Карпюк Людмила Вікторівна
Старший викладач кафедри машинознавства та обладнання промислових підприємств
Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля
Україна
місто Сєвєродонецьк
Анотація: У статті розглядаються проблеми навчання студентів інженерній і комп'ютерній графіці в рамках єдиного курсу на базі системи автоматизованого проектування (САПР). Приводяться приклади тренувальних завдань для придбання знань, умінь і навичок роботи в середовищі креслярсько-графічного редактора системи AutoCAD, необхідних при виконанні креслень з інженерної графіки, а також графічної частини курсових проектів для студентів технічних спеціальностей.
Ключові слова: інженерна та комп'ютерна графіка, графічний редактор AutoCAD, конструкторська документація.
1. Введення. Розвиток засобів автоматизованого проектування, поступовий перехід від паперового документування до електронного обумовлює необхідність модифікації вивчення дисциплін інженерно-графічного циклу. Відповідно до навчальних планів підготовки бакалаврів за такими напрямами як 133 «Галузеве машинобудування», 131 «Прикладна механіка», 161 «Хімічна технологія та інженерія», вивчення комп'ютерних технологій створення конструкторської документації починається вже з першого року навчання студентів у рамках курсу інженерної графіки. У зв'язку із цим, у робочі навчальні програми дисциплін «Інженерна графіка» і «Інженерна та комп'ютерна графіка» включені розділи з вивчення правил і освоєння правил розробки конструкторських документів у середовищі автоматизованої системи проектування AutoCAD.
2. Викладення основного матеріалу. Комплексна програма навчання розширює можливості викладачів у подачі матеріалу, підвищує інтерес студентів до графічних дисциплін, тому дозволяє добитися кращих результатів в їх засвоєнні. Однак при такому підході виникає ряд проблем. Різний рівень базових знань студентів в області комп'ютерних технологій вимагає більшої індивідуалізації в організації навчального процесу. Додатковим навантаженням для викладача є перевірка креслень в електронному виді і здійснення контролю самостійності роботи студентів при виконанні графічних робіт з використанням САПР. Об'єднання інженерної і комп'ютерної графіки вимагає більш інтенсивної роботи від студентів.
Із цією метою на кафедрі машинобудування та обладнання промислових підприємств (МОПП) Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля створено два класи графіки, оснащених комп'ютерами, інтерактивною дошкою, плоттером.
Інтерактивна дошка дозволяє викласти матеріал наочно, доступно й у більш повному обсязі. Студенти сприймають пропонований матеріал легше та з інтересом. Як показує досвід, впровадження в навчальний процес роботи з інтерактивною дошкою забезпечує позитивні результати в процесі вивчення таких графічних редакторів як AutoCAD, SolidWorks та інших програм.
Автоматизовані способи роботи із кресленням і іншими документами не виключають необхідності знання й розуміння теоретичних основ і положень курсу.
Так, у першому семестрі студенти вивчають нарисну геометрію як основу побудови креслення, елементи його оформлення [1]. У другому семестрі програмою дисципліни передбачене виконання ескізів і креслень деталей, вивчення правил нанесення розмірів, шорсткості поверхонь, позначення різі, зображення рознімних з'єднань, зварених з'єднань, оформлення складальних креслень і специфікацій [2, 3].
Комп'ютерні технології розробки конструкторської документації використовуються студентами при виконанні ряду індивідуальних графічних завдань і графічної частини курсових проектів з дисциплін «Деталі машин» і «Теорія механізмів і машин», будучи при цьому самостійним об'єктом для вивчення. Таким чином, здобуваються навички виконання креслярсько-графічних робіт традиційним і сучасним, комп'ютерним способом.
Далі в курсовому проектуванні студенти розробляють комплект конструкторської документації на складальну одиницю повністю в автоматизованому середовищі.
В умовах комплексної програми навчання практичні аудиторні заняття спрямовані на розв'язання одночасно двох завдань: вивчення правил оформлення і розробки конструкторської документації, а також основних принципів виконання електронного креслення в AutoCAD, креслярсько-графічному редакторі системи. Використовуються різні способи подачі навчального матеріалу: це і лекції, підготовлені на базі демонстраційних комп'ютерних систем, плакати та натурні зразки, а також вправи з вивчення системи AutoCAD, які виконуються студентами одночасно з викладачем у режимі майстра-класу. Дуже допомагає в цьому використання інтерактивної дошки.
Для самостійного опрацювання всіх розділів дисципліни студентам надаються різні довідкові матеріали і посібники [3, 4, 5], як у друкованому варіанті, так і в електронному.
Крім інтенсивної аудиторної роботи, вирішення проблеми засвоєння планованого обсягу інформації полягає в активному і грамотному використанні при виконанні індивідуальних графічних робіт можливостей комплексу AutoCAD, налаштування якого і численні додатки засновані на стандартах Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД) [5]. Застосування системи як інструмента для одержання якісної графічної документації дозволяє скоротити працевитрати і, в цілому, значно поліпшити конструкторську підготовку студентів.
Для більш глибокого вивчення структури креслярсько-графічного модуля системи і придбання навичок роботи з його інструментами студентам пропонується виконати ряд вправ самостійно. З цією метою викладачами кафедри МОПП Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля розроблені методичні вказівки і навчальні посібники, у яких поряд з коротким описом можливостей програми та рекомендаціями з їхнього практичного застосування, включені вправи, що представляють собою покрокові інструкції з виконання тренувальних завдань, які містять типові елементи графічних і текстових конструкторських документів (уся документація розміщена в системі MOODLE http://cenm.snu.edu.ua і на сайті кафедри http://ohpkaf.at.ua/) [3, 4].
Тема з вивчення системи «Основні поняття графічного редактора AutoCAD. Побудова примітивів» містить у собі вправи, спрямовані на знайомство з інтерфейсом системи, панелями інструментів, різними налаштуваннями системи, для освоєння основних команд системи та методів створення креслень деталей, збереження і друку документів. Вивчаються способи введення команд для побудови примітивів. Розглядається ряд принципових відмінностей алгоритму створення креслення на комп'ютері від традиційного креслення на кульмані [3, 4, 6].
На рис. 1 та рис. 2 наведено фрагменти вправ з цієї теми.
Вправа. Побудувати прямокутник, задаючи точки в абсолютних координатах.
Command(Команда): Line (Лінія)
from point: 30,70 із точки 1
to point: 30,90 в точку 2
to point: 80,90 в точку 3
to point: 80,70 в точку 4
to point: С замкнути
Рис. 1 Побудова прямокутника
Вправа. Виконати побудову кулачка за заданими розмірами. Обвести контур полілінією.
Рис. 2 Побудова кулачка
Тема «Редагування графічних елементів креслення» містить у собі вправи, що дозволяють вивчити команди редагування примітивів і створених креслень. Розглядає методи редагування, застосування об'єктної прив'язки, створення та зміна тексту [3,4,6]. Виконуючи ці вправи, студенти відпрацьовують різні прийоми одержання зображень, знайомляться з командами системи AutoCAD і принципами роботи з ними. Нижче наведені фрагменти вправ (рис. 3, рис. 4). Форма вправ дозволяє самостійно крок за кроком вивчати структуру системи і здобувати навички роботи в її середовищі.
Вправа. Побудувати дві дуги, прив'язавши їх кінцеві точки.
Рис. 3 Побудова дуг
Вправа. Накреслити еквідістанту (подібні примітиви на відстані 5 мм).
Рис. 4 Побудова еквідістанти
Наступна тема з вивчення графічного редактора AutoCAD «Команди оформлення креслень, рисунків» дозволяє вивчити налаштування розмірних стилів, текстових стилів, зміни масштабу зображення, вікна для нанесення штрихування, засвоїти роботу з утилітами (керуючими перемінними), нанесенням допусків, відхилень, шорсткості поверхні деталі, позначення матеріалу [3, 4, 6]. Нижче наведені фрагменти із вправ (рис. 5, рис. 6).
Рис. 5 – Нанесення штриховки
Рис. 6 Простановка базового розміру
Тема «Властивості примітивів. Створення блоків» містить інструкції з використання таких сервісних можливостей системи, як пошарове конструювання виробу, застосування фрагментів у формуванні креслення, знайомить з прийомами створення параметричних об'єктів і особливостями роботи з ними, дозволяє зрозуміти суть бібліотечних елементів системи і, надалі, формування моделей для власної бібліотеки. За допомогою блоків можна створити свою базу даних, яка може бути використана при створенні креслень. Нижче наведений фрагмент вправи (рис. 7) .
Виконавши ці вправи, студенти навчаться розробляти складальні креслення, використовуючи можливості конструкторської бібліотеки системи AutoCAD при зображенні стандартних кріпильних елементів. У процесі виконання таких вправ студенти не тільки знайомляться зі структурою і змістом бібліотеки, але й здобувають початкові навички конструювання, «збираючи» стандартні з'єднання з їхніх компонентів у певній послідовності [3, 4, 6].
Вправа. Виконати креслення за заданими розмірами, використовуючи розподіл його за шарами.
Рис. 7 Креслення з використанням розподілу за шарами
Наступним етапом у вивченні графічного редактора AutoCAD розглядається тема «Виконання креслення деталі відповідно до вимог ЄСКД». Використовуючи раніше набуті знання студент повинен створити креслення деталі в тій послідовності, яка пропонується в цій темі, оформити креслення згідно з вимогами ЄСКД [5]. На рис. 8 наведено приклад однієї із вправ з цієї темі.
З наступної теми «Специфікації» приводяться вправи, призначені для придбання навичок складання специфікацій, як у ручному, так і в автоматизованому режимі [3, 4]. Отримані навички використовуються при розробці складальних креслень і безпосередньо при виконанні курсового проекту з дисципліни «Деталі машин».
Передбачений проміжний контроль засвоєння студентами розглянутих у вправах функціональних можливостей системи. Для успішного виконання завдань, які приводяться в тестах, необхідні не тільки знання системи AutoCAD і володіння навичками роботи в ній (методиками побудови контуру деталі, налаштування елементів системи, можливостей керування масштабом зображення і масштабування креслення, використання текстових шаблонів), але й основ нарисної геометрії. У такий спосіб підтримується взаємозв'язок розділів курсу інженерної графіки.
Рис. 8 Креслення деталі відповідно до вимог ЄСКД
3. Висновки. Виконання запропонованого комплексу завдань – лише перший етап навчання студентів комп'ютерним технологіям створення конструкторської документації. Набуті знання, уміння й навички роботи в середовищі системи AutoCAD будуть затребувані при вивченні сучасних засобів тривимірного моделювання.
Виконання креслень із використанням комп'ютерних засобів, безсумнівно, більш привабливе для студентів, у порівнянні із традиційним кресленням. Захоплені студенти самостійно освоюють функції системи, не передбачені для вивчення програмою курсу, і із задоволенням беруть участь в олімпіадах з інженерної і комп'ютерної графіки, які проводяться щорічно на кафедрі МОПП Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля.
Отриманий досвід дозволить студентам швидко освоїти й більш складні графічні програмні продукти, що використовуються на підприємствах різних галузей промисловості, у науково-дослідних і проектно-конструкторських організаціях.
Потрібно відзначити, що особливістю навчального процесу з дисципліни «Інженерна графіка» завжди був високий ступінь індивідуалізації навчання, обумовлений персональним характером графічних завдань, а також значна трудомісткість виконання і перевірки цих завдань.
При комплексному підході навчання студентів інженерній і комп'ютерній графіці проблема трудомісткості перевірки графічних робіт і контролю знань стає ще більш актуальною. Перевірка електронного креслення помітно підвищує навантаження на зір. Найчастіше неможливість побачити все креслення на екрані монітора в масштабі, зручному для роботи, збільшує час перевірки креслення. Нарешті, труднощі, що виникають при фіксуванні зауважень викладача в електронному документі і, як наслідок, несвоєчасне виправлення помилок збільшують у кілька разів число звертань студентів за консультацією.
Частково ця проблема вирішується попереднім виконанням креслення в ескізному варіанті і проміжними роздруківками його електронної версії. У курсовому проектуванні виконання ескізного варіанта компонування складального креслення є обов'язковим етапом роботи над проектом. Це дозволяє викладачеві оцінити самостійність роботи студента вже на першому етапі проектування і знизити ймовірність тиражування готових варіантів завдань.
Аналіз проблем, що виникають у навчальному процесі при вивченні дисципліни «Інженерна і комп'ютерна графіка», дозволяє рекомендувати в нормах розрахунків навчального навантаження обмежити кількість студентів у групі на одного викладача та збільшати кількість годин, що приділяється для консультацій.
Література:
1. В. Л. Ткаченко Нарисна геометрія / В. Л. Ткаченко, Ю. А. Тищенко, В. К. Суховерхов. Навчальний посібник. – Луганськ: Вид-во Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, 2004. -192 с.
2. Михайленко В. Е. Инженерная графика / В. Е. Михайленко, А. М. Пономарев – К.: Вища школа,1990. – 303 с.
3. Л. В. Карпюк Комп’ютерна графіка в машинобудівних кресленнях:/ Укл. Л. В. Карпюк, М. І. Гуліда, С. А. Ревенко. Навч. посібник. – Луганськ: Вид-во Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, 2007. -132 с.
4. Комп’ютерна графіка в хімічному апаратобудуванні:/ С. А. Ревенко, Л. В. Карпюк, М. І. Гуліда,. О. Г. Архипов. Навч. посібник. – Луганськ: Вид-во Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, 2012. - 400 с.
5. Единая система конструкторской документации. Общие правила выполнения чертежей: Сборник. – М.: Издательство стандартов, 2001. – 384 с.
6. Т. Ю. Соколова AutoCAD 2012 на 100%. / Соколова Т. Ю. Справочник. Практическое руководство - Издательство: Питер, 2012. – 576 с.
