Реферат: Компьютер в преподавании курса Черчение
2. Программа ОБРАЗ ( учебная версия системы геометрического моделирования КИТЕЖ, разработанной в НИИ механики Нижегородского государственного университета) предназначена для создания моделей пространственных твердотельных объектов. Входной информацией системы являются три вида в системе прямоугольных проекций, удовлетворяющих определенным требованиям. Восстанавливаемый объект не должен иметь поверхности более сложные, чем плоскость, цилиндр, конус. Если в объекте есть грани, у которых внешний контур имеет самопересечение или несколько внутренних контуров, имеют общие точки, то такие объекты не рекомендуются для восстановления. Проекции могут содержать только отрезки прямых, окружности и дуги окружностей. При этом все линии, независимо от их видимости, должны быть одного типа - сплошные. Можно использовать штриховые линии, программа восстановления превратит их в сплошные. Проекции должны содержать только геометрическую информацию. Элементы оформления чертежа (оси симметрии, размеры, надписи и т. п.) не используются.
ОБРАЗ позволяет методом чтения чертежа создать два вида пространственных геометрических объектов: каркасную (проволочную) модель (при этом невидимые линии могут быть удалены) и объемное тело.
Система ОБРАЗ эффективно работает на персональном компьютере IBM PC/AT 286 с монитором EGA/VGA и 640 К оперативной памяти, поэтому на имеющихся в школах компьютерах эффективно решается задача трехмерного моделирования.
ОБРАЗ представляет собой программный комплекс, состоящий из пяти отдельных программ. Файл чертежа готовится пользователем с помощью графического редактора “КОМПАС-Школьник” и затем передается в программу восстановления.
3. Пособие для учителя состоит из трех частей: первые две по использованию редактора “КОМПАС-Школьник” в курсе “Черчение”, третья - посвящена важной стороне интеллектуального развития учащихся в процессе обучения - формированию пространственных представлений на основе системы ОБРАЗ.
Организация работы с ПМК требует решения вопроса: кто должен вести предлагаемый курс: учитель информатики или учитель черчения? В течение первого года целесообразна совместная подготовка учителя информатики и учителя черчения к проведению сначала кружковых или факультативных занятий с предлагаемым ПМК. При предварительной работе следует познакомиться с поставляемыми на дискете графическими материалами, подготовить все необходимые для преподавания файлы чертежей и фрагментов.
До начала работы с ПМК учащиеся должны получить минимально необходимые сведения о работе с MS-DOS, надстройкой Norton Commander, текстовым редактором. С этой целью нами разработан “Базовый пакет подготовки пользователя”, который состоит из соответствующих обучающих программ
Как работать с ПМК
ПМК "Школьный САПР", естественно, не заменяет традиционных уроков черчения, на которых учащийся получает первоначальные навыки выполнения чертежей. Однако, после того, как учащийся овладеет приемами выполнения чертежей, целесообразно часть учебного материала по черчению выполнять на компьютере. Опыт показывает, что при сложившейся системе преподавания, учащийся может получить первоначальные навыки работы на компьютере в первом полугодии 8-ого класса на уроках, проводимых за счет часов, отводимых на факультативные занятия. Во втором полугодии часть занятий можно проводить за счет часов, отводимых на курс "Черчение" и за счет часов факультативных занятий. Такой подход подтвержден и данными работы [22]: каждым учащимся за 3 четверти выполнено 10-15 работ на персональном компьютере (чертежи по проводимым темам печатаются на принтере) и до 5 работ на бумаге.
ПМК состоит из 11 основных и двух дополнительных работ по курсу "Черчение". При работе с ПМК учащийся постепенно изучает возможности (далеко не все) учебной версии КОМПАС-Школьник". Изучение САПР осуществляется на школьном материале курса “Черчение" и в принятой в школе последовательности.
Работы NN 1-8 охватывают материал курса "Черчение" 8-ого класса, работы NN 9-11 - материал 9-ого класса.
Работы N 1-4 посвящены изучению интерфейса (экранов) "КОМПАС-Школьник" и основных приемов работы в экране чертежа и вида: вычерчиванию отрезков, окружностей, нанесению линейных и диаметральных размеров, построениям в "тонких" линиях. Эти работы могут быть выполнены в рамках курса "Информатика" в разделе "Деловые применения ЭВМ".
Каждая работа состоит из введения и отдельных разделов (частей). В работу можно включать дополнительный материал, который предлагается учителем. Во введении формулируется постановка одной или нескольких задач, приводится чертеж, который должен быть выполнен после окончания работы. Запросы и меню, которые предъявляются учащемуся при работе с чертежно- конструкторским редактором в тексте выделены. Само пособие может служить примером подготовки текстово-графического материала с использованием текстового редактора и редактора "КОМПАС-Школьник", т.к. весь иллюстративный материал пособия выполнен с помощью программы для принтера.
В пособии для учителя даны подробные указания к выполнению основных работ, приводится структура команд редактора, дополнительные задания. Кроме того, приводится описание двух дополнительных работ: Рабочие чертежи деталей; Сборочный чертеж. Работа со слоями.
В приложении описаны программа печати, которая устанавливается на компьютере учителя, и работа с файлом, обеспечивающим установку редактора “по умолчанию”. (В профессиональной версии “КОМПАС-ГРАФИК” печать чертежа осуществляется из экрана архивов чертежей и фрагментов.)
В пособии дан материал для вводного урока, посвященного принципам организации гибкого автоматизированного производства, основанного на широком применении современного программно-управляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляюще-вычислительных средств, роботов и промышленных робототехнических систем, средств автоматизации проектно-конструкторских, технологических и планово-производственных работ. Современные САПР позволяют вести проектирование комплексно, начиная с постановки задачи и кончая получением чертежей и программ для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение подобных систем позволяет ускорить выполнение чертежей в десятки раз. Кроме того, на жестких дисках компьютера можно сохранить много готовых чертежей и затем использовать их по мере надобности.
В разделе “Немного истории или как создавался "КОМПАС" достаточно подробно рассказано о создании и обсуждается состав профессиональной версии КОМПАС 4.х. В нее входят интеpактивная графическая система КОМПАС-ГРАФИК, инструментальная среда pазpаботки пpиложений на базе языка Си КОМПАС-МАСТЕР, система проектирования управляющих пpогpамм для станков КОМПАС-ЧПУ, специализированная оболочка КОМПАС- МОHИТОР, а также pасшиpенный набоp прикладных библиотек; система пpоектиpования маpшpутно-опеpационных технологических процессов КОМПАС-Т/М; системы выпуска текстово-гpафических конструкторских документов КОМПАС-КД, утилиты анализа pазмеpных цепей КОМПАС-РЦ, системы стpуктуpиpованного хранения и обработки документов и ведения конструкторских аpхивов КОМПАС-АРХИВ, специализированных библиотек для строительного пpоектиpования. Все эти пpогpаммные сpедства базиpуются на единой чеpтежной модели, что позволяет использовать ее в качестве унивеpсальной инфоpмационной основы для связи pазличных по своему функциональному назначению pабочих мест.
КОМПАС-ГРАФИК может быть пополнен прикладными библиотеками типовых конструктивных элементов (крепеж, пружины, подшипники, соединительные элементы трубопроводов, условные обозначения элементов электросхем, пневмосхем, кинематических схем), полученных средствами инструментальной среды.
При работе с редактором КОМПАС-Школьник учащийся оперирует с такими понятиями констpуктоpского документа, как чеpтеж, вид, основная надпись, технические тpебования, шеpоховатость, pазмеp, допуск и т.д., что позволяет эффективно и пpосто создавать и pедактиpовать изобpажения; аппаpат вспомогательных постpоений для имитации pаботы "в тонких линиях"; полуавтоматическое фоpмиpование таблиц; автоматическая пpостановка допусков к pазмеpам т.д. Отметим, что для учащихся значительно удобнее работать с текстовыми меню, а не запоминать большее число пиктограмм.
В любой момент учащемуся доступен исчерпывающий режим помощи, выполнение всех операций сопровождается подробными подсказками.
Большое внимание уделено вопросам методики . ПМК написан в соответствии с программой по черчению средней общеобразовательной школы, позволяя на современном уровне решать такие учебно-воспитательные задачи как трудовая политехническая и профессиональная подготовка школьников к условиям современного производства; формирование основ компьютерной инженерной графики; умение составлять чертежно-графическую документацию с помощью САПР проектирования.
Новая информационная технология в процессе преподавания позволяет легко предъявить школьнику графический материал для чтения и выполнения чертежей, обеспечивает самостоятельную разработку графической документации для изготовления деталей и предметов; дает школьнику возможность решения творческих задач с элементами конструирования.
Естественно возникает вопрос о том, не заменит ли машинная графика полностью традиционные методы выполнения чертежей. Тенденцию свертывания преподавания традиционного черчения, по-видимому, можно считать ошибочной. С внедрением и расширением сферы применения САПР потребность в профессиональном мастерстве чертежников и конструкторов не может отпасть или сократиться. Работа с компьютером требует от конструктора безупречного владения техникой выполнения чертежных работ, знания правил оформления конструкторской документации, особой геометрической подготовки, обостренного чувства пространственных форм и комбинационного мышления. Поэтому в ПМК компьютер рассматривается как совершенный инструмент чертежника и конструктора, обеспечивающий современный уровень подготовки производственной графической и текстово- графической документации, ее хранение, передачу и размножение. Следует обратить внимание на то, что ряд часто повторяющихся операций выполнения чертежа в редакторе "Компас- Школьник" выполняются полуавтоматически в соответствии с требованиями ЕСКД: нанесение размеров, сопряжения, штриховка, изображение резьбы и т.д.
Чертежно-конструкторский редактор "КОМПАС-Школьник" как современный чертежный инструмент освобождает школьника от утомительных операций выполнения чертежа, обеспечивая при этом высокое качество выполняемых графических работ. Работа с САПР в курсе черчения позволяет школьнику реализовать свои идеи: представив себе вид разрабатываемого задания школьнику не следует опасаться, что одно его неверное движение заставит выполнять работу заново.
Рекомендации по использования ПМК в преподавании черчения
При работе с ПМК учащийся должен получить навыки работы с компьютером и чертежно-графическим редактором, изучая (или повторяя) программный материал курса черче
Алогичное сокращение числа часов на естественно-научные школьные дисциплины с необходимостью требует анализа возможностей информационных технологий в активизации процесса обучения. В частности это относится и к курсу "Черчение", число часов на изучение которого сокращено с 72 до 36. При этом значительно сокращается информационное поле, которое учитель организует на уроках. В процессе изучения курса "Черчение" у учащихся формируются не только репродуктивные знания, умения и навыки, но и пространственное воображение, которое помогает понять конструкцию и назначение изделия, из каких геометрических оно состоит, как они сочетаются друг с другом, в результате каких технологических действий (способов обработки) происходит формообразование изделия. Совершенно очевидно, что на все это требуется значительное время.
Ситуацию с программным обеспечение курса "Черчение", благодаря поддержке российской системы образования фирмами "АСКОН" и "Геос", можно считать идеальной. Действительно, чертежно-графический редактор "КОМПАС-Школьник", система геометрического моделирования "КОМПАС-К3", система восстановления наглядного изображения методом чтения чертежа "ОБРАЗ", чертежно-графический редактор "КОМПАС-LT" для Windows предоставляются учебным заведениям бесплатно и могут быть получены по адресу http://www.ascon.ru. Разработан программно-методический комплекс "Школьная система автоматизированного проектирования". С 2000-го года свободно распространяется и промышленная система "КОМПАС-График" версии 4.х.
В сложившихся условиях базовым программным средством можно считать систему геометрического моделирования "КОМПАС-К3", которая предназначена для создания и отображения моделей трехмерных объектов в процессе выполнения дизайнерских, проектных и конструкторско-технологических работ. Над моделями объектов можно выполнять булевы операции объединения, пересечения и вычитания, в результате которых также будут получены твердотельные трехмерные модели. Система К3 дает возможность выполнять следующие виды работ: проектирование и редактирование внешней формы изделий; получение и просмотр реалистических полутоновых изображений проектируемых объектов; решение компоновочных задач и задач и т.п.
Создание трехмерной модели объекта ведется поэтапно. Вначале создается заготовка проектируемого объекта. В качестве заготовок могут быть выбраны элементарные тела (параллелепипед, цилиндр, конус, усеченный конус, сфера, тор), тела вращения, тела выдавливания (призмы), и другие кинематические объекты. Если объект имеет отверстия, выступы и т.д., то для придания ему окончательной формы применяются булевы операции (пересечение, объединение и вычитание), выполняемые над двумя трехмерными объектами: моделью заготовки и моделью формообразующего инструмента. Фактически, при этом моделируется процесс получения объекта из заготовки путем ее обработки режущим инструментом. Таким образом уже на стадии дизайна может быть определена технология изготовления объекта и форма обрабатывающего инструмента.
Система визуализирует созданные геометрические объекты на экране дисплея. Для этого она проецирует геометрические объекты на картинную плоскость, прямоугольная часть которой отображается на экране и называется графическим окном. Одновременно на экране может быть до четырех различных окон с проекционными изображениями созданных геометрических объектов.