Разработка универсального 3D-персонажа для симулятора педагогической деятельности
Аннотация
Обоснование. Актуальность исследования обусловлена необходимостью модернизации цифрового образования и внедрения практико-ориентированных методов подготовки педагогов. Эффективность образовательных симуляторов для формирования профессиональных компетенций зависит от реалистичности виртуальных персонажей, моделирующих педагогические ситуации и типы обучающихся, однако отсутствует единая методология их создания. Разработка универсального процесса создания 3D-персонажей является ключевым шагом для повышения качества подготовки будущих педагогов и развития их готовности к работе с разнообразным контингентом обучающихся.
Цель – создание и теоретическое обоснование целостной технологической методики разработки многофункциональной 3D- персонажа, адаптированного для применения в образовательных тренажёрах педагогической направленности.
Материалы и методы. Научное исследование опирается на междисциплинарную методологическую базу, которая сочетает принципы системного анализа с методами проектного моделирования. Центральной задачей стала разработка и апробация целостного производственного процесса для создания универсального 3D-персонажа, предназначенного для образовательного симулятора. Проектирование модели велось в соответствии с техническим заданием, которое включало требования к антропометрической достоверности, возможности визуализации эмоций, модульности и оптимизации для взаимодействия в реальном времени.
Результаты. Эффективность предложенной методики проектирования адаптивного 3D-персонажа для обучающих симуляторов подтверждается конкретными показателями. Модульная структура обеспечила сокращение временных затрат на создание новых версий персонажа на 45-60% по сравнению с классическими методами моделирования. Базовая версия персонажа требовала 80 рабочих часов, в то время как доработка вариаций занимала только 6-8 часов. Оптимизация модели до 18 500 полигонов обеспечивает устойчивую производительность визуализации на уровне 60 кадров в секунду. Существенная доля полигонального ресурса – 7 400 полигонов (40%) – отведена области лица, что способствует достижению естественной мимики при сохранении производительности системы. Благодаря набору из 15 сменяемых элементов реализована возможность формирования пяти персонажей разного возраста и пола. Для отображения эмоциональных состояний создано более 50 лицевых деформаций с использованием методологии FACS, что расширяет потенциал для воплощения различных образовательных ситуаций.
Скачивания
Литература
Галиакберова, А. А., Захарова, И. М., Филатова, З. М. [и др.]. (2022). Актуальные вопросы применения цифровых компетенций в подготовке будущего педагога: монография. Набережные Челны: ФГБОУ ВО «НГПУ». 142 с.
Галиакберова, А. А., Галямова, Э. Х. [и др.]. (2021). Развитие цифровых компетенций педагога (в том числе в условиях сельской школы): учебно методическое пособие для педагогов и обучающихся педагогических вузов. Набережные Челны. 104 с.
Галиакберова, А. А., Галямова, Э. Х., & Киселев, Б. В. (2020). Основы проектирования цифровых симуляторов для подготовки учителя математики. Вестник Мининского университета, 8(4), 2. https://doi.org/10.26795/2307-1281-2020-8-4-2. EDN: https://elibrary.ru/NPYBQO
Галиакберова, А. А., Захарова, И. М. [и др.]. (2023). Цифровой симулятор педагогической деятельности (Версия 1.0) [Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № RU 2023615425, 15.03.2023; заявка № 2023610113 от 09.01.2023]. EDN: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50428271_69706246.PDF
Гафуанов, Я. Ю., & Поднебесова, Г. Б. (2020). Формирование профессиональной ИКТ компетентности при обучении программированию будущих учителей информатики и IT специалистов. Вестник Томского государственного университета, 175–182. https://doi.org/10.17223/15617793/455/24. EDN: https://elibrary.ru/ZFQQSU
Захарова, И. М., & Галямова, Э. Х. (2021). Разработка урока математики в цифровом симуляторе педагогической деятельности. Проблемы современного педагогического образования, (72 3), 115–118. EDN: https://elibrary.ru/HOFZYG
Киселев, Б. В. (2023). Оценка общепрофессиональных компетенций бакалавров посредством цифрового симулятора педагогической деятельности. Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева, (1), 148–155. https://doi.org/10.37972/chgpu.2023.118.1.019. EDN: https://elibrary.ru/YYRIAD
Корсак, М. В., Белозёрова, С. И., & Исаев, М. С. (2022). Пайплайн создания трёхмерных моделей с применением скульптурного моделирования. В Научно техническому и социально экономическому развитию Дальнего Востока России — инновации молодых: тезисы докладов 80 й Межвузовской студенческой научно практической конференции (в 2 т.; под ред. А. З. Ткаченко, с. 109). Хабаровск. EDN: https://elibrary.ru/AIDVOM
Корсак, М. В., Белозерова, С. И., & Исаев, М. С. (2022). Этапы создания трёхмерных моделей с применением скульптурного моделирования. Научно техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке, 2, 355–358. EDN: https://elibrary.ru/KSFCGY
Ладягина, А. А. (2024). Разработка 3D модели объекта с учётом его функциональности. В Цифровые технологии: настоящее и будущее: сборник статей по материалам III Национальной научно практической конференции с международным участием (с. 475–480). Тольятти. EDN: https://elibrary.ru/RUKEUB
Мальчева, Р. В. (2023). Проектно ориентированный подход в практике подготовки специалистов по компьютерной инженерии. В Инженер настоящего и будущего: практика и перспективы развития партнёрства в высшем техническом образовании: материалы XVIII Всероссийской научно практической конференции с международным участием (с. 20–25). Донецк. EDN: https://elibrary.ru/TAFYEE
Презентация цифрового симулятора педагогической деятельности на Международном форуме «Kazan Digital Week 2021» (2021). Официальный сайт ФГБОУ ВО «НГПУ». https://tatngpi.ru/about_the_university/news/3244/?sphrase_id=43112
Розов, К. В. (2022). Формирование профессиональной готовности будущих учителей информатики к применению технологий искусственного интеллекта. Информатика и образование, 37(2), 50–63. https://doi.org/10.32517/0234-0453-2022-37-2-50-63. EDN: https://elibrary.ru/OIIOTF
Розов, К. В. (2024). Проектно ориентированный подход к обучению будущих учителей информатики применению технологий искусственного интеллекта в качестве педагогических средств. Педагогика информатики, (1–2), 16–28. EDN: https://elibrary.ru/GZOALY
Тутаев, П. (2019). SIMULIZATOR. Разработка и предоставление доступа к компьютерным симуляторам. http://simulizator.com
Филатова, З. М. (2025). Современные подходы к применению цифровых средств и ресурсов в образовательном процессе: учебное пособие. Курск. ISBN: 978 5 00261 091 4. EDN: https://elibrary.ru/POGPLY
Bernard, R., Tom, R., Ramla, S., Fabien, E., Jean Paul, C., & Alexandre, P. (2022). Retour d’expérience et applications pédagogiques innovantes avec HOME I/O. CETSIS 2021 — Colloque de l’Enseignement des Technologies et des Sciences de l’Information et des Systèmes, (21), 2037.
Chini, J. J., Straub, C. L., & Thomas, K. H. (2016). Learning from avatars: learning assistants practice physics pedagogy in a classroom simulator. Physical Review Physics Education Research, 12(1). https://journals.aps.org/prper/pdf/10.1103/PhysRevPhysEducRes.12.010117
Fabien, E. (2022). Modeling practices to design computer simulators for trainees’ and mentors’ education. В Mathematics Education in the Age of Artificial Intelligence: How Artificial Intelligence Can Serve Mathematical Human Learning (pp. 319–341). Springer International Publishing.
Hayes, A. (2015). The experience of presence and social presence in a virtual learning environment as impacted by the affordance of movement enabled motion tracking. http://stars.library.ucf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=6014&context=etd
References
Galiakberova, A. A., Zakharova, I. M., Filatova, Z. M., et al. (2022). Current issues of applying digital competencies in the training of future teachers: Monograph. Naberezhnye Chelny: FSBEI HE “NGPU”. 142 p.
Galiakberova, A. A., Galyamova, E. Kh., et al. (2021). Development of teachers’ digital competencies (including in rural schools): Educational and methodological manual for teachers and students of pedagogical universities. Naberezhnye Chelny. 104 p.
Galiakberova, A. A., Galyamova, E. Kh., & Kiselev, B. V. (2020). Fundamentals of designing digital simulators for the training of mathematics teachers. Bulletin of Minin University, 8(4), 2. https://doi.org/10.26795/2307-1281-2020-8-4-2. EDN: https://elibrary.ru/NPYBQO
Galiakberova, A. A., Zakharova, I. M., et al. (2023). Digital simulator of pedagogical activity (Version 1.0) [Certificate of registration of a computer program No. RU 2023615425, 15.03.2023; Application No. 2023610113 dated 09.01.2023]. EDN: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50428271_69706246.PDF
Gafuanov, Ya. Yu., & Podnebesova, G. B. (2020). Formation of professional ICT competence in teaching programming to future informatics teachers and IT specialists. Bulletin of Tomsk State University, 175–182. https://doi.org/10.17223/15617793/455/24. EDN: https://elibrary.ru/ZFQQSU
Zakharova, I. M., & Galyamova, E. Kh. (2021). Designing a mathematics lesson in a digital simulator of pedagogical activity. Problems of Modern Pedagogical Education, (72 3), 115–118. EDN: https://elibrary.ru/HOFZYG
Kiselev, B. V. (2023). Assessment of general professional competencies of bachelors using a digital simulator of pedagogical activity. Bulletin of the Chuvash State Pedagogical University named after I. Ya. Yakovlev, (1), 148–155. https://doi.org/10.37972/chgpu.2023.118.1.019. EDN: https://elibrary.ru/YYRIAD
Korsak, M. V., Belozerova, S. I., & Isaev, M. S. (2022). Pipeline for creating 3D models using sculptural modeling. In Scientific, Technical and Socio Economic Development of the Russian Far East — Innovations of the Young: Abstracts of Reports of the 80th Interuniversity Student Scientific and Practical Conference (in 2 vols.; A. Z. Tkachenko (Ed.), p. 109). Khabarovsk. EDN: https://elibrary.ru/AIDVOM
Korsak, M. V., Belozerova, S. I., & Isaev, M. S. (2022). Stages of creating 3D models using sculptural modeling. Scientific, Technical and Economic Cooperation of the Asia Pacific Countries in the 21st Century, 2, 355–358. EDN: https://elibrary.ru/KSFCGY
Ladyagina, A. A. (2024). Development of a 3D model of an object taking into account its functionality. In Digital Technologies: Present and Future: Collection of Articles Based on the Materials of the III National Scientific and Practical Conference with International Participation (pp. 475–480). Tolyatti. EDN: https://elibrary.ru/RUKEUB
Malcheva, R. V. (2023). Project oriented approach in the practice of training computer engineering specialists. In Engineer of the Present and Future: Practice and Prospects for the Development of Partnership in Higher Technical Education: Proceedings of the XVIII All Russian Scientific and Practical Conference with International Participation (pp. 20–25). Donetsk. EDN: https://elibrary.ru/TAFYEE
Presentation of the digital simulator of pedagogical activity at the International Forum “Kazan Digital Week 2021” (2021). Official website of FSBEI HE “NGPU”. https://tatngpi.ru/about_the_university/news/3244/?sphrase_id=43112
Rozov, K. V. (2022). Formation of the professional readiness of future informatics teachers to use artificial intelligence technologies. Informatics and Education, 37(2), 50–63. https://doi.org/10.32517/0234-0453-2022-37-2-50-63. EDN: https://elibrary.ru/OIIOTF
Rozov, K. V. (2024). Project oriented approach to training future informatics teachers in the use of artificial intelligence technologies as pedagogical tools. Pedagogy of Informatics, (1–2), 16–28. EDN: https://elibrary.ru/GZOALY
Tutaev, P. (2019). SIMULIZATOR. Development and provision of access to computer simulators. http://simulizator.com
Filatova, Z. M. (2025). Modern approaches to the use of digital tools and resources in the educational process: Textbook. Kursk. ISBN: 978 5 00261 091 4. EDN: https://elibrary.ru/POGPLY
Bernard, R., Tom, R., Ramla, S., Fabien, E., Jean Paul, C., & Alexandre, P. (2022). Retour d’expérience et applications pédagogiques innovantes avec HOME I/O. CETSIS 2021 — Colloque de l’Enseignement des Technologies et des Sciences de l’Information et des Systèmes, (21), 2037.
Chini, J. J., Straub, C. L., & Thomas, K. H. (2016). Learning from avatars: Learning assistants practice physics pedagogy in a classroom simulator. Physical Review Physics Education Research, 12(1). https://journals.aps.org/prper/pdf/10.1103/PhysRevPhysEducRes.12.010117
Fabien, E. (2022). Modeling practices to design computer simulators for trainees’ and mentors’ education. In Mathematics Education in the Age of Artificial Intelligence: How Artificial Intelligence Can Serve Mathematical Human Learning (pp. 319–341). Springer International Publishing.
Hayes, A. (2015). The experience of presence and social presence in a virtual learning environment as impacted by the affordance of movement enabled motion tracking. http://stars.library.ucf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=6014&context=etd
Copyright (c) 2026 Zulfiya M. Filatova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
