Доцільність використання 3D графіки під час підготовки військових спеціалістів

Постановка проблеми. За причини недостатнього фінансування Збройних Сил України виникає необхідність у швидкій та якісній підготовці військових спеціалістів з метою збереження бойової готовності Збройних Сил.

Неможливість регулярно проводити стрільби, тактичні навчання, спонукає до впровадження у процес підготовки військових спеціалістів ракетних військ і артилерії (РВіА) сучасних методів підготовки.

Одним із шляхів вирішення проблем підготовки військових спеціалістів РВіА вбачається використання сучасних навчальних комп'ютерних програмних продуктів, що створені за допомогою сучасних інформаційних технологій, та які насичені якісною графічною складовою у вигляді: статичних якісних графічних зображень, flash-анімації, 3D моделей, складної 3D анімації, інтерактивних тренажерних засобів навчання тощо.

Використання якісної графічної складової у процесі навчання військових спеціалістів дозволяє скоротити час та удосконалити якість підготовки, перепідготовки майбутніх офіцерів, що підтверджується досвідом кафедри військової підготовки Сумського державного університету. Особливо гостро це питання стосується студентів, які навчаються на кафедрах військової підготовки за програмою офіцерів запасу.

Виходячи з названого вище, авторами були визначені наступні завдання статті:

проаналізувати сучасні технології комп'ютерної графіки;

визначити можливості різнотипної комп' ютерної графіки для використання у процесі підготовки військових спеціалістів;

обґрунтувати використання тривимірної комп' ютерної графіки при підготовці військових спеціалістів для удосконалення якості процесу підготовки;

провести порівняльний аналіз рівня підготовки військових спеціалістів із використанням як традиційних методів викладання, так із застосуванням сучасних технологій комп' ютерної графіки.

Аналіз останніх досліджень і публікацій.

Із зазначеного вище випливає, що питання підготовки військових спеціалістів, особливо на кафедрах військової підготовки, є досить важливим і неодноразово висвітлювалось у наукових виданнях.

Аналіз цих літературних джерел свідчить про невпинне зростання уваги до удосконалення якості підготовки майбутніх офіцерів.

Так, в роботі [1] показано можливості нетрадиційних способів підвищення рівня засвоєння навчального матеріалу та рекомендації щодо їх використання. В роботах [3,7,8] розглядаються можливості, які надають сучасні комп' ютерні інформаційні технології як у процесі навчання студентів, так і курсантів. В роботах [2,4,5,6] у більшості приділяється увага впровадженню сучасних інформаційних технологій у навчальний процес, показано їх позитивні сторони впливу у процесі підготовки.

Виклад основного матеріалу дослідження

Оскільки за поглядами авторів статті, майбутнє процесу якісної підготовки військових фахівців належить інформаційним технологіям з сучасною комп' ютерною графікою. Відповідно до цього розглянемо типи інформаційних технологій комп' ютерної графіки, та можливості застосування їх у процесі підготовки військових спеціалістів. На рис.1 авторами подано основні існуючі види комп'ютерної графіки.

Modern Information Technologies in the Sphere of Security andDefence № 2 (20)/2014 ISSN2311-7249

Рис. 1. Види інформаційних технологій комп'ютерної графіки

Одним із найбільш популярних видів інформаційних технологій, що використовуються під час викладання дисциплін, є програмне середовище Microsoft PowerPoint. Сам програмний засіб має невеликий набір інструментів для створення повноцінних високоякісних навчальних електронних програм, оскільки він має вузьку направленість і застосовується переважно для створення презентацій доповіді, показу тез лекційних або практичних занять, які містять у більшості текстову інформацію, прості таблиці, графіки, діаграми, прості статичні зображення, графічні схеми, що створені набором власних інструментів.

Лише в окремих випадках PowerPoint використовують як середовище, де можна поєднати інші типи комп'ютерних графічних технологій, що описані нижче, оскільки середовище PowerPoint має можливість підтримки змісту графічного якісного матеріалу, що розроблений зовнішніми програмними продуктами.

Незважаючи на таку перевагу, у підсумку все одно виходить презентація у вигляді слайдів, яка наповнена більш або менш якісним контентом, що не дає в повній мірі продемонструвати, наприклад, інтерактивність під час функціонування вузла (механізму), що вивчається (рис. 2).

Рис. 2. Приклад типового слайду PowerPoint

Однією з переваг використання презентацій PowerPoint у процесі підготовки є невелика вартість розроблення презентації навчального матеріалу, особливо якщо використовуються тільки власні засоби проектування середовища PowerPoint.

Flash-технології - один із найбільш популярних інструментів інформаційних технологій комп' ютерної графіки, призначений для представлення графічної інформації. Flash - технології стають популярними завдяки своїм широким можливостям та легкості оволодіння навичками роботи у цьому програмному середовищі. В основі технології Flash лежать доступні інструменти створення якісної векторної графіки та алгоритми її обробки з використанням анімаційної складової. Незважаючи на те, що анімація Flash має плоский вигляд, використовуючи її, можна передати складні процеси та явища. Набір інструментів та можливостей середовища flash дає можливості для створення якісних повноцінних електронних засобів навчального призначення стаціонарного або web-орієнтованого виду власними засобами: розробка текстового і векторного графічного контенту; створення анімації; додавання та взаємодія з файлами інших зовнішніх програм.

Рис. 3. Фрагмент анімаційного ролика flash “Дія підривника ДТМ-75 у польоті”: а - рух втулки після вильоту снаряда із ствола; б - виріз втулки співпадає з конфігурацією стріли; в - спрацювання підривника - стріла вилітає через виріз втулки.

Однією з найбільш яскравих переваг середовища flash є наявність власного модуля для написання програмного коду, що значно полегшує і розширює можливості під час створення електронних засобів навчання (наприклад, розроблення складних анімаційних роликів, програмного середовища для розміщення і інтерактивної взаємодії навчального контенту). Недоліками використання технологій середовища flash є більш дорога вартість розроблення навчального матеріалу у порівнянні з PowerPoint та статичними зображеннями (рис. 3).3D графіка - вид комп'ютерної графіки, який використовується для створення та відображення об'ємних об'єктів. Перевага використання такого типу графіки у процесі підготовки полягає в наступному.

Використання статичних графічних зображень (наприклад, зображення зразка артилерійського озброєння, вузла, механізму) в аксонометричному вигляді значно підвищує уявлення, сприйняття об'єкту (вузла, механізму зразка озброєння), що вивчається, на відміну від плоского креслення, плоского рисунку, під час розгляду якого необхідно мати просторове уявлення, яким не завжди володіють слухачі, особливо з недостатньою технічною підготовкою. Використання таких зображень можливо як під час використання безпосередньо самих зображень, статичних слайдів для показу через мультимедійний проектор, так і під час створення навчальних плакатів, де засобами програмного продукту для тривимірного моделювання, зображенню надається вся повнота інформації та реалізм об'єкту, що вивчається. На рис. 4. надано приклад використання тривимірного зображення під час створення навчального плакату.

Рис. 4. Фрагмент навчального плакату “Зберігання ракетно-артилерійського озброєння (Артилерійський парк)”

Зображення артилерійського парку розроблялося програмними засобами 3D моделювання з використанням реальної схеми артилерійського парку. Це надало можливість створити якісний плакат “Зберігання ракетно- артилерійського озброєння”.

Застосування безпосередньо самої 3D моделі у процесі підготовки військових спеціалістів. Такий спосіб використання тривимірної графіки у процесі навчання є більш ефективним у порівнянні зі статичним зображенням і flash - анімацією. Розроблену 3D модель можна, використовуючи комп'ютер і спеціальне програмне забезпечення, розглядати у всіх ракурсах. Наприклад, якщо використовується спроектована модель зразка артилерійського озброєння з внутрішніми вузлами і механізмами, то таку модель можна вивчати в повній мірі без використання реального зразка озброєння. Використання 3D моделей є актуальним в теперішніх умовах недостатнього фінансування Збройних Сил України та зменшення матеріально-технічної бази, так як ціна проектування моделі для використання у процесі підготовки набагато нижча у порівнянні з використання реальних зразків. Головною проблемою під час створенні таких моделей єступінь її деталізації для процесу підготовки. В залежності від ступеня деталізації 3D моделі формується її вартість. Для більш якісного застосування спроектованих 3D моделей у процесі підготовки військових спеціалістів можна застосовувати програмну оболонку, за допомогою якої можна виконувати дії над створеними моделями (збирати, розбирати, демонструвати дію вузлів, механізмів озброєння, роботу зразка в цілому), використовуючи спеціальні кнопки управління.

Анімаційну 3D модель можна використовувати для відображення динаміки роботи вузла, механізму, всього зразка озброєння. Використання анімаційної 3D графіки у процесі підготовки військових спеціалістів є найбільш ефективним, оскільки у даному випадку можливо відобразити будову механізмів, процесів, що відбуваються у них, важкодоступних місцях (наприклад за бронею). Використовуючи анімацію, можна показати процеси, які важко сприймаються слухачами (наприклад, процес функціонування пускової установки РСЗВ БМ-21 “ГРАД”, рис.5).

Рис. 5. Фрагмент анімації процесу стрільби РСЗВ БМ-21 “ГРАД”

Проаналізувавши сучасний стан процесу підготовки військових спеціалістів та сучасні інформаційні технології комп'ютерної графіки, можна зробити висновки, що застосування 3D моделей, тривимірної анімації під час підготовки майбутніх військових спеціалістів, особливо студентів кафедр військової підготовки, забезпечує більш продуктивне використання навчального часу, скорочення матеріальних витрат під час експлуатації артилерійського озброєння.

Незважаючи на відносну велику вартість при розробленні таких засобів навчання, вона є незначною у порівнянні з реальними витратами на експлуатацію артилерійського озброєння у процесі підготовки військових спеціалістів.

Маючи такі переваги перед традиційними способами викладання, актуальним є питання розробки інтерактивних навчальних комплексів з використанням 3D моделей, 3D анімації, які не лише підвищують якість і рівень засвоєння навчального матеріалу, а надають можливість отримання студентами практичних навичок.

Література

1. Алексєєнко М. О. Алгоритм застосування мультимедійних засобів навчання в іншомовній підготовці майбутніх фахівців воєнно-дипломатичної служби / М. О. Алексєєнко // Креативна педагогіка. Наук.-метод. зб. / - 2010. - Вип. 3. С. 5-9.

2. Досвід використання сучасних мультимедійних технологій при підготовці майбутніх офіцерів / І. В. Баранова, А. Й. Дерев'янчук, Л. В. Олійник, Ю. І. Пушкарьов // Збірник наукових праць Національної академії прикордонних військ України. - 2011.

3. Величко Г. Г. Комп'ютерні технології навчання / Г. Г. Величко // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми. Зб. наук. пр. За ред. І. А. Зязюна (голова) та ін. У 2-х част. - 2002. - Ч.2. С. 17-21.

4. Дерев'янчук А. Й. Впровадження 3D-моделей для вивчення військово-технічних дисциплін та підвищення рівня засвоєння навчальної інформації / А. Й. Дерев'янчук, М. Б. Шелест, О. В. Купенко // Військова освіта: Збірн. наук. праць. - 2010 - №2 (24). - інформаційних технологій при вивченні військово- технічних дисциплін / А. Й. Деревянчук, Д. Р. Москаленко, А. В. Дьяков // Військова освіта: Збірн. наук. праць. - 2013 - №2(28). - С. 61-67.

5. Дерев'янчук А. Й. Використання 3D моделей для вивчення військово-технічних дисциплін / А. Й. Дерев'янчук, М. М. Ляпа, С. П. Латін // Інновації як чинник суспільного розвитку: теорія та практика. Матеріали ІІ міжнародної науково-практичної конференції. - 2011.

6. Коломієць А.М. Презентація навчального матеріалу за допомогою комп'ютерних технологій / А. М. Коломієць // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми. Зб. наук. пр. У 2-х част. За ред. І.А. Зязюна (голова) та ін. - 2002. - Ч.2. / - Київ - С. 278-284.

Анотація

Проблеми з фінансуванням Збройних Сил України обумовлюють необхідність використання ефективних і одночасно мало витратних методів підготовки військових фахівців. В статті на підставі аналізу сучасних інформаційних технологій комп 'ютерної графіки висвітлені недоліки та переваги з точки зору можливості використання їх в підготовці студентів, які навчаються за програмою офіцерів запасу, розглядається використання електронних засобів навчального призначення у процесі підготовки військових спеціалістів, як спосіб забезпечення підвищення якості навчання з урахуванням обмежених фінансових ресурсів, та обґрунтовується їх вплив на підвищення якості і зростання рівня підготовки під час вивчення військово-технічних дисциплін на прикладі педагогічного експерименту зі студентами вищих навчальних закладів, які навчаються на кафедрі військової підготовки Сумського державного університету. Обґрунтовані рекомендації щодо доцільності використання сучасних інформаційних технологій комп 'ютерної графіки за рахунок більш продуктивного використання навчального часу з одночасним скороченням фінансових витрат на експлуатацію реальних зразків артилерійського озброєння.