Инновационная стратегия графической подготовки будущих специалистов

УДК 681.327.1

ИННОВАЦИОННАЯ СТРАТЕГИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ

Е.А. Степанова

Рассмотрены возможности использования современной системы проектирования AutoCAD в учебном процессе.

Opportunities of AutoCAD usage in educational process are considered.

Дисциплина «Начертательная геометрия. Инженерная графика» ставит перед собой задачи одновременного развития таких видов мышления, как пространственное, конструктивное, геометрическое, алгоритмическое.

При традиционном подходе к преподаванию дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика» основным источником информации об объекте служат ортогональные и аксонометрические проекции, необходимые и достаточные для мысленного представления его формы. Проектирование, изготовление и эксплуатация машин, механизмов и других технических объектов связана с их моделями, которые действительно на практике представляются графически в виде рисунков, эскизов, чертежей.

На современном этапе развития науки и техники к графической подготовке технических специалистов предъявляется новое требование - владение компьютерной графикой. Поэтому для технического университета актуальным является совершенствование обучения дисциплинам, обеспечивающим графическую подготовку студентов. Внедрение компьютерных технологий трехмерного моделирования в учебный процесс требует переосмысления сложившихся традиций, так как наиболее полным, точным и наглядным источником информации об объекте становится его 3Б-модель, с использованием которой может быть при необходимости оформлена конструкторская документация на электронных или бумажных носителях. При двухмерном моделировании результатом проектирования являются чертежи, при трехмерном - твердотельная модель. При изложении новых технологий проектирования до студентов доводятся преимущества трехмерного твердотельного моделирования. Чертежи - лишь один из видов представления модели. Трехмерная модель для конструктора - более удобный и эффективный способ воспроизведения замысла. Благодаря графическим возможностям современных компьютеров модель можно рассматривать на экране со всех сторон.

Примерная программа дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика», обобщая многолетний опыт, отражает устаревшую методологию инженерной деятельности. Главной целью традиционной «ручной» графической подготовки студента было развитие пространственного воображения на базе проекционных методов начертательной геометрии и овладение технологией черчения, т. е. «ручного» графического моделирования. Современные компьютерные технологии предоставляют специалистам широкие возможности по моделированию всевозможных технических объектов и их различному графическому представлению (трехмерные твердотельные, фотореалистичные изображения). Безусловно, для формирования представления моделей на экране компьютера используются методы начертательной геометрии. В процессе изучения курса «Начертательная геометрия» студенты решают задачи «вручную» с использованием карандаша, линейки, циркуля. Применение пакета AutoCAD дает возможность изучить начертательную геометрию на более высоком уровне, повышающем точность построения.

Компьютеризация черчения не решает другой задачи - повышения наглядности при преподавании начертательной геометрии. Студенты плохо представляют пространственную сущность построений, выполняемых на ортогональных плоскостях в соответствии с методом Монжа. Компьютерные технологии обучения отдельным дисциплинам чрезвычайно актуальны в современных образовательных системах. Под компьютерной технологией обучения понимается такая организация учебной деятельности, средством осуществления которой является компьютер. Методика компьютеризации преподавания фундаментальных инженерных учебных дисциплин является сегодня одной из ключевых проблем учебного процесса высшей профессиональной школы. Необходимо использовать учебно-методический комплекс по начертательной геометрии, содержащий краткий иллюстрированный конспективный курс, а также двух- и трехмерные цветные графические иллюстрации, выполненные с помощью средств САПР. Трехмерная графика позволяет представлять динамичные геометрические модели, обеспечивающие всесторонний обзор изучаемого объекта. В активном восприятии студентами изучаемого материала важное значение имеет способность преподавателя придать своему изложению увлекательный характер, чему во многом способствуют визуальные возможности современных систем автоматизированного проектирования. Красочные трехмерные и плоские изображения геометрических объектов, иллюстрирующие решение графических задач, привлекательны для студентов. Обучение с помощью компьютера, являясь мощным мотивационным средством, индивидуализирует процесс обучения.

Изучение курса дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» осуществляется в компьютерном зале КамчатГТУ с применением современной системы проектирования AutoCAD-2009. Приобретя навыки работы в качестве пользователей с графической системой AutoCAD, студенты выполняют лабораторные и расчетно-графические работы: вычерчивание контура детали, имеющего сопряжения, выполнение разрезов, сечений, видов моделей и их аксонометрических проекций, а также сборочного чертежа изделия. При выполнении последнего студенты создают изображения отдельных деталей сборочной единицы на различных слоях. Это позволяет контролировать совместимость деталей при компоновке. Включая или выключая слои, можно вводить или выводить детали из общей компоновки, создавая тем самым удобства в подборе различных вариантов конструкции изделия. В настоящее время разработаны лабораторные работы и индивидуальные задания, в ходе выполнения которых студент создает твердотельную модель, рассматривает ее со всех сторон, разрезает ее, затем вновь воссоздает целую модель и средствами компьютерной графики формирует плоский чертеж модели в пространстве листа (рис. 1).

Полученные студентами навыки по выполнению конструкторской документации с применением современных компьютерных технологий в среде системы проектирования AutoCAD находят дальнейшее применение при курсовом и дипломном проектировании.

В AutoCAD возможно выполнить визуализации уже готовых проектных решений, причем визуализации презентационного качества. Сейчас принято сопровождать каждую статью по САПР-программам тонированным изображением какой-нибудь детали, которые делаются в специализированных мультимедиа 3D-программах. Но что делать, если необходимо выполнить тонированное изображение детали, фасада здания, несложного интерьера, а на компьютере, предназначенном для конструкторских работ, имеется только AutoCAD? Инструментарий визуализации в AutoCAD достаточно эффективен, поддерживаются все типы тонирования. Кроме того, разработаны лабораторные работы, индивидуальные задания и по этому направлению использования AutoCAD (рис. 2).

Рис. 1. Компоновка твердотельной модели

Рис. 2. Разработка и визуализация пространственных конструкций

Главная цель модернизации графической подготовки - существенный рост производительности и качества обучения без увеличения количества учебных часов. Задача технических вузов в области компьютерной графической подготовки состоит в формировании и предоставлении студентам таких образовательных услуг, которые позволят будущим специалистам наряду с освоением фундаментальных основ овладеть прикладными приемами современных компьютерных графических технологий. Такие технологии позволяют освоить больший объем знаний и умений в течение значительно меньшего времени, резко повысить производительность и качество результатов учебной работы.

Литература

1. Романычева Э.Т., Соколова Т.Ю., Шандурина Г.Ф. Инженерная и компьютерная графика. - М.: Пресс, 2001. - 592 с.

2. Красильников Г.А., Самсонов В.В, Тарелкин С.М. Автоматизация инженерно-графических работ. - СПб.: Питер, 2001. - 256 с.

3. Полещук Н.Н., Савельева В.А. Самоучитель AutoCAD-2007. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 624 с.