Санкт-Петербурзький державний університет, Фізичний факультет
Можливості використання технологій стереоскопічних 3D-візуалізації в комп'ютерних моделях для супроводу викладанні курсів фізики
В.П. Марек, С.В. Мікушев,
А.Г. Смирнов, А.С. Чірцов
Анотація
Розглянуто варіанти виправданого використання технологій тривимірних стереоскопічних комп'ютерних візуалізацій для демонстраційного супроводу курсів фізики. Створений діючий макет демонстраційної двухпроекторной стереоскопічної установки для навчальної аудиторії використаний для апробації сформульованих ідей в реальному навчальному процесі. Використання стереоскопічних зображень виправдано при демонстрації складних істотно тривимірних моделей фізичних систем. Для створення останніх використовувалися можливості графічної середовища 3ds Max і реалізованих у вигляді інтерактивних Java-аплетів оригінальних програм - конструкторів фізичних моделей. Обнадійливими і перспективними представляються результати перших дослідів по створенню представляють інтерес для фізики стереоскопічних візуалізацій проекцій в тривимірний простір зображень систем з великими розмірностями, наприклад - чотиривимірного простору-часу Маньківського.
Ведення
Проблеми доцільності та переваг використання комп'ютерних анімацій та інтерактивних комп'ютерних моделей у викладанні фізики на шкільному та вузівському рівнях широко обговорювалися і нині практично не викликають дискусій. Варіант докладного огляду публікацій на цю тему, що міститься в [1], може бути доповнений численними публікаціями, число яких здається майже необмеженим (наприклад, [2-5]). Сьогодні роботи по створенню навчальних електронних моделей фізичних систем і явищ виходять з розряду педагогічних експериментів і перетворюються в нову галузь промислового виробництва продукції для супроводі навчального процесу [6-9]. Разом з тим, бурхливий розвиток комп'ютерних, мультимедійних та телекомунікаційних технологій періодично ставить перед освітою нові виклики у вигляді появи нових технічних можливостей. Комп'ютерна 2D і 3D графіка, гіпертексти, інтерактивні комп'ютерні моделі, зручні звукозапис та аудіомонтажа, загальнодоступне створення відеокліпів, прості мультиплікації та анімації, інтерактивні експертні системи перевірки знань, розподілені системи зберігання та поповнення інформації з простим доступом, пошукові системи, можливість організації віддаленого спілкування -ось далеко не повний перелік пропозицій, реалізованих на високому технічному, технологічному і дизайнерському рівнях. Ступінь освоєння цих пропозицій системою освіти, як правило, відстає від закладених в них потенційних можливостей. Протягом останнього двадцятиріччя роль своєрідного полігону для апробації нових ідей використання можливостей сучасних інформаційних технологій у навчанні традиційно відіграє фізика, що має справу з вивченням найбільш простих, а, отже, і легко візуалізуються і модельованих об'єктів, їх систем та явищ природи.
Ще однією новою комп'ютерною технологією, зростання популярності якої в останні роки набуває вибухоподібний характер, виявилося створення і відтворення стереоскопічних зоб...
