Назад

Модульное построение интегрированного курса «Инженерная графика»

Фото Зеленовская Наталия Вячеславовна (Белорусский государственный аграрный технический университет )

Соавтор(ы): Шабека Леонид Степанович

Применение трехмерного компьютерного моделирования для создания различных технических форм, представления динамических процессов и получения традиционных чертежей требует достаточного запаса плоских и пространственных геометрических фигур у проектировщика, знания их свойств и алгоритмов решения различных позиционных и метрических задач, хорошего пространственного мышления и эстетического вкуса. Все эти знания, умения и качества в значительной мере должны развиваться в до-университетских ступенях образования и получать свое логическое завершение при изучении начертательной геометрии и технического черчения в университете.

Проведенное нами исследование стартового уровня геометро-графической подготовки студентов первого курса показало, что многие студенты не могут дать полного определения геометрических тел, раскрыть понятие проекции точки, охарактеризовать взаимное расположение прямых в пространстве и относительно системы координат, изобразить проекции плоскогранной детали по указанным направлениям, не говоря уже о слабых графических навыках. Учитывая такую ситуацию и требования к усилению геометрической подготовки инженера, вызванные широким применением информационных технологий, требуется поиск наиболее эффективных форм и методов интенсивного обучения, перестройки содержания и структуры курса начертательной геометрии.

Традиционно курс начертательной геометрии строился в соответствии с существующими учебниками по начертательной геометрии, что с учетом отмеченных выше трудностей и дефицита учебного времени, для многих студентов оказывался непосильным, и приходилось довольствоваться весьма скромными результатами на выходе.

В результате дидактического анализа различных методических подходов и тенденций нами разработана и внедрена в учебный процесс новая структура интегрированного курса «Инженерная графика», построенная на модульном принципе. Каждый модуль содержит логически завершенный теоретический материал и взаимосвязанную с ним систему задач для его закрепления и развития практических навыков и может изучаться в течение нескольких занятий в зависимости от исходного уровня геометро-графической подготовки студентов. Содержание курса построено на интегрированном изучении традиционной начертательной геометрии и элементов трехмерного компьютерного моделирования. Учебный материал сгруппирован в несколько модулей, которые включают теоретический материал, упражнения для практических занятий, контрольные вопросы, варианты условий к индивидуальным графическим работам и методические рекомендации по их выполнению [1]. В первом модуле «Образование обратимых проекционных изображений» изучаются методы проецирования, свойства параллельных проекций, аксонометрические проекции (прямоугольная изометрия и косоугольная фронтальная диметрия), образование проекционного комплексного чертежа на примере изображения точек и прямых. Индивидуальные задания включают построение призмы, пирамиды, цилиндра, конуса, шара и тора на ПКЧ и в аксонометрии.

Усвоение материала данного модуля имеет исключительное значение, так как студент начинает активно развивать пространственное представление, осмысливает форму геометрических тел, из которых в дальнейшем будут синтезироваться более сложные технические формы. Все это позволяет легко перейти к построению трехмерных компьютерных моделей,  как эффективного средство самообучения при построении линий пересечения поверхностей геометрических тел.

Важность овладения теоретическими знаниями и умениями при изучении данного модуля определяется тем, что построение любого ПКЧ опирается на трехмерный образ детали, созданный в представлении человека на основе аналитико-синтетической деятельности и умения визуализировать этот образ на бумаге или экране монитора. Параллельно с изображением типовых геометрических тел: призмы, пирамиды, цилиндра, конуса, шара и тора, студенты изучают общие и отличительные признаки в их форме, что позволяет в дальнейшем более продуктивно строить их изображения как на ПКЧ, так и в аксонометрии. Последнее позволяет успешно осваивать построение трехмерных компьютерных моделей для получения чертежей, а так же для уточнения характера линии пересечения поверхностей, проводить геометрический анализ сложных технических форм.

Выполнив полный объем приведенных упражнений и индивидуальных заданий по данному модулю, студент выходит на определенный уровень развития пространственного мышления, обеспечивающий в дальнейшем успешное овладение ПКЧ, средствами наглядной визуализации результатов и этапов творческой деятельности.

Во втором модуле «Геометрические тела» рассматриваются изображения прямых и плоскостей изолировано и во взаимном расположении, когда одна или две геометрические фигуры занимают проецирующее положение, что позволяет закономерно выйти на представление многогранников на проекционном комплексном чертеже. Затем изучаются поверхности вращения и их сечения проецирующими плоскостями. Индивидуальные графические работы требуют построения трех проекций геометрических тел: призмы, пирамиды, цилиндра, конуса, шара и тора, содержащих плоские сечения (2-й этап).

Важность овладения теоретическими знаниями и умениями при изучении данного модуля определяется тем, что многие реальные детали машин ограничены гранными поверхностями и поверхностями вращения, которые легко получаются различной технологической обработкой. Все это определяет широкое применение таких деталей в машиностроении, а, следовательно, необходимость выполнения и чтения их чертежей.

Получив знания по данному модулю и развив навыки их применения, студенты по-настоящему усваивают сущность образования проекционного комплексного чертежа, создают резерв проекционных эквивалентов геометрических тел, на базе которых можно успешно развивать навыки чтения изображений технических форм; синтезировать сложные технические формы из геометрических тел как простейших конструктивов. Все это позволяет в дальнейшем овладеть трехмерным компьютерным моделированием на базе операций объединения, вычитания и пересечения.

Третий модуль «Пересечение поверхностей» посвящен изучению построения линий пересечения поверхностей на комплексном чертеже на базе общего метода посредников. Изучаются случаи пересечения поверхностей, когда одна или две из них занимают проецирующее положение, что находит широкое применение в изображении подавляющего большинства технических форм.

Четвертый модуль «Изображения на чертежах» направлен на развитие умения построения видов, простых и сложных разрезов, сечений на комплексных чертежах. Индивидуальные графические работы требуют построения трех проекций детали, содержащей линии пересечения поверхностей, выполнения разрезов. Интегрированное изучение построения линий пересечения поверхностей и разрезов, позволяет лучшим образом уяснить форму изображаемого предмета и легко перейти к построению линии пересечения поверхностей в отверстиях, активно развивает пространственное представление, комплексно закреплять ранее изученный материал,в конечном счете, создает базу для дальнейшего изучения машиностроительной графики.

Следующий модуль «Метрические и конструктивные задачи»включает теоретические знания, обеспечивающие рациональное решение различных метрических задач: следы прямой, теорему о проецировании прямого угла, пересечение прямой и плоскости общего положения, построение перпендикуляра к плоскости, способы преобразования проекций (замены плоскостей проекций, вращения, совмещения). Дальше в систематизированном виде дается решение следующих метрических задач на определение: расстояний от точки до: точки, прямой, плоскости, поверхности (геометрического тела); от прямой до прямой (параллельных и скрещивающихся), плоскости, поверхности (геометрического тела); от плоскости до плоскости (параллельной), поверхности (геометрического тела), между геометрическими телами; углов между пересекающимися и скрещивающимися прямыми, между прямой и плоскостью, между двумя плоскостями; площадей – натуральной величины плоских фигур и построение разверток.

Завершают модуль задачи, решенные различными способами (методами элементарной геометрии, координатно-векторным методом, методом начертательной геометрии и с помощью трехмерного компьютерного моделирования). Сравнительная оценка различных способов позволяет показать их преимущества и недостатки, раскрыть широкие возможности, которые открывает применение компьютера.

По материалам модуля студенты выполняют индивидуальное задание на построение прямой треугольной призмы по заданным координатам вершин нижнего основания и высоте, а также строят точку симметрично заданной относительно нижнего основания. По существу решают конструктивные задачи на базе применения методов начертательной геометрии.

Оценка результатов учебной деятельности по каждому модулю осуществляется по 10-бальной шкале. При этом учитывается правильность выполнения индивидуальных заданий, владение соответствующим теоретическим материалом, качество графического оформления работы, сроки защиты индивидуальных заданий. Студент, получивший по результатам сдачи каждого модуля  7 и выше баллов, по желанию может быть освобожден от экзамена. Для получения 10 баллов студент должен проявить умение решать задачи на комплексное применение теоретического материала, а также иметь положительные результаты в научно-исследовательской работе.

Во втором семестре изучаются модули «Сборочные чертежи» и «Чертежи деталей машин», «Схемы».

Список литературы

1. Шабека Л.С. Инженерная графика. Учебно-методический комплекс. Часть 1 – Основы проекционного комплексного чертежа / Л.С. Шабека, О.В. Мулярова, Г.А. Галенюк,Н.В. Зеленовская / под. ред. Л.С. Шабека. Мн.–  БГАТУ. 2009. – 265с.

2. Шабека, Л.С. Из опыта по внедрению в учебный процесс блочно-модульной системы/ Л.С. Шабека, Н.В. Зеленовская // Образовательные технологии в преподавании графических дисциплин: материалы II Республиканской научно-практ. конф., Брест, 18-19 мая 2007 г. Брест, 2007. С. 77-80.

3. Шабека, Л.С. Педагогические условия достижения ритмичности учебной деятельности студентов при изучении курса «Инженерная графика»/Л.С. Шабека, Н.В.Зеленовская// Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса в АПК: сборник докладов Международной научно-практической конференции, Минск, 15-18 апреля 2009 г. В 2 ч. Ч.2 /редкол.Шило И.Н.[ и др.] – Минск: БГАТУ, 2009. – С. 218 – 221.

Вопросы и комментарии к докладу:



Назад