Формирование готовности оперировать пространственными объектами при изучении геометро-графических дисциплин

УДК 378

ФОРМИРОВАНИЕ ГОТОВНОСТИ ОПЕРИРОВАТЬ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

В статье рассматривается комплекс дисциплин, направленных на формирование графической грамотности специалистов. Обосновывается необходимость изучения начертательной геометрии и инженерной графики в полном объеме, несмотря на компьютеризацию производственных процессов, так как компьютерная графика является дисциплиной, направленной лишь на освоение инструмента черчения -графического редактора. На материале трех геометро-графических дисциплин показано, каким образом происходит развитие всех составляющих готовности оперировать пространственными объектами.

Ключевые слова: геометро-графические дисциплины, начертательная геометрия, инженерная графика, компьютерная графика, готовность оперировать пространственными объектами.

M. A. nbHHKOBa Zh.A. Pyankova

FORMATION OF READINESS TO OPERATE BY SPATIAL OBJECTS IN STUDYING GEOMETRIC GRAPHIC DISCIPLINES

The article deals with the complex of disciplines aimed at the formation of graphic literacy of specialists. In spite of the computerization of production processes, the necessity of studying descriptive geometry and engineering graphics in full is justified, because computer graphics is a discipline aimed only at mastering the drawing tool - the graphic editor. The material of the three geometric-graphic disciplines shows how the development of all the components of readiness to operate with spatial objects occurs.

Keywords: geometric-graphic disciplines, descriptive geometry, engineering graphics, computer graphics, readiness to operate by spatial objects.

Повсеместная компьютеризация производственных процессов привела к возникновению вопроса о целесообразности изучения в рамках высшего профессионального образования таких предметов, как начертательная геометрия и инженерная графика, все внимание уделяется компьютерной графике, которая, в сущности, является дисциплиной, направленной на изучение возможностей применения графических редакторов вместо карандаша. Сокращение времени, выделяемого на изучение данных дисциплин, приводит к их интеграции [1]. Е. И. Шангина в своем исследовании отмечает переизбыток внимания к компьютеризации процесса изучения начертательной геометрии как причину неумения объяснить свои действия и бездумного копирования чужих работ студентами [2]. Начертательная геометрия, инженерная графика и компьютерная графика представляют собой комплекс взаимосвязанных предметов, изучение которых возможно и последовательно, и интегративно.

Готовность оперировать пространственными объектами - интегративное качество личности студента технического вуза, позволяющее трансформировать созданный образ, адаптировать его к определенным внешним условиям, представлять двухмерное изображение созданного образа на основе трехмерной модели или, наоборот, по двухмерному изображению создавать трехмерную модель [3; 4, с. 36]. Ниже представлено более подробное обоснование возможностей формирования готовности оперировать пространственными объектами при изучении таких дисциплин, как «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» и «Компьютерная графика».

Пространственный перенос - мысленное перемещение объекта в пространстве. Встречается при изучении методов преобразования чертежа в начертательной гео-

метрии (плоско-параллельное перемещение, замена плоскостей проекций); при проекционном и архитектурно-строительном черчении в инженерной графике; при трехмерном моделировании методами выдавливания в компьютерной графике.

Пространственный поворот - мысленное преобразование объекта, связанное с его поворотом в пространстве. Эта операция является основой эпюра Монжа - деления трехмерного пространства на три плоскости, вычерченные на одном листе бумаги. Встречается также при изучении методов преобразования чертежа (вращение вокруг проецирующей оси, вращение вокруг линии уровня); при проекционном и архитектурно-строительном черчении, деталиро-вании сборочного чертежа; при трехмерном моделировании методом вращения.

Выполнение всех графических работ подразумевает умение масштабировать изображение (изменение масштаба). Самое простое - это перечерчивание графического условия задачи с доски или из учебника в тетрадь, далее -эскизирование деталей с натуры, выбор необходимого масштаба для выполнения чертежа детали как от руки, так и с помощью графического редактора.

Изъятие элемента - работа с проекциями тела с вырезом; изображение резьбового соединения деталей и детали-рование сборочного чертежа - необходимо уметь из сборочного чертежа увидеть определенную заданную деталь, не обращая внимание на остальные, мысленно восстановить линии, скрытые на сборочном чертеже другими деталями; операции трехмерного вырезания.

Добавление элемента - пересечение поверхностей; создание сборочного чертежа; изображение резьбового соединения деталей; архитектурно-строительное черчение.

Гуманитарные исследования • 2017 • №4

123

Практически все трехмерное моделирование основано на соединении нескольких примитивов (призма, цилиндр и т. д.), в результате которого можно получить трехмерные модели самых сложных деталей.

Изменение геометрической структуры элемента -происходит при рассмотрении проецирующего положения прямой (прямая преобразовывается в точку) и плоскости (плоскость и все ее содержание проецируется в прямую). Эти же операции встречаются в преобразовании чертежа; в инженерной графике существует множество условных изображений и упрощений на чертеже (например, зубчики резьбы изображаются как сочетание основной и тонкой линий); также существует ряд упрощений и условностей в трехмерном моделировании.

Изменение пространственного положения элемента происходит при преобразованиях чертежа, создании и деталировании сборочного чертежа, создании трехмерной модели сборочной единицы (рабочее положение детали не соответствует тому, как она изображена на рабочем чертеже или в какой ориентации пространства выполнена ее трехмерная модель).

Выполнение всех графических работ подразумевает умение проставлять и вычислять размеры, т. е. использовать размерные связи, в компьютерной графике это наиболее выражено в параметризации, когда задается зависимость одного параметра Ь от другого а по некой формуле (например, Ь = 2а), и тогда при изменении параметра а параметр Ь меняется автоматически.

Пространственные связи - выполнение всех графических работ основано на перпендикулярности и параллельности линий, в инженерной графике в качестве примера можно назвать выполнение наклонного сечения, в компьютерной графике весь процесс создания трехмерной модели сборочной единицы основан на пространственных связях (соосность, параллельность, расстояние между элементами моделей деталей и т. д.).

Функциональные связи - линии связи в эпюре Монжа, которые в инженерной графике переходят в проекционную связь. Все трехмерное моделирование основано на функциональной связи: если сначала создан объект по некой операции, а потом из объекта вырезано отверстие, то при удалении первой операции исчезает вся модель.

Инверсия структуры (в данном случае можно сказать «преобразование структуры») - на основе этой операции построены все методы преобразования чертежа, процессы создания и деталирования сборочного чертежа, в компьютерной графике создается ассоциативный чертеж детали по ее трехмерной модели.

Изменение отдельного элемента - методы преобразования чертежа (например, найти натуральную величину отдельного объекта для дальнейшего решения задачи в прежних плоскостях проекций). Эскизирование деталей с натуры и архитектурно-строительное черчение связаны с проектированием, т. е. созданием чего-то нового на основе существующего задания; вся параметризация основана на том, что изменение одного элемента может привести к изменению всех остальных элементов при должном задании параметров.

Изменение связи между элементами - методы преобразования чертежа (первоначальное графическое условие преобразуется с тем, чтобы получить параллельность или перпендикулярность между объектами); работа с дополнительными видами, выносными элементами, сечениями в инженерной графике; в параметризации этот процесс сводится к изменению формул зависимости параметров друг от друга.

Изменение членения целого на части - прямая в начертательной геометрии чаще всего задается отрезком; на этой операции основан весь процесс деталирования сборочного чертежа; в двухмерном моделировании есть возможность разбивать один элемент на несколько (к примеру, прямоугольник на 4 отрезка).

Объединение элемента в структурные блоки - способы задания плоскости (по трем точкам, по отрезку и точке и т. д.). Создание сборочного чертежа предполагает объединение информации нескольких чертежей деталей; в компьютерной графике можно объединять несколько элементов в макроэлемент. Можно сказать, что весь процесс создания трехмерной модели сборочной единицы построен на объединении моделей деталей.

Перестановка элементов - чаще всего встречаются при преобразовании чертежа, при создании и деталировании сборочного чертежа, а также в двухмерном и трехмерном моделировании. Весь процесс создания трехмерной модели сборочной единицы построен на перестановке моделей деталей в пространстве.

Проведенный анализ доказывает, что изучение геометро-графических дисциплин в рамках высшей школы неотъемлемо связано с развитием составляющих готовности оперировать пространственными объектами. Это, в свою очередь, способствует формированию у студентов технических специальностей гибкого мышления, умения ориентироваться в конструкторской и технологической документации, способности вести профессиональный поиск на протяжении всей жизни и понимать смысл, направление и цели этой деятельности.

1. Пьянкова Ж. А. Возможности графического редактора «КОМПАС 3D» при формировании компетенций студентов в процессе обучения геометро-графическим дисциплинам // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В. П. Астафьева. 2016. № 3(37). С. 95-100.

2. Шангина Е. И. Современное состояние геометро-графической подготовки студентов технических университетов // Казанский педагогический журнал. 2009. № 7-8. С. 5-11.

3. Кригер В. Ф. Пространственно-графическое моделирование и развитие творческих способностей студентов. Воронеж : Изд-во ВГУ, 1989. 184 с.

4. Пьянкова Ж. А. Формирование готовности студентов оперировать пространственными объектами в процессе изучения геометро-графических дисциплин : дис. ... канд. пед. наук. Екатеринбург, 2015. 173 с.

© Пьянкова Ж. А., 2017

124

Гуманитарные исследования • 2017 • № 4