“A car graphic model creating” task as means of development of student creative abilities in descriptive geometry studying

В современных условиях модернизации системы образования на одно из первых мест выдвигается реализация учебных программ высшего профессионального образования, ориентированных на развитие таланта, креативности, инициативности и самостоятельности обучающихся. В связи с этим возникает необходимость поиска таких приемов и методов обучения, при которых формируются интеллектуальные качества личности, развиваются творческие и познавательные способности студентов в совокупности с трудовым, нравственным и эстетическим воспитанием. Однако способность к самостоятельному, творческому мышлению, к инициативной творческой деятельности не развивается сама по себе и не является побочным эффектом процесса усвоения знаний, ее нужно стимулировать и активизировать. Поэтому развитие творчества у студентов требует особого внимания и специального педагогического воздействия, что, в свою очередь, подчеркивает актуальность исследования проблемы активизации учебно-творческой деятельности студентов вуза.

Формирование и развитие творческой компетенции будущих выпускников вуза напрямую зависит от внедрения в систему образования новых информационных технологий. Современные средства компьютерной графики могут быть использованы в качестве инструмента для решения учебно-творческих задач тех дисциплин, целью которых является профессиональное освоение компьютерной графики.

Графические дисциплины (начертательная геометрия, инженерная графика, геометрическое моделирование и др.) на технических специальностях вуза являются общеобразовательными и первыми профессионально ориентированными дисциплинами, которым обучаются студенты. Успехи в освоении этих предметов служат индикатором будущей профессиональной квалифицированности инженера, так как невозможно представить себе технического специалиста, не владеющего графическим языком [1]. Современные компьютерные программы (AutoCAD, Solid Works, Компас 3D и др.) при изучении графических дисциплин становятся новым, прогрессив- ным, удобным инструментом создания чертежей и другой конструкторской документации. Однако правила построения и оформления чертежа совершенно не зависят от технологии его исполнения: «ручной» и электронный чертежи должны подчиняться одним и тем же стандартам [2]. Для выполнения электронного чертежа студент дополнительно должен изучить еще и графическую компьютерную программу. При этом получается, что в рамках одной дисциплины изучаются две, а именно: к инженерной графике добавляется компьютерная, что в значительной степени усложняет процесс обучения «слабых» студентов, не имеющих достаточного уровня информационной и графической подготовки. Таким образом, проблема оптимального сочетания «ручной» и компьютерной графики при изучении графических дисциплин пока не решена.

Стремительные темпы информатизации, утверждение новых форм организации учебного процесса, инновации в области техники и технологий и при этом низкие темпы изменения традиционных подходов к процессу обучения и методического обновления геометро-графической подготовки вызывают дефицит времени в образовательном процессе. Между тем, существуют методики обучения графическим дисциплинам [3], предлагающие сразу базировать обучение студентов на основе многофункциональных САПР и конкретно проектно-технологического модуля CAD/CAE/CAM-систем. Естественно, что первичными в содержании такого курса являются 3D-геометрические модели технических объектов. В первом семестре студенты технических направлений подготовки изучают курс «Начертательная геометрия», предметом которого является изучение и систематизация всего многообразия геометрических фигур трехмерного пространства и отношения между ними. При изучении начертательной геометрии на основе компьютерной графической программы возникает довольно сложная задача – научить студента-первокурсника в первом семестре не только основам конструктивно-геометрического мышления и анализу пространственных форм и отношений, но и одновременно изучить один из графических пакетов САПР. Поэтому особое значение в практическом освоении материала приобретает самостоятельная работа студентов.

Современный специалист должен уметь оперативно принимать нешаблонные решения, действовать самостоятельно, творчески. Поскольку именно самостоятельность стано- вится профессионально необходимым качеством личности любого специалиста, то подготовка будущих специалистов в вузе должна ориентироваться на формирование у студентов творческой самостоятельности, а не только репродуктивной исполнительской деятельности с овладением определенной суммой знаний и учений [4].

Активная самостоятельная работа студентов возможна только при наличии серьезной и устойчивой мотивации, где самый сильный фактор – подготовка к дальнейшей эффективной профессиональной деятельности. Цели самостоятельной работы должны соответствовать структуре готовности к самообразованию, включающей мотивационный, когнитивный, деятельностный компоненты. Особый интерес в этом плане представляют учебные графические задания с элементами занимательности. Они дают возможность повысить познавательную активность обучающихся по сравнению с графическими заданиями, направленными на репродуктивную деятельность [9]. Использование в обучении инженерной и компьютерной графике занимательных заданий позволяет выйти на такой уровень активизации учебно-познавательной деятельности, при котором студенты творчески подходят к любой графической задаче, используя различные способы ее решения. С учетом данных принципов для студентов первого курса автотракторного факультета разработано специальное задание «Графическая модель автомобиля», которое выполняется в рамках курса «Начертательная геометрия» в качестве самостоятельной работы.

Задание «Графическая модель автомобиля» выполняется в пакетах компьютерной графики AutoCAD или SolidWorks. Задание выполняется весь первый семестр по мере прохождения соответствующих тем в курсе начертательной геометрии. Поощряется изобретательность, выдумка, фантазия, неординарность представленных конструкций с учетом соблюдения пропорций и чувства меры. Выдача задания производится на лекции в виде короткого сообщения с показом иллюстраций и методического материала. Дальнейшее сопровождение задания со стороны преподавателя сводится к поэтапному контролю в виде консультаций и собеседований со студентами. Задание выполняется только студентами, успешно осваивающими курс начертательной геометрии; оценка за работу учитывается при сдаче экзамена.

Этапы выполнения задания

В качестве информационного ресурса для определения облика и пропорций автомобиля студентам предлагается просмотреть сайт www.3dcar.ru/blueprints/ , а также источники [5, 6] и выбрать понравившийся автомобиль или создать собственную конструкцию. Затем в графическом редакторе пакета создается эскиз выбранной конструкции в истинных размерах. Каждый вид и аксонометрическое изображение автомобиля располагаются в соответствующих плоскостях проекций (рис. 1). На данном этапе прорабатывается тема «комплексный чертеж» и осваивается плоская компьютерная графика [7, 8].

Далее студентам предлагаются два метода построения электронной модели. Первый метод – от частного к общему. Создаются отдельные части модели с использованием различных поверхностей, затем они преобразуются в solid-объекты и объединяются в единое целое. Второй метод – от общего к частному. Вначале модель автомобиля строится в виде обобщенной заготовки, имеющей сходство с выбранной моделью только «по контуру». Используя различные поверхности в качестве режущего инструмента, заготовку доводят до нужного вида.

Первый метод

Автомобиль условно делится на несколько частей: передок, боковина или понтон, крыша, багажник, колеса. Каждой из данных

а)

Рис. 2. Примеры построения отдельных компонентов модели: а – передок; б – крыша; в – колесо

частей соответствует своя технология формирования. В передок входят капот, крыло с колесной нишей и подкрылком, бампер, фары, решетка радиатора. Вначале создают капот с центральной выштамповкой и крыло с подкрылком, используя команды создания поверхностей «по сечениям» и «сдвиг» (рис. 2, а ). Построение каркаса капота осуществляют с помощью проекций основных видов эскиза. По проекциям находят положение пространственной кривой, ограничивающей выступ на капоте. Затем, разделив проекцию линии фронтального очерка капота на равные части, строят каркас поверхности капота, а затем и всю поверхность. Подобным же образом создают остальные компоненты передка.

Крышу строят с помощью команды «сдвиг» (рис. 2, б). Образовавшиеся поверх- ности используют как для создания модели, так и в качестве режущего инструмента. Колесо моделируют с помощью поверхностей вращения, предварительно вычертив плоские сечения обода, шины и контуры диска (рис. 2, в).

После построения всех необходимых компонентов модели, командами «зеркало», «объединить» создают полную модель автомобиля (рис. 3).

Второй метод

Данный метод построения модели подобен работе автомобильного дизайнера, который специальной линейкой срезает нанесенный на каркас пластилин, добиваясь нужного облика автомобиля.

Как и в первом методе, вначале определяются с конструкцией автомобиля, задав ее проекционными видами (рис. 4, а ).

Рис. 3. Модель автомобиля, построенного первым методом

а)

Рис. 4. Построение «заготовки» модели автомобиля: а – проекционные виды; б – заготовка

Затем командой «выдавить» очерк фронтального вида выдавливают на половину ширины автомобиля (рис. 4, б ). Полученную заготовку доводят до нужного вида, обрезая ее поверхностями, создаваемыми командами «выдавить» «по сечениям» из ортогональных проекций переходных и очерковых линий (рис. 5, а ).

Внутреннюю полость модели формируют командой «оболочка», задав толщину стенки 1 мм (рис. 5, б ). Прорезают оконные и дверные проемы. Отдельно моделируют фары, решетку радиатора, колеса и т. д. Завершают построение модели автомобиля командами «зеркало», «объединение» (рис. 6).

Оба метода построения модели автомобиля требуют более глубокого изучения различного типа линий, поверхностей, которые в базовом курсе начертательной геометрии изучаются фрагментарно. Чтобы правдоподобно отобразить элементы модели, студентам приходиться самостоятельно изучать многие инструменты компьютерной графики.

На рис. 7 представлены модели автомобилей, выполненные студентами АТ-факуль-тета. Следует особенно подчеркнуть модель (рис. 7, в ), внешний облик которой отображает мощь, стремительность, скорость.

Задание «Графическая модель автомобиля» смогли выполнить только те студенты, которые успешно освоили курс начертательной геометрии, хорошо изучили компьютерный графический пакет, регулярно посещали занятия и выполняли домашние задания. Выполнение данного графического задания способствует повышению уровня познавательной активности и геометро-графической подготовки студентов по сравнению с традиционными графическими заданиями, что позволяет выйти на такой уровень обучения, когда студенты творчески подходят к решению задачи, требующей проявления высокой познавательной активности.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что использование средств компьютерной графики при изучении курса начертательной геометрии расширяет научные представления о возможности применения информационных технологий в педагогической практике для активизации учебно-творческой деятельности студентов.

Практическая значимость работы состоит в том, что введение занимательных заданий с использованием компьютерной графики при изучении начертательной геометрии обеспечивает не только повторение, закрепление и

Рис. 5. Фрагменты создания модели автомобиля вторым методом: а - обрезка заготовки поверхностями; б – построение оболочки

Рис. 6. Модель автомобиля, построенная вторым методом

б)

в)

Рис. 7. Модели автомобилей, построенные студентами первого курса АТ-факультета: а – А.Н. Снегирев; б – Ф.М. Назаров; в – А.К. Юнусов; г – И.В. Барышев

систематизацию изучаемого учебного материала, но и способствует активному восприятию новых учебных разделов, развивает интерес к предмету.

Научная новизна работы заключена в разработке методики применения компьютерной графики в процессе активизации учебнотворческой деятельности студентов, включающей организацию самостоятельной работы студентов по отбору и разработке в графическом редакторе новых оригинальных визуальных элементов, создающих образносмысловую базу для творческого поиска.

В результате работы установлено, что оптимальное использование организационных форм, методов и средств обучения обеспечивает активизацию учебно-познавательной деятельности студентов за счет реализации их индивидуальных возможностей и способностей. Активность студентов проявляется в большей степени, когда преподаватель не только передает знания и формирует умения традиционными способами, но и применяет интенсивные технологии обучения, направленные на формирование творческой активной личности.