CC BY
34УДК 515.1
РОЛЬ И ЗАДАЧИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРНЫХ КАДРОВ Жураев Тожиддин Хайруллаевич, докторант [email protected] Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан
В статье рассмотрены современные проблемы преподавания геометро-графических дисциплин. Обоснованы роль и задачи геометрического моделирования в подготовки инженерных кадров в Республике Узбекистан. Приведены примеры решения задач по данной проблеме.
Ключевые слова: геометро-графические дисциплины, методы геометрического моделирования, системы геометрического моделирования, сил-лабус, процесс подготовки инженеров.
В результате бурного развития информационных технологий, особенно с начала нового столетия, произошли коренные изменения в характере ведения хозяйств во всех сферах человеческой деятельности, в.т.ч. и в системе подготовки инженерных кадров [4,8,15,16]. То что технические и программные средства этих технологий позволили решать задачи намного быстрее, качественнее и дешевле не требует и доказательства. Эти технологии освободили человека от рутинных работ, и в главном умственного характера. Если прошлое столетие многими отмечалось как век передачи физического труда человека на плечи технологических машин, то новое столетие можно отметить уже как, век передачи «умственного» труда человека на плечи вычислительных машин. При этом нельзя допускать недооценки человеческого фактора в этом процессе, так как не зависимо от совершенства этих машин она создается и управляется именно человеком. Поэтому в контексте не сам передаваемый труд а его характер называется умственным в кавычках. Как отмечают специалисты, неправильное истолкование этого, как недооценка человеческого фактора, может привести к недооценки и его возможностей [5-7].
Такая ситуация наиболее ярко выражена нынешним состоянием преподавания геометро-графических дисциплин в процессе подготовки инженерных кадров [3,9-11]. Как известно современные возможности информационных технологий позволяет применять в решении инженерных задач синтетические методы, основывающиеся на геометрическое моделирование, наравне с аналитическими методами, но при этом имеет преимущество в визуализации процесса. Это подтверждает неоспоримо важную роль геометрического моделирования в подготовки инженерных кадров. Но, это требует и должного внимания, проблемы которой являются одним из направлений исследования автора [8-11]. На основе этих исследований выделены три современные направления задач геометро-графических дисциплин, которые необходимы для подготовки инженерных кадров: Формиро-
вание базы теоретических знаний, разделом «Начертательная геометрия», необходимые для изучения специальных дисциплин; Формирование на основе полученных знаний умения по подготовке технической документации, разделом «Машиностроительное черчение», необходимые для профессиональной подготовки инженеров; Формирование на основе полученных знаний и умений навыки по разработке геометрических моделей и алгоритмов разделом «Компьютерное проектирование», необходимые для ведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (рис.1.).
Умения по ГМ
для применения в исследованиях НП
[магистратура)
для применения в разработках НП
(послевузовская)
инженеры-технологи
Рис.1. Роль геометрического моделирования в подготовки инженеров
Рассмотрим сначала некоторые причины возникновения этой проблемы, что может указать также и пути его решения. Как известно, изначально, «Начертательная геометрия» формировался в качестве инженерной науки, а как теоретическая база, вместе с прикладными разделами например, «Машиностроительное черчение» стала обязательной как геометро-графические дисциплины во ВТУЗах. Однако, неправильное истолкование процесса компьютеризации традиционных геометро-графических дисциплин, путем просто замены их системой геометрического моделирования, связанной с бурным развитием и широким применением CAD технологий, как бы отодвинуло эту дисциплину на задний план, сокращением количества отводимых на нее часов, проблемами оптимального выбора учебного материала, а иногда даже исключением ее из числа изучаемых дисциплин. Это в свою очередь может отрицательно влиять на качество подготовки инженерных кадров, так как современная тенденция на производстве требует от будущих инженеров не только базовые знания по геометро-графическим дисциплинам, но и использования их на научно-техническом уровне. А это требует не сокращения а наоборот увеличения объемов часов на дисциплину, в крайнем случае по самостоятельным, факультативным или выпускно-квалифицированным работам [3,9,15].
Имеется ряд объективных причин этой ситуации. Самым главным и естественным из них можно называть не соответствие традиционных геометро-графических дисциплин к современным тенденциям развития техники и технологий. Но отодвигание их из за этого на задний план, как устаревших методов и средств, просто заменой их CAD системами является неправильным истолкованием и решением этой ситуации. Конечно, специалистами ведутся работы по решению этих проблем. В качестве одной из них можно называть систему конструктивного геометрического моделирования SIMPLEX, которая предусматривает не просто замены классической «Начертательной геометрии» с CAD системой, а поднятия ее инструментального уровня, на уровень современных тенденций развития. Это никак не снижает, а наоборот повышает роль CAD систем в подготовке инженерных кадров [7]. Однако, на этом фронте накопилась много нерешенных задач, чего можно объяснит уменьшением количества научных кадров и проводимых исследований по инженерной геометрии, особенно в прикладном плане, что открывает широкие перспективы на этом фронте [10]. Систему SIMPLEX можно использовать не только для формирования базовых геометро-графических знаний в начальных курсах, но для ведения проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ выпускающих курсов. Например, разработанная двухмерная геометрическая модель поперечного сечения процесса оборота пласта, позволит динамически изменять входные параметры и получит выходные параметры (рис.2.).
¿4{| SPW Î&L22 l^COMPUTER'ilMPlErjCONTUIIiai* « в « д ^ ^
Файл Редакции Окне Gthcukjihs Объекты Опсроцж Пролжол Серен; Слраекл English
-гт адн!й *-й«П а I *. + ^ ] t -j. es
Рис.2. Двухмерная динамическая модель исследования объекта
Так как такая проблема имеется в системе высшего технического образования Республики Узбекистан как и в других стран, она была рассмотрена и в ходе реализации программы научной стажировки на кафедре «Информатика и компьютерный дизайн» СПбГУТ [16]. Рассмотрим проблему выбора оптимального учебного материала в аспекте уменьшения количества часов отводимых на геометро-графические дисциплины. Хотя не-
обоснованное сокращение приводит к снижению качества подготовки инженеров, что часто не зависит от специалистов-геометров, важной и зависящей от них, является оптимальный выбор учебного материала по содержанию и количеству, в этих условиях. В качестве одной из решений данной задачи предлагается разработанный силлабус дисциплины, учитывающий оптимизацию распределения часов, последовательности и содержания изучаемых тем занятия, которая была подготовлена на основе проведенных исследований в центре переподготовки (Таблица) [1,2,9]. В результате дальнейших исследований по этой проблеме был разработан инновационный УМК по дисциплине «Инженерная графика». Новизной этого УМК, рассчитанной на различные виды обучения заключается в том, что его компоненты: силлабус, учебное пособие, методические указания, кейс-задач и тестовые вопросы (рис.3.) разработаны с элементами геометрического моделирования [17-20,12-14].
Таблица 1 - Распределение и последовательность изучения тем _по модулям_
1-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
1. Правила оформления чертежей...........................................................
2. Геометрические построения...............................................................
3. Проецирование геометрических элементов на плоскость...........................
II-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
4. Плоскость и ее проекции......................................................................
5. Способы преобразования эпюра.............................................................
6. Многогранники...............................................................................
III-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
7. Задание кривых линий и поверхностей..................................................
8. Пересечение прямой и плоскости с поверхностью......................................
9. Пересечение поверхностей.................................................................
1У-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
10. Аксонометрические проекции деталей..................................................
11. Виды, разрезы и сечения деталей..........................................................
12. Детали соединения и их элементы........................................................
У-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРА
13. САО системы - системы геометрического моделирования..........................
14. Основы двухмерного компьютерного моделирования...............................
15. Основы трехмерного компьютерного моделирования................................
У1-МОДУЛЬ. МОДЕЛИРОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ
16. Выполнение чертежей нестандартных деталей........................................
17. Выполнение чертежей общего вида изделий...........................................
18. Выполнение схем машин и оборудований..............................................
Моделируйте многогранник по названию и количеству граней, ребер и вершин
Моделируйте варианта взаимоотношений многогранника и точки
Моделируйте варианты взаимоотношений многогранника и прямой
Моделируйте варианты взаимоотношении много1ранника II секутцен плоскости
Рис.3. Пример нестандартных тестов с элементами геометрического моделирования по модулю «Многогранники»
Список литературы
1. Авлякулов Н.Х. Модульная система обучения. Тексты лекций. БухТИПиЛП, Бухара, 2000. 48 с.
2. Антонов А.В. «Системный анализ : Учеб. пособие» - М.: Высшая школа, 2004. -454 с.
3. Арциховская-Кузнецова Л.В. О «головоломности» начертательной геометрии. Геометрия и графика. Научно-методический журнал, ISSN 2308-4898, 2014 3(2), DOI: 10.12737/6523, 29-33 c.
4. Бадарч Д., Сазонов Б.А. Актуальные вопросы интернациональной гармонизации образовательных систем. - М.: Бюро Юнеско в Москве, ТЕИС, 2007.
5. Волошинов Д.В. Теория автоматизации проектирования объектов и процессов на основе методов конструктивного геометрического моделирования.: Автореф. дисс. ... док. тех. наук: - СПб.: СПбГПУ, 2010. - 33 с.
6. Волошинов Д. В. Конструктивное геометрическое моделирование: Теория, практика, автоматизация. Монография. - Saarbrücken: ЬАР. ISBN-13: 978-3843305969. 2011 - 364 с.
7. Волошинов Д. В. Геометрическая лаборатория. Новый геометрический инструмент // Качество графической подготовки: проблемы, традиции и инновации: Материалы VII международной Интернет-конференции. Февраль - март 2017 г. Пермь.
8. Жураев Т.Х. Методы и средства геометрического моделирования в установлении связей научных исследований и учебного процесса. Сборник научных статей МНПК «Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов» 22-23 декабря 2016 г. Курск. ЮЗГУ. 304-306 с.
9. Жураев Т.Х. Разработка инновационного учебно-методического комплекса по инженерной графике. Сборник научных статей МНМК «Образование. Наука. Карьера» 24 января 2018 года. Курск. ЮЗГУ. Т.2. 150-154 с. ISBN 978-5-907049-03-1.
10. Жураев Т. Х. Основы геометрического моделирования рабочих органов мелиоративной и сельскохозяйственной техники. Монография. - Saarbrücken: LAP, ISBN 978-3659-66832-6. 2015 168 с.
11. Жураев Т.Х. Определение количественных характеристик компонентов силла-буса для адаптации учебных программ при моделировании учебного процесса подго-
товки инженеров. Научно-технический журнал Бухарского инженерно-технологического института "Развитие науки и технологий" №3 2017, 126-132 с.
12. Знания, Умения, Навыки (ЗУН) http://saiu.icc.spbstu.ru/edu/zun/
13. Масалков И.К., Семина М.В. Стратегия кейс-стади: Методология исследования и преподавания: Учебник для вузов. — М.: Академический Проект; Альма Матер, 2011. — 443 с.;
14. Нурманбетова Д.Н., Нефедова Л.В. Методические рекомендации по разработке силлабусов. Издание третье, переработанное и дополненное. - Астана, ЕНУ имени Л.Н. Гумилева, 2011. - 40 с.
15. Сальков Н.А. Место начертательной геометрии в системе геометрического образования технических вузов. Геометрия и графика. Научно-методический журнал, ISSN 2308-4898, 2016 4(3), DOI: 10.12737/21534, 53-61 с.
16. СПГУТ. События и новости. Сотрудничество СПГУТ с Узбекистаном. https://www.sut.ru/news/public/ns/main/id/4848.
17. Толипова Ж. О. Тексты лекций и практические занятия по модулю педагогическая квалиметрия. Ташкент. ТГПУ им. Низами. 2015. 107 с.
18. Учебные планы специальностей по направлению «Технологии и оборудования». Утверждено МВ и ССО РУз. от 16.04.2016 г. www.edu.uz.
19. Robert T. Marzano John S. Kendall. The New Taxonomy of Educational Objectives. Second Edition. CORWIN PRESS A SAGE Publications Company Thousand Oaks. CA 9139.0. 209 p. www.corwinpress.com.
20. Turin Polytechnic University in Tashkent. Curriculum Plan for Mechanical Engineering. http://polito.uz.
Jurayev Tojiddin Khairullayevich, doctoral student tojiddin [email protected]
Bukhara Institute of engineering and technology, Uzbekistan
THE ROLE AND TASKS OF GEOMETRIC MODELING IN THE PROCESS OF
TRAINING ENGINEERS
The article deals with the modern problems of teaching geometric and graphic disciplines. The role and tasks of geometric modeling in the training of engineering personnel in the Republic of Uzbekistan are substantiated. Examples of solving problems on this problem are given.
Keywords: geometric and graphic disciplines, methods of geometric modeling, geometric modeling systems, syllabus, the process of training engineers.
