Об эффективности использования компьютерного 3D моделирования при изучении графических дисциплин Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 378.146 : 004

Ф. Н. ПРИТЫКИН

Омский государственный технический университет

ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО 3й МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГРАФИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

В работе обоснованы преимущества использования компьютерного 3Р моделирования при изучении графических дисциплин студентами на младших курсах. Показано, что построение наглядных моделей изделий существенно облегчает процесс получения чертежа и значительно увеличивает познавательную активность студентов. Ключевые слова: компьютерная графика, 3Р компьютерное моделирование, учебный процесс.

В настоящее время любая область инженерной деятельности немыслима без использования средств информатизации. Поэтому существует необходимость на ранних этапах обучения студентов в вузе использовать указанные средства для выполнения индивидуальных заданий, лабораторных и курсовых работ. Известно, что основной целью информатизации образования является обеспечение глобальной рационализации интеллектуальной деятельности и за счет этого получение радикального повышения эффективности и качества подготовки специалиста [1].

Активное развитие и внедрение в практику компьютерных 3D-технологий проектирования и построения чертежа ставит перед кафедрами графики задачу по корректировке базовых курсов графических дисциплин. Основу 3D-технологии построения чертежа составляет создание реалистичной виртуальной компьютерной модели [2]. Заметим, что на современном этапе, на большинстве потоков существует проблема, связанная с ограничением объема учебных часов, выделяемых на графические дисциплины. Для выхода из данной ситуации и обеспечения обучения студентов компьютерным технологиям черчения, необходимо сокращать применение карандаша и линейки. Необходимо сокращать ручную однообразную, рутинную работу, связанную с формированием изображений линий, различных надписей, размерных стрелок и др. Кроме этого, нужен рост квалификации преподавателей в области компьютерной графики и разработка новых методик обучения с использованием современных графических систем. Учитывая то, что трехмерное моделирование в большинстве конструкторских бюро составляет основу новой 3D-технологии проектирования и конструирования, в настоящее время назрела необходимость изучения различных тем традиционных курсов «Инженерная графика» и «Инженерная и компьютерная графика» с совершенно других позиций.

Примером реализации новых подходов, основанных на компьютерных технологиях черчения, может служить курс инженерной и компьютерной графики, который изучается студентами ряда специальностей факультета ФИТиКС и РТФ ОмГТУ. В ка-

честве инструмента получения 2D и 3D моделей на данных потоках применяется пакет программ КОМПАС [3]. По сравнению с такими программами, как АutoCAD, T-flex и SoИdWorks др., указанная выше программа характеризуется наиболее простым интерфейсом, а следовательно, и наиболее быстрым освоением студентами методик формирования и корректирования различных изображений. При этом многие традиционные задания в курсе инженерной и компьютерной графики рациональнее вначале выполнять в эскизной и упрощенной форме (в виде черновиков) с выполнением графических построений по определенным правилам. С помощью данных эскизов студент усваивает такие темы дисциплины как виды, разрезы и сечения, нанесение размеров на чертеже, пересечение поверхностей и др. Здесь нет необходимости в формировании трудоемких, ручных построений размерных надписей, обозначений точек, размерных стрелок и др. Основное назначение данных эскизов является усвоение последовательностей построений, направленных на решение конкретных графических задач, а также изучение стандартов ЕСКД. Выполнение таких работ способствует развитию пространственного мышления и усвоению методов геометрического моделирования. На завершающем этапе чертеж выполняется автоматизированным методом с помощью получения видов, разрезов и сечений на основе созданных 3D моделей. При этом используется новый, более эффективный инструмент геометрического моделирования — это 3D компьютерное моделирование. На данном этапе студенты получают готовый чертеж как в электронном виде, так и выполненный на плоттере, который соответствует всем требованиям стандартов ЕСКД. При этом происходит значительная экономия времени студента.

На рис. 1а приведен пример выполнения задания «Пересечение поверхности плоскостью». Студенты с помощью графических построений на эскизе определяют положения нескольких точек одной линии среза, используя совокупность плоских посредников, в качестве которых выступают горизонтальные плоскости уровня. Данные построения от руки выполняются в виде черновика на миллиметровке. На вто-

Рис. 1. Выполнение задания «Пересечение поверхности плоскостью» на основе создания 3D модели детали

а

б

а

б

Рис. 2. Выполнение задания «Сечения» на основе создания 3D модели

ром этапе студентами создается 3Б модель детали (рис. 1а), на основе которой получаются виды с отображением невидимых линий (рис. 1б). При этом получаются изображения всех остальных недостающих линий среза. Этапы создания 3Б модели представлены на рис. 1а. При этом вначале студентами создается основание с цилиндрическим вырезом. Затем в качестве конструкторской плоскости выбирается верхняя грань и к ней приклеивается усеченный конус. Затем основание отсекается совокупностью плоскостей. Выполняется сквозное отверстие. Вставка видов по 3Б модели осуществляется с помощью команд страницы «ассоциативные виды». Заметим, что ручной этап выполнения заданий позволяет установить геометрический смысл образования различных линий среза детали. Этап работы в графической системе позволяет соответственно сравнить изображения эскиза с компьютерными построениями и оценить их логическое соответствие.

На рис. 2 представлено выполнение задания на тему «Сечения». Студенты, используют изображения двух видов исходных данных и выполняют эскиз с сечениями на миллиметровке. На втором этапе создается 3Б модель (рис. 2а) и формируются сечения на чертеже на основе полученной 3Б модели детали (рис. 2б). Последний этап дает возможность получить наглядное представление о детали и оценить правильность полученных сечений.

На опыте преподавания по новой методике обучения можно сделать следующие выводы. Наличие наглядной модели изделия существенно облегчает студентам построение ее чертежа. Это связано с тем, что 3Б компьютерное моделирование позволяет взаимодействовать с пространственной моделью, минуя промежуточное проекционное отображение проектируемого объекта на плоскости. Заметим, что умение строить модели формируется у студентов в течение двух-трех занятий и далее совершенствуется в процессе выполнения различных заданий. Кроме этого, по наблюдениям преподавателей хода проведе-

ния занятий с использованием графических систем, заметно увеличение познавательной активности студентов за счет внешней привлекательности компьютерных технологий — работа за компьютером, возможность осуществлять движения формируемых 3Б моделей, высокая производительность получения видов, разрезов и сечений чертежей, на основе использования полученных 3Б моделей. Использование компьютерного моделирования так же способствует сокращению времени студента, связанного с выполнением однообразной работы, такой как формирование изображений текстов, размерных стрелок, линий срезов, линий пересечений и др.

Библиографический список

1. Ширшова, И. А. К вопросу об эффективности использования 3Б моделирования при изучении инженерной компьютерной графики / И. А. Ширшова // Состояние проблемы и тенденции развития графической подготовки в высшей школе : сб. трудов Всероссийского совещания заведующих кафедрами графических дисциплин вузов РФ, 20 — 22 июня 2007 г., г. Челябинск. — Челябинск : ЮУрГУ, 2007. - Т. 2. - С. 21-25.

2. Хейфец, А. Л. Компьютерное 3Б моделирование корпусных деталей в курсе инженерной графики / А. Л. Хейфец, В. Н. Васильева // Информационные технологии и технический дизайн в профессиональном образовании и промышленности : сб. материалов I Всероссийской научно-практической конференции. - Новосибирск : НГТУ, 2009. - С. 21-25.

3. Компьютерная графика : практикум / А. А. Ляшков [и др.]. -Омск : ОмГТУ, 2007. - 116 с.

ПРИТЫКИН Фёдор Николаевич, доктор технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика».

Адрес для переписки: e-mail: [email protected]

Статья поступила в редакцию 17.03.2010 г. © Ф. Н. Притыкин

Книжная полка

Тихонова, Е. В. English for Radioengineering Students [Текст] : учеб. пособие / Е. В. Тихонова, Е. В. Янушкевич ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 83 с. : рис., табл. - Библиогр. : с. 82. - ISBN 978-5-81490875-9.

Данное учебное пособие содержит оригинальные тексты по специальности на английском языке для студентов 1 — 2 курсов радиотехнического факультета. Каждый раздел (Unit) содержит познавательный материал для обучения чтению, переводу, тексты для аннотирования, развития навыков разговорной речи по своей специальности, а также тестовые вопросы к текстам. В конце пособия даются дополнительные тексты для самостоятельной работы, краткий грамматический справочник.

Анашкина, Н. А. Мультимедийные технологии в образовании. Создание учебного видеофильма [Текст] : учеб. пособие / Н. А. Анашкина, А. И. Шишкин ; ОмГТУ. - Омск, 2010. - 90 с. : рис. -Библиогр. : с. 88-89. - ISBN 978-5-8149-0969-5.

Рассмотрены технические, технологические и творческие аспекты создания учебных видеофильмов: форматы видеозаписи, характеристики видеокамер, программы нелинейного монтажа и записи на электронные носители, а также основы режиссуры, сценарного мастерства, съемки и монтажа видео. Пособие содержит контрольные вопросы, терминологический словарь и библиографию к каждой главе.

Предназначено преподавателям, студентам и техническим работникам высших и средних учебных заведений, а также всем, кого интересует создание видеофильмов.