Разработка мультимедийных материалов по дисциплине «Теория сварочных процессов»

Содержание Введение

1. Теоретические основы проектирования мультимедийных материалов

1.1 Анализ литературы и интернет источников

1.2 Анализ содержания лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов»

1.3 Использование мультимедиа-технологий в процессе обучения

1.4 Обзор программных продуктов и обоснование выбора программы для разработки мультимедийных материалов

2. Описание мультимедийных материалов по дисциплине «Теория сварочных процессов»

2.1 Педагогический адрес

2.2 Описание электронного учебного пособия

2.2.1 Общая характеристика электронного пособия «Теория сварочных процессов»

2.2.1 Описание наполнения лабораторного практикума

2.2.2 Проектирование содержания мультимедийных материалов

2.3. Разработка мультимедийных материалов

2.3.1 Разработка моделей анимации

2.3.2 Постановка кадров и сборка анимации

2.4 Методика проведения лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов» с использованием мультимедийных материалов Заключение Список использованных источников

Введение

Одним из приоритетных направлений информатизации современного общества является информатизация образования — процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных и новых информационных технологий, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения, воспитания.

С развитием мультимедийных технологий компьютер становится средством обучения, способным наглядно представлять самую различную информацию. Как следствие, происходит развитие творческого потенциала обучаемого, способностей к коммуникативным действиям, навыков экспериментально-исследовательской работы; культуры учебной деятельности; интенсификация учебно-воспитательного процесса, повышение его эффективности и качества.

В Российском государственном профессионально-педагогическом университете в процесс обучения активно внедряются электронные образовательные ресурсы. Это актуально и для процесса обучения студентов направления подготовки 51 000.62 Профессиональное обучение (по отраслям) профиля подготовки «Машиностроение и материалообработка» профилизации «Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве».

Объект исследования — процесс обучения студентов направления подготовки 51 000.62 Профессиональное обучение (по отраслям) профиля подготовки «Машиностроение и материалообработка» профилизации «Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве» дисциплине «Теория сварочных процессов».

Предметом исследования являются мультимедийные материалы по дисциплине «Теория сварочных процессов».

Цель работы — разработать мультимедийные материалы по дисциплине «Теория сварочных процессов».

В соответствии с поставленной целью в работе определены следующие задачи:

Проанализировать лабораторные работы по дисциплине «Теория сварочных процессов» с целью выявления необходимости внедрения мультимедийных технологий.

Разработать мультимедийные материалы по дисциплине «Теория сварочных процессов» с учетом содержания лабораторных работ и требований, предъявляемых к разработке мультимедийных материалов.

Провести апробацию разработанных материалов и в случае необходимости скорректировать их.

Разработать методику проведения лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов» с использованием мультимедийных материалов.

1. Теоретические основы проектирования мультимедийных материалов

1.1 Анализ литературы и интернет источников На сайте Видео о сварке размещены видео-материалы о сварочных процессах, учебные видео-пособия, видео-руководства, фильмы, ролики и другие материалы. Наиболее интересными с точки зрения учебного пособия являются: видео-урок с развёрнутой информацией для начинающих «Основы дуговой сварки «ArcWelding» «, наглядное описание по видам сварки, видео-руководство «Ручная дуговая сварка». Все видеоматериалы можно смотреть в режиме онлайн, не скачивая. Материал был использован для иллюстрирования учебного пособия.

В информационном ресурсе Основы технологии сварки освещены основы теории сварки плавлением (теплофизика сварочных процессов, физика дугового разряда, основы металлургических процессов в варочной ванне, формирование зон термического влияния). Приведена классификация видов сварки и сварных швов, рассмотрены технология и оборудование дуговой сварки, кратко описаны другие виды сварки Информационный сайт «О сварке» для преподавателей и студентов, на котором представлены программы обучения, теоретические материалы, учебные пособия по сварке. Даны сведения о сварочной дуге и ее свойствах, сварных соединениях и швах, об оборудовании и инструменте для ручной дуговой сварки; описаны технология сварки углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов, а также высокопроизводительные способы ручной дуговой сварки.

Форум 2D Аниматор является большой информационной базой. Большое количество электронных книг по анимации и мультипликации. Обзор основных программ по созданию мультипликации и флеш-анимации. На форуме есть возможность скачать и протестировать модели и новые анимационные программы.

Информационный сайт «Konc-ees» содержит полезные статьи в области образования и педагогики. Имеет разделы: профессиональная педагогика; семейная педагогика; социальная педагогика; специальная педагогика.

Краснянский М.Н., Радченко И. М. Учебное методическое пособие «Основы педагогического дизайна». В пособии представлены разделы, для подробного изучения основ педагогического дизайна, с использованием мультимедийных программ. Так же отображены основные понятия мультимедиа.

Иванова О.Г., Орлов В. В., Радченко И. М., Сабурова А. В. Учебное методическое пособие «Подготовка мультимедийных материалов» предназначено для слушателей курсов повышения квалификации по программе «Интернет-технологии для учителя предметника», «Интернет-технологии для администратора образовательного учреждения.

Анализ рассмотренной литературы и интернет-источников позволяет сделать вывод о необходимости разработки мультимедийных материалов для лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов», так как ни один из рассмотренных источников не соответствует всем критериям. Однако все источники были полезны в проектировании мультимедийных материалов.

1.2 Анализ содержания лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов»

Учебная дисциплина «Теория сварочных процессов» согласно учебного плана входит в Математический и естественнонаучный (общенаучный) цикл.

Целями освоения учебной дисциплины «Теория сварочных процессов» является формирование системы знаний теоретических основ сварочных процессов:

физико-химических и металлургических основ сварочных процессов;

физико-механических и химических процессов в сварочных источниках энергии;

тепловых процессов при сварке;

термодеформационных процессов (структурные и фазовые превращения в металлах и сплавах при сварке), свариваемость;

теоретических и экспериментальных сведения о свариваемости металлов и сплавов.

Процесс изучения дисциплины «Теория сварочных процессов» направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному направлению подготовки.

По окончании изучения курса студент должен:

Знать:

основы молекулярно-кинетической теории, термодинамики, электростатики и электродинамики, механики;

физико-химические основы сваривания металлов и сплавов;

основы физико-химических, металлургических, тепловых и термодеформационных процессов при сварке;

основы свариваемости металлов, физико-химических и механических процессов в источниках энергии для сварки, металлургические процессы при сварке.

Уметь:

использовать знания основ молекулярно-кинетической теории, термодинамики, электростатики и электродинамики, механики в контексте сварочных процессов;

определять возможность образования сварного соединения;

теоретически обосновывать выбор сварочных материалов, источников энергии для сварки;

обосновывать выбор вида сварки, определять свариваемость металлов и сплавов;

проводить расчеты распределения теплового поля в металле в процессе сварки.

Владеть:

определять основные закономерности химических и физических процессов при сварке;

основными методами определения реакции металлов на сварочный процесс;

производить оптимальный выбор вида сварки и сварочных материалов для определенного конструкционного материала;

основами расчетов свариваемости металлов и сплавов, распределения теплового поля в металле при сварке, возможности фазовых и структурных превращений при тепловом воздействии источников тепла при сварке.

Для формирования представленных компетенций необходима правильная организация лекционных занятий и лабораторных работ.

Лабораторные работы, изучаемые в процессе освоения дисциплины «Теория сварочных процессов», посвящены следующим темам:

Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов.

Свойства сварочной дуги в магнитных полях.

Коэффициент полезного действия сварочной дуги.

Для проведения лабораторных работ разработан электронный лабораторный практикум. В нем представлены теоретические сведения и текстовая часть проводимых опытов с описанием эксперимента и дальнейшего его изучения. Так в первой лабораторной работе студенты должны исследовать ионизирующее действие материалов, используемых при изготовлении электродных покрытий и флюсов, по величине обрывной длины дуги, горящей между металлическим стержнем и пластиной с исследуемыми материалами, а также с ионизирующей способностью покрытий различных марок электродов по величине обрывной длины дуги.

В лабораторных работах предусмотрено заполнение файла-отчета, ссылка на который дана в описании технологии выполнения работы.

Во второй лабораторной работе студенты знакомятся со свойствами сварочной дуги в магнитных полях, особенностями влияния магнитных полей на сварочную дугу при использовании постоянного тока.

Как и в теоретическом блоке, в практическом блоке предусмотрена возможность перехода в глоссарий, для уточнения значений терминов и понятий, встречающихся в тексте лабораторной работы.

Третья лабораторная работа направлена на изучение коэффициента полезного действия сварочной дуги.

Студенты учатся вычислять тепловой эквивалент электрической мощности, эффективную тепловую мощность.

Однако проведение лабораторных работ сопряжено с некоторыми трудностями, в частности, по организации эксперимента, здесь необходимо предоставить соответствующее оборудование и материалы, также мастера производственного обучения, который будет показывать опыты. Для обеспечения более удобной работы, особенно со студентами заочного и дистанционных форм обучения, возникает потребность в применении средств мультимедиа для создания анимации, показываемых опытов.

1.3 Использование мультимедиа-технологий в процессе обучения Новые информационные технологии имеют огромный диапазон возможностей для совершенствования учебного процесса и системы образования в целом. Одним из дидактических средств, обладающих значительным развивающим потенциалом, является мультимедиа. Однако существует ряд актуальных проблем, связанных с использованием средств информационных технологий в современном общем образовании.

Анализ содержания результатов исследований, посвященных проблеме использования мультимедиа в учебно-воспитательном процессе, позволяет сделать вывод об отсутствии общих концепций, которые позволяли бы в единой системе понятий охватить и представить множество фактов, накопленных в практике обучения и воспитания. В педагогической науке, и особенно в практике отечественного преподавания, наблюдается недооценка возможностей компьютерных средств обучения, в том числе и мультимедиа. Связано это, прежде всего, со сложностью и недостаточной разработанностью в теории самого понятия мультимедиа как дидактического средства.

С позиции рассмотрения использования технологий мультимедиа в учебно-воспитательном процессе для нас наибольший интерес представляют обучающие и тренировочные системы.

Создание собственно учебных компьютерных средств шло на основе идеи программированного обучения. И в настоящее время во многих учебных заведениях разрабатываются и используются автоматизированные обучающие системы (АОС) по различным учебным дисциплинам. АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационные, теоретические, практические, контролирующие) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения.

В 80−90е гг. XX века массовое производство относительно недорогих и в то же время обладающих постоянно улучшающимися техническими характеристиками персональных компьютеров обусловило резкое увеличение темпов информатизации.

В сфере обучения, особенно с появлением операционной системы Windows, открылись новые возможности. Главными из них стали доступность диалогового общения в так называемых интерактивных программах и возможность широкого использования графики (рисунков, схем, диаграмм, чертежей, карт, фотографий).

Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах позволяет на новом уровне передавать информацию обучаемому и улучшать ее понимание. Учебные программные продукты, использующие графику, способствуют развитию таких важных качеств, как интуиция, образное мышление.

Возросшая производительность персональных компьютеров сделала возможным достаточно широкое применение технологий мультимедиа.

В переводе с английского multimedia — многокомпонентная среда, которая позволяет использовать текст, графику, видео и мультипликацию в режиме диалога и тем самым расширяет области применения компьютера в учебном процессе. Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно воспринимать предлагаемый материал. Появляется возможность совмещать теоретический и демонстрационный материалы. Тестовые задания уже не ограничиваются словесной формулировкой, но и могут представлять собой целый видеосюжет.

Вопросами применения мультимедиа в образовании занимались американские ученые D.M. Willows и H.A. Houghton. Они рассмотрели общие вопросы организации обучения, преподавание отдельных предметов с применением мультимедиа и средств компьютерного моделирования.

Ученые-исследователи M. Воусе, S. Brown, R. Mayer, L. Riber занимались вопросами использования мультимедиа в процессе обучения в вузах. Было отмечено целесообразное использование мультимедиа при выполнении заданий, которые не получились с первого раза и при восстановлении знаний.

Интересную концепцию структурирования и представления сред мультимедиа и гипермедиа излагает российский ученый-исследователь M.Н. Морозов (г. Йошкар-Ола). Разработанная им авторская среда позволяет перейти от традиционного электронного учебника с гипертекстовыми страницами, реализующего метафору книги, к интерактивной образовательной среде, организованной на основе метафоры «нового мира».

На основе анализа работ отечественных и зарубежных исследователей, педагогов, психологов было показано, что использование мультимедиа позволяет решить дидактические вопросы с большим образовательным эффектом, может стать средством повышения эффективности обучения, значительно сокращает время, отведенное на изучение обязательного учебного материала, дает возможность существенно углубить и расширить круг рассматриваемых проблем и вопросов.

Мультимедиа не только обеспечивает множественные каналы подачи информации, но и создает условия, когда различные среды дополняют друг друга. Перед учениками открываются огромные возможности в творческом использовании каждой индивидуальной среды, обладающей своим языком. Некоторые из этих языков пространственно-ориентированы (текст, графика), в то время как другие ориентированы на время (звук, анимация и видео).

Систематическое использование мультимедиа оказывает существенное влияние на развитие ученика. Изучение особенностей проявления внимания на уроках с использованием мультимедиа выявило не только внешнюю активность ученика, но и внутреннюю, имеющую в своей основе любопытство, любознательность.

Ю.Н. Егорова отмечает, что использование мультимедиа способствует повышению эффективности обучения, тем, что:

усвоение знаний происходит не по необходимости, а по желанию учащихся;

мультимедиа воспринимается радостно, а радость в свою очередь стимулирует расположение к учебному предмету;

предоставляется возможность оценить себя на фоне деятельности других учеников;

выдвигается новый объективный критерий оценки своей деятельности: побеждает, выигрывает тот, кто много знает и умеет пользоваться своими знаниями;

создается возможность дать волю фантазии, снять барьеры страха, боязнь быть смешным, получить плохую отметку и т. д.;

создается атмосфера сотрудничества всего коллектива и здорового соревнования;

ученики стремятся самостоятельно преодолеть трудности;

предоставляется реальная возможность использования межпредметных связей.

Такая особенность мультимедиа, как интерактивность, присущая сугубо дидактическому компьютерному средству и отличающая его от традиционных информационных экранных средств, способствует наиболее прочному усвоению учебного содержания, предъявленного с помощью данного средства.

Перечисленные выше особенности мультимедиа способствуют, развитию у ученика способности целеполагания, планирования, развитию работоспособности, рефлексии, самооценки, абстрактного и наглядно-образного мышления, формированию теоретических и фактических знаний, технических навыков владения технологией мультимедиа и их общей культуры и эрудиции в сфере аудио-визуальной медиа продукции.

На основе выявленных технико-педагогических и дидактических возможностей мультимедиа Н. В. Клемешова выделяет его потенциальные функции, которые могут быть реализованы в учебном процессе школы. К таким функциям исследователь относит разъясняющую, информационную, эвристическую, систематизирующую, мотивирующую и развивающую.

Кроме того, выделяются условия эффективного применения мультимедиа в учебном процессе. К таким условиям относятся следующие:

построение занятий в соответствии с дидактическими возможностями мультимедиа;

оптимальный подбор педагогических мультимедийных программ и их сочетаний в соответствии с целями занятия, уровнем подготовки студентов, особенностями подлежащего освоению учебного материала;

соблюдение общенаучных и дидактических правил применения мультимедиа.

Н.В. Клемешова выявила, что эффективность использования мультимедиа как дидактического средства при формировании учебной деятельности зависит от построения системы учебных занятий, содержащих в той или иной форме мультимедиа, в соответствии с моделью освоения учащимися учебной деятельности. Модель практического освоения обучающимися учебной деятельности в условиях активного применения мультимедиа включает этапы: стимулирующий, целеполагающий, обучающий, аналитико-рефлексивный, а также этап саморегуляции и этап самореализации. Мультимедиа как дидактическое средство, способствующее освоению обучающимися учебной деятельности, влияет на развитие основных сфер индивидуальности учащегося: стимулирующий этап модели освоения учебной деятельности предполагает воздействие на мотивационную сферу; на этапе целеполагания происходит влияние на волевую сферу; обучающий этап охватывает интеллектуальную и предметно-практическую сферы индивидуальности обучающегося; на аналитико-рефлексивном этапе и этапе саморегуляции происходит воздействие на сферу саморегуляции; этап самореализации предполагает формирующее влияние на эмоциональную сферу индивидуальности обучающегося.

Таким образом, в настоящее время активно исследуются различные аспекты использования мультимедиа в образовании, выделяются технические и психолого-педагогические особенности мультимедийных технологий, подчеркивается необходимость их целенаправленного и продуктивного применения в учебно-воспитательном процессе средней и высшей школы. Большинство педагогов и психологов отмечают, что современные информационные технологии, в том числе и мультимедиа, открывают учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации, позволяют реализовать принципиально новые формы и методы обучения с применением средств концептуального и математического моделирования явлений и процессов, которые позволяют повысить эффективность обучения.

В настоящий момент очень остро встает вопрос комплектации вузов готовыми мультимедийными учебными материалами, разработанные сторонними разработчиками или сотрудниками вузов.

Мультимедийные материалы, разработанные фирмами, имеют достаточно обширную тематику — от школьных обучающих материалов до серьезных профессиональных исследовательских программ. Этим направленно занимаются библиотеки вузов, которые формируют медиатеки и позволяют студентам не только пользоваться мультимедийными ресурсами в залах библиотеки, но и через сеть Интернет осуществлять удаленный доступ или заказывать материал по электронной почте. Такого рода продукты имеют ряд недостатков, например, ограниченное число пользователей у каждого диска, невозможность внесения изменений в уже готовый продукт, а также аппаратная и платформенная зависимость данных средств. Например, в каталоге компании CME Inc (http://www.cmeinc.com/), занимающейся продажей средств обучения для непрерывного медицинского образования имеется большая коллекция мультимедийных курсов по различным отраслям медицины. Аналогичные программные средства находят свое применение в медицинском образовании как демонстрационный лекционный материал или в качестве пособия для самостоятельной работы студентов.

Разработка собственных мультимедийных ресурсов, которые более направлены на специфику каждого вуза, предполагает наличие подразделений в вузе, в которых есть высококвалифицированные специалисты в области информационных технологий, умеющие разрабатывать электронные курсы, что возможно не в каждом вузе.

Таким образом, использование мультимедийных технологий в учебном процессе вуза позволяет перейти от пассивного к активному способу реализации образовательной деятельности, при котором обучающийся является главным участником процесса обучения.

При подборе мультимедийного средства обучения преподавателю необходимо учитывать своеобразие и особенности конкретного учебного предмета, предусматривать специфику соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей. Мультимедийные технологии должны соответствовать целям и задачам курса обучения и органически вписываться в учебный процесс.

Кроме того, несомненны преимущества мультимедийных технологий как средств обучения. Это:

возможность сочетания логического и образного способов освоения информации;

активизация образовательного процесса за счет усиления наглядности;

интерактивное взаимодействие; интерактивность позволяет, в определенных пределах, управлять представлением информации: индивидуально менять настройки, изучать результаты, а также отвечать на запросы программы о конкретных предпочтениях пользователя. Они также могут устанавливать скорость подачи материала и число повторений, удовлетворяющие их индивидуальным академическим потребностям;

гибкость и интеграция различных типов мультимедийной учебной информации.

Включаясь с учебный процесс, где используются мультимедийные технологии (сетевые технологии, электронные пособия и др.), студент становится субъектом коммуникативного общения с преподавателем, что развивает самостоятельность и творчество в его учебной деятельности.

МСО должны отвечать стандартным дидактическим требованиям, предъявляемым к традиционным учебным изданиям, таким как учебники, учебные и методические пособия. Дидактические требования соответствуют специфическим закономерностям обучения и, соответственно, дидактическим принципам обучения. Далее рассмотрены традиционные дидактические требования к МСО, относимые к числу требований первой группы.

Требование научности обучения с использованием МСО означает достаточную глубину, корректность и научную достоверность изложения содержания учебного материала, предоставляемого МСО с учетом последних научных достижений.

Требование доступности обучения, осуществляемого посредством МСО, означает необходимость определения степени теоретической сложности и глубины изучения учебного материала сообразно возрастным и индивидуальным особенностям учащихся.

Требование обеспечения проблемности обучения обусловлено самой сущностью и характером учебно-познавательной деятельности. Когда учащийся сталкивается с учебной проблемной ситуацией, требующей разрешения, его мыслительная активность возрастает.

Требование обеспечения наглядности обучения означает необходимость учета чувственного восприятия изучаемых объектов, их макетов или моделей и их личное наблюдение учащимся.

Требование обеспечения сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого предполагает обеспечение средствами МСО самостоятельных действий учащихся по извлечению учебной информации при четком понимании конечных целей и задач учебной деятельности.

Требование систематичности и последовательности обучения при использовании МСО означает обеспечение последовательного усвоения учащимися определенной системы знаний в изучаемой предметной области.

Требование прочности усвоения знаний при использовании МСО: для прочного усвоения учебного материала наибольшее значение имеют глубокое осмысление этого материала, его рассредоточенное запоминание.

Требование единства образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения в МСО.

Кроме традиционных дидактических требований, предъявляемых как к МСО, так и к традиционным изданиям образовательного назначения, к МСО предъявляются специфические дидактические требования, обусловленные использованием преимуществ современных информационных и телекоммуникационных технологий в создании и функционировании МСО.

Требование адаптивности подразумевает приспособляемость МСО к индивидуальным возможностям обучаемого. Оно означает приспособление, адаптацию процесса обучения к уровню знаний и умений, психологическим особенностям обучаемого.

Требование интерактивности обучения означает, что в процессе обучения должно иметь место взаимодействие учащегося с МСО. Средства МСО должны обеспечивать интерактивный диалог и суггестивную обратную связь (от английского слова suggest — предлагать, советовать).

Требование реализации возможностей компьютерной визуализации учебной информации, предъявляемой МСО.

Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого при работе с МСО предполагает формирование стилей мышления (алгоритмического, наглядно-образного, теоретического), умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации, умений по обработке информации (на основе использования систем обработки данных, информационно-поисковых систем, баз данных и пр.).

Требование системности и структурно-функциональной связанности представления учебного материала в МСО.

Требование обеспечения полноты (целостности) и непрерывности дидактического цикла обучения в МСО означает, что МСО должен предоставлять возможность выполнения всех звеньев дидактического цикла в пределах одного сеанса работы с информационной и коммуникационной техникой.

С дидактическими требованиями к МСО тесно связаны методические требования. Методические требования к МСО предполагают учет своеобразия и особенности конкретного учебного предмета, на которое рассчитано МСО, специфики соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей; возможностей реализации современных методов обработки информации.

МСО должны удовлетворять нижеследующим методическим требованиям.

В связи с многообразием реальных технических систем и устройств и сложностью их функционирования предъявление учебного материал в МСО должно строиться с опорой на взаимосвязь и взаимодействие понятийных, образных и действенных компонентов мышления.

МСО должно обеспечить отражение системы научных понятий учебной дисциплины в виде иерархической структуры высокого порядка, каждый уровень которой соответствует определенному внутридисциплинарному уровню абстракции, а также обеспечить учет как одноуровневых, так и межуровневых логических взаимосвязей этих понятий.

МСО должно предоставлять обучаемому возможность разнообразных контролируемых тренировочных действий с целью поэтапного повышения внутридисциплинарного уровня абстракции знаний учащихся на уровне усвоения, достаточном для осуществления алгоритмической и эвристической деятельности.

Таким образом, мультимедиа-продукт как и любой обучающий ресурс должен отвечать определенной совокупности требований для более эффективного его использования в процессе подготовки бакалавров.

1.4 Обзор программных продуктов и обоснование выбора программы для разработки мультимедийных материалов В наше время существует большое количество программ для создания 2D и 3D анимации, рассмотрим некоторые из них.

Cambridge Animation Systems ANIMO 6.0

Аnimo — является самым передовым и всеобъемлющим продуктом подобного рода на сегодня. Разработана для продвинутого цифрового производства, Animo способна работать круглосуточно, производя материал в кино и видеостандартах. Animo обеспечит профессиональным анимационным студиям надежность, высокое качество и эффективность по цене.

В комплексе с NT и будущими продуктами Cambridge Animation System, соединяющими двумерную и трехмерную графику, Animo является очевидным выбором для производителей анимации. Animo становится все более краеугольным камнем в процессе производства анимации для компьютерных игр, коммерческих и учебных фильмов, использующих программное обеспечение для создания двумерных элементов и бесшовного компоузинга 2D, 3D и живого видео.

CelAction — Это профессиональный набор интегрированных программ, который позволяет создавать и анимировать 2D-персонажей. Работает под управлением Windows. CelAction2D — это легкий в освоении продукт, позволяющий создавать качественную анимацию. Продукт разрабатывался при участии профессионалов-аниматоров и был опробован в таких популярных анимациях, как TheBigKnights.

Поистине революционный продукт для создания Web-анимации. Обладая отличными инструментами для рисования и 3D планирования сцен, ToonBoomStudio сочетает в себе лучшие средства традиционной анимации с новаторскими инструментами, которые дают широкий простор для творчества. Используя великолепные возможности ToonBoomStudio, художники могут создавать профессиональные анимированные или статичные векторные изображения высокого качества для Web с сохранением достаточно небольшого размера файлов.

Toonz — это мощная и сравнительно дешевая система для производства мультипликации. Основная идея, положенная в основу программы полное сохранение традиционного стиля работы анимационной студии при сокращении времени на выполнение самых рутинных и наиболее длительных операций — заливки анимационных персонажей и тестирование слоев мультипликата. Пакет широко используется в производстве художественных фильмов, мультипликационных сериалов, компьютерных игр, рекламных и музыкальных клипов анимационными студиями разных стран.

Главное достоинство Toonz состоит в том, что художнику — мультипликатору не нужно менять привычный стиль и рабочие инструменты. Не имеет значения, как он создает рисунки — кистью, пером или карандашом — Toonz сохраняет каждый штрих и полутон. Художнику нужно только продолжать рисовать.

Обычно процесс производства мультфильмов в Toonz происходит в несколько этапов:

написание сценария мультипликационного фильма;

запись звуков и музыки;

создание монтажного листа на основании сценария;

рисование персонажей, создание задних планов;

сканирование рисунков;

проверка анимации;

создание палитры, закраска анимационных слоев;

просчет мультфильма;

перенос мультфильма на ленту.

Для создания мультимедийных материалов по дисциплине Теория сварочных процессов была выбрана программа Moho 5.4 (AnimeProStudio).

Эта программа предназначена для двухмерной классической мультипликации на основе векторов. Обеспечивает полный набор инструментов для создания мультипликации, от рисунка и живописи к спрайту анимации и многослойному компостингу и заключительной продукции (выпуску). QuickTime, AVI, и Flash.

К особенностям этого пакета относится: прежде всего, это костная анимация, которая значительно упрощает процесс анимации персонажей. Благодаря иерархическим связям между отдельными частями композиции, обеспечиваемыми этими «костями», управление движением становится легким и увлекательным занятием. Желательно заранее прочитать экранную справку, в которой приведены советы по расположению контрольных точек у объектов. Разработчики рекомендуют размещать их по диагонали и снаружи относительно оси поворота — вероятность загибания «самого на себя» сводится к минимуму. Область действия «костей» задается жестко (привязка к конкретной точке) либо расплывчато (деформации распространяются на весь объект в зависимости от настройки косной силы) Достаточно один раз изобразить векторный объект, затем создать его упрощенный скелет и к каждой косточке скелета прикрепить соответствующие точки векторных линий. После этой несложной операции изменение положения любой из костей скелета будет приводить к соответствующей трансформации всего персонажа.

Удобная панель инструментов, возможность видеть контур предыдущего кадра, рисуя новый. Все инструменты в Moho написаны как скрипты, и пользователь может сам создать новый инструмент, написав соответствующий скрипт. Есть также возможность импорта 3D объектов формата obj.

Программа имеет интересный рендер, приспособленный не только для Flash роликов, но и для видео. В возможности визуализации для видео при этом включены различные эффекты, позволяющие придать анимации большую индивидуальность. Благодаря простоте подхода, с помощью Moho, один мультипликатор может сделать столько же, сколько и целая группа. Выход в форматах: QuickTime, AVI, Flash (SWF), JPEG, BMP, Targa, PNG, PSD.

2. Описание мультимедийных материалов по дисциплине «Теория сварочных процессов»

2.1 Педагогический адрес Разработанное электронное учебное пособие может быть использовано для обучения студентов всех форм обучения профилизации «Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве» профиля подготовки «Машиностроение и материалообработка» направления подготовки 51 000.62 Профессиональное обучение (по отраслям), а также студентов других вузов, учреждений дополнительного образования, обучающихся по схожим программам, а также применяться для самостоятельного изучения данной темы.

2.2 Описание электронного учебного пособия

2.2.1 Общая характеристика электронного пособия «Теория сварочных процессов»

Электронное учебное пособие по дисциплине «Теория сварочных процессов» состоит из 5 блоков:

«Аннотация»;

«Теория»;

«Практика»;

«Контроль»;

«Дополнительная информация».

Блок «Аннотация» содержит информацию о назначении пособия, педагогическом адресе, программных и аппаратных требованиях, а также о компетенциях, формируемых при изучении данной дисциплины.

Блок «Теория» содержит теоретический материал и вопросы для самоконтроля. Теоретический материал структурирован на 11 тем с подтемами, иллюстрирован рисунками, содержит ссылки на видео-материалы и глоссарий. В конце каждой темы представлены контрольные вопросы.

Блок «Практика» состоит из трех лабораторных работ. В каждой работе представлены: необходимый теоретический материал, цель, задачи, порядок выполнения работы, контрольные вопросы.

Блок «Контроль» содержит тестовые задания для контроля знаний, приобретенных в ходе изучения теоретического материала и выполнения лабораторных работ.

Блок «Дополнительная информация» содержит следующие разделы:

раздел «Медиа-файлы» содержит презентации и видеоматериалы по данной теме;

раздел «Глоссарий» содержит размещенные в алфавитном порядке определения основных терминов, рассматриваемых в теоретическом материале и лабораторных работах;

раздел «Ресурсы» содержит ссылки на электронные и печатные издания, которые помогут обучающимся при изучении данной дисциплины;

раздел «Рекомендации по использованию», содержит инструкции по работе с электронным учебным пособием;

раздел «Версия для печати» обеспечивает возможность получить версию пособия в формате PDF.

Структурная схема электронного учебного пособия представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Структура электронного учебного пособия

2.2.1 Описание наполнения лабораторного практикума Электронное учебное пособие представляет собой Web-приложение, которое разрабатывалось в соответствии с основными принципами разработки педагогических программных средств и web-страниц.

Лабораторный практикум содержит 3 лабораторные работы, они посвящены следующим темам:

Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов.

Цель лабораторной работы: изучить ионизирующее действие материалов, используемых при изготовлении электродных покрытий и флюсов, по величине обрывной длины дуги (Lодд), горящей между металлическим стержнем и пластиной с исследуемыми материалами;

Изучить ионизирующую способность покрытий различных марок электродов по величине обрывной длины дуги.

Свойства сварочной дуги в магнитных полях.

Цель лабораторной работы: изучить магнитные свойства сварочной дуги в зависимости от технологических условий сварки, рода и полярности тока.

Коэффициент полезного действия сварочной дуги.

Цель лабораторной работы: Ознакомление с методикой определения эффективного коэффициента полезного действия нагрева изделия дугой.

Каждая лабораторная работа содержит:

номер лабораторной работы;

тему;

цель;

теоретический материал;

перечень необходимых материалов;

описание технологии выполнения работы;

требования к отчету;

контрольные вопросы.

Лабораторная работа № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов».

Поскольку в лабораторной работе рассматриваются вопросы влияния химических соединений на время горения дуги, то для проведения лабораторной работы предусмотрены следующие эксперименты:

Коротковременное возникновение сварочной дуги между металлическим стержнем и пластиной из малоуглеродистой стали.

Увеличение промежутка времени горения сварочной дуги, при использовании материала мел CaCO3.

Увеличение промежутка времени горения сварочной дуги при использовании материала рутил TiO2.

Увеличение промежутка времени горения сварочной дуги при напылении на металлический стержень материалов (мела CaCO3и рутила TiO2).

Для разработки анимационных опытов необходимо создать следующие модели:

исследуемые материалы (мел CaCO3 и рутил TiO2);

пластина из малоуглеродистой стали;

металлический стержень из малоуглеродистой стали;

электроды.

Лабораторная работа № 2 «Свойства сварочной дуги в магнитных полях».

В лабораторной работе изучается влияние магнитного поля на сварочную дугу и изменение ее направления движения.

Для проведения лабораторной работы предусмотрены следующие эксперименты:

Возбуждение дуги между пластиной и угольным электродом.

Изучения влияния подковообразного магнита на сварочную дугу.

Изменение направления магнитного поля.

Процесс горения дуги внутри соленоида между пластиной и угольным электродом.

Для разработки анимационных опытов необходимо создать следующие модели:

угольные или графитовые электроды;

металлические пластины;

металлический электрод с толстым покрытием;

соленоид для создания продольного магнитного поля;

подковообразный постоянный магнит.

2.2.2 Проектирование содержания мультимедийных материалов Электронное учебное пособие состоит из нескольких блоков, в одном из них «Практика» содержаться лабораторные работы.

Лабораторные работы состоят из теоретической части, экспериментов и контрольных вопросов. В теоретической части лабораторных работ основную часть составляют рисунки и схемы, пример которых приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 — Применение схематичных рисунков в лабораторной работе Лабораторная работа № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов» имеет иллюстративно-исследовательский характер. В ней показывается строение дуги, размер, вид дуги, а также исследуется влияние различных химических элементов на устойчивость дуги.

В лабораторной работе № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов» электронного учебного пособия по дисциплине «Теория сварочных процессов» содержится только теоретический материал, отсутствует иллюстративное сопровождение его, что затрудняет восприятие эксперимента и его проведение.

Для разработки мультимедийных материалов с помощью программы Moho (AnimeProStudio) требуется сначала создать эскиз детали (модели объекта) в графическом редакторе Adobe Photoshop CS5.

Для опыта № 1 лабораторной работы № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов», необходимо создать следующие модели:

модель сварочной установки;

модель сварочной дуги;

модель электрода;

модель электрода с напылением;

модель пластинок;

модель стрелок движения направлений;

модель электрических щипцов.

Результат соединения созданных моделей показан на рисунке 6.

Рисунок 6 — Мультимедийный материал для лабораторной работы № 1

Лабораторная работа № 2 «Свойства сварочной дуги в магнитных полях» также имеет иллюстративно-исследовательский характер, в ней изучается влияние магнитных полей на сварочную дугу. Теоретический материал, показанный на рисунке 7, отображает изменение свойств дуги при воздействии магнитного поля.

Рисунок 7 — Теоретический материал лабораторной работы № 2

Надо отметить, что как и в предыдущей лабораторной работе, в электронной учебном пособии даны подробные теоретические сведения, но отсутствует иллюстративный материал, представлены лишь схемы и рисунки, пример одного из них показан на рисунке 8.

Рисунок 8 — Лабораторная работа № 2

Для разработки мультимедийных материалов, демонстрирующих поведение сварочной дуги в различных магнитных полях, была использована программа Moho (AnimeProStudio).

Этапы разработки мультимедиа-ролика совпадают с предыдущими. На первом этапе была разработана компьютерная модель продольного магнита, представленная на рисунке 9. Модель разрабатывалась при помощи программы 3DMax и перенесена при помощи функции импорт в программу Moho (AnimeProStudio).

Рисунок 9 — U-образный магнит, разработанный в программе 3DMax

После разработки продольного магнита, сварочного аппарата, представленного упрощенной моделью, был разработан непосредственно ролик, фрагмент которого показан на рисунке 10.

Рисунок 10 — Фрагмент анимации лабораторная работа № 2

В лабораторной работе № 2 в электронном учебном пособии изображение эксперимента с использованием продольного магнитного поля соленоида на сварочную дугу, представлено в схематичном варианте. Соленоид, представленный на рисунке 11, изображен в разрезе.

Рисунок 11 — Изображение соленоида Как и в предыдущей лабораторной работе модель магнита соленоида была разработана при помощи программы 3DMax, переведена в формат 3D и импортирована как 3D объект в программу Moho (AnimeProStudio).

К модели соленоида, изображенной на рисунке 12, были так же применены:

тень, отражение предмета от плоскости;

текстура под металл, внешне похожий на поверхность соленоида;

добавление шины в центре при помощи программы Moho.

Рисунок 12 — Модель соленоида

2.3 Разработка мультимедийных материалов

2.3.1 Разработка моделей анимации Для разработки мультимедийных материалов к лабораторному практикуму «Теория сварочных процессов» была выбрана программа 2D анимацииMoho 5.4 (AnimeProStudio). Более сложные модели были разработаны в графическом редакторе AdobePhotoshopCS5.

Отдельные 3D модели были спроектированы при помощи программы 3DMax.

Для создания мультимедийных материалов к лабораторной работе № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов» необходимо было разработать следующие модели оборудования и материалов:

модель сварочной установки;

модель сварочной дуги;

модель пластинок;

модель электрода;

модель электрода с напылением;

модель плоскости стола;

модель сварочной искр.

Модель сварочного аппарата, показанная на рисунке 13, была упрощенно представлена в виде сварочной головки и подсоединенного к ней провода.

Рисунок 13 — Модель сварочного аппарата Изначально модель сварочного аппарата была разработана в графическом редакторе AdobePhotoshopCS5. Изображение сварочной установки было взято из электронного ресурса www.specsvarka.com

Далее модель была разобрана на детали, показанные на рисунке 14.

Рисунок 14 — Детали сварочного аппарата Каждая деталь была прорисована отдельно с помощью инструментов:

Кисть .

Штамп .

Лассо.

После прорисовки всех деталей сварочного аппарата и компоновки их в единый объект, модель сохранялась в формате PNG.

Модель сварочной дуги, показанная на рисунке 14, была разработанас использованием графического редактора AdobePhotoshopCS5.

Рисунок 14 — Модель сварочной дуги Как известно сварочная дуга имеет форму конуса, однако для большей реалистричности и правильного ее представления к первоначальной модели были добавлены эффекты перелива цветов и свечения, так как дуга горит не равномерно и соответственно ее цвет нестабилен в каждой точке.

Дополнительные элементы, такие как горение сварочной дуги, искры и деформация свечения, были разработаны при помощи программы Moho и ее функции «Частицы эффектов», изображенных на рисунке 15, который позволяют выбрать группу частиц, состоящую из нескольких слоев. Для создания модели искры сварочной дуги были взяты частицы энергетического облака.

Рисунок 15 — Эффекты частиц Эффект частиц «Энергетическое облако» разобрано на шесть слоев с применением прозрачности. Изображенные на рисунке 16 частицы энергетического облака представлены до обработки кадра и после.

Рисунок 16 — Пример Эффекта частиц энергетическое облако до и после обработки кадра При выборе цвета и прозрачности кадра, учитывались сочетания по цветовой гамме со сварочной дугой.

На рисунке 17 приведен результат применения функции «Частицы эффектов» программы Moho.

Рисунок 17 — Результат применения «Частицы эффектов»

Модель электрода с напылением, изображенная на рисунке 18, полностью вырисовывалась в программе Adobe Photoshop CS5 и переносилась по детально в программу Moho (AnimeProStudio) при помощи функции импорта изображения.

Рисунок 18 — Модель электрода с напылением Модель пластинок и порошков для экспериментов, описанных в лабораторной работе № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов» как и с предыдущей моделью, были полностью прорисованы в программе Adobe Photoshop CS5 и перенесены в программу для анимации Moho (AnimeProStudio).Модели пластинок с напылением мела CaCO3 и рутила TiO2 представлены на рисунке 19.

Рисунок 19 — Модель пластинок с напылением мела CaCO3и рутила TiO2

Для разработки мультимедийных материалов для лабораторной работы № 2 «Свойства сварочной дуги в магнитных полях» к имеющимся моделям добавлены следующие:

модель стрелок движения магнитного потока;

модель стрелок движения направления сварочной дуги;

модель магнита соленоида;

модель u-магнита;

модель деформации сварочной дуги.

Для создания модели стрелок и их направления движений использовался элемент «Стрелка» изображенного на рисунке 20, программыMoho.

Данный элемент позволяет построить стрелку любой формы и изгиба, при использовании элемента «Стрелка» на панели инструментов программы Moho (AnimeProStudio) открываются функции для деформации построенной стрелки.

Рисунок 20 — Пример использования элемента «Стрелка»

Модель стрелок направления движения представленный на рисунке 21.

Рисунок 21 — Стрелки направления движения Модель деформации сварочной дуги представлена в виде полигона с измененной плоскостью движения контура и заливки. Модель полигона представлено на рисунке 22.

Полигон — элемент анимационной графики в программе Moho (AnimeProStudio), его особенностью является то, что после построения его можно деформировать даже в процессе анимирования.

Полигон представляет собой овальную окружность с направляющими точками, направление которых можно изменять.

Рисунок 22 — Модель деформации сварочной дуги. Полигон

2.3.2 Постановка кадров и сборка анимации Для создания мультимедийного ролика, т. е. для создания анимированного изображения уже разработанные модели надо привести в движение — эта процедура называется постановкой кадра или сборкой анимации.

После отрисовки или создания моделей продумывается точный сценарий опыта. Для опыта № 1 лабораторной работы № 1 он состоял из следующих шагов:

На основании изучения теоретического материала лабораторной работы № 1, описанного в ней опыта, а также проведенного в мастерской кафедры сварочного производства эксперимента был написан по кадровый сценарий анимированного ролика.

Реализация сценария средствами программы Moho (AnimeProStudio):

расстановка слоев в программе Moho (AnimeProStudio);

проверка всех элементов для анимации опыта № 1;

расстановка моделей для анимации;

установление продолжительности анимации;

по кадровая съемка объектов и моделей.

Далее все построенные модели были собраны в слои программы Moho (AnimeProStudio)для дальнейшей постановки кадров и анимации.

На кадре, изображенном на рисунке 23, можно увидеть, что модели отделены на разных слоях.

Рисунок 23 — Кадр с построенными слоями Когда все эффекты применены к анимации, можно использовать функцию «рендер кадра», чтобы увидеть конечный вариант кадра для анимации. Пример «рендера кадра» представлен на рисунке 24.

Рисунок 24 — Пример «рендера кадра»

Каждый эксперимент из лабораторной работы № 1 «Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, электродов разных марок и флюсов» разрабатывался по кадрово. Для того чтобы изменять расположение моделей в нужном направлении использовалась функция «Линия пути движения», пример задания которой изображен на рисунке 25.

Рисунок 25 — Функция «Линия пути движения»

Для того чтобы движения моделей были плавными, линию пути изменялась, а также добавлялись новые точки движения.

В анимации эксперимента с добавлением плиток, были заменены кадры положения плитки и размещение на ней исследуемых материалов (мела CaCO3и рутила TiO2). Представленные на рисунке 26 плитки с исследуемыми материалами последовательно передвигались по сценарию анимации.

Рисунок 26 — Плитки с исследуемыми материалами (рутил TiO2)

Далее мы заменяем плитку с исследуемым материалом (РутилTiO2) на исследуемый материал мел CaCO3 и повторяем процесс постановки кадров изменяя линию движения моделей. Кадр с исследуемым материалом мел представлен на рисунке 28.