3215
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. Я Лахов
ВИРТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и семинарским занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Виртуальные технологии»
для обучающихся по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. Я Лахов
ВИРТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и семинарским занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Виртуальные технологии»
для обучающихся по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
1
УДК 681.3 (075)
Лахов, А. Я А. Виртуальные технологии : учебно-методическое пособие / А. Я. Лахов, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 13 с. : ил. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Виртуальные технологии». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится тематика расчѐтных работ.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Виртуальные технологии» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии.
А. Я. Лахов, 2022ННГАСУ. 2022.
2
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Виртуальные технологии» предназначены для студентов четвертого курса, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Виртуальные технологии».
Целями освоения дисциплины Виртуальные технологии являются ознакомление студентов с понятием виртуальной реальности, созданием эффекта присутствия в несуществующем пространстве, с использованием VRML – языка моделирования виртуальной реальности, который может быть использован в Интернете, интранет - сетях и в локальных приложениях;- ознакомление студентов с языком VRML (средством реализации виртуальной реальности для Web), в котором реализованы иерархические преобразования, источники света, возможность смены точки наблюдения, геометрические тела, анимация, свойства материалов и текстур; изучение студентами сложных геометрических объектов, ознакомление с предоставляемыми JavaScript возможностями создания webприложений, которые встраиваются в веб-страницы; ознакомление с эффективным использованием возможностей объектно-ориентированного подхода при разработке приложений на JavaScript, ознакомление с богатым набором объектов JavaScript для распространенных задач, используемых при работе с web-приложениями; изучение использования элементов управления на формах, запуска функций; решение вопросов интеграции VRML сцен и функций на JavaScript для создания динамических VRML сцен.
Влекциях излагается общая характеристика вопросов, даются
практические примеры применения трехмерной графики, осуществляется групповая работа студентов и преподавателя по выполнению заданий по разработке программного обеспечения или информационных систем. Главной целью лекции является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Виртуальные технологии» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
3
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
-ПК-1. Способность выполнять интеграцию программных модулей и компонент.
-ПК-2. Способность выполнять работы по созданию (модификации) и сопровождению информационных систем).
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине: -систематическая проработка лекций, основной и дополнительной
литературы; -выполнение расчѐтно-графической работы;
-подготовка к экзамену; Содержание разделов дисциплины «Виртуальные технологии»
представлено в таблице 1.
|
|
Таблица 1 Содержание разделов дисциплины |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
Наименование раздела учебной |
Аудиторная работа, час. |
Формы текущего контроля |
|
|||||
|
успеваемости |
|
|||||||
/ |
дисциплины (модуля). |
|
|
|
|
|
|||
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема занятия |
Лекц. |
Лаб. |
Практ. |
Лекц. |
|
Лаб. |
Практ. |
|
|
|
Семин. |
|
Семин. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СЕМЕСТР № 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Язык моделирования виртуальной |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
|
|
реальности. Система координат. |
|
|
|
опрос |
|
|
|
|
|
Преобразование сдвиг и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
масштабирование, вращение.Узел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Box. Узел Sphere. Узел Cone. Узел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cylinder. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №1 |
|
|
2 |
|
|
|
практич |
|
|
Геометрические примитивы. |
|
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Практическая работа №2 Составные |
|
|
2 |
|
|
|
практич |
|
|
формы. |
|
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
1 |
Внешний вид объектов. Кодировка |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
цвета, текстуры. Текст, структура |
|
|
|
опрос |
|
|
|
узла. Узел Anchor. Точки зрения. |
|
|
|
|
|
|
|
Узел View Point. Узел Light. |
|
|
|
|
|
|
|
Фоновые изображения. |
|
|
|
|
|
|
|
Панорамные изображения.. Узел |
|
|
|
|
|
|
|
Apperance. Кодировка цвета – узел |
|
|
|
|
|
|
|
Color Текстура –узел ImageTexture. |
|
|
|
|
|
|
|
Узел MovieTexture. Узел |
|
|
|
|
|
|
|
PixelTexture. Использование |
|
|
|
|
|
|
|
прототипов. Узел Text. Поля узла |
|
|
|
|
|
|
|
Text. Их возможное значение. Узел |
|
|
|
|
|
|
|
Anchor-перемещение между |
|
|
|
|
|
|
|
страницами. Начальная точка |
|
|
|
|
|
|
|
обзора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №3 Внешний |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
вид объектов. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Практическая работа №4 Бытовые |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
предметы. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Датчики и события. Датчики: |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
Касания, сферический, плоский. |
|
|
|
опрос |
|
|
|
Маршрутизация.. Датчики. Касания |
|
|
|
|
|
|
|
- TouchSensor, сферический |
|
|
|
|
|
|
|
SphereSensor, плоский - PlaneSensor. |
|
|
|
|
|
|
|
Маршрутизация - Route. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №5 Интерьер |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
помещения. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Практическая работа №6 Экстерьер |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
здания. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Язык программирования JavaScript. |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
Введение в JavaScript.. Тег HTML - |
|
|
|
опрос |
|
|
|
<SCRIPT>. Переменные, функции, |
|
|
|
|
|
|
|
вывод на экран (тег <FORM>, тег - |
|
|
|
|
|
|
|
<INPUT>) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №7 Датчики - |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
сферический/плоский. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
5
3 |
Практическая работа №8 |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
Вычисление прибыли на JavaScript. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Операции в JavaScript.. |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
Арифметические операции, |
|
|
|
опрос |
|
|
|
операции сравнения, порядок |
|
|
|
|
|
|
|
выполнения операций, числа, |
|
|
|
|
|
|
|
встроенные функции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №9 |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
Вычисление значения |
|
|
|
|
|
еское |
|
арифметического выражения на |
|
|
|
|
|
задание |
|
JavaScript. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Практическая работа №10 |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
Табулирование заданной функции |
|
|
|
|
|
еское |
|
на JavaScript. |
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Операторы в JavaScript.. Оператор |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
Break. Оператор For. Оператор For |
|
|
|
опрос |
|
|
|
... in. Оператор Function. Оператор |
|
|
|
|
|
|
|
If ... else. Оператор New. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Практическая работа №11 |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
Вычисление количества |
|
|
|
|
|
еское |
|
отрицательных элементов в |
|
|
|
|
|
задание |
|
одномерном массиве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Практическая работа №12 |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
Обработка двумерных массивов |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Разработка 3D сцены для |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
визуализации графика функции.. |
|
|
|
опрос |
|
|
|
Построить график заданной |
|
|
|
|
|
|
|
функции. Вычисление масштабов и |
|
|
|
|
|
|
|
сдвигов. Программирование 3D |
|
|
|
|
|
|
|
сцены на WRML и JavaScript. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Расчетно - графическая работа по |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
ВТ. Часть 1. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Расчетно - графическая работа по |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
ВТ. Часть 2. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Сложные геометрические узлы.. |
2 |
|
|
устный |
|
|
|
Узел IndexedFaceSet. Узел |
|
|
|
опрос |
|
|
|
IndexedLineSet. Узел ElevationGrid. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
2 |
Расчетно - графическая работа по |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
ВТ. Часть 3. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Расчетно - графическая работа по |
|
|
2 |
|
|
практич |
|
ВТ. Сдача отчета. |
|
|
|
|
|
еское |
|
|
|
|
|
|
|
задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО: |
16 |
0 |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по выполнению расчѐтно-графической работы (РГР).
Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях.
РГР предусмотрена в 5 семестре. Целями выполнения РГР при изучении дисциплины «Виртуальные технологии» являются:
-самостоятельное углублѐнное изучение отдельных разделов курса;
-закрепление навыков моделирования и программирования, полученных в течение всего срока обучения.
Примерная тематика РГР: Выполнить построение графика
Вариант 1
Y=x^2+sqrt(x^5) на интервале от 2 до 4
Вариант 2
Y=x*sqrt(x+3) на интервале от -3 до 1.5
Вариант 2
Y=arctg(x^2) на интервале от -1.5 до 1.5
В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения РГР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении РГР. Результатом выполнения РГР является пояснительная записка, описывающая разработку трехмерной сцены, скриншоты (2-3шт.). При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за РГР оценивается способность студента разрабатывать интерактивные трехмерные сцены с использованием VRML и JavaScript.
Экзамен предусмотрен в 5 семестре. Перед экзаменом студентам выдаѐтся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к экзамену.
Студент допускается к экзамену, если он выполнил РГР и сдал все лабораторные работы. При подготовке к экзамену после получения перечня вопросов рекомендуется:
7
1)внимательно прочитать материал лекций; 2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами,
используя рекомендованную литературу; 3)просмотреть все лабораторные работы;
4)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Примерные вопросы, выносимые на экзамен приведены в таблице 2. Таблица 2. Примерные вопросы
№ п/п |
Типовые задания, вопросы |
Индикаторы достижения |
|
компетенций |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
СЕМЕСТР № 5 |
|
|
Язык моделирования виртуальной реальности. |
|
|
1 |
Вопрос |
ПК-1.3, ПК-1.4 |
|
Какова структура VR-файла? Узлы простейших |
|
|
геометрических форм. |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модели сферы, куба, |
|
|
конуса. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель космической |
|
|
станции. |
|
Внешний вид объектов. Кодировка цвета, текстуры. Текст, структура узла. Узел Anchor. Точки зрения. Узел View Point. Узел Light. Фоновые изображения. Панорамные изображения.
1 |
Вопрос |
ПК-1.3, ПК-1.4 |
|
Как задать внешний вид объектов? Кодировка цвета, |
|
|
текстуры. |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель выставки |
|
|
картин. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель компьютера. |
|
Датчики и события. Датчики: Касания, сферический, плоский. Маршрутизация.
1 |
Вопрос |
ПК-1.3, ПК-1.4 |
|
Узел IndexedFaceSet, узел IndexedLineSet, узел |
|
|
ElevationGrid. |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель интерьера |
|
|
комнаты. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель экстерьера |
|
|
дачного дома. |
|
Язык программирования JavaScript. Введение в JavaScript. |
|
|
1 |
Задача |
ПК-1.4, ПК-1.7 |
|
Написать программу на JavaScript вычисления |
|
|
разности 2 чисел. |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель куба со |
|
|
8 |
|
|
сферическим датчиком. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать веб приложение (HTML/JavaScript) |
|
|
вычисления суммы чисел. |
|
Операции в JavaScript. |
|
|
1 |
Вопрос |
ПК-1.3, ПК-1.7 |
|
Какие операции можно реализовать на языке |
|
|
JavaScript? |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать программу на JavaScript вычисления |
|
|
значения формулы D=C+B-A. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать веб приложение (HTML/JavaScript) |
|
|
вычисления |
|
Операторы в JavaScript. |
|
|
1 |
Вопрос |
ПК-1.3, ПК-1.7 |
|
Какие операторы есть в на языке JavaScript? |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать программу на JavaScript табулирования |
|
|
функции f(x)=sin(x), x=-Pi,+Pi,Pi/10. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать веб приложение (HTML/JavaScript) |
|
|
вычисления суммы элементов одномерного массива. |
|
Разработка 3D сцены для визуализации графика функции. |
|
|
1 |
Вопрос |
ПК-1.4, ПК-2.14 |
|
Для чего вычисляются сдвиги и масштабы? |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать веб приложение (HTML/JavaScript) |
|
|
вычисления максимально элемента матрицы. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Написать веб приложение (HTML/JavaScript) |
|
|
суммирования членов заданного ряда. |
|
Сложные геометрические узлы. |
|
|
1 |
Вопрос |
ПК-1.4, ПК-2.14 |
|
Узел Индексированное множество линий. |
|
2 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель тетраэдра. |
|
3 |
Задача |
ПК-2.4, ПК-2.15 |
|
Создать 3D сцену, содержащую модель поверхности |
|
|
ландшафта. |
|
Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 3.
Таблица 3 Показатели оценки по экзамену
Показатели оценивания |
Баллы |
Оценка |
Критерий оценки |
|
индикатора компетенции |
||||
|
|
|
||
СЕМЕСТР № 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты освоения |
4,5 – 5,0 |
«отлично» («зачтено») |
средний балл от 4,5 до |
|
дисциплины соответствуют |
|
|
5,0 – оценка |
|
требованиям ОПОП, |
|
|
«ОТЛИЧНО», |
|
сформированным с учетом |
|
|
ставится |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|