Lernsituation "Modell zur Visualisierung des Backface Cullings erstellen"

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  Voraussetzungen und Kompetenzen

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    Voraussetzungen

    • Grundkenntnisse über Vektoren
    • Vektoren in 2D und 3D
    • Vektorrechnung
    • Skalarprodukt
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    Prozessbezogene Kompetenzen

    Mit dieser Lernsituation werden die folgenden prozessbezogenen Kompetenzen entwickelt:

    weniger

    mehr

    K1 Mathematisch argumentieren

    K2 Probleme mathematisch lösen

    K3 Mathematisch modellieren

    K4 Mathematische Darstellungen verwenden

    K5 Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik umgehen

    K6 Kommunizieren
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  Handlungssituation

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    Arbeitsauftrag

    In Schulungsunterlagen eines Game-Entwicklers soll die Funktionsweise einer Grafik-Pipeline erklärt werden. Einer der ersten Schritte in der Pipeline ist dabei das "Backface-Culling". Dieser Schritt sorgt dafür, dass die rechenintensive Grafikdarstellung von Oberflächen reduziert wird, ohne dass der Nutzer dies bemerkt.

    Zur Visualisierung von dessen Funktionsweise soll ein Demonstrationsmodell des Backface-Cullings erstellt werden.
    Folgende Anforderungen sind hierbei zu erfüllen:

    • Erstellung einer GeoGebra-Datei zur Demonstration
    • Verwendung eines aus Polygonen bestehenden "soliden" Grafikobjekts
    • Drehung des Objekts mittels Schieberegler und Animation
    • Einstellbare Blickrichtung

    Sie werden beauftragt, eine entsprechende GeoGebra-Datei zu erstellen und zu dokumentieren.
    
    

    
    Bildquelle: Claudio Rocchini, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

• Select section Didaktische Hinweise

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  Didaktische Hinweise

  Hier finden Sie didaktische Hinweise für Lehrkräfte.

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    Vollständige Handlung Page
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    Medien-/Technologieeinsatz Page
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    Hinweise zur Binnendifferenzierung Page
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  Material

  Hier finden Sie Materialien zur Bearbeitung der Lernsituation.

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    GeoGebra

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    Info: Backface Culling Page
• Select section Hilfestellungen

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  Hilfestellungen

  Hier finden Sie Hilfestellungen, die bei der Bearbeitung der Lernsituation hilfreich sein können.

  • Select activity Checkliste zur Bearbeitung der Aufgabe

    

    Checkliste zur Bearbeitung der Aufgabe

    Sie finden hier eine Checkliste für die Einzelschritte mit zusätzlichen Tipps. Nur nutzen, wenn Sie nicht weiterwissen!
  • Select activity Tipp 1 - Zum Backface Culling informieren

    

    Tipp 1 - Zum Backface Culling informieren Page
  • Select activity Tipp 2 - Das 3D-Modul in Geogebra nutzen

    

    Tipp 2 - Das 3D-Modul in Geogebra nutzen Page
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    Tipp 3 - 3D-Objekt erstellen Page
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    Tipp 4 - Blickpunkt festlegen Page
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    Tipp 6A - Lage der Oberfläche Page
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    Tipp 6C - Lage der Oberfläche Page
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  Vertiefungen

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    Vertiefungsaufgabe

    Eine virtuelle (nicht punktförmige, aber gleichmäßig gerichtete) Lichtquelle wird an den Oberflächen des Demonstrationsobjekts reflektiert.
    Erweitern Sie Ihr Modell dahingehend, dass der virtuelle Beobachter "geblendet" wird, falls die reflektierten Lichtstrahlen in einem Winkel von weniger als 20° auf ihn gerichtet sind.

    In der nebenstehenden Skizze gilt:
    

    • \(K\): Position virtueller Beobachter/Blickpunkt
    • \(\vec{v}\): Blickrichtung
    • \(L\): Lichtquelle
    • \(\vec{l}\): Richtung der einfallenden Lichtstrahlen

• Select section Kompetenzcheck

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  Kompetenzcheck

  • Select activity Feedback

    

    Feedback

    Bitte überprüfen Sie den Stand Ihrer erworbenen Kompetenzen am Ende dieser Lernsituation.
  • Select activity Aufgaben zur Wiederholung und Übung

    

    Aufgaben zur Wiederholung und Übung Quiz

    Mit diesem Test können Sie feststellen, ob Sie die wesentlichen Inhalte beherrschen.
• Select section Lösungen/ Handlungsergebnisse

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  Lösungen/ Handlungsergebnisse

  • Select activity Erwartungshorizont

    

    Erwartungshorizont Page

    Mit dem Erwartungshorizont (mögliche Lösungen) können Sie ihre Ergebnisse vergleichen.
  • Select activity Handlungsergebnis

    

    Handlungsergebnis Page

    Mit dem Handlungsergebnis können Sie ihre Ergebnisse vergleichen.
  • Select activity Erwartungshorizont der Vertiefung

    

    Erwartungshorizont der Vertiefung Page

    Mit dem Erwartungshorizont der Vertiefungen (mögliche Lösungen) können Sie ihre Ergebnisse vergleichen.