van 2D naar 3D

Lesmodule 'van 2D naar 3D', beschikbaar via http://lesmodules.lamp.tudelft.nl

In de module komen onder meer de volgende onderwerpen aan bod:

- Afbeeldingen

- SVG

- X3D

- Augmented reality

Het centraal achterliggende concept is gegevensrepresentatie. Daarbij draait het om de vraag: hoe worden gegevens in binaire vorm op de computer opgeslagen? 

De module bestaat uit veel praktische opdrachten waarbij de leerlingen zowel 2D figuren als 3D objecten gaat maken. Deze 3D objecten kunnen op een website worden getoond, of via Augmented Reality op een mobiele telefoon. Leerlingen worden aangesproken op hun creativiteit. En tegelijkertijd leren ze een dieper begrip in het achterliggende concept, namelijk gegevensrepresentatie.

Deze module is met name geschikt voor leerlingen informatica uit HAVO4 en VWO4. Het kan, door gebruik te maken van de extra uitdagende opdrachten,  ook worden gebruikt in HAVO5 en VWO5. Enige kennis over HTML is een pre. De module gaat niet in op het maken van een website, maar wel op het integreren van SVG en X3D bestanden in een website. Daarnaast zijn SVG en X3D, net als HTML gebaseerd op XML, ervaring hiermee maakt het dus makkelijker om deze formaten te leren kennen.

Niet alle opdrachten hoeven te worden uitgevoerd. Leerlingen uit VWO4 en eventueel VWO5 kunnen worden uitgedaagd door het maken van de moeilijkere opdrachten, zoals een animatie in SVG of normalen in OBJ. Ook de extra opdracht waarbij een eenvoudige 3D renderer in Java moet worden geschreven biedt veel uitdaging. Voor leerlingen uit HAVO4 en eventueel HAVO5 zijn er veel praktische opdrachten, zoals het maken van SVG afbeeldingen en objecten in het OBJ en X3D formaat.

De module gaat over 2D en 3D, het centrale concept dat we proberen over te brengen is echter gegevensrepresentatie: om gegevens (figuren, foto’s, geluid, video, 3D objecten, opgemaakte tekst, platte teksten, toestanden van spelletjes, etc) te kunnen opslaan en communiceren zijn methoden nodig waarmee deze gegevens kunnen worden vertaald naar een binaire vorm. Tevens zijn methoden nodig om de binaire vorm terug te vertalen. Die methoden en bijbehorende coderingen hebben bepaalde eigenschappen en daarmee voor- en nadelen. De volgende termen spelen daarbij een belangrijke rol:

- coderen: van gegevens naar een representatie (codering)

- converteren: het omzetten van de ene representatie / codering naar een andere.

- renderen: het vertalen van een representatie / codering naar beeld en geluid.

Wellicht lijkt dit enigszins triviaal, maar dat is het niet. Veel leerlingen in de vierde klas hebben nog geen helder inzicht in de manier waarop computers gegevens opslaan. Via boeiende contexten (2D, 3D, Augmented Reality, Websites) proberen we een dieper begrip in dit centrale concept bij de leerling tot stand te brengen.

De module biedt de mogelijkheid tot het geven van enkele grotere praktische opdrachten, hieronder staan enkele voorbeelden. Deze opdrachten staan ook beschreven in de module, verspreid over de diverse hoofdstukken.

- Maak een mooie SVG animatie en integreer deze in een website.

- Maak een afbeelding of animatie in SVG die de illusie van 3D geeft. Maak daarbij gebruik van monoculaire diepteaanwijzingen zoals perspectief en schaduw.

- Maak een 3D object in OBJ formaat dat kan worden getoond in een mobiele AR applicatie. Gebruik hierbij eventueel kleuren en textuur.

- Maak een 3D foto met behulp van online software, gebaseerd op de anaglyph techniek. Maak eventueel zelf het brilletje.

- Maak een mooie afbeelding met 3D objecten in X3D en integreer deze in een website.

- Beschrijf een codering voor een spel als zeeslag, monopoly of schaken.

- Maak een eenvoudige 3D renderer in Java, waarmee OBJ objecten in 3D worden getoond.

De volgende eindtermen komen aan bod in deze module:

Domein A: Informatica in perspectief

1. De kandidaat kan de geschiedenis van informatica en ICT, de huidige toepassingenervan en de perspectieven van de jongste ontwikkelingen beschrijven.

Domein B: Basisbegrippen en vaardigheden

5. De kandidaat kan gangbare digitale coderingen van gegevens beschrijven entoepassen.

7. De kandidaat beheerst eenvoudige datatypen, programmastructuren en programmeertechnieken.

De module beslaat ongeveer 40 SLU, afhankelijk natuurlijk van de gekozen opdrachten.

De docentenhandleiding met een toets en antwoorden en uitwerking van de opdrachten is beschikbaar, zie bijlage.

Heeft u aanvullingen, vragen, tips, ect, neem contact op met Martin Bruggink, vakdidacticus informatica aan de TU Delft via m.bruggink (apenstaartje) tudelft.nl.