3Д-моделирование с обучающимися 10-14 лет со старта

Автор: Федорик Алена Викторовна

Организация: МБУ ДО Детско-юношеский центр «Прометей»

Населенный пункт: Ханты-Мансийский автономный округ-Югра, г. Югорск

Автор: Мальцев Антон Алексеевич

Организация: МБУ ДО Детско-юношеский центр «Прометей»

Населенный пункт: Ханты-Мансийский автономный округ-Югра, г. Югорск

3Д-моделирование играет важную роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна и кинематографии, гейм-дизайна, инженерного моделирования, а также дополненной и виртуальной реальности, не говоря уже о промышленности. 3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3Д-моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

Благодаря появлению и популяризации 3Д-печати, 3Д-моделирование перешло на новый уровень и стало востребовано, как никогда. Проектирование прототипов - один из важных этапов практически любой инженерной разработки, поскольку позволяет протестировать возможность реального применения объекта, доработать огрехи, исправить ошибки расчета во время тестирования.

Для чего необходимо обучение детей 3Д-моделированию? Оно позволяет сформировать у ребят пространственное мышление, обучить логике и сформировать эстетический вкус. Такое обучение также направлено на профориентационную работу по инженерному профилю, и часто помогает ребятам сделать свой профессиональный выбор.

Обучать детей в возрасте 10-14 лет 3Д-моделированию достаточно сложно, особенно, если они никогда прежде с ним не сталкивались. Очень часто педагоги, ставящие себе задачу обучить детей 3Д-моделированию, не знают, с чего начать это обучение. Наиболее логичным для них будет вопрос: «Какие первые шаги сделать?». По моему мнению, достаточно двух шагов чтоб начать обучать детей 3D моделированию: выбрать интересующее направление, а также программное обеспечение. Эти действия направлены на сужение круга поиска интересующего направления, а также дальнейшего движения по заданной траектории. Далее будут описаны 2 вектора, выбрав которые, вы, как педагог, сможете успешно преподавать 3Д-моделирование в рамках кружка дополнительного образования в школе, или же в учреждении дополнительного образования в целом.

  1. Выбор направления и программного обеспечения.

Уверен, что 3Д-моделирование делится на 2 направления:

  • Художественное моделирование - направление, где на первом месте стоит внешний вид модели. Практически 90% графики в играх, фильмах, рекламе - это художественное (полигональное) моделирование.
  • Инженерное моделирование (BIM, CAD-моделирование) - направление, которое используется для создания 3Д-моделей, где на первом месте находится не внешний вид, а его функционал, - то, как изделие будет работать в реальной жизни. То есть, зная точные размеры будущего изделия, которые рассчитаны конструкторскими бюро, вы создаёте модель в САПР-программах (например, Autodesk Fusion, AutoCad), и уже собранный прототип проверяете на работоспособность: сжатие, растяжение, аэродинамические свойства, и т.д. Удобнее всего это делать, когда модель приобретает физическое проявление - прототип, созданный по чертежам и распечатанный на 3Д-принтере.

Из практики работы в IT-квантуме Детского технопарка «Кванториум» города Югорска, хотелось бы отметить, что большинство детей выбирает художественное моделирование. Это не удивительно, ведь ребятам намного интереснее создать красочную модель персонажа или предмета, которая будет использована в фильме, видеоряде или компьютерной игре, чем «серую» деталь, которая будет скрыта под корпусом какого-либо изделия. Важно отметить, что создание как полигональных, так и САD-моделей имеет свои преимущества, недостатки и сложности. Например, для проектирования изделий (корпуса устройства), более рациональным является выбор САПР, поскольку в данном случае решающим фактором является точность измерений. А для моделирования персонажа мультфильма важнее его внешний вид, нежели инженерная точность изделия, поэтому для подобных целей важно использовать полигональное моделирование. То же самое касается и визуализаций интерьеров, хотя в них измерения при моделировании также имеют большую роль.

  1. Выбор программы

Предположим вы выбрали направление, далее вам необходимо выбрать программу в которой вы собираетесь моделировать. Программ для 3Д-моделирования сегодня на рынке существует великое множество, ниже будут приведены к примеру наиболее распространённые и популярные:

Программы для художественного моделирования:

Autodesk 3dsMax — профессиональное программное обеспечение для 3D-моделирования, анимации и визуализации при создании игр и проектировании. Большая часть графики, которую вы видели в фильмах, рекламах, играх, и т.д. созданы именно в программном обеспечении Autodesk 3dsMax. Также эта программа широко используется дизайнерами интерьеров, профессиональными визуализаторами в качестве инструмента для визуализации будущих проектных решений.

Плюсы и минусы:

+ Огромный набор инструментов. В данной программе множество функций: от простого редактирования модели до анимации и физики объектов, а также качественная визуализация. Рендер, полученный после работы в этой среде, является качественным изображением, максимально приближенным к реальному.

- Высокие требования. Для комфортной работы необходим компьютер с высокой производительностью.

- Высокая цена. Для того, чтобы получать прибыль с продуктов, созданных в этом программном обеспечении, необходимо приобрести лицензию, которая стоит достаточно больших денег в год (около 80 тыс. руб.).

Blender — профессиональное свободно распространяющееся (с открытым исходным кодом) программное обеспечение для создания трёхмерной компьютерной графики, включающее в себя средства моделирования. В настоящее время пользуется большой популярностью среди бесплатных 3D-редакторов, в связи с его быстрым стабильным развитием и технической поддержкой.

Плюсы и минусы:

  • + Не требователен к «железу» компьютера. Blender - не требовательная программа, способная запуститься практически на любом компьютере. Минимальные системные требования этого ПО следующие: процессор: Intel Core i3, оперативная память: 2 GB ОЗУ, видеокарта: 2GB RAM, OpenGL 4.3, место на диске: 500 MB. То есть, мы понимаем, что сервис возможно запустить и на компьютере 2014-2016 года выпуска.

+ Бесплатная программа. Blender находится в открытом доступе и им может воспользоваться любой желающий.

- Меньший функционал. Но любой человек, минимально владеющий языком программирования Python, имеет возможность создать собственные ноды и дополнения для расширения функционала программного обеспечения.

Если вы всё же выбрали инженерное моделирование, то выбор программ также огромен, из самых популярных:

- Autodesk Inventor и Solidworks: по сути, программы-близнецы, но интерфейс Solidworks не такой загруженный, как у «Инвентора». Это САПР программное обеспечение, направленное на инженерное моделирование изделий, создание чертежей и 3Д-моделей с размерной сеткой вплоть до десятых частей миллиметров.

- Компас 3D. Программа крайне похожа на Inventor, как по функционалу, так и по интерфейсу, но если в Inventor хорошо реализовано 3D моделирование, но построение схем и чертежей затруднено, то у Компас 3D всё наоборот: неудобное моделирование, а также качественная возможность построения чертежей. Важно: у всех данных программ есть бесплатная учебная подписка, лицензия для коммерческих целей колеблется от 40 до 60 тыс. Рублей.

Данное программное обеспечение возможно успешно применять для обучения 3Д-моделированию детей в возрасте 13-14 лет, но для вводного курса, все же, стоит подобрать более простые версии ПО, которые позволили бы развить понимание 3Д-пространства в целом. Эти комплексы рассмотрим ниже.

Tinkercad – это кроссплатформенное программное обеспечение для создания и редактирования 3Д-проектов. Разработчик позиционирует продукт как решение начального уровня для детей, преподавателей и любителей-проектировщиков, то есть рядовых пользователей. Каких-то специфических навыков для работы с приложением не требуется.

Плюсы и минусы:

+ Минимальный интерфейс. Лёгок в понимании и обучении, даже для самых маленьких детей. Имел опыт работы в этом программном обеспечении с детьми 8-10 лет. С помощью небольших инструкций, созданных из скриншотов из программного обеспечения, даже в этом возрасте дети самостоятельно могут справиться с поставленной задачей.

+ Кроссплатформенный онлайн-сервис. Для начала работы с программным обеспечением не нужно ничего скачивать, также данный сервис можно запустить с телефона или планшета.

+ Дополнительные возможности. В Tinkercad можно не только моделировать, а также строить электрические схемы и программировать их на языке C++ для управления контроллером Arduino. Это позволит подготовить бэкграунд для будущих технических изысканий дете й при реальной разработке электронных устройств во время проектной деятельности.

- Минимальный функционал: минимальный редактор моделей (не говоря уже об отсутствии возможности создания анимации и прочего).

 

3Д-моделирование - крайне перспективная, быстро развивающаяся сфера деятельности, возможности применения которой не счесть. На сегодняшний день существует множество программ и наработок (гайды, кейсы, мастер-классы на видеохостингах), которые позволяют начать обучаться с самых малых лет, и даже обучаться самостоятельно человеку, не имеющему инженерного образования. И самое главное – у молодого поколение есть стремление к обучению в этой сфере, дети видят вокруг себя персонажей игр, объекты, миры из мультфильмов и видеоигр и у них загорается желание научиться делать что-то подобное или создавать собственные продукты.

А создание ребенком собственных игр ведет к работе над ее программной частью (кодом), что развивает логическое мышление и заставляет ребенка думать, считать и фантазировать. Поэтому занятия 3Д-моделированием, являются, по нашему мнению, не только дополнительным образованием, но и фактором полноценного развития ребенка, которое в будущем может повлиять на его профессиональный выбор.

Опубликовано: 16.01.2022