Особенности преподавания дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» в Волгоградском государственном университете

На сегодняшний день самым распространенным средством обучения, а также инструментом современных технологий является компьютер. Компьютерные технологии широко используются в учебной и научной деятельности – мультимедийные технологии, обучающие системы, интерактивные программы, электронные учебники, виртуальные лаборатории и т. д. Использование данных средств позволяет решить одну из главных задач образования – подготовку специалистов, способных решать профессиональные задачи любой степени сложности.

Современные компьютерные средства и технологии обучения, а также возможности сети Интернет вносят в образовательную сферу все большие методические возможности. Компьютерные средства коренным образом изменили подходы в методике обучения: визуализация позволяет улучшить наблюдение и понимание таких невидимых глазу процессов и явлений, как магнитное и электрическое поле, строение молекул, химическая реакция и др. [1].

Для увеличения эффективности обучения в учебных заведениях специализированные аудитории оснащаются персональными компьютерами и мультимедийной техникой, с по- мощью сети Интернет обеспечивается доступ к любой информации: архивным документам, учебной, научно-исследовательской и популярной литературе, и др.

Таким образом, компьютер становится важной частью не только процесса обучения, но и процесса производства средств обучения. Прямое отношение к этому процессу имеет компьютерная графика. Ни одна сфера человеческой деятельности в настоящий момент не обходится без компьютерной графики: это визуализация научных исследований; осуществление конструкторских и архитектурных решений; создание интерфейсов пользователя; презентативная область; кино- и телеиндустрия; медицина; и др.

Современные графические программные продукты обладают широкими возможностями, среди которых – получение анимационных изображений, фотореалистичных картинок высокого качества, создание макетов помещений и зданий, создание конструкторских чертежей, и др. Кроме того, использование компьютерной графики позволяет рационализировать выполнение чертежных работ, а также увеличить скорость передачи учебной информации. Поэтому современный специалист должен профессионально владеть программными средствами и уметь создавать двухмерные и трехмерные изображения любой степени сложности, фотореалистичные модели с использованием анимации, звука, освещения и других компьютерных средств визуализации.

Для изучения компьютерной графики требуется серьезная подготовка в области компьютерной техники, основ программирования, компьютерного и геометрического моделирования, теории построения изображений, так как теоретические основы компьютерной графики базируются на фундаментальных знаниях информатики и начертательной геометрии [5].

Следовательно, компьютерная графика должна стать непременной составляющей профессиональной подготовки специалистов. На практике отношение к данной дисциплине не везде одинаково: для ряда специальностей в разных вузах компьютерная графика преподается либо как самостоятельная дисциплина, либо в интегрированном виде, либо вообще не преподается. В учебном процессе компьютерная графика используется либо как средство художественного выражения творческих идей (направление «Искусство»), либо как инструмент для выполнения чертежей по специальности (направление «Технические науки и технологии») [5; 6]. Также необходимо учитывать действующие стандарты общеобразовательных программ, где, например, в стандарте второго поколения не было такого жесткого разграничения между направлениями подготовки по различным специальностям, как в стандарте третьего поколения. Особенно после ввода такого понятия, как «компетенции».

В связи с этим возникает необходимость разработки и внедрения в учебный процесс курса компьютерной графики как самостоятельной дисциплины для каждого направления подготовки бакалавров отдельно.

В настоящее время ведутся разработки по адаптации курса «Компьютерная графика» для различных направлений специальностей.

Так, например, в Российском государственном профессионально-педагогическом университете студенты специальности 052300 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы получают достаточно серьезное художественное образование. В то же время существует потребность в специалистах, работающих в области компьютерной графики, уверенно ориентирую- щихся в вопросах теории и практики изобразительного искусства.

Кроме того, в учебные планы введены дисциплины «Математика, информатика и компьютерная графика» и «Компьютерный дизайн», составляющие компьютерную подготовку студентов. Основными задачами дисциплин являются: формирование представления об информации, способах работы с ней, использование компьютера в дальнейшей учебной деятельности и т. д. Количество часов, отведенных на изучение дисциплины «Математика, информатика и компьютерная графика», недостаточно. Как правило, такого количества часов хватает для изучения офисных программ (MS Word, MS Excel) и ознакомления студентов с графическими программами, а на применение художественных компьютерных технологий времени не остается, в то время как необходимо научить студентов реализации конструктивных идей при создании художественных композиций, использованию графических программ в художественно-оформительских работах [2].

В вузах технической специальности несколько иная ситуация. Так, например, в Московском государственном институте электронной техники (МИЭТ) курс компьютерной графики изучается параллельно инженерной графике. Изучение компьютерной графики начинается с первого дня обучения студентов на кафедре «Инженерная графика и дизайн». Осваивая методы начертательной геометрии и правила черчения с помощью карандаша, студенты параллельно обучаются средствам компьютерной графики, позволяющим решать те же задачи инженерной графики на базе современных технологий. Часть графических заданий студенты выполняют сначала вручную, а затем автоматизированно (это позволяет им быстрее понять методы работы и сравнить качество получаемых чертежей), часть – полностью автоматизированно [4].

Так, с целью освоения студентами современных технологий проектирования преподавание раздела «Инженерная и компьютерная графика» дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная графика» на кафедре «Начертательная геометрия и графика» БГТУ ведется с использованием системы «Компас-3D», разработан- ной российской компанией АСКОН. Система – с русским интерфейсом, полной поддержкой российских стандартов – предназначена для выполнения конструкторских и ряда технологических работ различного уровня сложности [3].

Традиционные задания курса «Инженерная графика» в настоящее время получили новое наполнение. Как показывает практика, даже слабые студенты на занятиях по компьютерной графике работают с большим интересом. Особое значение имеет возможность рассматривать с разных сторон построенную модель. Умение строить 3D-модели формируется за 2–3 занятия. Построение проекций, разрезов и сечений по 3D-модели в значительной степени автоматизировано (переход от объемной модели к плоскому чертежу), поэтому, работая с двухмерным чертежом, студенту легче выполнить обратную задачу – мысленно представить геометрическую форму объекта. Таким образом, 3D-технологии способствуют развитию пространственного восприятия объекта, в том числе у студентов со слабой общей подготовкой.

Приобретение студентом навыков выполнения конструкторских работ с использованием автоматизированных систем подготовки чертежно-графической документации повышает его квалификацию как технического специалиста.

Основными целями, которые преследует дисциплина в учебном процессе инженерного вуза, являются [2]:

• 1.    Интенсификация учебного процесса (повышение содержательного уровня курса, расширение возможностей познания, повышение интереса к изучаемой дисциплине, обеспечение развивающего эффекта обучения, индивидуализация процесса обучения и т. д.).

• 2.    Автоматизация проектных работ (выполнения чертежей и другой проектной документации).

• 3.    Решение задач, связанных с поиском оптимальных вариантов решений. В простейшем случае – выбор лучшего из нескольких решений по определенному критерию.

Для студентов математического профиля в курсе компьютерной графики необходимо больше уделять внимания созданию средств компьютерной графики. Целью преподавания дисциплины «Компьютерная графика» является изучение базовых понятий, методов и алгоритмов создания компьютерных изображений, приобретение навыков использования алгоритмов и методов компьютерной графики при проектировании пользовательских интерфейсов программных систем, а также формирование представления о структуре программного обеспечения компьютерной графики.

Таким образом, видно, что для различных направлений специальностей преподавание курса «Компьютерная графика» должно вестись с учетом профильного образования и образовательной программы.

Если рассматривать преподавание компьютерной графики в Волгоградском государственном университете, то тут прослеживается другая ситуация. В основном на всех специальностях («Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и технологии», «Программная инженерия») используются практически идентичные программы курса «Компьютерная графика», отличаются только названия курса для конкретных направлений.

Поэтому в настоящее время ведется разработка учебно-методических комплексов отдельно для каждой специальности с учетом профильного направления подготовки бакалавров. Так, для направления подготовки «Информатика и вычислительная техника» необходимо учитывать инженерную направленность специальности. Поэтому в курсе «Инженерная и компьютерная графика» должен быть уклон на знание технических средств компьютерной графики. Для направления подготовки «Информационные системы и технологии» необходимо изучать в большей степени алгоритмы и методы компьютерной графики, а также программные средства. Для направления подготовки «Программная инженерия» в большей степени надо учитывать использование алгоритмов и методов компьютерной графики при проектировании пользовательских интерфейсов программных систем.