия и определения.
Третий год учусь пользоваться программой Blender, чтобы строить любые объемные модели. И в будущем я хочу показать анимационные возможности программы Blender.
Изучение компьютерных приложений, таких как Blender, дает мне возможность более глубоко усваивать не только школьные и внеурочные программы (информатика, алгоритмика, математика, черчение, рисование и другие), но и дает стимул к реализации моей цели: разработке компьютерных игр и приложений.
Список использованных источников и литературы
Математика: Наглядная геометрия. 5-6 кл.: учебник / И.Ф. Шарыгин, Л.Н. Ерганжиева. – М.: Дрофа, 2016. – 189 с.
Наглядная геометрия: учеб.пособие / В.А. Смирнов, И. В. Смирнова, И. В. Ященко. – М.: МЦНМО, 2017. – 272 с.
Рисование геометрических форм и композиций: метод. разработки / В.П. Мамугина, М.В. Никольский. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 32 с.
Геометрия.7-9 классы: учеб.для общеобразовате. организаций/ Л.С.Атанасян, В.Ф.Бутузов, С.Б.Кадомцев и др.-8-е изд.-М.:Просвещение,2018.-383с.
Электронный ресурс: https://blender.ru.softonic.com/
Электронный ресурс: https://www.youtube.com/watch?v=7GCtVM-8naY (использование программы Blender)
Приложения
Приложение 1
3D-изображение Якутского командного речного училища,
выполненное в программе Blender
Приложение 2
3D-изображение здания Комдрагмета,
выполненное в программе Blender
Приложение 3
3D-изображение офисного здания на 202 микрорайоне,
выполненное в программе Blender
Приложение 4
3D-изображение жилого здания на Петра Алексеева,
выполненное в программе Blender
Приложение 5
3D-изображение здания Арктического института культуры и искусства (АГИКИ), выполненное в программе Blender
Приложение 6
3D-изображение здания Дом Арчы,
выполненное в программе Blender