CC BY
4
УДК 51
ЭЛЕКТРОННОЕ ПОСОБИЕ «МИР ФРАКТАЛОВ В ЖИЗНИ СТУДЕНТА-МАШИНОСТРОИТЕЛЯ»
Д. Е. Санько, В. В. Зеленкин, К. С. Яшкова Научный руководитель - О. В. Черешкевич*
Сосновоборский механико-технологический техникум Российская Федерация, 662500, г. Сосновоборск, ул. Юности,7 *Е-шай: [email protected]
В статье представлено электронное пособие, содержащее материалы о применении фракталов в специальностях технической направленности, в творчестве, в быту.
Ключевые слова: фрактал, машиностроение, программирование, фрактальная графика, музыка.
ELECTRONIC MANUAL "THE WORLD OF FRACTALS IN THE LIFE OF A MECHANICAL ENGINEER STUDENT"
D. E. Sanko, V. V. Zelenkin, K. S. Yashkova
Scientific supervisor - O. V. Chereshkevich*
Sosnovoborsk College of Mechanics and Technology 7, Yunosti St., Sosnovoborsk, 662500, Russian Federation *B-mail: [email protected]
In this work the authors present an electronic manual containing the information of using a mathematical term "fractal", which people can apply in technical specialties, in creativity.
Keywords: Fractal, Mechanical Engineering, Programming, Fractal Graphics, Music.
В современном российском машиностроении в целом, как и в аэрокосмической сфере, в частности, наступило время открытий и перемен, время возможностей для развития новых технологий. Совершенствование этих отраслей невозможно без цифровизации и разработки электронных ресурсов или приложений, способствующих повышению мотивации и уровня подготовки будущих специалистов технологов машиностроения.
Необычной находкой в интернете явились яркие видео фрагменты, которые похожи на фоновые заставки, и завораживают своим магическим оформлением. Эти красивые и таинственные объекты являются частью математики, под волшебным названием «Фракталы». Фрактальные рисунки - мастерство единства математики, информатики и искусства. Именно так строят фракталы современные компьютеры. Анализируя процессы, происходящие вокруг нас, мы пытаемся найти закономерность, установить связь между событиями. И эта связь — фрактал. А можно ли разнообразить и смоделировать с помощью фракталов деятельность студентов - машиностроителей? Так родилась идея создания электронного пособия, содержащего материалы технической направленности, включающего теоретические сведения и практическое применение.
Цель исследования: выявление фрактальных методов в машиностроении, искусстве, быту и разработка электронного пособия. Для достижения цели, были поставлены задачи: 1) изучить понятие фрактала, его типы, области применения; 2) провести социологический
Секция «Молодежь, наука, творчество (школьная секция, направление СПО)»
опрос обучающихся техникума; 3) создать электронное пособие по применению фракталов в деятельности студента. Объект исследования: фракталы. Предмет исследования: использование фракталов в специальности и увлечениях. Методы исследования: поиск и анализ информации, опрос, моделирование.
Для решения поставленных задач мы выдвинули гипотезу, что деятельность студента может стать креативнее и интереснее при использовании фрактальных методов на практике.
Что же такое фрактал? Знакомо ли это понятие и сферы его применения студентам?
На первом этапе работы нами было проведено социологическое исследование среди 105 обучающихся техникума. В ходе опроса было выявлено, что 74% студентов не знают, что такое фрактал, просто слышали это слово, но объяснить правильно не смогли. Среди предположений о применении фрактала в своей специальности, 37% ответили «Да», 37% -«Нет», 26% - затрудняются с отсветом. Более половины опрошенных хотели бы узнать о фракталах и их применении. Данные представлены на рис.1.
Рис. 1. Результаты социологического исследования
Математические формы, известные как фракталы, принадлежат выдающемуся ученому Бенуа Мандельброту, который занимался изучением «фрактальной геометрии» или «геометрии природы», разбивал случайные математические формы на составные повторяющиеся элементы [1]. Фрактал (в переводе с латинского «fractus» - разбитый, дробленый, сломанный) - это бесконечная последовательность частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком, и повторяется при уменьшении масштаба неопределенной размерности. Среди фракталов выделяют алгебраические, геометрические и стохастические. Разветвления трубочек трахей, листья на деревьях, вены в руке - это все фракталы. Фракталы вокруг нас повсюду, и в очертаниях гор, и в извилистой линии морского берега. Некоторые из фракталов непрерывно меняются, другие, словно деревья, сохраняют свою структуру c [2].
В приложении PowerPoint мы разработали электронное пособие, содержащее, понятие и историю происхождения фрактала, его типы и области применения, способы моделирования фрактальных объектов и рекомендации доступных приложений. Используя гиперссылки, можно перемещаться по страницам пособия, кнопка «Выход» позволяет вернуться обратно. Путешествуя по ресурсу, можно не только увидеть фракталы, которые завораживают своей красотой и таинственностью, проявляясь в разных областях, но и научиться строить фрактальные объекты. Материалы представлены на рис.2.
Примерь! пр ограммирое ания фракталов
В музыке
Выход
Рис. 2 - Страницы электронного пособия
Использование программных приложений позволило моделировать фрактальные объекты из разных жизненных отраслей с помощью языков программирования. Достаточно умения задавать и реализовывать рекурсивные алгоритмы. Так, с помощью фракталов, можно построить, например, рельеф местности в компьютерной игре. Даже в современных военно -разведовательных комплексах используют фракталы. Особенно актуальными для нашей будущей специальности стали области компьютерной графики и программирования. Ведь, процесс создания некоторых концентрических элементов детали, да и работа механизмов -то тоже фракталы [3]. Как не удивительно, но фракталы живут даже в музыке, мелодию тоже можно создать с помощью фрактала. Программами, разработанными для генерации музыкального материала на основе музыкальной модели, являются Fractal Music Program, Quasi Fractal Music, Oblivion, Aural и другие.
В результате нами были решены поставленные задачи: - определено понятие фрактала и выявлен уровень знаний студентов техникума; - создано электронное пособие по использованию фрактальных объектов. Считаем, что наша гипотеза подтвердилась, деятельность современного студента может стать креативнее и интереснее при использовании фракталов. Аналогичного ресурса в сети нет, поэтому необходимо продолжать заниматься изучением фрактальных процессов и совершенствовать электронное пособие: создавать модели в компьютерной графике, делая открытия в своей будущей специальности и творчестве. Надеемся, что наше исследование будет полезно студентам техникума, откроет путь в мир новых реальных объектов и даст шанс для развития новых технологий в нашей стране в это не простое время. Пособие можно использовать для заочной и дистанционной форм обучения, как надежный помощник в освоения технических специальностей машино- и ракетно-строительной отраслей.
Библиографические ссылки
1. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. - М.: Институт компьютерных исследований, 2002.
2. Пайтген Х. О., Рихтер П. Х. Красота фракталов. - М.: Мир, 1993.
3. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин на основе оценки его характеристик с применением теории фракталов. / А. А. Генералова [Электронный ресурс]. URL: https:// tekhnosfera.com (дата обращения: 10.03.2022).
© Санько Д. О., Зеленкин В. В., Яшкова К. С., 2022
