Түйіндеме: Бұл мақалада жарықтың түзу сызықты таралу заңы бойынша демонстрациялық тәжірибені Blender 3D бағдарламасы арқылы модельдеу әдістемесі қарастырылады. Жұмыстың мақсаты – жеткіліксіз құрал-жабдық жағдайында немесе қашықтықтан оқыту кезінде физика сабақтарының тиімділігін арттыру үшін виртуалды тәжірибелерді құрудың мүмкіндіктерін зерттеу. Автор Blender 3D ортасында қалта фонарының деталдандырылған 3D моделін құру процесін сипаттайды және оны тәжірибелерде қолдануға ұсыныс жасайды. Нәтижелер осындай модельдердің оқу үдерісін визуалдауға, оқушылардың түсінігін арттыруға және олардың пәнге деген қызығушылығын оятуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Түйін сөздер: жарықтың таралуы, 3D модельдеу, Blender, демонстрациялық тәжірибе, виртуалды зертхана, оптика.

Аннотация: В статье рассматривается методика моделирования демонстрационного эксперимента по закону прямолинейного распространения света с использованием программы Blender 3D. Цель работы – исследовать возможности создания виртуальных экспериментов для повышения эффективности уроков физики в условиях недостаточного оборудования или дистанционного обучения. Автор описывает процесс создания детализированной 3D модели карманного фонарика в среде Blender 3D и предлагает варианты его использования в экспериментах. Результаты показывают, что такие модели позволяют визуализировать учебный процесс, улучшить понимание учащихся и пробудить их интерес к предмету. Ключевые слова: распространение света, 3D-моделирование, Blender, демонстрационный опыт, виртуальная лаборатория, оптика.

Abstract: This article discusses the methodology for modeling a demonstration experiment on the law of rectilinear propagation of light using the Blender 3D software. The aim of the work is to explore the possibilities of creating virtual experiments to enhance the effectiveness of physics lessons in conditions of insufficient equipment or distance learning. The author describes the process of creating a detailed 3D model of a flashlight in the Blender 3D environment and suggests ways to use it in experiments. The results show that such models can visualize the learning process, improve students' understanding, and spark their interest in the subject. Keywords: light propagation, 3D modeling, Blender, demonstration experiment, virtual laboratory, optics.

Кіріспе

Физика курсын, әсіресе оптика бөлімін оқытуда демонстрациялық тәжірибелердің ролі ерекше. Олар құбылыстарды түсіндіруді жеңілдетіп, теориялық білімді практикамен бекітеді. Алайда, нақты тәжірибелерді ұйымдастыру кезінде мұғалімдер жиі қараңғыландырылған бөлмедің жетіспеуі, құрал-жабдықтың ескіруі немесе бұзылуы, сондай-ақ қашықтықтан оқыту форматындағы шектеулер сияқты мәселелерге тап болады. Бұл проблемаларды шешудің тиімді тәсілдерінің бірі – цифрлық технологияларды, атап айтқанда, 3D модельдеуді білім беру процесіне енгізу. Бұл бағытта әлемдік тәжірибе кеңінен таралған: зерттеушілер 3D басып шығару арқылы алынған арнайы жинақтарды пайдалана отырып, орта мектепте оптикалық эксперименттерді оңайлату туралы жазады [1, б. 57]; заманауи білім беруде 3D-технологияларды, соның ішінде Blender бағдарламасын қолдану мәселелері талданады [2]; физиканы оқытуда компьютерлік модельдеудің мәні атап өтіледі [3]. Осы негізде бұл мақала жарықтың түзу сызықты таралу заңына арналған тәжірибені тегін және кеңінен таралған Blender 3D бағдарламасы арқылы модельдеудің практикалық әдістемесін ұсынуды мақсат етеді.

Негізгі бөлім

Жарықтың түзу сызықты таралу заңы бойынша демонстрация әдетте екі қалта фонарын қараңғы бөлмеде қолдануды талап етеді. Фонарь сәулелерінің қиылысуы жарық сәулелерінің тәуелсіздік қасиетін анық көрсетеді. Бірақ қараңғы бөлменің болмауы тәжірибені орындауды мүмкінсіз етеді. Бұл жағдайда виртуалды модель мұғалімге тәжірибенің принципін анық көрсетуге, ал оқушыға – оны өз бетінше қайталауға мүмкіндік береді.

Модельдеудің бірінші кезеңі – тәжірибенің негізгі құралы, қалта фонарының 3D моделін құру. Blender 3D бағдарламасының артықшылығы – оның тегін болуы және кең функционалдылығы. Модель құру цилиндрлік негізгі пішіннен басталады. Add -> Mesh -> Cylinder командасы арқылы цилиндрді құрып, оның биіктігін 1 см деп орнатамыз. Тінтуірдің Tab пернесін басу арқылы редакциялау режиміне көшеміз және цилиндрдің жоғарғы бетін таңдаймыз. Келесі қадамдарда E пернесін басып созу (0,7 мәнге дейін), содан кейін S пернесін басып масштабтау арқылы бетті екі есе кішірейтеміз. Тағы да E пернесімен 4 мәнге соза отырып, фонарь корпусының негізгі контурын аламыз.

Модельге шынайылық пен детальдылық беру үшін оған материалдар мен текстуралар қолдану маңызды. Фонарь айнасының бөлігі үшін Material Properties терезесінде Base Color параметрінде ақ түс таңдалады. Сонымен қатар, Metallik мәні 1-ге, ал Roughness мәні 0-ге теңестіріледі, бұл бетке айналық пен жалтырау сипатын береді. Фонарь түтігінің пластмассалық бөлігі үшін сәл өзгеше материал (мысалы, азырақ жалтырау дәрежесі) қолданылады. Детальдылықты арттыру үшін фонарьдың ішіндегі шам, рефлектор және басқа элементтердің моделдерін қосуға болады.

Дайын модель физика сабағында бірнеше мақсатта қолданыла алады. Біріншіден, ол демонстрация кезінде визуалды қолдау ретінде қызмет етеді: мұғалім экранда модельді көрсетіп, сәулелердің жолын түсіндіре алады. Екіншіден, оқушылар модельді интерактивті түрде зерттей алады, оны айналдыра алады, жарық көздерінің орнын өзгерте алады, бұл олардың түсінігін тереңдетеді. Үшіншіден, модель анимацияға жасалып, жарық сәулелерінің түзу сызықты таралу процесін уақыт өте келе көрсете алады.

Осындай модельдердің қолдану шегі бір тәжірибеге ғана емес. Оларды оптиканың басқа тақырыптарында (мысалы, жарықтың шағылуы, сынуы, линзалардың жұмысы) да қолдануға болады. Бұл тәсіл құрал-жабдықтың жетіспеушілігі мәселесін шешеді, өйткені бір рет құрылған модель кез-келген уақытта және жерде қолданыла алады. Сонымен қатар, ол қауіпсіздік шарттарын сақтай отырып, қиын және қауіпті эксперименттерді виртуалды түрде орындауға мүмкіндік береді.

Қорытынды

Жарықтың түзу сызықты таралу заңы бойынша демонстрациялық тәжірибені Blender 3D бағдарламасында модельдеу – бұл заманауи білім беру процесінің тиімді құралы. Бұл әдіс мектептегі құрал-жабдықтардың шектеулілігі, қараңғы бөлменің болмауы немесе қашықтықтан оқыту қажеттілігі сияқты нақты проблемаларды шешуге мүмкіндік береді. Ұсынылған әдістеме мұғалімге детальды және шынайы 3D модельдерді тегін құруға мүмкіндік береді. Осындай модельдер оқу материалдарын айқын визуалдауға, оқушылардың материалды түсіну деңгейін арттыруға және олардың физикаға деген танымдық қызығушылығын оятуға ықпал етеді. Болашақта зерттеу бағытын виртуалды модельдерді интерактивті және анимациялық элементтермен байыту, сондай-ақ оптиканың басқа бөлімдеріне арналған тәжірибелердің толық циклын әзірлеу болып табылады. Blender 3D сияқты көпқұрылдылы бағдарламаларды білім беруге енгізу білім беру сапасын арттырудың перспективалы жолдарының бірі болып қалады.

Әдебиеттер тізімі

1. Haverkamp N., Push A. A simple modular kit for various wave-optical experiments using 3D printed cubes for education // Open Access Journal. – Germany, 2022. – P. 57.
2. Лыткина В.В. Внедрение 3D-технологий в современный образовательный процесс // Современные проблемы науки и образования. – Ессентуки, 2016. – С. 108-121.
3. Кузнецов М.Ф. Использование компьютерного моделирования в школьном курсе физики // Информатика и образование. – 2020. – № 5. – С. 45-52.
4. Jiugen Y., Jing Y. Virtual Laboratory for High-Performance Macro-Level Experiments // Journal of Educational Technology Systems. – 2020. – Vol. 48(2). – P. 188-195.
5. Әдістемелік журналға мақала жариялаудың негізгі талаптары [Электронды ресурс] – https://adisteme.kz/rules.html