Studiul geometriei descriptive în lumina informatizării educației grafice inginerești

Konstantin Volkhin
Candidat la Științe Pedagogice, profesor asociat al Departamentului de Geometrie Descriptivă al Universității de Arhitectură și Construcții din Novosibirsk.







Grafica este un proces prin care o persoană dobândește abilitatea de a percepe, crea, salva și transmite diverse informații grafice despre obiecte, procese și fenomene. Să analizăm secvența formării abilităților de lucru cu modelele grafice de obiecte în procesul de pregătire a activităților de inginerie în stadiul școlii-universității.

În școala de învățământ general, discipline precum desenul, geometria, desenul pot fi considerate responsabile pentru formarea de abilități în lucrul cu modelele grafice de obiecte. Studiul fiecărei discipline urmărește anumite obiective. Desenul este destinat în special dobândirii abilităților imaginilor realiste ale obiectelor. Planimetrie și geometrie geometrie ca secțiuni destinate să formeze respectiv capacitatea de a lucra cu imagini plane simplu obiecte geometrice și dimensionale din proiecțiile lor paralele și centrale arbitrare. Scopul studiului este de a dobândi abilități de redactare de citire și de proiectare desen - plat model de proiecție ortogonală a caracteristicii în plane reciproc perpendiculare.

Educația grafică ulterioară este dobândită într-o instituție de învățământ profesional. Într-un colegiu tehnic pentru educație inzhenernograficheskoe, precum și în școală, să îndeplinească mai multe discipline academice, dar fundațiile sale sunt formate în studiul geometriei descriptive (NG) și grafică inginerească (IG). În mod tradițional, studiul acestor discipline vizează formarea aptitudinilor de percepție și crearea unui document de design - un model ca unul dintre tipurile de informații de inginerie.

învățământ de inginerie grafică cu scopul de abilități pentru a lucra cu cele mai complexe, din punct de vedere al percepției umane, imaginea obiectului - desene de proiecție care conțin numeroase convenții și simplificare. Dificultățile tehnice în crearea unei astfel de imagini au contribuit la dezvoltarea instrumentelor de automatizare pentru proiectare și construcție, iar vârful acestui proces a fost apariția unor pachete grafice moderne. Evoluția sistemelor CAD capabilități instrument a avut loc în fazele opuse ale educației grafice: utilizarea calculatorului ca instrument pentru construirea unui produs de desen bidimensional prin modelul geometric tridimensional al unui model virtual de informare.

Dezvoltarea instrumentelor hardware și software pentru lucrul cu informații grafice a dus la faptul că instrumentul principal pentru crearea, stocarea și prelucrarea imaginilor a fost un calculator. Dacă analizați tipurile de informații grafice utilizate în inginerie pentru a implementa suportul informațional al ciclului de viață al produsului de la proiectare la eliminare, în fiecare etapă vor fi relevante diferite tipuri de documente electronice. Printre acestea putem distinge cum ar fi documentația tradițională a proiectului, modelul de produs informativ virtual și informațiile de prezentare. În acest sens, educația grafică într-o universitate tehnică ar trebui să vizeze formarea unui specialist care deține mijloace moderne de prezentare a informațiilor.

Geometria descriptivă este o disciplină profesională generală, cu care începe formarea grafică inginerică într-o instituție de învățământ superior. Pentru studiul său reușit, elevul trebuie să aibă abilitățile de a realiza cele mai simple construcții geometrice și un anumit nivel de dezvoltare a imaginației spațiale. În același timp, se poate observa că o mare parte din problemele întâlnite în rezolvarea problemelor geometriei descriptive este tocmai lipsa abilităților de a lucra cu instrumentele tradiționale de desenare și pachetele grafice. Experiența cu instrumente de desen trebuie să fie achiziționate înainte de intrarea în universitate, precum și elementele de bază ale graficii pe calculator și proiectarea asistată de calculator ca o cursuri de liceu concepute pentru a preda mijloacele informatice de dezvoltare și de procesare a imaginii sunt studiate în anii terminali.

În ciuda faptului că în programul de lucru al disciplinei „Geometrie descriptivă“ nu este furnizat la timp, aptitudinile pregătirii elevilor în utilizarea instrumentului de desen, realitatea obiectivă necesită dezvoltare a efectua construcții grafice simple în studiul geometriei descriptive, care nu este scopul subiectului. Astăzi, este mai ușor și mai rapid să antrenezi un student pentru a realiza construcții grafice folosind programe de calculator decât pentru a face un desen cu instrumente de desen tradiționale. În acest caz, motivația de a studia greu pentru percepția subiectului de către elevi este în creștere, la fel ca în studiul aptitudinilor dobândite în utilizarea tehnologiei moderne a informației în inginerie.

Geometria descriptivă este o secțiune a geometriei în care figurile spațiale, precum și metodele de rezolvare și investigare a problemelor spațiale sunt studiate folosind imaginile lor pe plan. Pentru a realiza construcții grafice pe plan, puteți folosi KOMPASGrafik, un sistem pentru automatizarea operațiunilor de desen în sensul lor tradițional. Hârtia înlocuiește spațiul de lucru bidimensional, iar în locul instrumentelor de desen, se utilizează un set de instrucțiuni pentru realizarea construcției grafice. Tehnologia karandashnobumazhnoy Cerere de construcții geometrice într-un mediu în care trasor, cum ar fi un consiliu de desen, în învățământul superior pot fi găsite doar ca piesă de muzeu, și pentru linii paralele și perpendiculare este utilizat în cel mai bun caz, T-pătrat, și de multe ori un set de triunghiuri, ceea ce duce la o scădere de precizie ascuțite construcții grafice. Ca urmare, înțelegere și respect pentru studenții algoritmilor pentru rezolvarea problemelor de poziție și metrice ale geometriei descriptive încetează să mai fie factorul determinant în corectitudinea misiunii, și invers, poate provoca incertitudine în înțelegerea subiectului. Corectarea greșelilor făcute în timpul executării lucrărilor, duce la multiple ștersături și retrasarea, care crește în mod semnificativ complexitatea procesului educațional și reduce numărul de probleme educaționale rezolvate. Cerere de înregistrare a sarcinilor pachetului unelte grafice descriptiv geometrie desen elimină problemele descrise mai sus și permite combinarea preciziei de calcul algebrice si vizualizare construcțiilor geometrice, pentru a face înțelegerea conținutului subiect responsabil de corectitudinea deciziei. Experiența cu pachetul grafic achiziționat de către studenți destul de repede, iar timpul petrecut pe familiarizarea cu programul, pe deplin compensat de faptul că revizuirea și corectarea lucrărilor de grafică executate în formă electronică, nu are nevoie de o reînnoire completă a figurii.







Studiul geometriei descriptive în lumina informatizării educației grafice inginerești

Fig. 1. Sisteme de coordonate KOMPAS-Graph și geometrie descriptivă

Trebuie remarcat faptul că atunci când aplicăm orice pachet grafic pentru rezolvarea problemelor geometriei descriptive, există unele dezavantaje asociate cu nepotrivirea sistemelor de coordonate (Figura 1). Spațiul de lucru al unui pachet grafic este un plan, poziția oricărui punct în care este dată de coordonatele x și y. Implicit, axele de coordonate au direcții acceptate în matematică. Formarea unui complex de desen geometrie descriptivă are loc combinarea a două planuri reciproc perpendiculare ale proeminențelor, proiecțiile planului orizontal prin rotație în jurul axei x pentru a se alinia cu planul frontal. Pe planul astfel obținut, folosim trei coordonate (x, y, z) pentru a construi proiecțiile obiectului.

În plus, direcțiile axelor coordonatelor geometriei descriptive și ale sistemului mondial, instalate implicit în orice pachet grafic, diferă. Dacă direcția axelor x și y poate fi adusă în concordanță cu introducerea sistemului de coordonate utilizator, atunci folosirea coordonatei z necesită convenții suplimentare. Introducerea z coordonate în panoul Proprietăți în valoare de dialog y coordonate cu semnul „minus“, așa cum se arată, complică foarte mult înțelegerea elevilor de formare a proiecției de imagini ale obiectelor. Acest lucru poate fi evitat prin construirea unui pachet grafic pentru a efectua precum și o face pe hârtie pentru construirea de proiecții punct cu coordonate (x, y, z) pe ordonata punctului cu coordonatele (x, 0) segmente perpendiculare este redusă - linie de proiecție Conexiuni în care nu se utilizează o riglă și prin introducerea unei lungimi în caseta de dialog a panoului de proprietăți, amână distanțele ascendente egale cu coordonatele z. și în jos - y.

Studiul geometriei descriptive în lumina informatizării educației grafice inginerești

Fig. 2. Exemplu de rezolvare a sarcinii grafice individuale "Straight and Plane"

Organizarea de formare a geometriei descriptive în mediul KOMPASGrafik permite studiul simultană a conținutului supus familiarizarea studenților cu capacitățile instrumentale ale sistemului. Astfel, studiul metodelor grafice puncte de referință, linii, abilități plane dobândite creează sisteme și metode de construire a obiectelor geometrice simple de coordonate utilizator într-un mediu de calculator, și în soluțiile de proces ale problemelor poziționale și metrice - abilități georeferențiate și editare consumabile imagine, paralele și perpendiculare linii. În Fig. 2 prezintă un exemplu de execuție a unei sarcini grafice individuale "Straight and Plane", realizată folosind KOMPASGraphik. În rezolvarea problemei algoritmilor geometriei descriptive au fost studiate, concepute pentru a rezolva problema pozițional (găsirea punctul de intersecție al liniei și planul) și probleme metrice (definiție de dimensiuni segment și triunghi).

Studiul geometriei descriptive în lumina informatizării educației grafice inginerești

Fig. 3. Modelul cilindrului și conului

Abilitățile construcțiilor geometrice bidimensionale în KOMPASGraphik, formate în timpul procesului de desenare a diagramelor, ne permit să trecem la modelarea 3D în sistemul KOMPAS3D. Utilizarea instrumentelor de modelare KOMPAS3D pentru a demonstra algoritmii de formare a suprafețelor studiate în geometrie descriptivă contribuie la o percepție mai bună a informațiilor educaționale și dobândirea de competențe în crearea de modele electronice de obiecte. Aceste modele (Fig. 3) facilitează lucid desen proiecție de construcție, precum și diagramele de comparație obținute în KOMPASGrafik cu desenul asociativ permite studentului de a verifica performanța corectă (Fig. 4).

Studiul geometriei descriptive în lumina informatizării educației grafice inginerești

Fig. 4. Un exemplu de înregistrare a unei sarcini grafice individuale "Intersecția unui cilindru și a unui con"

Până la sfârșitul studenților semestru geometriei descriptive folosind COMPASS, dobândesc abilități de modelare geometrică - atât plate și tridimensionale, care, la rândul său, creează o platformă pentru organizarea studierii unui desen de inginerie în KOMPAS3D mediu care să permită să înceapă pregătirea documentației de proiectare cu model de produs de construcție urmat verificarea documentelor asociative de design grafic, în conformitate cu ESKD.

Practica de a folosi COMPASS3D în procesul de predare a geometriei descriptive a arătat că utilizarea pachetelor grafice în cadrul formării grafice inițiale la universitate este adecvată și nu afectează conținutul subiectului. Trebuie remarcat faptul că utilizarea de desen pachetul grafic pentru rezolvarea problemelor educaționale la etapa inițială a învățământului superior contribuie la formarea de competențe constante de utilizare a tehnologiei moderne a informației pentru a rezolva problemele de producție și, astfel, creează condițiile pentru pregătirea profesioniștilor IT moderne pentru diverse industrii.

Articole recomandate

Viitorul sistemelor CAM

O nouă linie de grafică profesională NVIDIA Quadro - în centrul calculului vizual

Compania NVIDIA și-a actualizat linia de carduri grafice profesionale Quadro. Noua arhitectură a lui Maxwell și capacitatea crescută de memorie îi permit să lucreze productiv cu modele mai complexe la cele mai înalte rezoluții. Performanța aplicațiilor și viteza de procesare a datelor au crescut de două ori față de soluțiile Quadro anterioare

OrCAD Capture. Metode de creare de biblioteci și simboluri pentru componente electronice

Acest articol descrie diferite tehnici și metode de creare a componentelor în OrCAD Capture, care vor ajuta atât utilizatorii experimentați, cât și cei novici să reducă semnificativ timpul pentru dezvoltarea bibliotecilor de componente și îmbunătățirea calității acestora







Trimiteți-le prietenilor: