Немного размышлений о предмете «начертательная геометрия» и «инженерная графика»

Речь идет о методике преподавания начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике, в которых приходиться создавать символический образ геометрических пространств, показывать их алгоритм (Евклидово пространство, Декартовая пространственная система, пространство Миньковского) и о которых не говорят больше нигде, только в курсе «Начертательной геометрии». Разное представление о системах этих образований необходимо довести до студентов (в моделях, иных наглядных формах) в рамках уже имеющихся методик курса по «Начертательной геометрии», а затем на эти представления вводить практическую часть курса «Инженерной графики».

Мышление становится иным «объемным» через теоретическое и практическое основание материала этих курсов. Через выполнение построений сопряжений и серии других практических заданий на основе способов решения учебных задач - мышление студента становится более функциональным. Образы тригонометрии – начинают давать уже в школьных программах, как прикладной навык будущего, зрелого функционального мышления. Иной, более сложный опыт, на основе реализации практического знания, мышление студента становится функциональным, деятельным. Каждый опыт является внешним знанием, например интернет … и пр. и открывает новые горизонты для практической деятельности.

В связи с имеющимися трудностями в понимании некоторых разделов курса студентами, их особое неразвитое восприятие предметов и трудности формирования концептуального восприятия в целом, требуются введение во вводный курс по «Начертательной геометрии» и «Инженерной графики», того:

1. Что … сознание студента надо вывести в трехмерное пространство квартиры, а затем на абстрактные плоскости проекций (проекции П1,П2,П3);

2. Для этого нужно … формировать геометрические представления о реальности через исторические этапы рассмотрения понятия «пространство» Эвклидово пространство; геометрия Лобачевского, (… ); краткий курс геометрии Рима (теория

относительности); геометрическое пространство по Миньковскому, как то, что относительное становится реальностью и дает представление о пространственном расположении векторов).

Курс «Начертательной геометрии» содержит в программе эти алгоритмы в темах: «Резьба», «Сопряжения» и др. Конструкции, инновации в технике - используют пространство Миньковского и в связи с этим более последовательно можно простроить и учебный курс для заочного и других отделений.

Внедрение информационных технологий в учебный процесс инженерных ВУЗов должно сопровождаться существенными изменениями в методологии преподавания всех общепрофессиональных дисциплин. Однако на практике необходимые методологические преобразования заметно отстают от нового, быстро развивающегося направления - компьютерного инжиниринга. Преподавание общепрофессиональных дисциплин, как «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика» остается еще традиционным.

Традиционность преподавания начертательной геометрии (НГ) заключается, прежде всего, в том, что едва ли не 50% выделяемого на нее учебного времени отводится на изучение проекций абстрактных геометрических примитивов, не имеющих параметра формы - точки, прямой, плоскости, - и на решение различных позиционных и метрических задач, в том числе с использованием способов преобразования проекций.

Проектировщик, конструктор, аналитик, технолог - имеет дело не с абстрактными примитивами, а с деталями или с их объемными компьютерными моделями, элементами которых являются вершины, ребра (прямые или криволинейные) и грани (в том числе кривые поверхности). Знания, полученные обучаемыми при решении задач с проекциями геометрических примитивов, и дают навык работы с более сложными объектами, проецируя их на плоскость чертежа. Большинство деталей машиностроительного профиля имеют либо ось, либо плоскость симметрии, параллельно которым и располагают одну из плоскостей проекций комплексного чертежа. Для построения чертежей технических изделий достаточно знать два главных постулата НГ:

1) три основных чертежных вида - спереди, сверху и слева - должны находиться в строгой проекционной связи;

2) если заданы какие-либо два из основных вида, то третий вид строится по линиям связи.

В настоящее время в учебном процессе инженерных ВУЗов все шире используются CAD-системы, обеспечивающие получение быстрого и точного решения на компьютере всех без исключения задач НГ в трехмерном пространстве.

Значительные преобразования необходимы в преподавании инженерной графики. Реализуемые современными методы трехмерного моделирования - твердотельного, поверхностного, гибридного - коренным образом изменяют методологию проектирования и подготовки производства: главным, первичным носителем информации о проектируемом объекте становится его 3D-модель (электронный макет), чертежи представляют собой вторичную форму отображения объекта. Электронный макет, являющийся наиболее полным и наглядным носителем информации о проектируемом изделии, служит основным звеном в развитии имитационных методов виртуальной инженерии - технологий быстрого прототипирования, симуляции механообработки деталей на станках с ЧПУ, анализа конфликтных ситуаций в сборках и пр.

В преподавании первостепенное внимание следует уделять именно 3D-моделированию. Выполнение чертежей технических изделий по 3D-моделям обычно оказывается значительно менее трудоемким и длительным, чем в том случае, когда используются только в режиме «электронного кульмана».

В учебных планах инженерных ВУЗов целесообразно перераспределить учебные часы между НГ и ИГ, а именно, увеличить количество учебных часов, отводимых в ИГ на освоение 3D-моделирования с применением современных компьютерных программ. Не за счет изъятия из НГ таких тем, как «Точка, прямая и плоскость в ортогональных проекциях», или «Способы преобразования проекций», а изыскивать возможности дополнительно ввести часы по информатике по теме «Графический редактор». Такой подход должен способствовать повышению качества подготовки инженерных кадров, владеющих новейшими методами компьютерного инжиниринга и виртуальной инженерии.

На основе функционального алгоритма создаются курсы повышения квалификации для ИТР всех подразделений РЖД и в основу программ этих курсов ставятся конкретные организационные, экономические и понятийные задачи, вводятся методологии интеллектуального продюсирования и т.п. для управления РЖД и для управления проектами для менеджмента.

ВЫВОД – метод преобразования пространства жизнедеятельности, развитие функционального мышления, в каждом случае принимает индивидуальный образ пространственного мышления, который формируется в рамках предметов «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика».