Методика преподавания инженерной графики с применением 2D моделирования в среде AutoCAD

Аннотация: В статье рассматривается методика преподавания дисциплины «Инженерная и компьютерная графика», разработанная на кафедре инженерной графики и дизайна в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Представлены примеры заданий выполняемых с использованием 2D технологии проектирования в среде AutoCAD.

Ключевые слова: Инженерная и компьютерная графика, AutoCAD, методические указания инженерный компьютерный графика чертеж Современные технологические процессы непосредственно связаны с применением автоматизированных систем, направленных на решение задач инженерной деятельности. В таких условиях необходимо готовить конкурентоспособных специалистов, эффективно применяющих программные продукты и технологии проектирования для решения задач в различных областях профессиональной деятельности.

Федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования третьего поколения содержат учебную дисциплину «Инженерная и компьютерная графика», которая служит основой для изучения других общеинженерных и профессиональных дисциплин. В связи с переходом на уровневую систему обучения количество часов аудиторной нагрузки на изучение дисциплины сократилось. Поэтому появилась необходимость пересмотреть методику обучения, разработать новую программу курса.

В рамках нового курса первые практические занятия посвящены изучению пакета AutoCAD (автоматизированное компьютерное черчение и проектирование). Для быстрого освоения компьютерной программы на кафедре создана система пошагового изучения команд по разделам:

Настройка среды Моделирование 2D.

Оформление чертежей Редактирование 2D.

Изометрия.

Эта работа студентами выполняется самостоятельно. Для того, что бы оценить уровень подготовки, в разделах даны тесты, контролируемые преподавателем. За выполнение тестов выставляются баллы. Здесь важно отметить, что при выполнении тестов и дальнейшей работе над индивидуальными заданиями — упражнения доступны для повторения или уточнения действия той или иной команды AutoCAD.

На рис. 1 дан пример упражнения на изучение построения правильного многоугольника, вписанного в окружность. Слева показан пример, справа студент выполняет задание, следуя приведенной инструкции. На экране различным цветом (созданы в разных слоях) выделены запросы команд, комментарии, построения, действия выполняемые учеником и т. д. — это облегчает понимание и самоконтроль выполняемого задания.

Рис. 1. Построение правильного многоугольника вписанного в окружность

Параллельно в мультимедийной аудитории читаются лекции по основным разделам инженерной графики. Материал дается в виде презентаций в программе PowerPoint. Студенты записывают их в Рабочей тетради «Задания по самостоятельной работе студентов по инженерной графике», издаваемой кафедрой. В тетради даны заготовки, позволяющие сократить время на перечерчивание примеров. После прочитанной темы в той же тетради самостоятельно выполняются задачи и сдаются на практических занятиях.

Видеолекции по инженерной графике и упражнения по компьютерной графике доступны студентам университета на сайте «http://miet.ru/», в разделе ЭМИРС — Электронные модули индивидуальной работы студентов.

Учебный план составлен таким образом, что после того как студенты изучили команды AutoCAD, и продолжают на лекциях знакомиться с теоретическими основами инженерной графики, они приступают к выполнению задач, непосредственно используя возможности 2D технологии построения чертежа. Проектирование ведется посредством создания проекций — плоских отображений объекта (эпюр Монжа).

Надо отметить, что для перехода к такой форме занятий преподавателями кафедры была проделана большая работа по переводу задач в электронный вид, причем большинство заданий приводится в 26 вариантах. Каждый студент в группе выполняет свое индивидуальное задание и свой вариант контрольной работы.

Пример задания на построение трех проекций по аксонометрической проекции приведен на рис. 2.

Рис. 2. Пример задания на построение трех проекций по аксонометрической проекции

Задания по темам находятся на учебном диске сервера компьютерного класса. Там же представлены методические материалы, план работы по занятиям, видеолекции, тесты. Это, безусловно, очень удобно — у каждого студента есть возможность работать в своем ритме, в соответствии со своими возможностями и способностями. Но при этом количество заработанных баллов зависит от срока сдачи задания, указанного в плане.

Для самостоятельной работы студентов (СРС) выделены часы вне учебных занятий в том же компьютерном классе. В свои часы консультаций в аудитории присутствует преподаватель, принимает работы, отвечает на вопросы.

Создание и последующая доработка новой методики изучения предмета приводит преподавателей кафедры к постоянному обновлению библиотечного фонда — написанию соответствующих пособий и учебников. Автором очень популярной серии книг «AutoCAD 2012 на 100%» /+CD/ (Изд-во Питер, 2012) является заведующая кафедрой ИГД Соколова Т. Ю. Книга издается для каждой новой версии AutoCAD с соответствующими коррективами и дополнениями. Вся литература доступна студентам в библиотеке и в читальном зале — классические методы обучения никто не отменял!

Разработанная методика направлена на стимулирование студентов к самостоятельной работе: дополнительное время в компьютерном классе, консультации преподавателей, электронные модули индивидуальной работы, литература, издаваемая сотрудниками кафедры.

Надо отметить, что компания Autodesk (разработчик продуктов САПР) успешно вносит свой вклад по подготовке студентов к успешной академической и профессиональной карьере, предоставляя возможность бесплатного доступа к учебным ресурсам и студенческим версиям компьютерных программ. Это позволяет обучающимся изучать предмет не только в стенах университета, но и дома.

К сожалению, отведенные аудиторные часы не позволяют преподавателям передать студентам и малую часть своих знаний, своего опыта. На кафедре давно разработан и постоянно обновляется курс «Трехмерное компьютерное моделирование», но сейчас он дается только в виде дисциплины по выбору вариативной части профильного цикла для некоторых направлений подготовки технических специальностей и на факультете «Дизайн».

Так 3D моделирование используется лишь преподавателями. Для решения сложных задач, требующих большого практического опыта, в помощь студентам созданы 3D модели деталей. Например, при выполнении деталировочного упражнения студенты, выполняющие чертеж корпусной детали могут проверить себя, посмотрев ее наглядное изображение. На рис. 3 Дан пример задания по деталированию сборочного чертежа: требуется начертить профильную проекцию корпусной детали с разрезом. На рис. 4 показана 3D модель этого корпуса.

Рис. 3. Пример задания по деталированию сборочного чертежа

Рис. 4. 3D модель корпусной детали с разрезом.

Для нового курса разработаны методические указания с учетом выполнения заданий на компьютере. Методические указания даны в файлах PDF формата. На рис. 5 приведен пример методических указаний по выполнению эскизов деталей с натуры, это, кстати, единственная работа, выполняемая вручную.

Рис. 5. Пример методических указаний по выполнению эскизов деталей с натуры.

Для проверки знаний основ инженерной графики студенты выполняют тесты, при этом используя справочную литературу. Для создания системы тестового опроса была использована программа easyQuizzy (http://easyquizzy.ru/help/use/) рис. 6. При прохождении теста из 35 вопросов выбираются произвольные пять. В каждом вопросе четыре варианта ответа, которые постоянно перемешиваются. Фиксируется время прохождения теста. Настроена система оценки знаний. По окончанию тестирования студент имеет возможность ознакомиться с отчётом по прохождению теста. Только для вопросов с неправильными ответами, выводится ответ испытуемого и правильный ответ. Файл теста размещён на сервере и доступен для одновременного запуска несколькими студентами. Заметим, что в нашем случае данный вид работы, как и прежде, скорее предназначен не для оценки знаний, а направлен на приобретение навыка работы со справочной литературой и, конечно, знакомство с ГОСТами ЕСКД. Но если раньше на проверку теста и разбор ошибок тратилось определенное количество времени, то с внедрением компьютерной программы эти затраты значительно сократились.

Рис. 6. Окно программы «easyQuizzy»

Использование компьютерной графики позволяет рационализировать выполнение чертежных работ, а также увеличить скорость передачи учебной информации. Итоговая работа — составление рабочих чертежей по сборочному чертежу — стала для студентов менее трудоемкой — нет необходимости вычерчивать элементы формата, выдерживать толщину линий (требования к графике), следить за качеством чертежных инструментов, проще вносить исправления. Больше появилось возможностей для творческого подхода.

Полученные знания и приобретенные практические навыки работы с пакетом AutoCAD, дают возможность студентам на современном уровне выполнять графические работы по различным учебным дисциплинам, в курсовых работах, дипломных проектах, а также в дальнейшей профессиональной деятельности в различных областях, повышает их квалификацию как технических специалистов.

Соколова Т.Ю. «AutoCAD 2012 на 100% (+CD)». — СПб.: Питер, 2012. — 676 с.: ил.

Хейфец А. Л., Логиновский А. Н., Буторина И. В., Васильева В. Н. Инженерная 3D-компьютерная графика. — М.: Юрайт, 2012. — 464 с.

Полещук Н.Н. AutoCAD 2012 (серия «В подлиннике»). — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 752 с. + CD.