3D-модель спортивной и игровой зон школьной территории в программе Blender

XII Всероссийская конференция «Юные техники и изобретатели» в Государственной Думе Федерального Собрания Российской Федерации

Региональный этап

Номинация «Идеи преображающие города и нашу жизнь»

Творческий проект по благоустройству школьной территории «Школьный двор моей мечты»

Выполнили:

ученицы 6А класса муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа поселка Эгвекинот»

Сартакова Диана (12 лет),

Иряшева Станислава (13 лет),

Бабина Ирина (13 лет).

Научный руководитель:

педагог дополнительного образования муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа поселка Эгвекинот»

Яценко Алтынай Владимировна

2025 год

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………	3
1. Основное содержание...................................................................................................…...	4
Этап подготовки теоретической и графической информации для проекта……… Опрос и анализ информации………………………………………………….. Создание эскиза игровой и спортивной площадок …………………………..	5 5 7
Этап создания 3D-модели проекта в Blender……………………………………….. Виды и применение 3D-моделирования……………………………………… Программное обеспечение 3D-моделирования…………………………….... Возможности программы Blender для моделирования……………………… 3D-моделирование проекта игровой и спортивной зон школьной территории……………………………………………………………………..	8 8 10 10 11
2. Выводы и практические рекомендации………………………………………………….	13
Заключение……………………………………………………………………………………	14
Список используемых источников информации, программного обеспечения…………..	15
Приложения……………………………………………………………………………………	16

Введение

Комфортная школьная среда – это ключ к успешному обучению, и она должна быть обеспечена как с психологической, так и с физической точки зрения. В конце концов, именно в стенах школы проходит значительная часть детства и юности.

В нашем поселке Эгвекинот есть несколько игровых и спортивных площадок, которые способствуют активному отдыху детей. Но к сожалению, на школьной территории таких площадок нет, что является серьезной проблемой.

Во время летнего оздоровительного лагеря дети вынуждены играть на дворовых площадках, расположенных далеко от школьного здания, что создает дополнительные трудности для групп продленного дня начальных классов. Первоклассники нередко проводят время на территории у главного входа в учебное заведение, что затрудняет организацию учебного процесса и создает неудобства. В зимний период игровые занятия сводятся к забавам на снежных кучах, образуемых снегоуборочными машинами, что также может привести к травмам.

В рамках нашего проекта в Центре дополнительного образования «Точка роста» мы решили реализовать свою идею при помощи многофункциональной программы Blender. 3D-макет будет включать игровые зоны для младших школьников и спортивные площадки для подростков, учитывающие особенности условий крайнего севера. Здесь нужно отметить, что мы живем в Иультинском районе Чукотки, где суровые климатические условия и удаленность от крупных центров делают любое строительство сложной задачей. Эти факторы ограничивают выбор материалов и разнообразие дизайна игровых и спортивных площадок.

Для реализации проекта мы создали команду из трех обучающихся и педагога. Каждый из нас выполнял свою определенную задачу. Надеемся, что наша работа поможет улучшить условия для игры и спорта в школе, обеспечивая безопасное и интересное место для детей.

Актуальность: Школьный двор - часть образовательной среды и важно, чтобы он был функциональным и комфортным. Проект создания игровой и спортивной площадок на территории школы поможет решить проблему благоустройства мест для активного отдыха и игр.

Целевая аудитория: обучающиеся 1-11 классов и учителя МБОУ «СОШ п.Эгвекинот»

Цель работы: Создание перспективной 3D-модели проекта игровой и спортивной зоны на пришкольном участке в многофункциональной программе Blender.

Задачи работы:

• собрать материал по данной теме и систематизировать его;

• провести опрос;

• разработать эскиз планируемой территории для проекта «Школьный двор моей мечты»;

• создать 3D-модель проекта «Школьный двор моей мечты»;

• презентация проекта;

• корректировка 3D-модели проекта с учетом отзывов и пожеланий школьников и учителей.

Практической ценностью проекта является возможность применения готового 3D-макета игровой и спортивной площадок при дальнейшей разработке концепции благоустройства школьной территории.

Методы исследования, применяемые в работе:

- поиск текстовой и графической информации в сети Интернет;

- сбор и анализ информации;

- обобщение полученной информации;

- компьютерное моделирование.

1. Основное содержание

1.1. Этап подготовки теоретической и графической информации для проекта

Создание современных и передовых технологий способствует разработке улучшенного программного обеспечения для областей электроники и баз данных, а также навигационных координат. Теперь возможно создавать проекты, схемы, рисунки и графики на электронных устройствах, что значительно экономит время инженеров-проектировщиков при разработке проектов и макетов. 3D-моделирование знакомо практически каждому в современном обществе, но не многие осведомлены о разнообразии программного обеспечения, которое позволяет создавать высококачественные 3D-модели даже дома.

1. Опрос и анализ информации.

Посещая занятия по программе дополнительного образования «3D-моделирование» нашей команде представилась возможность совместно с научным руководителем создать макет игровой и спортивной зон на школьной территории. Работу проекта «Школьный двор моей мечты» мы начали с проведения анкетирования среди школьников 2-11 классов, в котором приняло участие 139 обучающихся что составляет 33% от всех учеников школы. (Приложение.1) Ученики первого класса в опросе участие не принимали в связи со сложностью проведения среди них анкетирования, в виду их малого возраста и отсутствия навыков работы с анкетами.

Анкета состояла из 5 вопросов:

1. Довольны ли вы внешним видом пришкольного участка?

2. Есть ли необходимость установки новых игровых и спортивных детских площадок в поселке?

3. Хотели бы вы иметь игровую и спортивную площадки на школьной территории? Что именно хотелось бы увидеть на площадках возле школы?

4. Считаете ли вы пришкольный участок безопасным для детей?

5. Есть ли необходимость в озеленении территории школы?

Результат анализа проведения анкетирования «Уровень благоустройства пришкольного участка» (Рис.1).

1. Довольны ли вы внешним видом пришкольного участка?

82% опрошенных (114 человек) довольны внешним видом пришкольного участка. 18% опрошенных (25 человек) не довольны внешним видом пришкольного участка.

2. Есть ли необходимость установки новых игровых и спортивных детских площадок в нашем поселке Эгвекинот?

По мнению 54% (75 человека) опрошенных, необходимо установить новые площадки, 46% (64 человека) считают, что площадки нуждаются в модернизации.

Рис.1 Результаты проведения анкетирования

«Уровень благоустройства пришкольного участка»

3. Хотели бы вы иметь игровую и спортивную площадки на школьной территории? Что именно хотелось бы увидеть на площадках возле школы?

Желающих иметь игровую и спортивную зоны на школьной территории оказалось 80% (111 человек), 20% (28 человек) не видят необходимости. Большинство из желающих захотели увидеть зону для спортивных тренировок (гимнастические перекладины, тренажеры, батут, беговые дорожки, волейбольная и баскетбольная площадки). Ученики начальных классов пожелали качели, горки, домики и игровую детскую площадку.

4. Считаете ли вы пришкольный участок безопасным для детей?

Среди опрошенных, 74% (103 человека) считают, что пришкольный участок является безопасным для детей. Однако, 26% опрошенных (36 человек) не считают пришкольный участок безопасным.

5. Есть ли необходимость в озеленении территории школы?

74% (103 человека) изъявили желание, чтобы на территории школы была живая изгородь и клумбы, а 26% (36 человек) ответили отрицательно.

Вывод: в целом, результаты анкетирования указывают на высокий уровень заинтересованности в улучшении пришкольного участка, создании новых игровых и спортивных зон, а также на необходимость обратить внимание на безопасность и озеленение территории. Все это подчеркивает важность дальнейшей работы в данном направлении для повышения качества школьной жизни детей.

После обсуждения результатов анкетирования состоялась встреча с директором школы Натальей Сергеевной Голохвастовой. Размер и место участка для игровых и спортивных площадок были определены после совместного изучения плана пришкольной территории (Приложение2).

На основе предложенных идей по реконструкции школьного двора и с учетом пожеланий опрошенных школьников, нашей группой был разработан проект «Школьный двор моей мечты», который мы предлагаем вашему вниманию.

1. Создание эскиза игровой и спортивной площадок.

Под 3D-проектированием понимают процесс создания пространственной трёхмерной модели объекта, детали, тела, предмета, персонажа, строения как стационарного предмета, так и динамического. Это отличный инструмент, который используется в строительных организациях, заводах, студиях дизайна интерьера, промышленных предприятий, готовящих к выпуску новые изделия. Задача 3Д-моделлера или инженера-проектировщика заключается в воссоздании и получении визуально-объемного образа из своего воображения в осязаемый (реальный) образ. Довольно сложно за один присест сделать 3D-модель держа только в голове ее образ.

Перед нами встала задача создания эскиза проекта школьной спортивной и игровой площадок. Начать работу мы решили с разработки 2D-чертежа в известном нам приложении ibisPaint_X, которое разработано специально для удобного рисования (Приложение 3). План будущего 3D- проекта в плоскости выполнялся в приложении на планшете, что создавало значительное удобство и позволило достаточно чётко представить, что же будет в итоге. (Рис.2)

Рис.2 Эскиз игровой и спортивной площадок

1. Этап создания 3D-модели проекта «Школьный двор моей мечты».

Задача 3Д-моделлера или инженера-проектировщика заключается в воссоздании и получении визуально-объемного образа из своего воображения в осязаемый (реальный) образ. Полученный «скелет» может реализован путем макетирования, как картоном, так и пластиковыми элементами, предварительно макет не может конечно же являться конечным продуктом, он в будущем может дополняться и прорабатываться детально.

1. Виды и применение 3D-моделирования.

В сфере цифровых технологий раскрывается новое искусство – 3D-моделирование, приносящее огромные перспективы для креативности и инноваций. От конструирования интерактивных миров для игр до проектирования архитектурных объектов и воплощения научных идей в визуализацию – трехмерное моделирование охватывает множество областей и сфер применения. Для дальнейшей работы в среде Blender нашей командой был изучен необходимый теоретический материал.

Существует несколько основных видов 3D-моделирования, каждый из которых имеет свои уникальные техники, инструменты и цели. Рассмотрим некоторые из них:

1. Воксельное моделирование – создание модели с помощью вокселей. Воксель — это 3D-кубик, из которых сложен объект в 3D-пространстве. Это аналог двухмерных пикселей, только воксель имеет 6 квадратных граней. Воксельное моделирование используют в науке, применяют и в разработке игр и в медицине: компьютерная томография, УЗИ и МРТ. К программам воксельного моделирования относятся MagicaVoxel, Qubicle и Voxel Max

2. Параметрическое моделирование – для данного вида моделирование используют САПР. Они приспособлены для проектирования деталей, двигателей, автомобилей, вертолётов и ракет, зданий, и применяются в основном в промышленности, строительстве и 3D-печати. Можно выделить поверхностные и твердотельные модели.

3. Сплайновое моделирование – вид моделирования, модели которого, состоят из трёхмерных кривых (сплайнов), из которых строится каркас 3D-объекта. Для его создания применяют редактируемые сплайновые примитивы, такие как линия, окружность, дуга, многоугольник, текст и др. Сплайновые модели, как и векторные изображения, при увеличении масштаба не теряют в качестве. Отсюда, сплайновое моделирование обладает более высокой точностью.

4. Скульптинг – совсем не случайно понятие скульптинг прочно закрепилось в 3D-моделинге, это прямая аналогия. Если взглянуть примитивно, то создание персонажей действительно напоминает работу скульптора. По сути, это не что иное, как полигональное моделирование, но наличие дополнительных инструментов позволяет создавать персонажи и сцены с высокой детализацией и фотореалистичностью. четырехугольники (в зависимости от программы), которые составляют сетку на поверхности объекта.

5. Полигональное моделирование – в подавляющем числе случаев виртуальная среда и персонажи в играх, анимационных роликах и кино созданы с использованием полигонального моделирования. Полигоны — это треугольники и четырехугольники (в зависимости от программы), которые составляют сетку на поверхности объект.

Использование 3D-моделирования охватывает множество аспектов, от проектирования и разработки до визуализации и анимации.

Рассмотрим ключевые области применения трехмерного моделирования и его значимость.

1. Архитектура и строительство:

3D-моделирование позволяет архитекторам и строителям создавать детализированные модели зданий и сооружений, что помогает в планировании, визуализации и оценке проектов. Это способствует более эффективному взаимодействию с клиентами и смягчает риски, связанные с проектированием.

1. Индустрия развлечений:

В кино, анимации и видеоиграх 3D-моделирование используется для создания реалистичных персонажей, объектов и окружающей среды. Это позволяет создавать увлекательные и захватывающие истории, которые привлекают зрителей и игроков.

1. Продуктовый дизайн:

Дизайнеры используют 3D-моделирование для разработки новых продуктов, позволяя визуализировать их форму, функциональность и эстетику до начала производства. Это сокращает время на разработку и снижает затраты.

1. Медицина:

В медицине 3D-моделирование применяется для создания анатомических моделей, которые помогают врачам в планировании операций и обучении. Также используется для печати протезов и имплантатов, что улучшает качество медицинского обслуживания.

1. Научные исследования:

Учёные используют 3D-моделирование для визуализации сложных данных и процессов, что помогает в понимании явлений в таких областях, как физика, биология и экология.

1. Образование:

В образовательных учреждениях 3D-моделирование используется для создания интерактивных учебных материалов и симуляций, что делает процесс обучения более увлекательным и эффективным

3D-моделирование улучшает процессы проектирования и разработки, снижает затраты и улучшает качество продуктов. С развитием технологий, таких как VR и AR, роль 3D-моделирования будет расти, открывая новые возможности для инноваций.

1. Программное обеспечение 3D-моделирования.

После создания 2D - эскиза и изучении теоретической части о 3D – моделировании для дальнейшей работы мы решили узнать, какие компьютерные программы позволяют создавать интерактивные 3D-модели. Таких программ оказалось достаточно много:

1) Maya – платное программное обеспечение для моделирования, текстурирования, освещения и рендеринга;

2) Autodesk 3ds Max – платное программное обеспечение, которое используется в основном при производстве телевизионных и художественных фильмов или для визуализации архитектуры и продукта;

3) Blender - бесплатное программное обеспечение для моделирования, текстурирования, анимации и рендеринга;

4) SketchUp - бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования в Интернете

и многие другие.

Так как на занятиях дополнительного образования мы уже работали в многофункциональной программе Blender, то решили свой проект выполнять в уже нам знакомой среде.

Мы решили больше узнать о возможностях этой интересной программы.

1. Возможности программы Blender для моделирования.

Blender 3D – это бесплатное программное обеспечение для создания трехмерной графики и анимации. Эту программу могут использовать как любители, так и профессионалы. Она подходит для разных задач:

• моделирование объектов – позволяет создавать, трансформировать, моделировать и редактировать 3D-объекты;

• создание текстур

• анимирование персонажей и объектов;

• рендер – генерация фотореалистичных изображений и анимации с использованием встроенных рендеров;

• рисование и скульптинг – позволяет создавать сложные формы и детали;

• симуляция – позволяет производить физические явления;

• видеоредакторы – встроенные редакторы видео, которые включают базовые функции.

С помощь выше перечисленных функций в Blender 3D можно создавать:

• трехмерную графику;

• модели для игр;

• архитектурные визуализации;

• рекламные ролики;

• модели для 3D-принтера;

• анимационные фильмы.

После того, как все необходимые подготовительные шаги для создания 3D-макета были сделаны, мы приступили к его реализации.

1. 3D-моделирование проекта игровой и спортивной зон школьной территории.

Работа над 3D-макетом состояла из следующих шагов:

1. Создание примитивов – это создания простых геометрических форм, таких как кубы, сферы и цилиндры. Эти примитивы будут служить основой для нашего макета. Примитивы позволяют быстро создать базовую форму объекта и служат отправной точкой для дальнейшей работы. (Рис. 3)

Рис.3 Моделирование базовой формы площадки

1. Моделирование базовой формы – это использование инструментов программы для изменения примитивов и создания базовой формы объекта. На этом этапе мы сосредоточились на общей форме и пропорциях. Не стоит сразу переходить к деталям, сначала нужно создать правильную основу.

2. Когда базовая форма была готова, мы перешли к детализации модели. При этом использовались инструменты для добавления мелких деталей, таких как выемки, выступы и другие элементы. Это придаст вашей модели реалистичность. Детализация помогает сделать модель более выразительной и интересной. Важно не переборщить с деталями, чтобы модель оставалась читаемой и понятной. (Рис.4)

Рис.4. Детализация модели площадки

1. Создали и наложили текстуры на модель. Текстуры могут включать цвет, нормали, отражения и другие параметры, которые придают модели реалистичный вид. Текстуры помогают создать иллюзию материалов и поверхностей, делая модель более правдоподобной.

3D-модель игровой и спортивной зон на школьной территории получилась вполне наглядной и дала нам возможность разобраться с преобразованием объектов в программе Blender. (Приложение 4)

2. Выводы и практические рекомендации

Идея проекта "Школьный двор моей мечты" направлена на создание пространства, которое было бы уникальным и уютным для школьников. В контексте этого проекта планировалось преобразить школьный двор, чтобы сделать его более привлекательным и функциональным для учеников. Главной целью является создание условий для разностороннего развития детей и стимулирования их интереса к образовательному процессу.

Планируется применить современные технологии и дизайнерские решения, чтобы сделать школьный двор безопасным и комфортным местом для игры, общения и творчества. После выполнения нами 3D- модели игровой и спортивной площадок, предполагается, что директор школы представит предложение в Администрацию Муниципального округа Эгвекинот по благоустройству школьной территории.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

• Компьютерные технологии открывают возможности для разработки проектов различных инфраструктурных объектов.

• Существует множество программ для создания 3D-моделей, виды и его применение.

• На наш взгляд, Blender является наиболее удобным программным решением для проектирования.

• Создание и визуализация 3D-модели любого инфраструктурного объекта позволяют наглядно представить проект для его дальнейшей реализации.

Рекомендуем всем, кто занимается подобными проектами, воспользоваться возможностями этой программы.

Заключение

При работе над проектом «Школьный двор моей мечты» мы провели исследование и узнали, что 3D-моделирование представляет собой процесс создания виртуальных моделей, который позволяет детально воссоздать характеристики объекта, такие как форма, размер и общий внешний вид. Мы ставили перед собой цель – разработку проекта игровой и спортивной зон на территории школы с применением компьютерных технологий. Разделив эту цель на отдельные этапы, мы шаг за шагом следовали определённому алгоритму и в итоге достигли результата. В этом нам значительно помогло программное обеспечение Blender. Мы поняли, что это инструмент, позволяющий воплотить в жизнь то, чего еще не существует, увидеть будущий результат в реальном времени, а не только в своем воображении.

При завершении проекта и постройке реальной школьной площадки, основанной на разработанном проекте, участие в этом трудном деле не только принесет радость, но и может вдохновить участников команды на размышления о своем будущем. Возможно, это станет ключевым моментом в выборе профессии, например, дизайнера, архитектора или другой специальности, связанной с 3D-моделированием.

Список используемых источников информации, программного обеспечения:

1. Введение в 3D моделирование [Электронный ресурс] – URL: https://sky.pro/wiki/digital-art/osnovnye-etapy-sozdaniya-3d-modelej/

2. 3D-модель школьного спортивного комплекса [Электронный ресурс] – URL: https://infourok.ru/uchenicheskij-proekt-3d-model-shkolnogo-sportivnogo-kompleksa-avtor-pasuhin-yurij-6989154.html

3. 3d моделирование и его роль в современном мире [Электронный ресурс] – URL: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2023/10/13/proektnaya-rabota-3d-modelirovanie-i-ego-rol-v-sovremennom-mire

4. Социальный проект по благоустройству школьной территории [Электронный ресурс] – URL:

https://infourok.ru/uchenicheskij-proekt-3d-model-shkolnogo-sportivnogo-kompleksa-avtor-pasuhin-yurij-6989154.html

1. Идея производства детских игровых площадок [Электронный ресурс] – URL: https://drevlandia.ru/proekty/detskaya-igrovaya-ploshadka-v-vide-chuma/

2. Каким требованиям должны соответствовать спортивные площадки в школах [Электронный ресурс] – URL:

3. https://xn--80aaafm0benjdj6j4c.xn--p1ai/stati/kakim-trebovaniyam-dolzhny-otvechat-shkolnye-sportivnye-ploshchadki-/

Приложение 1

Анкетирование на тему «Уровень благоустройства пришкольного участка»

Приложение 2

Состоялась встреча с директором школы Натальей Сергеевной Голохвастовой

План-схема образовательной организации МБОУ СОШ п.Эгвекинот

Приложение 3

Разработка 2D-чертежа в приложении ibisPaint_X,

Эскиз игровой и спортивной площадок

Приложение 4

Готовый проект с разных ракурсов

Продолжение приложения 4