CC BY
39
3. Макаренко С.И., Чукляев И.И. Терминологический базис в области информации информационного противоборства // Вопросы кибербезопасности, 2014. № 1. С. 13-21.
4. Чукляев И.И., Морозов А.В., Болотин И.Б. Теоретические основы построения адаптивных систем комплексной защиты информационных ресурсов распределенных информационно-вычислительных систем. Монография // Смоленск: ВА ВПВО ВС РФ, 2011. 227 с.
5. Provos Niels, Holz Thorsten. Virtual Honeypots: From Botnet Tracking to Intrusion Detection//AddisonWesleyProfessional, 2007. 480 p.
6. Гецци Карло. Основы инженерии программного обеспечения // Карло Гецци, Мехди Джазайери, Дино Мандриоли. М.: БХВ-Петербург, 2017. 832 c.
7. Гроувер Д. Защита программного обеспечения // Д. Гроувер, Р. Сатер, и др. М.: Мир, 2017. 283 c.
8. Гэртнер Маркус. ATDD. Разработка программного обеспечения через приемочные тесты // Маркус Гэртнер. Москва: Мир, 2014. 232 c.
9. Маккарти Джим. Правила разработки программного обеспечения (+ CD-ROM) / Маккарти Джим. М.: Русская Редакция, 2017. 825 c.
10. Дюваль. Непрерывная интеграция. Улучшение качества программного обеспечения и снижение риска // Дюваль М. Поль. М.: Вильямс, 2017. 240 c.
11. Фаронов В.В. Turbo Pascal 7.0 Практика программирования. Учебное пособие. М.: Нолидж, 2001. 416 с.
ВОПРОСЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ В НОВЫХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ 1 2 Мухина М.Л. , Ширшова И.А. Email: Mukhina652@scientifictext.ru
1Мухина Милена Львовна - кандидат технических наук, доцент;
2Ширшова Ирина Александровна - кандидат педагогических наук, доцент, кафедра инженерной графики Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
г. Нижний Новгород
Аннотация: в статье рассмотрены современные требования к подготовке специалистов технической сферы в соответствии с современным состоянием конструкторско-проектных работ и основные направления совершенствования преподавания графических дисциплин на основе использования методов 3D моделирования. Основным условием эффективности процесса обучения является комбинирование традиционных и инновационных методов преподавания графических дисциплин на базе твердотельных моделей. Новыми концепциями применения информационных технологий в инженерном образовании в области проектирования и машиностроительного производства на базе твердотельных моделей являются: в качестве источника данных на протяжении всего жизненного цикла изделия принимается 3D модель (в отличие от конструкторско-технологической документации); вычислительные, технологические операции также связаны с моделью; используется единый источник данных, однократно введенных в процесс разработки изделия.
Ключевые слова: инженерная и компьютерная графика, 2D- и 30-графические технологии, графическое образование, новые подходы получения чертежа.
QUESTIONS OF ENGINEERING GRAPHICS IN NEW INFORMATION TECHNOLOGIES Mukhina M.L.1, Shirshova I.A.2
'Mukhina Milena Lvovna - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor;
2Shirshova Irina Alexandrovna - Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF ENGINEERING GRAPHICS,
NIZHNY NOVGOROD STATE TECHNICAL UNIVERSITY NAMED AFTER R.E. ALEKSEEV,
NIZHNY NOVGOROD
Abstract: the article considers the modern requirements for the training of specialists in the technical sphere in accordance with the current state of design and design work and the main directions for improving the teaching of graphic disciplines using 3D modeling methods. The main condition for the effectiveness of the learning process is the combination of traditional and innovative methods of teaching graphic disciplines based on solid-state models. The main condition for the effectiveness of the learning process is the combination of traditional and innovative methods of teaching graphic disciplines based on solid-state models. New concepts of using information technologies in engineering education in the field of design and engineering production based on solid models are: a 3D model is adopted as a data source throughout the product life cycle (as opposed to design and technological documentation); computational, technologies operations are also associated with the model; uses a single source of data, once entered into the product development process.
Keywords: engineering and computer graphics, 2-D and 3D-graphics technology, graphic education, new approaches to drawing.
УДК 378.147+004.9
В настоящее время в инженерной (геометро -графической) подготовке студентов высших технических заведений с первого курса их обучения активно применяются графические информационные технологии. Возможности компьютерных технологий позволяют не только связать теорию с практикой, автоматизировать некоторые виды механической, рутинной работы на занятиях по графическим дисциплинам, но и способствуют познавательной и творческой активности обучающихся, содействуют наиболее полной реализации интеллектуального потенциала студентов, дают им возможность ярко и полно отобразить современными средствами возникающие замыслы.
Геометро-графическая подготовка студента в вузе составляет основу общей инженерной подготовки, формируя понятийные основы профессии у будущих инженеров, а также для изучения дисциплин общепрофессиональных и специальных циклов на протяжении всего обучения студента. Геометрическая интерпретация явлений в любых формах пронизывает практически всю систему учебных предметов как общеинженерного цикла, так и специальных циклов профессионального технического образования [1].
В графических инженерных дисциплинах с помощью чертежа осуществляется непосредственное изучение геометрических форм предмета и выполняется решение пространственных задач. В технических ВУЗах предусмотрено выполнение чертежа как в традиционно «ручных» технологиях, так и в графических информационных технологиях 2D- и 3D индивидуальных заданий.
Существующая практически с момента образования эта графическая дисциплина и ее структура (техническое рисование, начертательная геометрия, проекционное черчение, изучение стандартов ЕСКД) с появлением программ компьютерной графики была разрушена. Но именно существовавшая долгое время последовательность обучения инженерному делу обеспечивала постепенный
переход от знаний, умений и навыков к профессиональному мастерству. Алгоритмы решения графических задач заложены в программное обеспечение компьютерной техники и студентам не приходится самостоятельно прорабатывать его. А создание чертежа или эскиза детали в «ручных» технологиях часто превращается в непреодолимую задачу для них.
Чертеж принято считать «языком» техники, тогда начертательная геометрия является «грамматикой» этого языка. Для освоения языка техники 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.
В обеспечении первого условия особую роль приобретает изучение начертательной геометрии, которая традиционно является теоретическим фундаментом инженерной графики и геометрического моделирования. В начертательной геометрии изучаются основы построения и исследования геометрических моделей на базе методов графического отображения. Курс является сложным для восприятия многих студентов: не все могут увидеть объемное в плоском. Нужно учитывать ограниченное число аудиторных часов в учебных планах, которые отводятся на изучение начертательной геометрии во многих технических вузах. Здесь особое внимание следует обратить на содержание практических занятий:
• детализация 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 [2].
В современных условиях необходим активный поиск гармоничного сочетания фундаментальных положений начертательной геометрии с принципами и технологиями компьютерной графики в целом и трехмерного электронного геометрического моделирования в частности. 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 [3]. «Начертательная геометрия» как наука изучает методы отображения пространственных объектов, в том числе, на плоскость, и способы решения метрических задач на чертеже. В процессе обучения студенту сложно понять алгоритм решения 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 начертательной геометрии рассмотрение вопросов, отражающих современные компьютерные технологии проектирования и других аспектов, связанных с геометрическим моделированием, например, делая акцент на инженерные способы проектирования технических поверхностей [4]. Это даст возможность студентам научиться устанавливать ассоциативные связи между визуальными образными данными и их проекциями, понять смысл и назначение проекций. Также на занятиях по начертательной геометрии компьютерные
технологии можно использовать, например, для демонстрации возможных вариантов решения при варьировании исходных данных.
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 [3]. В процессе обучения студенту сложно понять алгоритм решения 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 графических дисциплин рассмотрение вопросов, отражающих современные компьютерные технологии проектирования и других аспектов, связанных с геометрическим моделированием, например, делая акцент на инженерные способы проектирования технических поверхностей [4]. Это даст возможность студентам научиться устанавливать ассоциативные связи между визуальными образными данными и их проекциями, понять смысл и назначение проекций. Также на занятиях по начертательной геометрии компьютерные технологии можно использовать, например, для демонстрации возможных вариантов решения при варьировании исходных данных.
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. 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 [5].
Поскольку при определении оптимального содержания чертежа особенно четко прослеживается взаимосвязь между традиционными графическими науками: начертательная геометрия и инженерная графика, а также современными их представительницами: компьютерная графика и геометрическое моделирование, то переход на 3Б-технологии проектирования не должен идти в ущерб знанию фундаментальных наук, формирующих творческого специалиста. Студентам необходимо в первую очередь научится 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 более быстрой их корректировкой;
• устанавливать 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.
Список литературы /References
1. Стародубцев А.В. Особенности современного образовательного процесса / В.А. Стародубцев, О.М. Шепель, А.А. Киселева // Высшее образование в России, 2011. № 8-9.
2. Мухина М.Л. Компьютерные технологии в классических графических дисциплинах / М.Л. Мухина, И.А. Ширшова, Э.М. Фазлулин // Известия МГТУ «МАМИ». Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования. № 2 (24), 2015. Т. 6. С. 122-12.
3. Лагунова М.В. Формирование графо-аналитических умений с использованием информационных и коммуникационных технологий. Монография / М.В. Лагунова, И.А. Ширшова: Федеральное агентство по образованию, ГОУ ВПО «Волжский гос. инженерно-пед. ун-т». Нижний Новгород, 2010. 163 с.
4. Черноталова ЛЛ.Современные методы обучения бакалавриата графическим дисциплинам / К.Л. Черноталова, И.А. Ширшова, М.Л. Мухина // Современные проблемы науки и образования. [Электронный ресурс], 2015. № 4. Режим доступа: http://www.science-education.ru/127-20786/ (дата обращения: 24.07.2015).
5. Москаленко В.О. Как обеспечить общегеометрическую подготовку студентов технических университетов / Г.С. Иванов, К.А. Муравьев // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. [Электронный ресурс], 2012. № 8. Режим доступа: http://www.technomag bmstu. ru/doc/699795.html/ (дата обращения 04.11.2014).
