ВОЗМОЖНОСТИ  ПРИМЕНЕНИЯ  ГРАФИЧЕСКИХ  ИНФОРМАЦИОННЫХ  ТЕХНОЛОГИЙ  В  ПРОЦЕССЕ  ПРЕПОДАВАНИЯ  ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ  ДИСЦИПЛИН

Елисеева  Елена  Юрьевна

канд.  пед.  наук,  доцент  АПИ  НГТУ,  РФ,  г.  Арзамас

E-mail: 

APPLICATION  OF  GRAPHICAL  INFORMATION  TECHNOLOGIES  IN  THE  PROCESS  OF  COMMON  TECHNICAL  SUBJECTS  TEACHING

Elena  Eliseeva

candidate  of  Pedagogy,  associate  professor  of  Arzamas  Polytechnic  Institute  (branch)  of  Nizhny  Novgorod  State  Technical  University  n.a.  R.E.  Alekseev  (NSTU),  Russia  Arzamas

АННОТАЦИЯ

В  статье  приводится  методика  преподавания  общетехнических  дисциплин  на  примере  дисциплин  «Инженерная  графика»  и  «Сопротивление  материалов»  с  использованием  графических  информационных  технологий  “AutoCad”  и  “Solid  Works”

ABSTRACT

The  article  presents  teaching  methods  of  common  technical  subjects  by  the  example  of  such  subjects  as  Engineering  graphics  and  Resistance  of  materials  using  graphical  information  technologies  “AutoCAD”  and  “Solid  Works”. 

Ключевые  слова:  общетехнические  дисциплины;  инженерная  графика;  сопромат;  ‘AutoCad”  “Solid  Works”.

Keywords:  common  technical  subjects;  engineering  graphics;  resistance  of  materials;  “AutoCAD”;  “Solid  Works”. 

В  условиях  постиндустриального  общества  с  приоритетом  новых  информационных  технологий,  потребностью  наукоемких  и  культуроемких  производств  в  специалистах  нового  адаптивного  типа  необходимо  совершенствовать  формы,  методы  и  средства,  тщательнее  и  более  рационально  проектировать  весь  педагогический  процесс  для  повышения  уровня  образованности,  уровня  интеллекта,  активизации  самостоятельного  творческого  мышления,  формирования  общетехнической  компетентности  выпускников  с  высшим  техническим  образованием.  В  связи  с  этим  и  преподавание  общетехнических  дисциплин  (инженерная  и  компьютерная  графика,  начертательная  геометрия,  сопротивление  материалов,  теоретическая  механика  и  т.  д.)  должно  вестись  эффективными  методами  обучения,  которые  давали  бы  не  просто  сумму  знаний,  а  представляли  «пищу  для  размышлений».  Общетехническая  подготовка  является  базисной  (системообразующей)  функцией,  основой  всей  системы  высшего  профессионального  инженерного  образования,  фундаментом  для  специальной  подготовки,  где  обобщаются  и  приводятся  в  систему  знания  всех  общепрофессиональных  дисциплин.  Основа  знаний,  заложенная  на  данном  этапе,  остается  в  сознании  молодого  специалиста  на  долгий  срок  и  характеризует  его  грамотность  на  всем  дальнейшем  жизненном  этапе  развития  и  применения  знаний  на  производстве.  Важно,  чтобы  данные  дисциплины  преподавались  на  одной  ступени  с  развитием  техники,  чтобы  не  было  большого  отрыва  между  закладываемыми  знаниями  и  методами,  применяемыми  на  производстве,  оснащенном  компьютерной  техникой  и  современными  графическими  технологиями  параметрического  моделирования,  как  двухмерного,  так  и  трехмерного.

На  сегодняшний  день  существует  большое  разнообразие  пакетных  программных  продуктов  инженерного  направления  (AutoCad,  ProEngineer,  T-flex,  Solid  Works/CosmosWorks).  Перед  преподавателем  встает  важная  задача  выбора  того  или  иного  обеспечения.  В  Арзамасском  политехническом  институте  преподавание  инженерной  графики  ведется  на  основе  лицензионной  программы  AutoCad.  Применение  данной  программы  позволяет  освоить  основы  графической  грамотности,  сформировать  инженерное  мировоззрение,  значительно  облегчив  дальнейший  творческий  труд.  Преподавание  разбито  на  два  семестровых  этапа:  на  первом  изучаются  основы  двухмерного  проектирования,  на  втором  —  трехмерное  моделирование.  При  этом  учебный  процесс  построен  по  принципу  дифференцирования,  то  есть  преподавание  компьютерной  графики  ведется  параллельно  с  преподаванием  классических  методов  ручной  графики.

Возможность  применения  графических  информационных  систем  существует  не  только  на  этапе  обучения  дисциплине  «Инженерная  и  компьютерная  графика»,  но  и  таким  немаловажным  предметам,  как  «Сопротивление  материалов»  и  «Теоретическая  механика».  Знания,  полученные  студентом  на  первом  этапе  изучения  компьютерных  технологий  применимы  на  последующих  этапах.  Дисциплину  «Сопротивление  материалов»  предполагается  преподавать  с  применением  программного  обеспечения  Solid  Works/CosmosWorks.

В  рамках  учебной  программы  по  дисциплине  «Инженерная  графика»  предусмотрены  четыре  лабораторных  работы  по  разделу  «Двухмерное  проектирование»  и  четыре  лабораторных  работы  по  разделу  «Трехмерное  моделирование».  На  занятиях  студенты  учатся  работать  с  объектами-примитивами,  редактировать  примитивы,  вставлять  текстовые  и  размерные  объекты,  блоки,  слои  и  т.  д.  Примером  раздела  «Трехмерное  моделирование»  является  лабораторная  работа  №  4  «Построение  сборочной  модели  пневмоцилиндра  в  графической  среде  AutoCad  »  (см.  рис.  1).

Рисунок  1.  Пример  выполнения  лабораторной  работы  №4  «Построение  сборочной  модели  пневмоцилиндра  в  графической  среде  AutoCad»

Создание  сборочных  моделей  и  составных  частей  сборки  в  графической  среде  AutoCad  представляет  наибольшую  сложность  для  студента,  так  как  требует  пространственного  воображения,  сосредоточенности,  опыта  работы  в  программах  твердотельного  параметрического  моделирования.  Однажды  поняв  принцип  моделирования  тел  в  инженерных  программах,  студент  может  применять  его  в  курсе  других  дисциплин,  например  «Сопротивление  материалов»  и  «Теоретическая  механика».

Рассмотрим,  каким  образом  можно  связать  две  совершенно  разных  программы  (AutoCad  и  Solid  Works/CosmosWorks).  Одним  из  этапов  выполнения  лабораторной  работы  №4  «Построение  сборочной  модели  пневмоцилиндра  в  графической  среде  AutoCad»  является  первоначальное  моделирование  штока  пневмоцилиндра  (см.  рис.  2).

Рисунок  2.  Шток  пневмоцилиндра

Выбор  размеров  пневмоцилиндра  обеспечивается  нагрузкой  на  шток  пневмоцилиндра,  необходимой  для  приведения  каких-либо  частей  в  зажимно-разжимное  положение.  На  данном  этапе  и  предполагается  применение  программного  продукта  Solid  Works/CosmosWorks.

Первоначально  трехмерный  объект,  созданный  в  графической  среде  AutoCad  необходимо  импортировать  в  среду  расчетов  Solid  Works/CosmosWorks  (см.  рис.  3).

Рисунок  3.  Импортированный  объект  «Шток  пневмоцилиндра»  из  программной  среды  AutoCad  в  Solid  Works/CosmosWorks

Выбрав  материал  штока,  используя  настройки  диалогового  окна  “Material”  (см.  рис.  4),  далее  необходимо  перейти  к  следующему  этапу.

Рисунок  4.  Выбор  материала  —  первый  этап  расчетов

Данный  этап  заключается  в  диагностике  на  построение  сетки,  выборе  вида  поставленной  задачи,  выбору  неподвижных  граней  —  связей,  и  нагруженных  граней  и  точек  различными  видами  нагрузки  (моменты,  силы,  распределенные  силы,  давление,  температура  и  т.  д.)  (см.  рис.  5).

Рисунок  5.  Нагруженное  тело

После  проведения  данного  этапа  необходимо  сгенерировать  расчетную  сетку  (см.  рис.  6).

Рисунок  6.  Создание  расчетной  сетки

Далее  необходимо  перейти  к  непосредственному  анализу  данного  тела  и  созданию  отчетов  о  его  проведении  (см.  рис.  7).

Мы  связали  две  общетехнические  дисциплины:  Инженерная  графика  и  Сопротивление  материалов  общим  заданием,  тем  самым  способствовали  междисциплинарным  связям  и  целостности  процесса  обучения.

Применение  программных  продуктов  инженерного  направления  возможно  на  всем  этапе  формирования  современного  инженера.  Компьютерная  техника  и  информационные  системы  влились  в  жизнь  студента  настолько  сильно,  что  учебный  процесс  просто  немыслим  без  современных  алгоритмов  обучения  именно  компьютерной  грамотности  специалиста.