CC BY
36
ниегп
issN 2304-120X Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
научно-методический электронный журнал
ART 171004 УДК 378.147:372.851
Ширшова Ирина Александровна,
кандидат педагогических наук, доцент ФБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгород iashirshova@gmail.com
Мухина Милена Львовна,
кандидат технических наук, доцент ФБОУ ВО «(Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгород milena.an@bk.ru
Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки
в технических вузах
Аннотация. Рассмотрены пути изменения идеологии конструирования в вопросах владения техническими знаниями, умения читать чертежи и знаний правил выполнения и оформления чертежей. Использование же современных компьютерных графических средств возможно только на базе законов и правил инженерной графики. Ключевые слова: геометро-графическая подготовка, инженерная графика, компьютерная графика, графическое образование, новые подходы к конструкторским работам.
Раздел: (01) отдельные вопросы сферы образования.
Современный этап развития общества предъявляет новые требования к организации учебного процесса в техническом высшем учебном заведении. Эта организация должна соответствовать запросам общества и государства, потребностям развития инновационной технологии и осуществляться с использованием структурной модернизации. В идею модернизации заложены следующие принципы: приоритетность образования, его непрерывность, систематическое обновление, вариативность содержания, разнообразие и гибкость учебных программ, их соответствие потребностям развития общества и конкурентоспособность по уровню получаемых знаний [1]. Развитие учебного процесса и повышение его качества может достигаться разработкой новых образовательных программ с использованием интенсивных методик обучения и с практическим применением знаний; обеспечением более тесной связи образования и науки; компьютеризации и информатизации образования; реальным переходом на сопоставимую с мировой систему показателей качества и стандартов образования.
Решение данной задачи и должно определять содержание учебной работы по графическим дисциплинам в технических вузах. При этом также должна обеспечиваться непрерывность графического образования и преемственность знаний при переходе к профилирующим по специальности учебным дисциплинам.
Для получения чертежа необходимо выполнение следующих условий [2]:
- развитое пространственное воображение, необходимое для инженерного творчества в целях создания виртуальной модели детали, изделия, системы или иного объекта;
- техническая эрудиция; знание правил оформления конструкторской документации; специальная информационная подготовка по использованию средств вычислительной техники.
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
В современных условиях необходим активный поиск гармоничного сочетания фундаментальных положений классической инженерной графики с принципами и технологиями компьютерной графики в целом и трехмерного электронного геометрического моделирования в частности [3]. Включение 3D-технологий в учебный процесс позволит повысить интерес к графической деятельности, более эффективно, в короткие сроки сформировать геометро-графические умения, перенести основной акцент на содержание и увеличение творческих компонентов учебной познавательно-творческой деятельности, на развитие графической, технологической и информационной культуры [4].
Дисциплина «Инженерная графика» основана на методах построения и исследования геометрических моделей и их графическом отображении. Курс является сложным для восприятия многих студентов - не все могут увидеть объемное в плоском.
Основными трудностями, препятствующими формированию геометро-графических умений в изучении дисциплины «Инженерная графика», являются [5]:
- неумение мысленно произвести необходимое пространственное переориентирование графического двумерного изображения; перекодирование его в трехмерное;
- выполнение с ним необходимых преобразований; перевести его обратно в двумерное;
- отображение результата мыслительных действий в виде чертежа, выполненного в соответствии с требованиями системы ЕСКД.
Поэтому на ранних стадиях изучения компьютерной графики, когда обучающимся трудно «прочитать» форму детали, представленной чертежом в «ручном» варианте, большим преимуществом является представление на экране компьютера его динамического трехмерного изображения. В этом случае 3D-модели будут служить как наглядной опорой, так и специальным предметом изучения, то есть выполнять функции натуральной модели и условного графического изображения. Это позволит, на наш взгляд, облегчить выполнение операций представления и оперирования образами объектов, что является необходимым условием развития пространственного представления и пространственного мышления [6].
К тому же на сегодняшний день отменен учебный предмет «Черчение» практически во всех средних школах (особенно периферийных), и, следовательно, студенты-первокурсники, выпускники этих школ, не подготовлены к восприятию курса инженерной графики с учетом предъявляемых требований Федерального государственного образовательного стандарта 3-го поколения к профессиональной компетентности будущих специалистов.
Здесь же нужно учитывать ограниченное число аудиторных часов в учебных планах, которые отводятся на изучение дисциплины «Инженерная графика» во многих технических вузах. Следовательно, особое внимание следует обратить на содержание практических занятий: детализацию тех или иных вопросов, рассмотрение частных случаев и вариантов построений, конструирование геометрических объектов; нужны систематические упражнения с использованием индивидуальных занятий; заслуживает внимания отказ от лекций в потоке и организация в рамках отведенных лекционных часов дополнительных практических и лабораторных занятий в группах, эффективность которых выше.
В процессе обучения студенту сложно понять алгоритм решения графической задачи без пространственного визуального образа рассматриваемых геометрических объектов. Безусловно, эти проблемы связаны с уровнем развития пространственного мышления. В связи с этим возможно и необходимо включить в курс, обучающий инженерному делу, вопросы, отражающие современные компьютерные технологии про-
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
ектирования и другие аспекты, связанные с геометрическим моделированием, например, делая акцент на инженерные способы проектирования технических поверхностей [7]. Это даст возможность студентам научиться устанавливать ассоциативные связи между визуальными образными данными и их проекциями, понять смысл и назначение проекций. Также на практических занятиях компьютерные технологии можно использовать, например, для демонстрации возможных вариантов решения при варьировании исходных данных.
Из вышесказанного следует, что актуальными являются разработка и внедрение нового теоретического курса по графическим дисциплинам, который должен отражать современные тенденции развития в направлении компьютерного геометрического моделирования, что позволит вооружить студентов новыми методами решения графических задач и существенно повысить их конкурентоспособность на рынке труда [8].
Использование возможностей вычислительной техники как средства формирования специальных знаний, умений и навыков в дополнение к традиционным средствам предметной подготовки, развитие и внедрение компьютерных технологий проектирования - таков новый взгляд на роль инженерной графики как основы формирования теоретической базы инженерного мышления, то есть изменяется привычная идеология конструкторских работ. На смену традиционным методам проектирования приходит полноценное трехмерное моделирование, что, с одной стороны, открывает новые возможности по использованию графики в процессе конструирования, а с другой стороны, предъявляет конструктору повышенные требования к его «геометрическому» интеллекту. 3D-технологии инженерного проектирования предполагают получение чертежа на заключительной стадии проектирования после создания пространственной модели и сохраняют за конструктором задачи определения оптимального содержания чертежа.
В качестве примера рассмотрим сборочную единицу вакуум-насоса (рис. 1). Дадим визуальное представление деталей, составляющих эту сборочную единицу (деталь «Корпус», см. рис. 2, и деталь «Крышка насоса», см. рис. 3). Задача состоит в выполнении учебного рабочего чертежа детали «Крышка насоса» по ее трехмерному изображению (см. рис. 3), который представлен на рис. 4.
Рис. 1. Трехмерная модель сборочной единицы «Вакуум-насос» с вырезом %
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
Рис. 2. Трехмерная модель детали «Корпус»
Рис. 3. Трехмерная модель детали «Крышка насоса»
Содержание чертежа изделия определяется по алгоритму, который состоит из последовательности решения следующих задач: оптимальный выбор необходимых изображений, их построение, компоновка и оформление. Оптимальный выбор необходимых изображений выполняется в соответствии с положениями государственных стандартов. Каждый тип изображения обоснован его назначением и условиями применения. Изображения должны с наибольшей выразительностью и в удобном масштабе передавать формы наружных и внутренних поверхностей детали. При построении необходимых видов, разрезов, сечений и выносных элементов используются задачи начертательной геометрии: построение изображений поверхностей, линии пересечения поверхностей, преобразования комплексного чертежа, которые осуществляются в автоматизированном режиме в 3D-моделировании. Для компоновки изображений используются геометрические преобразования: средства переноса, поворота, масштабирования.
ниегп
issN 2304-120X Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
научно-методический электронный журнал
100 'nSO JX
фм
Б-Б (i:1)
2 ошв. Ф3,2
А - А
-!& 8
fx45° ■ ✓ / А
«Л
1
«о 6
>4-
Разраб.
ТТЩ I .контр.
Н.контр.
ж—
Лугин Д.А.
<улагинаО./1.
НГТЧ. КГ0574. 001
/(рШЩЛЦ ' ' """
насоса
:
1:1
Лист
Листов
гр.16- ТМ
Рис. 4. Рабочий чертеж детали «Крышка насоса»
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
Рабочий чертеж детали, независимо от ее конструктивного и технологического вида, должен удовлетворять общим требованиям, установленным стандартами ЕСКД, и соответствующим образом оформлен. Основное внимание при выполнении рабочих чертежей деталей следует обратить на увязку формы, размеров и шероховатости поверхностей сопряженных деталей и на разработку конструктивных и технологических элементов деталей [9, 10]. Поскольку при определении оптимального содержания чертежа особенно четко прослеживается взаимосвязь между традиционными графическими науками, а также их современными представительницами: компьютерной графикой и геометрическим моделированием, то переход на Эй-технологии проектирования не должен идти в ущерб знанию фундаментальных наук, формирующих творческого специалиста. Студентам необходимо в первую очередь научиться читать чертежи деталей и сборочных единиц, выполнять графические работы, чертежи и схемы с помощью чертежных инструментов и без них (особое внимание следует уделять техническому рисунку и эскизам). Важным принципом графической подготовки является разумное сочетание традиционных и компьютерных технологий.
Возможности компьютерных технологий должны не только связать теорию с практикой, автоматизировать некоторые виды механической, рутинной работы на занятиях по начертательной геометрии и инженерной графике, но и способствовать познавательной и творческой активности обучающихся, содействовать наиболее полной реализации интеллектуального потенциала студентов, дать им возможность современными средствами ярко и полно отобразить возникающие замыслы. Компьютерные технологии обучения должны органически вписаться в традиционные методы приобретения знаний с целью повышения эффективности процесса обучения.
Обобщая сказанное, можно сделать вывод о том, что применение такого подхода в учебном процессе геометро-графических дисциплин позволит решить, на наш взгляд, следующие задачи:
- сократить время выполнения графических работ, тем более что затраты времени на создание моделей в дальнейшем компенсируются их более быстрой корректировкой;
- установить ассоциативные связи между визуальными образными данными и их проекциями (особенно актуально при небольшом количестве часов на изучение дисциплин графического цикла);
- качественно строить модели проектируемых технических объектов и создавать соответствующую им проектную и рабочую техническую документацию, пригодные для использования на всех этапах жизненного цикла изделия.
Обучаясь с использованием программных продуктов, поддерживающих модельный подход в проектировании, студенты выполняют предусмотренные в рамках дисциплины графические работы качественно и с существенной экономией времени, получают навыки работы с программным продуктом, обеспечивающим решение профессиональных задач, знакомятся с будущей профессией. Учебное время дисциплины направлено на изучение необходимого теоретического материала, моделирование сложных поверхностей, изделий, научную работу студента. В дальнейшем студенты имеют возможность выполнять курсовые, выпускную и дипломную работы осознанно и в соответствии с требованиями производства, получают преимущества при прохождении производственной практики и трудоустройстве по выбранной специальности.
Ссылки на источники
1. Стародубцев В. А., Шепель О. М., Киселева А. А. Особенности современного образовательного процесса // Высшее образование в России. - 2011. - № 8-9. - С. 68-7Э.
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
" 1 научно-методический электронный журнал
2. Хейфец А. Л. О реорганизации курса начертательной геометрии на основе 3D компьютерного геометрического моделирования // Вестник ЮУрГУ. Серия: Образование. Педагогические науки. -2012. - № 14(273). - С. 96-100.
3. Лагунова М. В., Ширшова И. А. Формирование графо-аналитических умений с использованием информационных и коммуникационных технологий: монография / Федеральное агентство по образованию, ГОУ ВПО «Волжский гос. инженерно-пед. ун-т». - Н. Новгород, 2010. - 163 с.
4. Москаленко В. О., Иванов Г. С., Муравьев К. А. Как обеспечить общегеометрическую подготовку студентов технических университетов // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. - 2012. - № 8. - URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/699795.html.
5. Князьков В. В., Фазлулин Э. М. Организация практических занятий по начертательной геометрии в условиях внедрения ФГОС ВПО // Инновационные технологии в образовательной деятельности: материалы Всерос. науч.-метод. конф., г. Н. Новгород, 7 февраля 2013 г. / Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р. Е. Алексеева. - Н. Новгород, 2013. - 442 с.
6. Там же.
7. Горшков Г. Ф., Бобов П. Г., Яшунский В. Б. Системная взаимосвязь традиционной и компьютерной технологии моделирования геометрических тел // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации: межвуз. науч.-метод. сб. - Саратов: СГТУ, 2005. - С. 186-190.
8. Лагунова М. В., Ширшова И. А. Указ. соч.
9. Хейфец А. Л., Васильева В. Н., Буторина И. В. Новые возможности построения чертежа по 3D-технологии в пакете AutoCAD // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации: межвуз. науч.-метод. сб. - Саратов: СГТУ, 2009. -С.253-259.
10. Бармина Н. Д., Ширшова И. А. Организация макета проекта курсовой работы по компьютерной инженерной графике // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2014. - № 9 (сентябрь). - URL: http://e-koncept.ru/2014/14242.htm.
к« ниегп
Irina Shirshova,
Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E.Alekseev, Nizhny Novgorod lashirshova@gmail.com Milena Mukhina,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Nizhny Novgorod State Technical University named
after R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod
Milena.an@bk.ru
Modern approaches to geometrical and graphical training organization in technical universities Abstract. The authors study the ways of changing ideology in problems of technical knowledge possession, the ability to read drafts and knowing rules and norms of drafting. The use of modern computer graphics means is possible only on the basis of engineering graphics laws and rules.
Key words: geometrical and graphical training, engineering graphics, computer graphics, graphical education, new approaches to designing work.
References
1. Starodubcev, V. A., Shepel', O. M. & Kiseleva, A. A. (2011). "Osobennosti sovremennogo obra-zovatel'nogo processa", Vysshee obrazovanie v Rossii, № 8-9, pp. 68-73 (in Russian).
2. Hejfec, A. L. (2012). "O reorganizacii kursa nachertatel'noj geometrii na osnove 3D komp'juternogo ge-ometricheskogo modelirovanija", Vestnik JuUrGU. Serija: Obrazovanie. Pedagogicheskie nauki, № 14(273), pp. 96-100 (in Russian).
3. Lagunova, M. V. & Shirshova, I. A. (2010). Formirovanie grafo-analiticheskih umenij s ispol'zovaniem informacionnyh i kommunikacionnyh tehnologij: monografija, Federal'noe agentstvo po obrazovaniju, GOU VPO "Volzhskij gos. inzhenerno-ped. un-t", N. Novgorod, 163 p. (in Russian).
4. Moskalenko, V. O., Ivanov, G. S. & Murav'ev, K. A. (2012). "Kak obespechit' obshhegeometricheskuju podgotovku studentov tehnicheskih universitetov", Nauka i obrazovanie. MGTU im. N. Je. Baumana. Jel-ektron. zhurn., № 8. Available at: http://technomag.bmstu.ru/doc/699795.html (in Russian).
5. Knjaz'kov, V. V. & Fazlulin, Je. M. (2013). "Organizacija prakticheskih zanjatij po nachertatel'noj geometrii v uslovijah vnedrenija FGOS VPO", Innovacionnye tehnologii v obrazovatel'noj dejatel'nosti: materialy
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Ширшова И. А., Мухина М. Л. Современные подходы к формированию геометро-графической подготовки в технических вузах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - № V8. - 0,3 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2017/171004. htm.
6. 7.
8. 9.
10.
Vseros. nauch.-metod. konf., g. N. Novgorod, 7 fevraija 2013 g., Nizhegorod. gos. tehn. un-t im. R. E.
Alekseeva, N. Novgorod, 442 p. (in Russian).
Ibid.
Gorshkov, G. F., Bobov, P. G. & Jashunskij, V. B. (2005). "Sistemnaja vzaimosvjaz' tradicionnoj i komp'juternoj tehnologii modelirovanija geometricheskih tel", Sovershenstvovanie podgotovki uchash-hihsja i studentov v obiasti grafiki, konstruirovanija i standartizacii: mezhvuz. nauch.-metod. sb, SGTU, Saratov, pp. 186-190 (in Russian). Lagunova, M. V. & Shirshova, I. A. (2010). Op. cit.
Hejfec, A. L., Vasil'eva, V. N. & Butorina, I. V. (2009). "Novye vozmozhnosti postroenija chertezha po 3D-tehnologii v pakete AutoCAD", Sovershenstvovanie podgotovki uchashhihsja i studentov v obiasti grafiki, konstruirovanija i standartizacii: mezhvuz. nauch.-metod. sb, SGTU, Saratov, pp. 253-259 (in Russian). Barmina, N. D. & Shirshova, I. A. (2014). "Organizacija maketa proekta kursovoj raboty po komp'juternoj inzhenernoj grafike", Nauchno-metodicheskijjeiektronnyjzhurnai "Koncept", № 9 (sentjabr'). Available at: http://e-koncept.ru/2014/14242.htm (in Russian).
Рекомендовано к публикации:
Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
Поступила в редакцию Received 26.06.17 Получена положительная рецензия Received a positive review 13.07.17
Принята к публикации Accepted for publication 13.07.17 Опубликована Published 06.08.17
www.e-koncept.ru
© Концепт, научно-методический электронный журнал, 2017 © Ширшова И. А., Мухина М. Л., 2017
5772343120183
