Возможности курса "Компьютерная графика" для студентов педагогических вузов

Возможности курса "Компьютерная графика" для студентов педагогических вузов

А. В. Лукьянова

В данной статье обсуждается компьютерная графика: как и для чего её можно применить в учебном процессе, каковы основные элементы, которые могут быть использованы в построении этого курса, высказаны основные идеи о его дидактических возможностях. Это обсуждение ведётся на основе личного опыта преподавания компьютерной графики студентам 1-го и 2-го курсов, будущим педагогам специальности "технология и предпринимательство".

Компьютерная графика изучается студентами-педагогами либо как часть курса информатики, либо как часть курса "Технические и аудиовизуальные средства обучения", либо как самостоятельный спецкурс. Возможно его включение в качестве раздела в другие специальные курсы. 

Коротко скажем о том, что же такое компьютерная графика.

Компьютер порой воспринимается молодёжью как средство развлечения. Этому способствуют и многочисленные красочные игры, и Интернет, предлагающий новые виды общения и досуга, хотя изобретён был компьютер не как игрушка, а как машина для решения вычислительных и управленческих задач. 

То же самое можно сказать и о компьютерной графике. Возникла она из потребностей конструкторов и дизайнеров. Сейчас же с нею ассоциируются видеоэффекты в рекламных роликах и фантастических фильмах. На самом деле компьютерная графика гораздо более многообразна и многофункциональна, и в коротком курсе хотелось бы дать понятие об основных направлениях ее развития.

Основной акцент в практической части курса компьютерной графики должен быть сделан на изучении графических редакторов: программ, приспособленных для создания и редактирования компьютерных изображений.

Необходимо упомянуть и о том, что работа с графическими редакторами неизбежно повышает общую компьютерную грамотность студента, которая в настоящее время является одним из признаков образованного человека.

Даже человеку, совершенно не знакомому с компьютером, она даёт необходимые первичные навыки работы, которые усваиваются очень успешно, поскольку являются мелкими подэтапами в достижении программы-максимума: построения чертежа, рисунка, кадра мультфильма и т.п.

Кроме того, для успешной работы с графическими редакторами (при построении чертежей, планов, схем и пр.) студентам необходимо усвоить основные теоретические положения, дающие представление о цифровом представлении графических данных, о работе монитора и видеоадаптера. Это нужно для того, чтобы студент к компьютеру подходил не как к чёрному ящику, который некоторым непостижимо волшебным образом рисует на экране, чтобы слово "видеопамять" пугало не больше, чем слово "транспортир".

Студент должен знать основные требования к технике для того, чтобы быть в состоянии организовать рабочее место, где будет использована компьютерная графика (или хотя бы знать основные подходы к организации такого места).

Кратко остановимся на теоретических положениях, которые студенту нужно усвоить.

Основным здесь являются идеи о цифровом представлении графической информации. В курсе компьютерной графики должно быть проведено знакомство с двумя основными её ветвями - растровой и векторной графиками.

В прикладном исполнении практически вся инженерная графика построена на векторной платформе. (В векторной графике изображение представляется в виде набора геометрических фигур - дуг, отрезков, многоугольников и т.д. - с теми или иными атрибутами (цветом и толщиной контура, видом заливки и т.д.). Векторная графика позволяет масштабировать изображение без изменения качества.)

Перед курсом компьютерной графики студенты уже имеют подготовку по черчению (из школы, а студенты-технологи и в вузе изучают этот предмет). Следует исходить из того, что построение и чтение чертежа (по крайней мере, простого) не составляет для них труда. Изучение программ, связанных с инженерной графикой (технические чертежи, архитектурные планы, электрические схемы, выкройки и т.д.), дает возможность понять, насколько увеличивается производительность труда инженера-конструктора, дизайнера, архитектора, насколько увеличивается качество работы. Ведь машина может выдерживать ГОСТы к линиям (тип, толщина и т.д.), надписям и пр. абсолютно точно, она не допускает никаких помарок и погрешностей.

Для проведения практических работ по знакомству с инженерной графикой можно пользоваться методическими разработками [1], в которых подробно описаны задания для графического редактора КОМПАС-ШКОЛЬНИК: начиная с построения чертежа плоской детали до сборочных чертежей и деталирования.

Оформительская графика также должна быть представлена в этом курсе. Редакторы для неё бывают построены и на векторной, и на растровой платформах. (В растровой графике изображение представляется в виде стройных рядов и колонок цветных точек-пикселов.) Но, поскольку векторную платформу изучать естественнее на примере программ инженерной графики, то оформительскую графику логичнее изучать с помощью редакторов, построенных на растровой платформе.

Оформительская графика-это полиграфия, иллюстрации к докладам и статьям. Изучение оформительской графики хорошо бы увязывать с другими дисциплинами (путём изготовления иллюстраций к рефератам, курсовым работам, каким-либо публичным выступлениям, а также подготовки дидактических материалов по разным предметам). Всё-таки графический редактор-это средство для достижения той или иной практической цели, а не игрушка, не тренажёр.

Даже освоив простейшие функции графического редактора (рисование отрезков, окружностей, выбор цвета и заливка), студент способен создавать полезные изделия. Современные редакторы предлагают разнообразные виды заливок: однородную, градиентную (с плавным переходом цвета от одного оттенка до другого), текстурную ("под дерево", "под мрамор"), узорную (каким-либо орнаментом). Текстурные и узорные заливки могут быть либо готовыми, либо же узор может придумать сам пользователь. Это позволяет создавать профессионально выглядящие рисунки даже при самых малых художественных способностях и затратах. Например, градиентная заливка позволяет создать "объёмные" шарообразные тела. Эти "шары" можно использовать для создания красочных схем для использования на уроках природоведения, физики, астрономии, химии и др.

Такие схемы помогут разобраться с образованием дня и ночи на Земле, пояснить, как получается полярный день и полярная ночь, показать, как расположены Солнце, Земля и Луна при солнечном и лунном затмении и т.п. Можно легко рисовать схемы, показывающие строение сложных молекул или расположение атомов в кристаллах.

Все современные графические редакторы снабжены развитой системой работы с цветом. Это позволяет работать с 16 миллионами цветов, создавать разнообразные световые и цветовые эффекты, полностью использовать все выразительные и эмоциональные свойства цвета и света.



Рис 1. На этом рисунке показана схема образования дня и ночи на Земле.

Работа выполнена с использованием градиентной заливки в графическом редакторе Adobe PhotoShop 3.0.

Многие графические редакторы позволяют вести работу с многослойными изображениями. Многослойность и управление слоями легко понимаются студентами при выполнении задания на построение моделей одежды, при чём требуется создать не какую-либо отдельный предмет одежды, а целый комплект, одинаковый по стилю, цветовой гамме и т.д. В качестве основы им даётся женский силуэт, для которого нужно нарисовать два-три "слоя" одежды (например, костюм и пальто). Как многослойные объекты могут быть созданы и планы местности. В таких планах можно создать несколько слоёв, каждый из которых содержит надписи на разных языках. Так может быть составлена, например, туристская карта центральной части города: на заднем плане - рисунок улиц, площадей, достопримечательностей; на первом слое все надписи по-русски, на втором - по-английски, на третьем - по-немецки и т.д. 



а)

б)

в)

Рис.2. На рисунке показана работа студентов по созданию многослойного изображения:

а) задний план; б) задний план и первый слой; в) задний план, первый и второй слои.

Работа выполнена с помощью редактора Adobe PhotoShop 3.0.

Хорошо, если есть возможность изучить и сравнить по крайней мере два графических редактора. Тогда становится понятно, какие общие идеи заложены в них, в каких местах возможно развитие и усовершенствование этих программ, поэтому студент в будущем, столкнувшись с каким-либо другим редактором, не растеряется. Так уж исторически сложилось, что многие функции графических редакторов совпадают, вплоть до того, что есть их устоявшиеся обозначения (типа карандаш, ластик, заливка). Это очень облегчает освоение любого нового графического редактора.

Нельзя не упомянуть о компьютерной мультипликации.

Компьютер сделал создание мультипликационных фильмов делом, доступным любому грамотному человеку, причём производительность мультипликатора возрастает в сотни раз.

Очевидно, что мультипликацию в курсе компьютерной графики нужно изучать обязательно. Владение навыками мультипликатора для учителя может быть очень полезным. Он сможет создать учебный мультфильм, описывающий какой-либо технический процесс или природное явление. И это может быть более наглядно, чем видеофильм:

можно не изображать малозначимые детали, упростить установку, 

можно сколь угодно крупно и чётко изобразить любую деталь, наличия затемнённых мест можно избежать, 

можно показывать процесс изнутри или в разрезе, нарисовать то, что невозможно заснять видеокамерой (например, работу вулкана изнутри), 

можно изобразить гипотетический процесс (например, разные варианты гипотез, посвящённых тунгусскому метеориту), 

можно показать динамические процессы гигантских размеров (например, образование Солнечной системы).

Повышением уровня наглядности не пренебрегают даже серьёзнейшие программы инженерной графики: многие пакеты снабжены возможностью создавать трёхмерные модели деталей как иллюстрации к чертежу.

Конечно, для студентов первый мультфильм должен быть очень простым (например, работа светофора, движение Луны вокруг Земли, протекание какой-либо простой химической реакции).

В заключение хотелось бы подытожить основные положения. 

Курс компьютерной графики позволяет:

повышать компьютерную грамотность студентов; 

давать понятие о цифровом представлении графической информации; 

знакомить с программами инженерной графики; 

знакомить с программами оформительской графики; 

давать представление о компьютерной мультипликации.

В результате студент подготавливается к освоению любого другого (или почти любого) графического пакета для достижения своих практических педагогических, дидактических целей.

Список литературы

А. А. Богуславский. Школьная система автоматизированного проектирования (на основе чертёжно-конструкторского редактора КОМПАС-ГРАФИК) // М.: АО КУДИЦ, АО АСКОН, 1995. Часть I, II.