О повышении эффективности изучения графических дисциплин в техническом университете

Изучение графических дисциплин в техническом университете должно сформировать базовые профессиональные компетенции у студентов, связанных с усвоением общих правил чтения и выполнения чертежей, знаний соответствующих этому государственных стандартов, видов конструкторской документации [1]. Анализ ключевых компетенций всех направлений подготовки показывает, что от обучающихся требуется овладеть способами самостоятельного приобретения знаний и умений, поиска эффективного способа решения инженерных задач в конкретных условиях, развить способности к аналитическому мышлению [2]. Графические дисциплины являются первыми инженерными предметами, изучаемыми в технических университетах, создающим как фундамент для изучения других дисциплин, так и ложащимися в основу дальнейшей профессиональной деятельности. Поэтому овладение подобными компетенциями должно являться необходимым условием при изучении начертательной геометрии и инженерной графики.

На кафедре графики МГТУ им. Н.Э. Баумана сложился свой подход к достижению такой цели – формированию творческих инженерных компетенций у студентов, заключающийся в подборе выполняемых заданий, показом вариантности решений с выбором оптимального из них в различных конкретных ситуациях. Проиллюстрируем такой подход на ряде примеров, относящихся к различным разделам графических дисциплин.

Изучая начертательную геометрию, студенты должны научиться оперировать с плоскими изображениями известных им геометрических объектов (точек, отрезков, отсеков поверхностей) для получения новых знаний об их позиционных и метрических характеристиках. Важно при этом показать, что одну и ту же задачу можно решить различными способами. Например, решение задачи на нахождение угла между плоскостью и плоскостью проекции первоначально показывается с использованием линии наибольшего наклона, этим же способом предполагается решить эту задачу при выполнении домашнего задания. Но необходимо показать студентам, после усвоения этого способа решения, что задача может быть решена и по-другому – заменой плоскостей проекции, вращением вокруг проецирующей прямой, что можно сделать как при защите домашних заданий, так и на рубежном контроле, проводимом после изучения темы о преобразо- вании чертежа. Это побуждает студентов самостоятельно искать другой способ решения известной задачи, формирует у них определённый кругозор работы с изображениями объектов на плоскости, иллюстрирует выбор оптимального решения задачи в зависимости от её условия.

В качестве другого подобного примера из раздела начертательной геометрии можно привести решение задач на построение линии пересечения поверхностей. Как правило, при решении домашних и экзаменационных задач преподаватель указывает способ решения. Но при защите работы, решении задач рубежного контроля и экзамена необходимо поставить студенту вопрос о возможности решения этой задачи другими способами. Большинство задач этой темы подобраны так, что они могут быть решены несколькими способами. Поиск других способов решения, выбор оптимального среди них развивает способность студента аналитически мыслить. Подобный подход к решению задач следует применять и при изучении других тем начертательной геометрии.

Второй составляющей графической подготовки является раздел инженерной графики, посвящённый решению проекционных задач. Изучение этого раздела требует учёта различной степени подготовленности студентов к усвоению необходимых знаний. Входной контроль уровня знаний, проводимый на кафедре графики МГТУ им. Н.Э. Баумана, показывает, что готовность к усвоению этого раздела колеблется в широком диапазоне [3]. Поэтому преподаватели кафедры пришли к выводу о том, что первый этап обучения решению проекционных задач должен опираться на использование сформулированного его алгоритма – изображаемая деталь ограничена отсеками поверхностей, ограниченных линиями, определяемыми проекциями характерных точек, поиск которых и позволяет решить правильно проекционную задачу. Такая алгоритмизация поиска решения задачи доступна студентам с разным уровнем подготовки и показывает связь начертательной геометрии и инженерной графики. Применение общего алгоритма решения для разных проекци- онных задач учит студентов самостоятельно искать решение конкретной задачи и актуализирует их аналитическое мышление. После успешного овладения алгоритмом решения проекционных задач следует показать возможную вариантность получаемых изображений при изменении некоторых исходных данных, неопределенности некоторых данных условия. При этом необходимо обратить внимание как видоизменяется при решении алгоритм. После этого можно продемонстрировать студентам решение проекционных задач при помощи 3D моделирования [4]. Это развивает их пространственный кругозор, уменьшает количество рутинных операций и позволяет увидеть практически сразу правильное решение проекционной задачи и его возможные трансформации при изменении условия задачи. Такой подход к теме проекционного черчения развивает умения и навыки студентов к самостоятельному поиску оптимального решения задач.

Третья составляющая графической подготовки в техническом университете – изучение способов выполнения изображений различных изделий и соответствующей конструкторской документации. Студенты должны познакомиться с правилами выполнения основных видов чертежей, научиться правильно выбирать и располагать изображения, определять их содержание, наносить размеры. Следует отметить, что решение подобной инженерной задачи многовариантно, оно зависит от выбранной технологии изготовления изделия, объёма производства, наличия того или иного оборудования в распоряжении и т.д. Другими словами от студента требуется оперировать знаниями, которые в курсе инженерной графики не даются, но их обязательно надо учитывать при выполнении чертежей изделий. Такая ситуация позволяет помочь студентам сформировать навыки по самостоятельному поиску информации, формулированию исходных данных и поиску оптимального решения. Как правило, при выполнении учебных чертежей студенты пользуются справочными данными в виде адаптированных к учебным задачам методических указаний, пособий, содержащих минимально необходимые данные для конкретных заданий. Это приводит к тому, что достаточно часто, уже при выполнении другого задания, студенты в этой литературе не находят ответы на возникающие вопросы. На кафедре графики важно сочетать такие пособия и справочную литературу, используемую инженерами при проектировании. Конечно, в ней присутствует много избыточной и непонятной информации для студентов, но по возможности, хотя бы упрощённо, эту информацию можно пояснить, показать, для чего она необходима. Это укре- пит навык студентов по самостоятельному поиску необходимой информации и покажет связь инженерной графики и других, мых в курсе, – это трубопроводная арматура, простейшие станочные приспособления. Важно проиллюстрировать студентам рациональные конструкции этих изделий при различных условиях эксплуатации, что можно сделать, показав атлас типовых решений этих устройств, разработанных на кафедре графики. Часто это приводит к творческому видоизменению условия задания, что повышает мотивацию к обучению.

Таким образом, овладение необходимыми компетенциями при изучении графических дисциплин требует обязательно- го показа вариантов решения задачи, по иска оптимального среди них, алгоритми зации решения задач по изображению объ изучаемых в университете инженерных ектов на плоскости, умения применять и дисциплин, повысит мотивацию к их изучению. В практике обучения также хорошо зарекомендовал критический анализ конструкции изделий, предлагаемых для изображения на чертеже, хотя в курсе инженерной графики это не предусматривается. Большая часть изделий, используе- видоизменять алгоритм решения в зависимости от исходного условия, критического анализа конструкции предлагаемых для изображения изделий, знакомства со справочной литературой, используемой в инженерной практике.