Конспекты для кружка по информатике по теме "Google Sketch Up"

Создания 3D-модели дома в программе SketchUp

Салимова Гульфия Максутовна

учитель информатики МБОУ «СОШ №1» г.Мензелинска

Google SketchUp — это приложение, которое позволяет создавать, изменять и совместно использовать 3D-модели. Научиться работать с Google SketchUp гораздо проще, чем с другими программами 3D-моделирования, поэтому эта программа подходит для широкой аудитории, как для младших школьников, так и для учащихся старших классов. В программе SketchUp разработан упрощенный набор инструментов, система направляемого рисования и понятный сценарий диалога с пользователем, что позволяет сосредоточиться на двух вещах: сделать работу максимально продуктивной и получить от нее удовольствие.

SketchUp — простой, но мощный инструмент трехмерного моделирования, с помощью которого можно опробовать и представить свои идеи в 3D-графике.

SketchUp позволяет не просто рисовать здания, а разделить модель на части, повернуть, заглянуть внутрь нее, выполнить разрез сечения и даже сделать анимации для демонстрации.

Каждый обучающийся должен иметь доступ к современному персональному компьютеру, обеспечивающему возможность создания графических объектов. Обязательно наличие на рабочем месте трёхкнопочной компьютерной мыши.
На компьютере должно быть предустановлено свободно распространяемое программное обеспечение –  графический редактор SketchUp, позволяющее отрабатывать навыки трёхмерного моделирования.
Средством наглядности служит оборудование для мультимедийных демонстраций (компьютер и мультимедийный проектор), позволяющее вести обсуждение теории и результатов практических работ обучающихся.

Использование межпредметных связей, таких как связь данного курса, с курсом информатики, а также истории, рисования, геометрии, математики повышают интерес учащихся к изучению школьных предметов и качество обучения.

В данной методической разработке представлено 5 уроков по созданию 3D-моделей дома в программе SketchUp:

Урок 1. «Моделирование. Трехмерная графика»+презентация.

Урок 2. Google Sketch Up.

Урок 3. «Моделирование экстерьера здания»

Урок 4. «Моделирование интерьера здания»

Урок 5 .«Работа с коллекцией Google».

По окончании курса можно детям предложить разработать свой проект здания, дома используя изученные навыки, а также предложить построить готовую модель по карточкам.

Приложение.

1. Информационно-образовательные ресурсы

2. 1. Самоучитель SketchUp / В. Т. Тозик, О. Б. Ушакова. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 192 с.: ил.

3. 2. SketchUp. Методические указания по автоматизации проектирования

4. /Сост. Д.А. Егоров. Казань: КГАСУ, 2012.– 40с.

5. 3. http://www.architector.dp.ua/sketchup/6/6/SketchUp-Razvedka-boem-Missiya-pervaya.htm

6. 4. http://nnm.me/blogs/gadjie/sketchup_-_trehmernoe_modelirovanie_dlya_vseh_i_kazhdogo/

7. 5. http://www.bestreferat.ru/referat-204394.html

8. 6. http://gold-free.ru/soft/graph/3dmodel.php

7. http://multiurok.ru/

Урок 1. «Моделирование. Трехмерная графика».

Вид: урок усвоения новых знаний.
Цели урока:
Образовательная: Познакомить с основными понятиями: моделирование, трехмерная графика. Ознакомить с историей развития моделирования.
Воспитательная: воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, усидчивости, дисциплинированности.
Развивающая: развитие познавательных интересов.

План урока:
1) Организационный момент.
2) Изложение нового материала.

3) Физкультминутка .
4) Продолжение изложения нового материала.
5) Подведение итогов.

Ход работы:

1) Организационный момент.
Приветствует учеников. Отмечает отсутствующих.
2) Изложение нового материала.

Сегодня на уроке мы начнем изучение курса «Моделирование в Google Sketch Up» . В ходе этого курса вы изучите теоретические основы темы, а также научитесь на
практике применять полученные знания. Чтобы лучше вникнуть в тему, начнем ее изучение с основных понятий, используемых в курсе и краткой истории
науки. Тема нашего сегодняшнего урока «Моделирование. Трехмерная графика».
Моделирование на сегодняшний день заняло важную нишу во многих отраслях. С помощью моделей люди, затратив наименьшее количество денег и человеко-часов, могут протестировать любой продукт на наличие тех или иных свойств.
Итак что же обозначает понятие «Моделирование»?
Моделирование — процесс исследования объектов на их моделях, воспроизведение характеристик некоторого объекта на др. объекте, специально созданном для их изучения.
Потребность в моделировании возникает тогда, когда исследование непосредственно самого объекта невозможно, затруднительно, дорого, требует слишком длительного времени и т. п. Между моделью и объектом, интересующим исследователя, должно существовать известное подобие. Оно может заключаться либо в сходстве физических характеристик модели и объекта, либо в сходстве функций, осуществляемых моделью и объектом, либо в тождестве математического описания “поведения” объекта и его модели.
Модель является понятием широким. Но основное его обозначение — упрощённое подобие предмета, явления, процесса и т.д., повторяющее свойства
самого оригинала. На рисунке 1 изображена модель автомобиля.
Различают модели материальные или натурные и идеальные или абстрактные.
Натурные модели основаны на настоящем и объективном, то есть, основаны на существующих независимо от сознания человека вещах — тела, явления, процессы и т.д.
Такие модели делятся на:
 физические (автомодели, модели дома или дивана)
 аналоговые (к примеру, процесс в электроцепях является аналогичным химическим механическим, биологическим процессам и используются для их моделирования).
Идеальные модели являются более сложными. Они прямым образом связаны с мышлением, мировоззрением и воображением человека.
Среди таких моделей выделяют интуитивные (к ним относятся, к примеру, произведения искусства – классическая музыка, скульптура, литература, живопись, кино).
Моделирование в информатике
Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, которые по сравнению с реальным экспериментом затруднены из-за финансовых и физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат.
К основным этапам компьютерного моделирования относятся:
1) постановка задачи;
2) определение объекта моделирования;
3) разработка концептуальной модели;
4) выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;
5) формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы;
6) планирование и проведение компьютерных экспериментов;
анализ и интерпретация результатов.

3) Физкультминутка .
4) Продолжение изложения нового материала.

Трехмерная графика.
Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, охватывающий
алгоритмы и программное обеспечение для оперирования объектами в трёхмерном пространстве, а также результат работы таких программ.
новый пакет для работы с графикой, отличавшийся от предыдущих версий не только приставкой MAX в названии. Был разработан новый интерактивный 32-разрядный интерфейс. Так было положено начало отсчета — народ тут же позабыл обо всех предыдущих версиях и начал считать «с нуля», точнее, с единицы. На сегодняшний день выпущено восемь версий популярного решения.
В последние несколько лет устойчивыми лидерами в области моделирования и анимации являются всем известные коммерческие продукты, такие как Maya, Lightwave, 3dMAX, XSI и Houdini. Тем не менее, уверенно набирают популярность и открытые продукты, распространяемые бесплатно, например, полнофункциональный пакет Blender3D (позволяет производить модели с последующим рендерингом) и Wings3D. Производители прекрасно понимают, что совместимость с максимально большим количеством программ и приложений способствует росту продаж, поэтому появляющиеся программные решения не имеют проблем с интеграцией.
Следует отметить также усилившуюся тенденцию к выпуску узконаправленных программ, вроде Renderman и Mental Ray в качестве плагинов для универсальных 3D пакетов. В любом случае место под солнцем найдется для всех, потому что мир окончательно и бесповоротно попал в 3D сеть технологического прогресса.
В ходе нашего же курса мы подробно Google Sketch Up 3D. Программу, которая идеально подходит как для новичков, так и для опытных пользователей пакетов для моделирования 3D объектов.

5) Подведение итогов.

Сегодня мы познакомились с основными понятиями нашего курса, узнали для чего необходимо моделирование, историю развития. Узнали об актуальности данного курса.

Урок 2. Google Sketch Up.

Вид: урок усвоения новых знаний.
Цели урока:
Образовательная: Познакомить с программой Google SketchUp . Рассказать историю создания, раскрыть основные возможности.
Воспитательная: воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, усидчивости, дисциплинированности.
Развивающая: развитие познавательных интересов.

План урока:
1) Организационный момент.
2) Актуализация знаний .
3) Изложение нового материала.
4) Физкультминутка.
5) Демонстрация работы программы.
6) Практическая работа.
7) Подведение итогов.

Ход работы:

1) Организационный момент.
Приветствует учеников. Отмечает отсутствующих. На прошлом уроке мы познакомились с основными понятиями темы и краткой историей, и сегодня мы продолжим изучение курса, который называется «Моделирование в Google SketchUp».

2) Актуализация знаний .

3) Изложение нового материала.
В ходе сегодняшнего урока мы познакомимся с программой для моделирования, в которой непосредственно будем работать. Увидим ее возможности.

Google Sketch Up — программа для моделирования относительно простых трёхмерных объектов — строений, мебели, интерьера. В марте 2006 года была приобретена компанией Google вместе с небольшой фирмой @Last Software. В апреле 2012 Google продал SketchUp компании Trimble Navigation за 90 млн долларов. Существуют две версии программы — бесплатная, ограниченная по функциональности (прежде всего относительно экспортирования в другие форматы), и платная (Sketch Up Pro, $495). Скачать программу можно на официальном сайте http://sketchup.google.com/.
Возможности
SketchUp – программа для быстрого создания и редактирования трёхмерной графики. Проекты SketchUp сохраняются в формате *.skp.
По сравнению со многими популярными пакетами данный обладает рядом преимуществ, заключающихся, в первую очередь, в почти полном отсутствии окон предварительных настроек. Данный пакет очень удобен для начинающих, малознакомых с трёхмерным моделированием людей или просто интересующихся, которым нужно учиться обращаться со сложными профессиональными инструментами только для того, чтобы всего лишь сделать примерный макет своей комнаты или даже письменного стола. SketchUp интуитивен и очень прост в обращении, так как сделан с расчётом на непрофессионалов, и позволяет относительно быстро и просто достичь желаемого результата, используя привычные с детства инструменты — «линейку», «карандаш», «транспортир», «ластик» в трёх плоскостях.
SketchUp поддерживает импорт и экспорт различных форматов двухмерной растровой и трёхмерной графики, в частности: *.3ds,*.dwg, *.ddf; *.jpg, *.png, *.bmp, *.psd.
Импорт растровой графики имеет несколько возможностей: вставка образа в качестве отдельного объекта, в качестве текстуры и в качестве основы для восстановления трёхмерного объекта по фотографии. Экспорт в формат *.jpg осуществляется в качестве снимка с рабочей области окна приложения.

Возможные варианты использования:
• Эскизное моделирование в архитектуре
• Моделирование существующих зданий
• Моделирование исчезнувших зданий — т. н. виртуальная археология
• Дизайн интерьера
• Ландшафтный дизайн
• Дизайн наружной рекламы
• Моделирование изделий для печати на 3D-принтере
• Инженерное проектирование

4) Физкультминутка.

5) Демонстрация работы программы.

Сейчас я продемонстрирую работу программы на примере построения обычного домика, расскажу об основных вкладках, инструментах, их возможностях. Познакомимся с основными важными функциями Sketch Up.
Sketch Up программа для моделирования относительно простых объектов.
Показываю панель инструментов
Здесь мы видим карандаш, прямоугольник, окружность, дугу, ластик, рулетка, заливка, тяни/толкай, орбита, переместить, рука, масштаб- это основные инструменты программы.
Чтобы прочитать название инструментов, достаточно навести на него курсор.

Человек поставлен для масштаба, так как здесь все рисуется в реальных размерах. Поначалу будем пользоваться только мышкой, благо почти все действия в Sketchup можно производить с ее помощью.

Теперь попробуем построить простейшие геометрические 3D модели. Используя инструменты карандаш, прямоугольник, окружность и тяни/толкай строю трехмерные объекты.
Перейдем к построению модели домика используя инструменты прямоугольник, тяни/толкай, переместить.

Вот наш прямоугольник это наш будущий пол, рисуется он секунды. Теперь выбираем инструмент Push / Pull (Тяни - толкай) направляем на контур стены, он подсвечивается точками и тянем вверх на 3м

Создаем крышу

С помощью инструмента Линия создайте дополнительное ребро на верхней поверхности параллелепипеда, привязывая крайние точки ребра к середине боковых сторон (голубые точки и сообщение середина).

Активизируйте инструмент Переместить. Щелкните мышью на

созданном ребре и тяните вверх, ориентируясь на синий цвет пунктирной линии или введите цифровое значение высоты и нажмите клавишу Enter.

С помощью инструмента Линия вы можете перемещать ребра(линии), точки (вершины), поверхности.

Отмеряем снизу инструментом Рулетка 0,95 м. Это нижний край проемов окон.

Размечаем положение окон, высота будет к примеру 1,3 м ширина 1,35м.

Рисуем прямоугольники по разметке. Также прорисовываем прямоугольником дверь. Инструментом Тяни - Толкай выдавливаем окна, рисуем крыльцо и вырезаем двери, используя наши вновь приобретенные знания.

С помощью инструмента Орбита (вращать) можно рассмотреть дом со всех сторон.

Итак, на этом этапе у нас уже есть кое какие интересные детали, не хватает только заливки.
Выбираем инструмент Заливка. Применяем материал кровля для крыши, камень для стен и лестницы, светопроницаемое для окон и металл для дверей.

Ученики задают, интересующие их вопросы.
6) Практическая работа учащихся.

7) Подведение итогов.

Сегодня мы узнали об основных возможностях программы Google Sketch Up. Познакомились с инструментами, узнали, как с их помощью моделировать простые геометрические модели.

Урок 3. «Моделирование экстерьера здания»

Вид: комбинированный урок.
Цели урока:
Образовательная: Научить детей моделировать в Sketch Up 3D.
Воспитательная: воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, усидчивости, дисциплинированности.
Развивающая: развитие познавательных интересов, навык моделирования в Sketch Up.

План урока:
1) Организационный момент.
2) Актуализация знаний .
3) Изложение нового материала. Демонстрация учителем создания 3D объектов. (22 мин). 4)Физкультминутка

5)Практическая работа
6) Подведение итогов.

Ход работы:

1) Организационный момент.
Приветствует учеников. Отмечает отсутствующих. На прошлом уроке мы познакомились с новой программой SketchUp. Изучили его интерфейс и инструменты.

2) Актуализация знаний .

Давайте вспомним, какими инструментами мы с вами познакомились? Что каждый инструмент выполняет? Что мы с вами с моделировали на прошлом уроке?

3) Изложение нового материала.
Сегодня мы с вами перейдем непосредственно к моделированию дома. Продолжим изучать строительства дома Sketch Up.
Для начала воспользуемся рулеткой, чтобы создать направляющие. Давайте сделаем наш дом размерами 10 на 12 на 5 м.

Теперь по этим направляющим строим прямоугольник. И инструментом тяни/толкай, вытягиваем его вверх на 5 м.

Выбираем инструмент линия, и проводим отрезок ровно посередине верхней грани дома.
Выбираем инструмент переместить, кликаем на линию и удерживая ЛКМ вытягиваем ее вверх, крыша готова.

С помощью инструментов линия, дуга, рулетка и тяни толкай, создаем декоративный выступ нашей крыши.

С помощью инструмента окружность и тяни/толкай делаем колонны для нашего выступа.

Используя инструменты прямоугольник, смещение, окружность и тяни толкай создаем двери и окна.
На одной из плоскостей с помощью инструмента линия рисуем лестницу и делаем ее обьемной с помощью тяни/толкай.

Итак модель дома готова!
Теперь воспользуемся инструментом заливка чтобы предать натуральный вид.
Применяем материал кровля для крыши, камень для стен, колонн и лестницы, светопроницаемое для окон и металл для дверей.

4)Физкультминутка

5)Практическая работа
6) Подведение итогов.

На следующем уроке вас ждет практическая работа. Подумайте над моделями своих домов. Прощается с учениками.

Урок 4. «Моделирование интерьера здания»

Вид: комбинированный урок.
Цели урока:
Образовательная: Отработать навык моделировать в Sketch Up 3D.
Воспитательная: воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, усидчивости, дисциплинированности.
Развивающая: развитие познавательных интересов, навык моделирования в Sketch Up.

План урока:
1) Организационный момент.
2) Актуализация знаний.
3) Изложение нового материала. Демонстрация учителем создания 3D объектов.
4) Физкультминутка.
5) Практическая работа.

6)Подведение итогов.

Ход работы:
1) Организационный момент.
Приветствует учеников. Отмечает отсутствующих.
Сегодня на уроке мы продолжим изучение элективного курса «Моделирование в Sketch Up» . На 4м уроке нашего курса вы научитесь проектировать интерьер здания.
2) Актуализация знаний.
3) Изложение нового материала. Демонстрация учителем создания 3D объектов.

Открываем программу. Создаем шаблон.
Итак мы продолжаем тему: Моделирование здания. Сегодня на уроке мы будем создавать интерьер нашего дома. А что такое интерьер?
Интерье́р — архитектурно и художественно оформленное внутреннее пространство здания, обеспечивающее человеку эстетическое восприятие и благоприятные условия жизнедеятельности; внутреннее пространство здания или отдельного помещения, архитектурное решение которого определяется его функциональным назначением.
Из чего же складывается интерьер дома?
Дети отвечают: стены, пол, потолок, мебель, декоративные украшения и пр.
Теперь когда мы определились, давайте перейдем непосредственно к моделированию.

1.Создаем комнату 7х12 м, инструментом смещение сместим край к центру на 0,5 м. 2.Инструментом карандаш поделим прямоугольник на пополам.

3.Инструментом рулетка отмерим вправо 0,5 м.

4. Правую часть прямоугольника также поделим пополам.

5. Сотрем лишние линии, и поднимем стены на5 м. инструментом тяни – толкай.

6. Для удобства необходимо удалить одну боковую грань, которую впоследствии можно легко вернуть. Можно сделать это с помошью ластика или клавиши delete.

7. Теперь создадим окна и двери для нашей комнаты, с методом создания окон и дверей вы уже знакомы.

8.Теперь мы можем удалить наши направляющие. Их можно удалить с помощью инструмента ластик или Правка - удалить направляющие.
9.На поверхностях нашей стены с помощью рулетки отмерим 1 м вниз и от края стен по 1м это будет декор стены и двинем среднюю часть на 40 см внутрь комнаты с помощью инструмента тяни/толкай.
10. Стена готова, нужно лишь убрать лишние линии с помощью ластика.
С помощью инструментов переместить и смещение мы также можете добиться оригинальных решений в декоре комнаты, но этим вы займетесь самостоятельно.

11.Чтобы удобнее ориентироваться в пространстве комнаты выбираем инструмент лупа и устанавливаем угол обзора 50 градусов в правом нижнем углу экрана.
12. Чтобы создать реалистичность нашего интерьера давайте воспользуемся инструментом заливка цветом.
Выбираем инструмент плитка и применяем понравившейся узор к полу нашей комнаты.
Чтобы раскрасить стены и потолок, выберем пункт «маркеры».
Нашу декоративную стену оформим с помощью заливки под древесину.

Наша комната готова!

4) Физкультминутка.
5) Практическая работа.

6)Подведение итогов
Подумайте над моделями своих домов.

Урок 5 .«Работа с коллекцией Google».

Вид: комбинированный урок.
Цели урока:
Образовательная: Ознакомить учеников с коллекциями Google в Sketch Up 3D.
Воспитательная: воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, усидчивости, дисциплинированности.
Развивающая: развитие познавательных интересов, навык моделирования в Google Sketch Up.

План урока:
1) Организационный момент.
2) Актуализация знаний .
3) Изложение нового материала. Демонстрация моделирования фигур в Google Sketch Up .
4) Физкультминутка.
5) Самостоятельная работа учеников в Sketch Up.
6) Подведение итогов.

Ход урока:

1) Организационный момент.

Приветствует учеников. Отмечает отсутствующих.
Сегодня на уроке мы продолжим изучение элективного курса «Моделирование в Google Sketch Up» .
2) Актуализация знаний .
3) Изложение нового материала. Демонстрация моделирования фигур в Google Sketch Up .

Мы узнаем, что такое коллекции Google Sketch Up.
Просто введя запрос стул, мы можем найти тысячи результатов, так что лучше уточнить запрос. Например, давайте поищем Стул компьютерный.
Готово!
В коллекции Sketch Up хранятся десятки тысяч моделей различных вещей и она постоянно пополняется пользователями. Здесь мы сможем найти все, что необходимо для нашей комнаты. Запросы можно вводить как на русском, так и английском языках.

Также некоторые вещи вы можете найти и в самой программе Sketch Up открыв через меню Окно – Компоненты.
Давайте полностью обставим нашу комнату, что нам для этого необходимо?
Дети отвечают.

Итак наша комната готова!

4) Физкультминутка.
5) Самостоятельная работа учеников в Sketch Up.
Сейчас вы самостоятельно обставите комнату, которую создали на прошлой практической работе. Рассаживайтесь за компьютеры.
6) Подведение итогов.

Учитель проверяет, все ли справились с заданием, комментирует работу каждого ученика.
Благодарит за внимание, прощается.

Конец формы

Приложение

Использованные ресурсы

1. https://ashmargunov.wordpress.com

2. http://teweb.ru/modelirovanie-3d-obektov-google-sketchup/

3. http://misle.ru/kalendarno-tematicheskij-plan-prakticheskih-zanyatij-po-kursu/main.html

4. http://prosketchup.narod.ru/uchebnik.htm

5. http://monobit.ru/kak-nauchitsya-rabotat-v-google-sketchup.html

Моделирование.

Трехмерная графика

Понятие модели.

Типы информационных

моделей.

Актуализация

• Какие примеры моделей вы можете назвать?

Примеры

Общие свойства моделей:

• Все модели воспроизводят объект-оригинал в каком-либо упрощенном виде;
• Часто модель воспроизводит только форму реального объекта в уменьшенном масштабе;
• Модель может воспроизводить функции объекта

История  возникновения моделирования. Исторически первыми моделями как заместителями некоторых объектов были, языковые знаки, возникшие в ходе развития человечества и постепенно превратившиеся в разговорный язык. Слово было первой моделью реального объекта. Следующим этапом развития моделирования можно считать возникновение знаковых числовых обозначений. Сведения о результатах счета первоначально сохранялись в виде зарубок. Постепенное совершенствование этого метода привело к изображению чисел в виде цифр как системы знаков. Можно предположить, что именно зарубки были прототипом римских цифр.Значительное развитие моделирование получило в древней Греции. В V-III веках до нашей эры в Греции была создана геометрическая модель Солнечной системы. Греческий врач Гиппократ для изучения человеческого глаза воспользовался его физической моделью - глазом быка.      В основе термина "модель" лежит латинское слово modulus - мера, образец. Появление этого термина было обусловлено тем обстоятельством, что при изучении сложных явлений, процессов, объектов, устройств или систем (обобщенно-объектов исследования) не всегда удается учесть полную совокупность факторов, определяющих свойства объекта исследования.

Определение:

• МОДЕЛЬ – упрощенное подобие реального объекта или процесса

Опрделение:

• МОДЕЛИРОВАНИЕ – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей

• Цель моделирования – это назначение будущей модели.
• Цель определяет те свойства объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели

(с) Тыкайло С.В. МОУ Максатихинская СОШ № 2

Что можно моделировать?

Модели объектов:

• уменьшенные копии зданий, кораблей самолетов, … модели ядра атома, кристаллических решеток чертежи …
• уменьшенные копии зданий, кораблей самолетов, …
• модели ядра атома, кристаллических решеток
• чертежи
• …

Модели процессов:

• изменение экологической обстановки экономические модели исторические модели …
• изменение экологической обстановки
• экономические модели
• исторические модели
• …

Модели явлений:

• землетрясение солнечное затмение цунами …
• землетрясение
• солнечное затмение
• цунами
• …

Один оригинал – одна модель?

• материальная точка

!

Оригиналу может соответствовать несколько разных моделей и наоборот!

Природа моделей

• материальные (физические, предметные) модели:
• информационные модели представляют собой информацию о свойствах и состоянии объекта, процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром:

• вербальные – словесные или мысленные знаковые – выраженные с помощью формального языка
• вербальные – словесные или мысленные
• знаковые – выраженные с помощью формального языка

• графические (рисунки, схемы, карты, …) табличные математические (формулы) логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий) специальные (ноты, химические формулы)
• графические (рисунки, схемы, карты, …) табличные математические (формулы) логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий) специальные (ноты, химические формулы)
• графические (рисунки, схемы, карты, …)
• табличные
• математические (формулы)
• логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий)
• специальные (ноты, химические формулы)

Модели по области применения

• учебные (в т.ч. тренажеры)
• опытные – при создании новых технических средств
• научно-технические

испытания в опытовом бассейне

аэродинамическая труба

вибростенд НПО «Энергия»

имитатор солнечного излучения

вакуумная камера в Институте космических исследований

Специальные виды моделей

• игровые – учитывающие действия противника

• модели экономических ситуаций модели военных действий спортивные игры тренинги персонала
• модели экономических ситуаций модели военных действий спортивные игры тренинги персонала
• модели экономических ситуаций
• модели военных действий
• спортивные игры
• тренинги персонала
• имитационные

• нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы; можно имитировать её реакцию на внешние воздействия; максимальный учет всех факторов; только численные результаты; выбор наилучшего решения методом проб и ошибок в ходе многократных экспериментов
• нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы;
• можно имитировать её реакцию на внешние воздействия;
• максимальный учет всех факторов;
• только численные результаты;
• выбор наилучшего решения методом проб и ошибок в ходе многократных экспериментов

Примеры:

• испытания лекарств на мышах, обезьянах, … математическое моделирование биологических систем модели бизнеса и управления модели процесса обучения
• испытания лекарств на мышах, обезьянах, … математическое моделирование биологических систем модели бизнеса и управления модели процесса обучения
• испытания лекарств на мышах, обезьянах, …
• математическое моделирование биологических систем
• модели бизнеса и управления
• модели процесса обучения

Модели по характеру связей

• детерминированные

• связи между входными и выходными величинами жестко заданы при одинаковых входных данных каждый раз получаются одинаковые результаты
• связи между входными и выходными величинами жестко заданы
• при одинаковых входных данных каждый раз получаются одинаковые результаты

Примеры

• движение тела, брошенного под углом к горизонту расчеты по известным формулам модель штатной работы механизма
• движение тела, брошенного под углом к горизонту расчеты по известным формулам модель штатной работы механизма
• движение тела, брошенного под углом к горизонту
• расчеты по известным формулам
• модель штатной работы механизма
• вероятностные (стохастические) учитывают случайность событий в реальном мире при одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты
• учитывают случайность событий в реальном мире
• при одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты

Примеры

• движение тела с учетом ветра броуновское движение частиц влияние волн на судно моделирование действий человека
• движение тела с учетом ветра броуновское движение частиц влияние волн на судно моделирование действий человека
• движение тела с учетом ветра
• броуновское движение частиц
• влияние волн на судно
• моделирование действий человека

Модели по фактору времени

• статические – описывают оригинал в заданный момент времени

• силы, действующие на тело в состоянии покоя результаты осмотра врача фотография
• силы, действующие на тело в состоянии покоя
• результаты осмотра врача
• фотография
• динамические модель движения тела явления природы (молния, землетрясение, цунами) история болезни видеозапись события
• модель движения тела
• явления природы (молния, землетрясение, цунами)
• история болезни
• видеозапись события

Модели по структуре

• табличные модели (пары соответствия)
• иерархические (многоуровневые) модели

• сетевые модели (графы)

3

6

7

1

старт

финиш

2

5

7

4

16

Моделирование в информатике

Этапы моделирования

I. Постановка задачи

• исследование оригинала

изучение сущности объекта или явления

• анализ («что будет, если …»)

научиться прогнозировать последствий при различных воздействиях на оригинал

• синтез («как сделать, чтобы …»)

научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия

• оптимизация («как сделать лучше»)

выбор наилучшего решения в заданных условиях

!

Ошибки при постановке задачи приводят к наиболее тяжелым последствиям!

I. Постановка задачи

Хорошо поставленная задача:

• описаны все связи между исходными данными и результатом известны все исходные данные решение существует задача имеет единственное решение
• описаны все связи между исходными данными и результатом
• известны все исходные данные
• решение существует
• задача имеет единственное решение

Примеры плохо поставленных задач:

• Винни Пух и Пятачок построили ловушку для слонопотама. Удастся ли его поймать? Малыш и Карлсон решили по–братски разделить два орешка – большой и маленький. Как это сделать? Найти максимальное значение функции y = x 2 (нет решений). Найти функцию, которая проходит через точки (0,1) и (1,0) (неединственное решение).
• Винни Пух и Пятачок построили ловушку для слонопотама. Удастся ли его поймать?
• Малыш и Карлсон решили по–братски разделить два орешка – большой и маленький. Как это сделать?
• Найти максимальное значение функции y = x 2 (нет решений).
• Найти функцию, которая проходит через точки (0,1) и (1,0) (неединственное решение).

II. Разработка модели

• выбрать тип модели
• определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить в модель, отбросить несущественные (для данной задачи)
• построить формальную модель это модель, записанная на формальном языке (математика, логика, …) и отражающая только существенные свойства оригинала
• разработать алгоритм работы модели алгоритм – это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи

III. Тестирование модели

Тестирование - это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом.

Примеры:

• устройство для сложения многозначных чисел – проверка на однозначных числах модель движения корабля – если руль стоит ровно, курс не должен меняться; если руль повернуть влево, корабль должен идти вправо модель накопления денег в банке – при ставке 0% сумма не должна изменяться
• устройство для сложения многозначных чисел – проверка на однозначных числах
• модель движения корабля – если руль стоит ровно, курс не должен меняться; если руль повернуть влево, корабль должен идти вправо
• модель накопления денег в банке – при ставке 0% сумма не должна изменяться

?

Модель прошла тестирование. Гарантирует ли это ее правильность?

IV. Эксперимент

Эксперимент – это исследование модели в интересующих нас условиях.

Примеры:

• устройство для сложения чисел – работа с многозначными числами модель движения корабля – исследование в условиях морского волнения модель накопления денег в банке – расчеты при ненулевой ставке
• устройство для сложения чисел – работа с многозначными числами
• модель движения корабля – исследование в условиях морского волнения
• модель накопления денег в банке – расчеты при ненулевой ставке

?

Можно ли 100%-но верить результатам?

V. Анализ результатов

Возможные выводы:

• задача решена необходимо изменить алгоритм или условия моделирования необходимо изменить модель (например, учесть дополнительные свойства) необходимо изменить постановку задачи
• задача решена
• необходимо изменить алгоритм или условия моделирования
• необходимо изменить модель (например, учесть дополнительные свойства)
• необходимо изменить постановку задачи

Трехмерная графика

Трехмерная графика

• Трёхмерная графика - компьтерная графика создаваемая с помощью изображений , имеющих длину , ширину и глубину .

Трехмерная графика

Полигональная

Фрактальная

Аналитическая

Полигональная графика

• Объект задается набором полигонов . Полигон - это плоский многоугольник . Каждый полигон задается набором точек . 3- мерный объект задается как массив или структура .

Аналитическая графика

• В АГ объекты задаются аналитически , т . е . формулами .
• Например : шар радиуса r

с центром в точке (x 0 ,y 0 ,z 0 ):

(x-x 0 ) 2 +(y-y 0 ) 2 +(z-z 0 ) 2 =r 2

Фрактальная графика

• Фрактал - это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов.

Фрактальная графика

• треугольник Серпинского, снежинка Коха, "дракон" Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.

Создание реального изображения

1. Спроектировать виртуальный каркас ,” скелет ” объекта .

Программы з-х мерной графики

• AutoCAD
• 3DStudio Max
• SketchUp — самый интуитивный редактор трехмерной графики. Единственный в своем роде. Представьте себе программу для трехмерной графики, работа в которой не сложнее рисования карандашом. Которая подойдет как для «чайников», так и для мастеров. Моделирование в 3D для миллионов обычных людей. Хобби, которое становится приятной работой. И — наоборот.