Роль инженерной и компьютерной графики в образовательном процессе

Куренкова Вероника Васильевна
КГБПОУ СПО «Комсомольский – на - Амуре авиационно - технический техникум, преподаватель дисциплины «Инженерная графика»

Создание любой конструкции машиностроительного производства немыслимо без чертежа.
Чертеж – это способ передачи технической мысли, понятной для специалистов технического профиля. В учебных планах средних специальных учебных заведений студенты технических специальностей должны изучать инженерную графику в совокупности с такими предметами как техническая механика, метрология, стандартизация и сертификация. Но среди дисциплин, закладывающих фундамент инженерно-технического образования, "Инженерная графика" занимает особое место. Без инженерной графики невозможно стать грамотным специалистом в области проектирования и конструирования. С чертежами в жизни может столкнуться любой человек, даже далекий от технической специальности. Это чертежи дома или строящейся дачи, план ремонта или размещение дорогостоящей мебели в комнате, чертежи деталей на предприятии, которые нужно знать не только технологу и конструктору, но и токарю, сварщику, контролеру, менеджеру из отдела продаж и закупок, даже продавцу консультанту из строительных магазинов, чтобы грамотно проконсультировать клиента.

Так как основной задачей инженерной графики традиционно ставилось изучение методов проецирования и правил конструирования сборочных единиц, то и курс был ориентирован на ручной способ выполнения чертежно-графических работ, что требовало немалых временных затрат. Внедрение компьютеров в образовательный процесс значительно упростил эту проблему. В современных условиях, когда меняется сама идея проектирования, все шире используются сначала трехмерное моделирование технических объектов, а затем последующее автоматизированное построение необходимых видов, разрезов, сечений конструкции, формирование сборочных узлов и др., не автоматизированные методы проектирования оказываются малоэффективными.
Таким образом, выпускники техникума должны уметь работать в качестве пользователей с графическими системами, позволяющими создавать как чертежно-конструкторскую документацию, так и решать задачи трехмерного графического моделирования.
Это привело к тому, что в преподавании инженерной графики выделилась новая составляющая – компьютерная графика. Суть изучения компьютерной графики состоит в создании интегрированной модели на основе геометрического моделирования. В ее задачи входит формирование навыков работы с конкретными пакетами чертежных программ; изучение и практическое освоение методов компьютерного выполнения чертежей, способов автоматизированной разработки графической конструкторской документации, автоматизированного проектирования чертежей с использованием графических баз данных.

В настоящее время существует два различных подхода к проблеме преподавания компьютерной и инженерной графики и ее роли в обучении специалиста среднего звена.
Первый подход является наиболее распространенным – это изучение компьютерной графики как отдельного предмета. При таком подходе компьютерная графика рассматривается как дисциплина, посвящённая изучению техники выполнения чертежей с использованием вместо карандаша и чертежной доски «электронного кульмана» [1].
Студенты при этом не приобретают достаточно знаний для использования графических компьютерных технологий при выполнении курсовых и дипломного проектов, и в дальнейшем на предприятии им приходится дополнительно проходить специализированные курсы по проектированию.
Такой подход не оправдан, так как в целом компьютерную графику следует рассматривать в едином контексте с инженерной графикой [2]. Созданный чертеж на компьютере, но выполненный с ошибками в области оформлении видов, разрезов. сечений, ведет к непониманию чертежа и, в конечном итоге, к неправильной сборке на производстве. Работа на компьютере должна быть построена так, чтобы студенты не просто изучали графический пакет (AutoCAD, ADEM и др.), а продолжали изучение инженерной графики, при этом понимая ход построения и добиваясь правильного конечного результата. Процесс обучения необходимо организовать параллельно, разумно сочетая ручное и компьютерное выполнение чертежей, с целью эффективного понимания материала. При этом приходится преодолевать ряд сложностей, связанных с уменьшением количества часов, отведенных на изучение дисциплины, и стремлением не проиграть в решении педагогических задач, то есть суметь развить пространственное и логическое мышление студентов до необходимого уровня. Большинство студентов мотивируют свое нежелание работать карандашом на бумаге тем, что черчение у них в школе не велось, и многие не могут отложить отрезок правильной величины на формате. В этом случае также может помочь работа в графическом редакторе.

В конечном итоге компьютер для студента должен стать таким же инструментом, что карандаш и линейка. При этом студенты в инженерной графике осваивают способы и правила построения изображений с помощью карандаша, а в компьютерной графике одновременно осваивают базовые приемы и интерфейс программы, а именно: настройка рабочей среды, определение формата чертежа, работа с примитивами, редактирование чертежа, объектные привязки, работа с блоками, слоями, текстом и др. При этом на любом этапе создания чертежа студент может видеть наглядное изображение изделия, что весьма важно в процессе обучения.

При использовании информационных технологий в образовательном процессе традиционные задания инженерной графики получают новое наполнение и реализацию. Например, легко построить из объемного изображения детали «Ось» ее изображение в 2d.
Реализация поставленной задачи потребовало создания соответствующих методических указаний с пошаговыми действиями и разъяснениями. В процессе разработки находится сборник методических указаний по выполнению графических заданий для выполнения чертежей на компьютере.

Все эти задания выполняются также как и в ручном черчении, – линия за линией, при этом отрабатывается техника черчения, способы компоновки чертежа на формате, учитывается правила выполнения детали в масштабе. При этом всегда можно проверить правильность выполнения графического объекта и вовремя скорректировать чертеж. Этот же прием использует и преподаватель, создавая геометрическую модель детали, заданной в условии задачи, а затем автоматически по трёхмерной модели строя её ортогональные проекции. Студент, сопоставив своё решение задачи, может самостоятельно выявить свои ошибки и проанализировать правильность решения.

Ошибки, которые студенты допускают при выполнении этих задач, связаны со слабым представлением формы модели и в этом может помочь решение графических задач инженерной графики. Такие упражнения являются подготовительным этапом к решению проекционных задач. Также они помогают преподавателю обнаружить, какая часть учебного материала не усвоена студентами, и своевременно устранить затруднения в понимании формы объекта [3].
Будущий техник должен одинаково хорошо владеть как компьютерной техникой выполнения чертежей, так и ручной. Тем более, что пространственное воображение, безусловно, необходимое в конструкторской и проектной деятельности, а также при чтении чертежей на производстве в большей мере развивается при работе с плоскими изображениями на листе бумаги. Человек, не умеющий грамотно читать и выполнять чертежи на бумаге, не сможет осмысленно сделать это и на компьютере. Базовые знания должны закладываться с использованием карандаша, натурных образцов, макетов и моделей. Введение компьютерных технологий должно быть в разумных пределах. Нельзя смещать приоритеты. Компьютерная графика должна быть направлена на изучения правил и приемов решения графических задач, а не на изучение свойств и возможностей компьютера.

Одновременно с этим внедрение на уроках инженерной графики компьютерных технологий позволили мне реализовать идею развивающего обучения, повысить темп урока, сократить потери рабочего времени до минимума, увеличить объем самостоятельной работы, как на уроке, так и при подготовке домашних заданий, сделать урок более ярким и увлекательным. Работа с компьютерными программами развивает коннструкторское и творческое мышление, пространственное воображение, способствует формированию умений и навыков работы с графическими редакторами, осмысленного владения информацией и ее после¬дующей обработкой. Практика показала что, использование компьютерной графики повышает качество и эффективность обучения, развивает учебную деятельность. Вместе с тем, это эффективный стимул обучения студентов. Было интересно наблюдать за студентами, которые вначале учебного года не знали, как работать с мультимедийной презентацией, измеряли линейкой изображение чертежа детали на экране компьютера и в конце обучения эти же студенты могли свободно вычертить самостоятельно несложный сборочный чертеж.
Для меня компьютер на уроке - это инструмент с широкими возможностями, позволяющий красочно и интересно изложить материал, подготовить дидактические материалы, сопровождающие урок, повторить бесконечное количество раз необходимые построения, разработать графические задания и тесты для обучающихся. Применение компьютерных технологий при преподавании инженерной графики делают возможным удовлетворить множество познавательных потребностей обучающихся.\

В техникуме создана достаточная материальная база для применения компьютерных технологий на уроке инженерной и компьютерной графики: имеется компьютерный класс с интерактивной доской, оснащенный пакетом чертежных программ. Преподаватель, владеющий навыками работы на ПК, может использовать методику использования компьютерных технологий на любом уроке. Разработано поурочное тематическое планирование по инженерной графике с применением на уроке электронных учебников, пособий, сборников практических работ, что позволяет экономить время при подготовке к уроку, оптимально составлять траекторию урока с применением современных компьютерных технологий на различных этапах урока.

Главный результат – повышение мотивации обучающихся к изучению предмета «Инженерная графика», а также хорошее понимание материала и умение применять его на практике, совершенствование индивидуальных способностей и развитие познавательной активности, развитие логического мышления и пространственного воображения.>

Список использованных источников
1. Покровская М.В. Инженерная графика: панорамный взгляд (научно-педагогическое исследование)/ М.В. Покровская. – М.: Изд-во «Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов», 1999.- 137 с.
2. Александрова Е.П. Компьютерная технология обучения инженерной графике и основам проектирования/ Е.П. Александрова, Т.В. Грошева, В.А. Лалетин, И.Д. Столбова // Труды конференции "Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе". Ялта-Гурзуф, 2001. с. 240 - 243.
3. Ярошевич О.В. Проблемы информатизации графической подготовки/ О.В.Ярошевич, Н.А.Амельченко, Н.Ф.Кулащик // Формирование творческой личности инженера в процессе графической подготовки: материалы респ. науч.-метод. конф., Витебск, 5 декабря 2008 г. – Витебск: УО «ВГТУ», 2008. - с. 15-17.