Системи автоматизованого проектування.Використання креслень за допомогою комп’ютера

системи графічного (імітаційного) моделювання, основною задачею яких є подання (візуалізація) процесів у фізиці, хімії, астрономії, медицині тощо;

системи імітації динамічних ситуацій (наприклад, динамічні тренажери);

системи отримання двовимірних та тривимірних наочних зображень різноманітних об'єктів для телебачення й кіно з наступною їх компіляцією за певним сценарієм у вигляді, наприклад, рекламних комп'ютерних фільмів.Будь-які системи комп'ютерної графіки відтворюють відібрану й певним чином оброблену інформацію про процес або об'єкт у вигляді синтезованих зображень на екрані дисплея. На відміну від фотографічних, телевізійних, оптико-електронних та будь-яких інших систем візуалізації зображень у системах комп'ютерної графіки джерелом вхідної інформації є не самі фізичні процеси або відтворювані об'єкти, а їх відповідні математичні (вірніше, геометричні) моделі. Ці моделі у загальному випадку являють собою упорядковану сукупність даних, числових характеристик, вербальної інформації, параметрів, математичних і логічних залежностей, що визначають структуру, властивості, взаємозв'язки й відношення між окремими елементами й складовими частинами об'єкта, а також між самим об'єктом і його оточенням. Після введення конкретних значень параметрів система комп'ютерної графіки на основі загальної моделі об'єкта й заданих умов візуалізації синтезує конкретне зображення й відтворює його на екрані дисплея.

Отож, центральним компонентом будь-якої системи комп'ютерної графіки є геометрична модель об'єкта (процесу або явища). Тобто комп'ютерна графіка має безпосередній взаємозв'язок з геометричним моделюванням. Проте на цей час література з шкільної інформатики, що розглядає комп'ютерну графіку, містить дуже обмежене за своєю суттю означення комп'ютерної графіки як окремої самостійної науково-практичної дисципліни (напрямку) та розділу інформатики як навчального предмету, навіть не згадуючи про геометричну модель. Так, найпоширенішим з таких означень є таке: "Комп'ютерна графіка - це створення й обробка зображень (малюнків, креслень тощо) за допомогою комп'ютера". Тобто, до цих пір у школі комп'ютерна графіка розглядається лише з позицій створення комп'ютерних малюнків (зображень) на екрані дисплея за допомогою певного набору інструментальних засобів, найпоширенішими з яких є графічний редактор й маніпулятор "миша". Але ж це є найнижчий, можна сказати, досить примітивний рівень практичного застосування комп'ютерної графіки. І ним далеко не обмежуються можливі напрямки використання й вивчення можливостей комп'ютерної графіки та її апарату - методологічного, математичного, алгоритмічного, програмного, інструментального.

Враховуючи той факт, що означення будь-якої галузі зумовлює її інструментальну базу, область застосування й напрямки подальшого розвитку, та визнаючи обмеженість наведеного вище означення комп'ютерної графіки, необхідно сформулювати найпридатніше з методологічних позицій означення й запровадити його у шкільну інформатику. На цей час відомі кілька таких означень. Серед них таким, що найбільше відповідає задачам шкільної інформатики, є, на наш погляд, таке: "Комп'ютерна (машинна) графіка - це створення й маніпуляція на екрані дисплея графічними зображеннями об'єктів, процесів або явищ, що представлені у вигляді певних комп'ютерних геометричних моделей".

Тобто, будь-яке зображення на екрані дисплея - це результат комп'ютерної обробки тієї або іншої геометричної моделі об'єкта. Отже, геометрична модель є первинною відносно будь-якого комп'ютерного зображення й створюється заздалегідь (програмно) або ж синхронно із побудовою певного зображення на екрані дисплея в інтерактивному режимі. Таким чином, основною задачею викладання основ комп'ютерної графіки у курсі шкільної інформатики є створення геометричних моделей об'єктів і одержання певних знань і навичок щодо маніпуляції комп'ютерними зображеннями цих об'єктів.

На наш погляд, комп'ютерна графіка може і повинна стати основою викладання шкільної інформатики, так як вона органічно охоплює всі складові компоненти інформатики, ґрунтується на них і є найбільш природним засобом спілкування людини з комп'ютером. Сказане підтверджується життям й практичним досвідом. Недарма початок освоєння дитиною комп'ютера завжди пов'язаний із створенням комп'ютерних малюнків за допомогою певних графічних редакторів та із комп'ютерними іграми й тренажерами, де головна роль відводиться комп'ютерній графіці. Більше того, значна частина вітчизняної і зарубіжної навчальної літератури з інформатики подає навчальний матеріал із широким залученням програмних засобів візуалізації і методів та алгоритмів комп'ютерної графіки.

Проте, незважаючи на такий стан речей, комп'ютерна графіка у складі шкільної інформатики є всього лише абзацом навчальної програми й нерідко взагалі вилучається з реального учбового процесу в силу об'єктивних чи суб'єктивних причин. Враховуючи ж міжпредметні зв'язки та наступність у викладанні навчального матеріалу різних шкільних дисциплін, навчання комп'ютерної графіки через практичне використання її апарату під час розв'язання, моделювання й візуалізації різноманітних задач у всіх без винятку предметах сприяло б збільшенню загального часу, відведеного на вивчення комп'ютерної графіки, помітно розширювало світогляд учнів й сприяло кращому засвоєнню ними учбового матеріалу.На жаль, на цей час у справі інформатизації освіти все робиться "з точністю до навпаки". Навіть незважаючи на те, що у всіх розвинених країнах зараз здійснюється вселюдний перехід від "комп'ютеризації освіти" до "комп'ютерної освіти". А це - якісно новий рівень освіти, провідну роль у якій відіграватиме комп'ютер з відповідним програмним, інформаційним, технічним забезпеченням, засобами комунікації й передачі інформації. При цьому провідна роль належатиме самоосвіті за допомогою комп'ютера, що повною мірою враховуватиме індивідуальні особливості учня й сприятиме найбільш повному розкриттю й розвиткові творчих здібностей й талантів. А це, у свою чергу, вимагає проведення різноманітних наукових й педагогічних досліджень з метою виявлення сутності комп'ютерного навчання, його психологічних особливостей, можливих наслідків та розробки необхідного методичного й програмного забезпечення, основою інтерфейсу якого буде комп'ютерна графіка. Тому одним з пріоритетних напрямків наукових досліджень в галузі інформатики може бути розробка комп'ютерних графічно-інформаційних та мультимедійних технологій в освіті.