Назад

О проблемах преподавания начертательной геометрии и инженерной графики

Фото Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич (Балтийский Государственный Технический Университет "Военмех")



Дискуссия по проблемам преподавания графических дисциплин, которая «тлела» много лет, разгорелась с новой силой после ряда публикаций и, в первую очередь, после публикации в газете «Поиск» статьи «Начертили и забыли» 14 марта 2007г.

 Автор статьи проф. Тунаков назвал преподавание начертательной геометрии издевательством над студентами. Не останавливаясь на оценке этой публикации читателями в Интернете и комментариях к ней, приведём некоторые цитаты.

Мой опыт показывает, что на современных системах компьютерной графики, например “Компас”, любая задача начертательной геометрии решается просто, наглядно, точно и быстро. Мне удалось наладить чтение лекций с применением компьютера и мультимедийного проектора. Это позволило строить все чертежи непосредственно на экране, прямо на глазах у студентов. Качество лекций и доходчивость стали существенно выше. Занятия вызывают большой интерес у учащихся. Подобной работой занимаются и другие преподаватели во многих вузах. Известны публикации в методической литературе. Обычно в них главный упор делается на то, что студенты с помощью компьютеров значительно лучше осваивают методы начертательной геометрии, пишет автор.

Преподавание начертательной геометрии с использованием мультимедийной техники давно не является новинкой, несомненно, способствует интенсификации учебного процесса, а вот по поводу доходчивости есть сомнение, подтверждённое опытом ряда кафедр вузов Санкт-Петербурга. Если профессор заменил чертежи на доске картинками на экране без раздаточных материалов, требующих доработки на лекции, то он просто упростил жизнь себе, но не студентам, которые с интересом посмотрели «кино» и тут же забыли т.к. осталась без подключения важнейшая цепочка в обучении графическим дисциплинам: рука – мозг.

 Если же задачи решались средствами графического пакета, то это не начертательная геометрия. На сайте кафедры Инженерной и компьютерной графики петербургского ИТМО в разделе «Дискуссии» можно найти справедливое утверждение проф. Тозика о том, что попытка переложить рутинные и детерминированные действия при решении задач начертательной геометрии на графические пакеты в учебном процессе, безуспешна.

Ещё одна цитата из Тунакова. Но насколько эта наука нужна для практики? По роду моей научной работы ранее мне приходилось часто бывать в различных конструкторских бюро, преимущественно авиационной промышленности, в разных городах. В беседах с опытными конструкторами, имеющими большой стаж работы, задавал им один и тот же вопрос: “Как часто вам приходилось использовать в своей практической работе методы начертательной геометрии?” Отвечали: или “Никогда”, или “Почти что никогда”. Что же получается? Мы вынуждены учить студентов решению задач, которые совершенно не нужны даже профессионалам.

Видимо, мы с профессором Тунаковым бывали в разных конструкторских организациях. Именно опытные (а не молодые) конструкторы отмечают, что методы начертательной геометрии (часто неосознанно!) позволили решать задачи по компоновке, проектированию обводов, всевозможных лючков и заглушек, расчёту надувных и воздухоопорных сооружений, транспортёров и конвейеров. В космосе успешно работают уникальные редукторы, рассчитанные с использованием методов начертательной геометрии. Нам удалось познакомиться с применением способов преобразования чертежа при составлении алгоритмов программного обеспечения для обработки массивов координат узловых точек профилей зубчатых передач, а также при визуализации процесса зацепления.

Последняя цитата. Опыт преподавания показывает, что пространственное мышление студентов проще всего вырабатывается при изучении трехмерной компьютерной графики и технического рисования. Их и надо использовать, а не возлагать несбыточные надежды на начертательную геометрию.

По поводу технического рисования нет возражений. Но где на него взять временные ресурсы? Нам известно, что техническое рисование сохранилось только у дизайнеров да в МВТУ.

Нами регулярно проводится тестирование пространственного воображения на начало изучения начертательной геометрии и по итогам обучения, которые дают основание не считать, что надежды на начертательную геометрию несбыточны. Это подтверждается и всей 32летней историей проведения внутривузовской и городской олимпиады по начертательной геометрии, в ходе которой студенты с интересом решают прикладные задачи, в полной мере ощущают геометрический смысл стандартов ЕСКД, проявляют фантазию при составлении собственных задач.

Здесь уместна цитата из статьи доктора технических наук Д.В.Волошинова  «Начертательная геометрия. Есть ли у неё будущее в вузе?» под каждым тезисом которой автор готов подписаться. Следует заметить, что бытующее иногда мнение о том, что аксонометрическая или же перспективная проекция на экране является 3D изображением, является грубой теоретической ошибкой, которая, к сожалению, пустила крепкие корни и прочно обосновалась в профессиональном сленге. Не менее важен и другой факт. Оперируя лишь единственным изображением проектируемой сцены (конструкции и т.п.), через плоский графический интерфейс полнофункционально взаимодействовать с 3D моделью принципиально невозможно. Именно поэтому процесс проектирования связан с  использованием различных видов, занимающих «удобное» положение, покачиванием модели для ощущения ее «пространственности» и другими операциями, подобными этим. Синтез любой задаваемой поверхности подразумевает тот или иной способ двухкартинного (в том числе неявного) формирования ее модели. Даже в условиях безбумажного производства необходим контроль качества выполнения проектных работ. Вряд ли в обозримом будущем удастся изобрести что-то более эффективное для этих целей, чем  зрительный анализ изображения (чертежа), вычерченного на плоском листе бумаге в соответствии с требованиями ЕСКД в «неудобных» для понимания ортогональных видах. Перечень операций подобного рода можно продолжать достаточно долго. По сути, в основе всех эти действий лежат теоретические положения все той же начертательной геометрии, которые необходимо понимать. Разве что эпюры больше строить не придется. 

В журнале Высшее образование в России (2008г., №5) появилась статья В.Рукавишникова «Геометро-графическая подготовка инженера: время реформ», где отмечается, что с развитием ИПИ технологий начертательная геометрия не соответствуя, в частности, фундаментальности (?) и целостности образовательной парадигмы способствует кризису в области геометро-графического моделирования. Утверждается, что одной из причин кризиса является название дисциплины! Отмечается, что и инженерная графика ограничена рамками двумерного моделирования. Предлагается заменить начертательную геометрию и инженерную графику новым курсом «Инженерное геометрическое моделирование», в задачи которого входит: изучение визуально-образного геометрического языка (семантики и синтаксиса); технологии описания геометрических моделей на этом языке; правил выполнения и оформления конструкторской документации по ЕСКД; технологии четырёхмерного геометрического моделирования; основ технического дизайна.

 Не вступая в дискуссию по сути содержания такого курса, хочется спросить: а не вторгается ли автор в сферу преподавания IT-дисциплин и дисциплин художественных? Какие временные ресурсы требуются для такого обучения и насколько они сравнимы с теми, что выделяются на графические дисциплины? Нам представляется, что ответ однозначен.

В статье «О перспективах нового теоретического курса как альтернативе начертательной геометрии» А.Хейфец замечает, что если работать с проекциями и держать в голове пространственный образ, то пространственное мышление активно развивается. Но сейчас это все одно, что “играть в шахматы” – полезно для ума, кому-то доставляет удовольствие, но полезно ли для дела?

Очень полезно. Хотя бы потому, что то, что полезно для ума – полезно для дела. Как известно, школа учит читать, писать, логически мыслить, находить решение в нестандартных ситуациях – рефлексировать как теперь модно говорить. Акцент на рефлексию делается и в проекте «Наша новая школа». Совсем не случайно, для развития этих качеств во многих школах вводятся уроки шахмат. Могу привести множество примеров о достижениях моих бывших студентов и коллег шахматистов (от перворазрядников до гроссмейстера)  в науке и технике.

Высшая школа решает те же задачи на другом уровне. Писать -  владеть графическими пакетами, знать основы САПР. Читать – знание основ построения проекционного чертежа, умение читать чертежи, которые как архивный материал не потеряют своей ценности. На этом этапе роль начертательной геометрии – вполне подходящей для роли шахмат в деле развития эвристического мышления трудно переоценить. Таковы задачи кафедры, преподающей графические дисциплины.

Теперь трезво оценим первокурсника, вернее 80% поступающего в настоящее время контингента. Это человек со слабо развитым пространственным представлением, не изучавший в школе черчения, плохо знающий геометрию, не умеющий организовать самостоятельную работу, освободившийся от прессинга учителей и родителей и не умеющий адекватно распорядиться свалившейся на голову свободой.

 На его обучение у нас есть 68 аудиторных часов.

 Снова цитирую А.Хейфеца. Итак, как автор видит новый теоретический курс.  Концептуально – за основу следует взять структуру учебного курса НГ. По каждому разделу курса показать новые подходы к его раскрытию на основе прямого оперирования в пространстве, без проекционных преобразований. Экскурсы в НГ, конечно, возможны и неизбежны. Но, все-таки, отказ от детального изложения методов НГ дает большие резервы времени для более глубокого изучения геометрических закономерностей, выхода на технологические приложения.

Возражает Д.В.Волошинов. Отрицание необходимости изучения начертательной геометрии как ненужной науки может иметь нежелательные последствия. Данная мысль не преследует цели убедить читателя, что эта наука нужна абсолютно всем в равной мере. Возможно, содержание отдельных ее разделов в учебных курсах следует серьезно пересмотреть, сообразуясь с потребностями производства и веяниями времени. Реалии нынешнего дня таковы, что, видимо, не все студенты в своей будущей профессиональной деятельности столкнутся с решением задач сложного функционального формообразования. Возможно, им достаточно лишь поверхностного изучения основ геометрической науки. Однако незнание методов этой дисциплины может стать серьезной проблемой для тех, кто собирается разрабатывать сложную технику, технологические процессы и специализированные информационные системы – для магистров и  аспирантов. Не следует забывать и еще одно обстоятельство, о котором почему-то предпочитают не говорить вслух: владение методами начертательной геометрии при определенных обстоятельствах – знание стратегического значения.

 Нет сомнения в том, что преподавание графических дисциплин требует совершенствования. Многое в том, что предлагает А.Хейфец и своевременно и интересно. Представляется, что это актуально для современного межкафедрального курса в содружестве с IT специалистами и профилирующими кафедрами.  Однако, пока такое редкое содружество не налаживается, не следует делать резких движений и внедряться в сферы специальных кафедр, большинство из которых пока не слишком озабочено проблемами ИПИ технологий. Отечественное образование достаточно инерционно, что позволяет сохранять его фундаментальность.

А упомянутые выше 68 аудиторных часов можно распределить так:

О глубине проработки разделов говорить не приходится. Такова реальность.

Вопросы и комментарии к докладу:


Фото
Бояшова Елена Петровна
(26 февраля 2011 г. 13:23)

Здравствуйте, уважаемый Дмитрий Евгеньевич!

Прочитав Вашу статью, нашла много общего со своими мыслями. В течение нескольких лет наблюдаю, как развивается пространственное мышление у моих студентов-дизайнеров. Это очень большая проблема, которая меня волнует и которую приходится решать ежедневно. По своему опыту знаю, что большинство студентов, поступающих на нашу специальность, не готовы мыслить пространственно, что мешает им решать учебно-профессиональные задачи. Многие из них в соответствии с принципами  академического рисунка приучены видеть однопланово. Меня волнует системный подход к оценке этих проблем. Хотелось бы (если Вы не будете возражать) подробнее ознакомиться с методикой проводимого Вами тестирования  и поделиться мыслями по этому поводу.

С уважением Бояшова Е.П.

Фото
Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич
(26 февраля 2011 г. 18:53)

Здравствуйте, уважаемая Елена Петровна.

15 марта у нас на кафедре будет семинар по линии Дома Учёных. Я буду делать доклад по олимпадам. Можем на нём обсудить и данную проблему.

С уважением Тихонов-Бугров.

Фото
Бояшова Елена Петровна
(9 марта 2011 г. 12:17)

Спасибо за приглашение, Дмитрий Евгеньевич! Обязательно приду, с уважением,Бояшова Е.П.

Фото
Славин Борис Матвеевич
(10 марта 2011 г. 0:15)

Здравствуйте, уважаемый Дмитрий Евгеньевич! Я с большим интересом слежу за развернувшейся дискуссией о будущем начертательной геометрии. должен сказать, что я тоже не сторонник тех резких взглядов, которые настойчиво проповедует А.Л.Хейфиц, хотя, безусловно, с некоторыми его мыслями и доводами нельзя не согласиться. Вы привели очень удачный пример с КБ. Только что преподаватели нашей кафедры прошли стажировку в крупном КБ судостоительного профиля, работающего в кооперации с крупными отечественными КБ и фирмами Финляндии, Норвегии и т.п. Так вот в ответ на наш вопрос: "На какие разделы необходимо обратить большее внимание при графической подготовке?" был получен однозначный ответ: "Пусть, в первую очередь, изучают основы начертательной геометрии, без нее нет пространственного воображения, а значит нет конструктора". Кстати, это говорили, как не покажется странным, достаточно молодые конструкторы. Поэтому, считаю, что начертательная геометрия как и любая наука не может быть застывшей догмой и, конечно, требует определенной коррекции и советшенствования. Но полная ее замена 3D моделированием - не решение проблемы ее совершенствования. А приведенные факты из опыта работы различных КБ говорят о том, что "слухи о ее смерти сильно преувеличены" (вспомним М.Твена), на чем так горячо настаивает глубокоуважаемый мною профессор А.Л.Хейфиц.

С уважением. Б.М.Славин

Фото
Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич
(10 марта 2011 г. 15:37)

Здравствуйте, уважаемый Борис Матвеевич. Очень рад найти единомышленника близкого к реальным конструкторским проблемам. Жду вашего выступления на круглом столе. Там заявлена, на мой взгляд, актуальная тема: как преподавать в новых условиях уже в новом учебном году.

С уважением Д.Е.Тихонов-Бугров.


Назад