ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА «КОМПАС 3D» В ОБУЧЕНИИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ
статья

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА «КОМПАС 3D» В ОБУЧЕНИИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ 

Рудева В.А., ареподаватель

Белгородский строительный колледж

г. Белгород, Российская Федерация

Аннотация. В данной работе рассматриваются способы построения чертежей с использованием возможностей графического редактора «Компас 3D» при обучении студентов компьютерной инженерной графике.

Ключевые слова: инженерно-техническая грамотность, компьютерная инженерная графика, трехмерное моделирование, черчение, графический редактор «Компас 3D».

Успешность специалиста в будущем определяется не только знаниями и умениями, но и степенью сформированности его профессиональных качеств. Для инженера это, как правило, инженерно-техническая грамотность, творческий подход к выполняемой работе, развитое пространственное мышление, умение ориентироваться в конструкторской и технологической документации, использовать возможности вычислительной техники, готовность к постоянному самообразованию.

Для специальности «Программное обеспечение информационных технологий» учебным планом предусмотрена дисциплина «Компьютерная инженерная графика». Это одна из дисциплин, составляющих основу инженерно-технического образования. Знания, умения и навыки, приобретенные в ходе изучения дисциплины, необходимы как при изучении общеинженерных и специальных дисциплин, так и в последующей инженерно-инновационной деятельности. В результате изучения курса компьютерной инженерной графики будущий инженер получает знания по построению чертежа, умение читать и составлять графику и текстовой проектной документации в соответствии с требованиями стандартов, умения применять полученные знания и умения на практике. [1]

Трехмерное моделирование начало активно развиваться с начала 1990-х годов. Несмотря на это, многие дизайнеры, инженеры и преподаватели недооценивают возможности виртуальной модели при разработке нового продукта и воспринимают этот процесс как некое развлечение. Тем не менее, плоский дизайн неестественен для человека и требует сложной подготовки. Человек живет в окружении трехмерных объектов и мыслит в трехмерном пространстве, ему легче воспринимать виртуальную объемную модель, чем, читая плоский рисунок, представлять себе трехмерное тело.

Новое направление компьютерной графики – 3D-моделирование, в основе которого лежит не чертеж, а трехмерная геометрическая модель, получило широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности. Компьютерная графика позволяет развивать дизайн в двух направлениях.

Первое направление основано на двухмерной геометрической модели и использовании компьютера в качестве специального инструмента, позволяющего значительно ускорить процесс проектирования и повысить качество проектной документации. Центральное место в этом подходе занимает чертеж, который содержит всю необходимую графическую информацию для производства любого изделия.

Второе направление основано на пространственной геометрической модели изделия, которая является более наглядным способом представления оригинального и более мощного и удобного инструмента для решения геометрических задач. Рисунок в этих условиях играет вспомогательную роль, а методы его создания базируются на методах компьютерной графики.

При использовании первого направления обмен информацией осуществляется на основе проектной, нормативной и справочно-технической документации. При использовании второго направления обмен информацией осуществляется на основе компьютерных представлений геометрического объекта, что способствует эффективному функционированию программных систем автоматизированного проектирования.

При внедрении в учебный процесс технических средств геометрических и графических дисциплин, прежде всего, реализуется принцип визуализации преподавания, обеспечивающий усвоение знаний студентами. При преподавании таких дисциплин первостепенное значение имеет принципиальная ясность. Это объясняется тем, что и графика, и геометрия изучают форму, размеры и взаимное расположение различных объектов в пространстве. [2]

Для преподавания дисциплины «Компьютерная инженерная графика» для студентов специальности «Программные информационные технологии» используется графический редактор «Компас 3D».

«Компас 3D» — продукт российской компании «Аскон», ставший эталоном для тысяч участников и десятков тысяч профессиональных пользователей.

Это система автоматизированного проектирования, используемая для разработки конструкторской и технологической документации, позволяющая моделировать отдельные детали и сборные объекты, содержащие стандартные и оригинальные элементы в проекте.

Программа такого рода предназначена для обучения студентов техникам трехмерного проектирования и плоского черчения и получила широкое применение на учебных занятиях. Системы автоматизированного проектирования используются также для проектирования изделий в таких отраслях, как машиностроение (транспортное, сельскохозяйственное, энергетическое, нефтегазовое, химическое и др.), приборостроение, авиастроение, судостроение, станкостроение, вагоностроение, металлургия, промышленное и гражданское строительство, потребление товаров народного потребления и др. Его популярность обусловлена тем, что правила работы с ним просты в освоении, а богатая коллекция шаблонов способна обеспечить приобретение профессиональных компетенций в технических специальностях на должном уровне. Немаловажным фактором является тот факт, что данная программа бесплатна и доступна любому студенту, что позволяет вводить часы самостоятельной внеклассной работы. Если ученик не успевает усвоить материал на уроке или хочет его закрепить, он всегда может сделать это самостоятельно в домашних условиях. [3]

Рисунок 1. Чертеж «Ролика»

Система «Компас 3D» обладает очень широкими возможностями для создания моделей самых сложных конструкций, таких как отдельные детали (рис. 1) и сборочные чертежи (рис. 2, рис. 3). Кроме того, процесс моделирования аналогичен технологическому процессу изготовления изделия. При виртуальной сборке нескольких деталей в сборочной единице пользователь может временно отключить изображение какой-либо детали или выполнить любой сложный раскрой. В «Компас 3D» объемные модели и плановые чертежи связаны между собой, любое редактирование модели повлечет за собой изменение чертежа, сгенерированного из данной модели.

Рисунок 2. Чертеж деталей «Тело»

Рисунок 3. Сборочный чертеж «Ролик»

Система «Компас 3D» позволяет:

•        выполнять логические операции над типичными формообразующими элементами,

•        создавать поверхности,

•        задавать ассоциативные параметры элементов,

•        строить вспомогательные линии и плоскости, эскизы, пространственные кривые (ломаные линии, сплайны, различные спирали),

•        создавать элементы конструкции – фаски, скругления, отверстия, ребра жесткости, тонкостенные оболочки,

•        создавать любые массивы формообразующих элементов и сборочных компонентов

•        вставлять стандартные изделия из библиотеки в модель, генерировать пользовательские библиотеки моделей,

•        моделировать компоненты в контексте сборки, взаимно определять детали как часть сборки,

•        сопряжения наложения на компоненты сборки,

•        редактировать детали и сборки,

•        Переопределение параметров любого элемента на любом этапе проекта, который перестраивает всю модель.

Использование данной программы позволяет обучать студентов на более высоком уровне – уровне проектирования трехмерных моделей. Но также практика показала, что большинство студентов проявляют интерес к работе в этой системе, некоторые изучают ее углубленно и самостоятельно. Ученики отмечают, что во время работы в этой программе рисунок получается аккуратным, четким, легко проводить исправления, при этом результат коррекции незаметен. Кроме того, программа экономит время, так как повторяющиеся операции могут быть выполнены с помощью одной команды, симметричные детали могут быть нарисованы в определенной области чертежа, а затем для копирования используются операции симметрии, большинство геометрических построений создаются автоматически.

Обучение студентов работе в этой программе начинается со знакомства с интерфейсом, основными приемами работы с виртуальными инструментами и командами. В методических рекомендациях по лабораторной работе все шаги снабжены подробными инструкциями и скриншотами, облегчающими им навигацию по программе на начальном этапе. С каждым заданием возрастает сложность работы, упрощается описание процесса выполнения, открываются возможности для проявления самостоятельности. [4]

Во-первых, это создание чертежей в пространстве создания 2D изображения «Рисунок» или «Фрагмент». В этом случае рисование строится с помощью панели инструментов "Геометрия" с использованием линий, сегментов, окружностей и других геометрических фигур. Этот метод отличается от традиционного только тем, что вместо карандаша и других инструментов ученик работает с компьютерной мышью и клавиатурой. Но даже в этом случае качество рисунка значительно улучшается, повышается точность построения. Стандартизированные типы линий и шрифты встроены в систему, что освобождает студента от ответственности графического дизайна, его основной задачи.

Далее учащиеся учатся создавать трехмерные модели изображаемых объектов в режиме конструирования «Деталь», а затем в автоматическом режиме создавать ассоциативный чертеж на основе этой модели. Трехмерное моделирование и автоматизированное построение чертежа на основе твердотельной модели, созданной Это связано с тем, что студенты, освоившие 2D-черчение, часто сталкиваются с тем, что 3D-моделирование является сложным, требующим много времени и сил для изучения. На самом деле все оказывается совсем наоборот, в чем лично убеждаются ученики, когда осваивают пространственное рисование.

С другой стороны, 3D-моделирование способствует развитию пространственного мышления и аналитических способностей учащегося, так как в процессе работы над созданием модели необходимо анализировать ее форму, выделяя основные составляющие, планировать порядок работы над эскизами и их содержанием. При создании ассоциативного чертежа необходимо правильно выбрать плоскость для первого эскиза и здесь необходимо обратить внимание учащихся на отличия между системой координат, заданной разработчиками в графическом редакторе «Компас 3D», и стандартной системой координат, принятой в инженерной графике и начертательной геометрии. Фронтальной плоскостью в графическом редакторе "Компас 3D" является плоскость XY, она соответствует основному виду на ассоциативном рисунке. Вид сверху, соответственно, будет проецироваться на плоскость XZ, а вид слева на плоскость YZ. [5]

В заключение можно сделать вывод, что, несмотря на то, что в будущем традиционный метод построения рисунков карандашом останется неизменным, образование инженера, реализуемое без использования информационных технологий, нельзя считать современным.

Системы проектирования, в частности «Компас-3D», расширяют возможности специалиста и облегчают его работу, позволяют исключить рутинные и повторяющиеся задачи, при этом автору не безразлично принимать те или иные решения и возможности реализации их творческого потенциала. Работая в программном компьютерном проектировании, студент или готовый специалист может рассмотреть альтернативы конструкциям, изучить их без существенных потерь в случае неправильного выбора.

Работа в системе «Компас 3D» повышает познавательный интерес учащихся к учебному материалу, делает Учебный процесс более эффективен, тем самым позволяя преподавателю в полной мере реализовать такие общедидактические принципы, как:

•        сознательность и активность, так как учащиеся сознательно и самостоятельно осваивают данный программный продукт;

•        наглядность, которая достигается за счет создания объемных моделей;

•        доступность, что обусловлено тем, что программа бесплатная, она включает в себя интерактивное учебное пособие, позволяющее освоить работу с системой;

•        сила, что объясняется тем, что в процессе обучения происходит систематическое повторение операций, навыки формируются последовательно, что способствует их переходу в прочные навыки.

Таким образом, эти принципы реализуются в полном объеме и качественно, обеспечивая тем самым высокую эффективность образовательной деятельности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Выштынецкий, Е. И., Кривошеев, А. О. Вопросы информационных технологий в сфере образования и обучения / Выштынецкий Е. И., Кривошеев А. О. // Информационные технологии. - 2021. - № 2. - С. 32-37.
2. Пьянкова Ж.А. Некоторые особенности использования графического редактора «КОМПАС 3D» в обучении инженерной графике / Ж.А. Пьянкова, Е.В. Бабич // Инновации в профессионально-педагогическом образовании: материалы 20-й Всероссийской научно-практической конференции, 22-23 апреля 2019 г., Екатеринбург / Рос. Государственный проф.-пр. ун-т. - Екатеринбург, 2019.- Т. 1. - С. 326-329.
3. Сторчак, Н.А. Моделирование трехмерных объектов в среде «Компас-3D»: учебное пособие / Н.А. Сторчак, В.И. Гегучадзе, А.В. Синков - ВолгГТУ, - Волгоград, 2020. - 216с.

Интернет-ресуры:

4. Голуб Г. Б. , Чуракова О. В. Метод проектов как технология формирования ключевых компетентностей учащихся. [Электронный ресурс]: Самара. – Режим доступа:depedu.yar.ru/vospit/razv_vp/01/pr/ Sam.doc
5. Система трехмерного моделирования «КОМПАС» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://kompas.ru