Педагогические науки / 5. Современные методы преподавания

К.т.н. Третьякова З.О.

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,

Россия, Санкт-Петербург

Применение графических программ в дисциплине «Инженерная графика» в системе обучения специалистов строительных специальностей

Известно, что стремительно развивающийся процесс информатизации всех сфер жизни общества существенно влияет на состояние экономики, качество жизни людей, национальную безопасность, интеллектуальный потенциал общества. В связи с этим, современные темпы развития производства требуют высокий уровень подготовки молодых специалистов.

Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика являются важными компонентами базовой общеинженерной подготовки, закладывающей фундамент профессионального образования специалиста. В условиях глобальной информатизации и компьютеризации требуется усовершенствовать процесс обучения студентов графическим дисциплинам внедрением информационных технологий.

Все большую актуальность получает проблема повышения качества профессиональной подготовки в вузе. Выпускник технического вуза должен усвоить общетехнические, специальные предметы, овладеть навыками и умениями в области избранной профессии, в объеме необходимом для успешного решения производственных задач в будущей профессиональной деятельности. В этой связи необходимо оценить качество выпускников наших вузов, их соответствие современным реалиям и зарубежным стандартам. По сравнению с зарубежными сверстниками наши студенты обладают большим объемом фундаментальных знаний, имеют больший инженерный кругозор, но уступают в решении практических инженерных задач. Формирование же специалиста, способного эффективно работать, должно осуществляться через насыщение учебных планов информационно-технологическими компонентами. Самым простым, удобным, естественным, а подчас и увлекательным средством общения человека с компьютером является компьютерная графика. Она стала одним из бурно развивающихся направлений использования персональных компьютеров. Требования, предъявляемые к объемам и срокам выполнения проектных и чертежных работ, растут от года к году. Растет сложность подготовки чертежей.

В настоящее время существует множество графических редакторов и программ геометрического моделирования. И одним из ведущих производителей систем автоматизированного проектирования и программного обеспечения для конструкторов, дизайнеров, архитекторов, является компания Autodesk, которая выпустила систему  AutoCAD в конце 1982 года. Первые версии программы были призваны заменить распространенные тогда кульманы, и состояли из базовых, простейших команд и примитивов, таких как отрезок, окружность, полилиния, текст. Современные версии AutoCAD содержат как внушительный набор 2D-инструментов оформления плоских чертежей, так и инструменты 3D-моделирования.

Архитектура и строительство являются одними из самых обширных областей деятельности человека. Они включают большой круг задач, связанных с организацией среды для жизнедеятельности человека. Это эстетические и социальные, инженерно-технические и функциональные, экологические и эргономические, технологические и целый ряд разных проблем, которые решаются в процессе архитектурно-строительного проектирования и реализации объекта.

Известно, что в последнее время, в связи с активной разработкой средств автоматизации архитектурного и конструкторского проектирования, в международной практике сложились следующие направления использования компьютерной технологии в архитектурно-строительном проектировании:

Ø принятие решений с помощью "оптимизационных" компьютерных прикладных программ;

Ø визуализация решений с помощью специальных компьютерных прикладных программ;

Ø использование компьютерных средств как графических устройств.

Для архитектурно-строительного проектирования, как упоминалось выше, существует программное обеспечение AutoCAD, позволяющее выполнять эскизные решения и чертежи объектов в 2D и 3D графике, строить векторные изображения, а затем наполнять их текстурой, материалом, тенями, цветом, бликами и т.д. Кроме того, имеются возможности для создания анимаций со звуковым сопровождением. Системы CAD позволяют легко манипулировать созданным объектом проектирования, видоизменять его, используя при работе любые материалы, широкий диапазон цветов, моделируя различные сцены и ситуации, в которых может оказаться объект проектирования - от создания трехмерной модели, аксонометрической проекции, перспективы созданной модели, до моделирования физических воздействий на сложную конструкцию. Таким образом, компьютерное моделирование позволяет на любой стадии проектирования экспериментировать с материалами, освещением, нагрузками с минимальным количеством затрат. В результате повышается продуктивность труда специалиста-строителя, поскольку, чем больше вариантов будущего проекта будет рассмотрено на начальной стадии проектирования, тем более качественный объект будет создан в итоге.

Использование компьютеров в качестве электронных кульманов упрощает операции вычерчивания контура, простановки размеров и другую техническую работу, являющуюся обязательной частью процесса проектирования, и позволяет получить качественные чертежи, независящие от графической подготовки исполнителя.

Уже не секрет, что использование компьютерной техники в учебном процессе позволяет интенсифицировать его, дает возможность сократить затраты времени студентов на выполнение графических, курсовых работ и проектов, дипломной работы. Например, при выполнении курсового проекта по «Промышленному зданию» требуется начертить фасад, планы, разрезы здания с нанесением на них схемы системы вентиляции. Навыки выполнения графической части проекта студенты приобретают на дисциплине «Компьютерная графика». Знания, полученные в ходе освоения графических команд, студенты применяют при вычерчивании фасада и плана промышленного сооружения. Используя графическую систему AutoCAD, удается значительно сократить время выполнения чертежей, улучшить качество, а главное, изучая дисциплину «Компьютерная графика», студенты могут на практике применить полученные знания и наглядно убедиться в эффективности использования данной программы.

Компьютерное проектирование позволяет не только создать, но и усовершенствовать сложное изделие, оценить и опробовать его не на реальном предприятии, а в среде виртуальной реальности, где исключаются последствия роковых ошибок проектировщика. Это особенно актуально для дорогостоящих, сложных, уникальных технологических и технических комплексов.

Немаловажным также, является и внешний вид изделия, его формы, характеристики, т.е. дизайн.

Обычно цель дизайнерской проработки нового изделия - выбор наиболее удачной концепции внешнего облика изделия из множества вариантов и детальный визуальный анализ выбранной концепции. Если дизайн изделия выполняется с помощью компьютера, то это позволяет сократить в несколько раз время, как на дизайнерскую проработку, так и на общий цикл разработки. При этом также происходит значительная экономия средств, поскольку все аспекты внешнего вида оцениваются на компьютерных, а не натурных моделях.

Дизайнерская часть общего цикла производства включает в себя:

Ø концептуальное моделирование, т. е. предварительную разработку нескольких вариантов изделия, в результате которой появляются "трехмерные наброски";

Ø создание компьютерных "рисунков", представляющих собой ортогональные проекции будущего изделия (при традиционном дизайне такие рисунки могли бы служить конечным результатом работы);

Ø собственно моделирование: трассировку рисунков, то есть создание с их помощью трехмерных объектов, а затем - построение поверхностей по этим объектам;

Ø оценку таких свойств моделируемых объектов, как кривизна, непрерывность кривизны, распределение бликов и т.д;

Ø задание "материалов" (то есть оптических свойств поверхностей), выбор и расстановка источников света, интерьера, задание свойств окружающей среды, выбор фона - все это заканчивается просчетом построенной таким образом сцены с высокой степенью фотореализма;

Ø передачу трехмерной модели объекта (вид которого наглядно представлен, оценен, согласован и утвержден) в САПР для дальнейшей разработки конструкторских расчетов, оформления чертежной документации и т.д.)

Таким образом, применение информационных технологий в учебном процессе обеспечивает специалисту архитектурно-строительного профиля возможность быстрой и эффективной работы с высоким качеством оформления выходной документации при относительно небольших затратах материальных, ресурсов и малых временных отрезков.

Литература:

1. Роберт И. В. Современные информационные технологии в образовании.- М.: ИИО РАО, 2010.

2. Чернякова Т.В. Методика обучения компьютерной графике студентов вуза. – Екатеринбург.-Автореферат диссертации на соискание научной степени к.п.н.– 2010.