ВЗАИМОСВЯЗЬ ГРАФИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Поспелова Наталья Валерьевна (nata152008@rambler.ru)
к.т.н., доцент
Нижегородский государственный технический университет, г. Нижний Новгород

В процессе учебы студенты инженерно-технических специальностей изучают курс "Компьютерная геометрия и графика" (КГГ), элементами которой являются начертательная геометрия, инженерная графика и геометрическое моделирование. То, что внедрение компьютерных технологий трехмерного моделирования в учебный процесс технических Вузов требует переосмысления методологии преподавания графических дисциплин понятно уже всем. Остается вопрос: как это сделать. На кафедре графические информационные системы НГТУ осуществляются методологические преобразования этой дисциплины, начиная от разработки учебной программы до создания методического пособия [1] и комплекта учебных материалов в электронном виде по данному курсу.

В данном курсе изменен традиционный подход к преподаванию начертательной геометрии: алгоритмы выполнены в 3D технологии проектирования. Это связано с тем, что начертательная геометрия закладывает навыки, помогающие на начальном этапе создания модели - этапе эскизирования - формировать внешний вид изделия. Так как процесс проектирования имеет такую особенность, как неоднократное возвращение к началу проекта, а реально к изменению внешней формы изделия, то значение развитого пространственного воображения и логических способностей трудно недооценивать.

На сегодняшний день начертательная геометрия чуть ли не единственная дисциплина, развивающая образное мышление у студентов технических вузов.

Но в тоже время основным препятствием освоения начертательной геометрии является сложность восприятия проекционного чертежа, так как проекция формируется в сознании работой мозга, а для обработки графической информации, данной в обобщенном виде, требуется подключение не только логического мышления, но и образного. Образное мышление определяется не только субъективными, природными способностями, но и опытом восприятия изображений (произведений искусства, чертежей, рисунков и т.п.)

Этот замкнутый круг можно разорвать, используя все те же информационные технологии, например, мультимедиа. Можно создать своего рода банк компьютерных наглядных реалистических трехмерных моделей и соответствующих плоских проекций, изменяющихся в реальном режиме времени при изменении точки зрения (плоскости проекций). Такой банк на кафедре создается. Это позволит студенту накопить недостающий опыт преобразования видимого плоского изображения в виртуальный образ трехмерного объекта.

Кроме того, важны и знания научных основ построения и исследования геометрических объектов и их графического отображения. Возгласы о том, зачем изучать "абстрактные примитивы, не имеющие параметра формы - точки, прямой, плоскости" не совсем оправданы. Именно на этих задачах студент и тренирует свои мозги: нужно видеть их радость и гордость за себя, когда они после мучительной борьбы с собственным воображением наконец-то понимают, где же находится "эта!" точка и как расположена прямая или плоскость в пространстве.

Что касается инженерной графики. Она тоже тесно связана с информационными технологиями.

Конечно в CAD, CAE-системах создаваемые по 3D-модели чертежи представляют собой вторичную форму отображения объекта. Но язык чертежа - язык производства, включающий в себя весь опыт и знания, накопленные многими поколениями инженеров. И не зная инженерной графики не возможно иметь инженерное мышление!

Технический чертеж не только отображает внешнюю форму и размеры изделия, но посредством некоторых графических условностей дает сведения о форме скрытой от глаз поверхности этого изделия, о материале, о шероховатости, покрытии и видах обработки, допусках формы и расположения поверхностей, образующих деталь и пр.

Способы изображений и условности оформления технических чертежей в различных областях техники неодинаковы, например, имеют различия чертежи машиностроительные и инженерно-строительные. В данном курсе информационные технологии не используются в качестве "электронного" кульмана. Студенты выполняют чертежи по 3D модели, а затем "доводят их до ума", используя знания инженерной графики.

Роль геометрического моделирования в формировании 3D модели можно оспаривать только в вопросах методов моделирования (твердотельного, поверхностного или гибридного) и систем для их создания. 3D модель является наиболее не только полным, точным и наглядным носителем информации о проектируемом изделии, но и служит основным звеном в развитии имитационных методов [2], симуляции механообработки деталей на станках с ЧПУ, анализа конфликтных ситуаций в сборках и пр.

В конце курса КГГ студенты выполняют курсовую работу по созданию твердотельной модели сборочной единицы с соответствующим комплектом технической документации.

Литература

1. Компьютерная геометрия и графика: методическое пособие для студентов инженерно-технических специальностей/ НГТУ; сост.: Н.В.Поспелова. Н.Новгород, 2008
2. В.Н. Юрин. Компьютерный инжиниринг и инженерное образование. М.: Эдиториал УРСС, 2002