Пояснительная записка
Актуальность программы
Информатизация образования является в настоящее время важнейшим фактором повышения его эффективности, а владение компьютерными технологиями - элементом общей культуры. И если все предыдущие «волны информатизации» были обусловлены субъективно-директивными факторами, то теперь наше общество в своем информационном воспитании поднялось до уровня понимания объективной необходимости этого процесса.
Приобретаемая компьютерная грамотность, в свою очередь, способствует развитию логического, творческого, кибернетического мышления учащихся, развивает их интеллект, повышает культуру в целом.
Развитие возможностей вычислительной техники, систем программирования и технических средств отображения графической информации привело к созданию средств автоматизированного конструирования, выполнения чертежей, генерации наглядных изображений - компьютерной графики.
Принято считать, что компьютерная графика - это создание, хранение и обработка математических и графических моделей объектов и формирование их изображений с помощью ЭВМ.
Компьютерная графика - неотъемлемая часть современного компьютера.
Современные персональные ЭВМ (ПЭВМ) более просты и удобны в пользовании, обеспечивают достаточную точность, необходимое качество чертежей и легкость внесения изменений.
ПЭВМ с развитой системой компьютерной графики позволяют создать системы, повышающие качество обучения основам начертательной геометрии и черчению. Построение одной проекции можно сопровождать автоматическим синхронным построением второй (третьей) или второй и третьей проекций и аксонометрического изображения. Можно быстро построить большое число изображений геометрических объектов при изменении размеров элементарных пересекающихся поверхностей и исследовать выявляющиеся закономерности. Применение способа вспомогательных секущих плоскостей можно показывать на примерах построения линий пересечения любых математически заданных поверхностей с любым их взаимным расположением в пространстве. При этом будут демонстрироваться различные виды кривых линий, получающихся в сечениях.
Возможна демонстрация кинематических способов образования поверхностей, как на ортогональных проекциях, так и в аксонометрии с изменением параметров определителя поверхности. Возможна демонстрация фрагментов технологических процессов формообразования поверхностей и различных элементов деталей.
Применение цвета повышает наглядность изображений, позволяет одновременно изображать различные фрагменты деталей, слои или сечения.
В мире современных технологий невозможно достичь высокого уровня конструирования без использования систем автоматизированного проектирования (САПР), которые обеспечивают максимальную точность выполнения чертежей и экономят время за счет автоматизации многих рутинных операций.
Спецкурс «Компьютерная графика» предназначен для изучения системы автоматизированного проектирования Компас-3D LT только после усвоения основ проекционного черчения и навыков выполнения чертежа вручную.
Его содержание соответствует профильному уровню графической подготовки школьников и представляет собой интеграцию основ графического языка, изучаемого в курсе «Черчение», и элементов компьютерной графики, осваиваемых на уровне пользователя отечественной образовательной системы трехмерного проектирования КОМПАС 3D LT.
Данная программа предполагает ознакомление учащихся с возможностями использования персональных ЭВМ, а также формирование определенных навыков и умений в работе с современными системами автоматизированного проектирования на примере системы КОМПАС 3D LT, применяемой при проектировании изделий и выполнении конструкторской документации.
Полученные навыки и умения помогут лицеистам успешно адаптироваться в высших учебных заведениях.
Настоящая программа актуальна для МАОУ «Ангарский лицей №2 им. М.К. Янгеля», так как разработана в соответствии с миссией лицея: предоставление образовательных услуг технической направленности.
Новизна программы
Данная программа выпускается взамен программы спецкурса по черчению «Компьютерная графика», разработанной и утвержденной МЭС в 2011 г.
Необходимость замены вызвана следующим:
-
появление новых версий КОМПАС-3D LT;
- данная программа спецкурса рассчитана на два года обучения (10 и 11 класс);
- количество часов раздела «Передача информации о форме детали на чертежах посредством компьютерной графики» уменьшено с 24 часов до 14 часов;
- в связи с этим, решение задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT выделено в отдельный раздел (8 часов в программу 11-го класса) и количество часов раздела «Отображение информации о сборочной единице средствами машинной графики» увеличено на 2 часа.
Данный курс базируется на основе программы «Черчение с элементами компьютерной графики» под редакцией В.В.Степаковой для общеобразовательных учебных заведений и учебного пособия А.А.Богуславского «Образовательная система КОМПАС 3D LT».
В сравнении с программой В.В.Степаковой, в содержание спецкурса «Компьютерная графика» включены задания, связанные с выполнением электронных чертежей по начертательной геометрии и весь курс основан только на машинном способе выполнения чертежей.
Данная программа сориентирована на развитие таких личностных качеств как усидчивость, логическое мышление, пространственное воображение, техническую эстетику.
Предлагаемый в программе курс основан на изучении:
- правил выполнения чертежей машинным способом;
- элементов компьютерной графики.
Полученные метапредметные навыки и умения помогут лицеистам в профессиональном выборе.
Учащимися осваивается поисковый творческий тип деятельности. Его усвоение обеспечивается разноуровневыми заданиями по всем темам, а также заданиями, для решения которых требуются нетрадиционные подходы, приемы и методы.
Цели и задачи курса
Целью спецкурса «Компьютерная графика» является приобщение школьников к графической культуре - совокупности достижений человечества в области освоения машинного способа передачи графической информации.
Цель конкретизируется в следующих основных задачах:
- развивать умения выполнять чертежи машинным способом;
- развивать творческое, логическое и пространственное мышления;
- поддержать и развить интерес к компьютерной графике.
Методологические основы программы
Общеобразовательная программа «Черчение с элементами компьютерной графики» В.В.Степаковой (взятая за основу при разработке программы спецкурса), предполагает параллельное изучение черчения и работы с системой КОМПАС, то есть изучение обоих предметов идет совместно: при этом один и тот же чертеж выполняется сначала вручную, а потом на компьютере.
Действующая в лицее учебная программа обучения предмету черчения не включает в себя изучение машинной графики.
Однако, учитывая специфику учебного заведения и мотивацию к техническим дисциплинам, появилась необходимость расширить содержание вариативной части программного обеспечения образовательного процесса, перейти от использования элементов компьютерной графики на уроках информатики к самостоятельной, целостной программе обучения компьютерной графике.
Более подходящим является изучение компьютерных методов выполнения чертежей после усвоения проекционного черчения и навыков работы с компьютером, что и предполагает программа данного спецкурса.
Данная программа содержит в себе самые совершенные средства двухмерного проектирования и оформления чертежей, а также удобные инструменты твердотельного моделирования.
Данный спецкурс рассчитан на работу в группах по 10-12 человек с использованием персонального компьютера.
Спецкурс рассчитан на 58 учебных часов (с 1-го октября) в течение двух лет обучения (28 часов в 10 классе, 30 часов в 11 классе) и предполагает, как обучение теоретическим основам с целью выработки у учащихся общей информационной культуры, так и практическим навыкам работы в графической системе САПР.
Отбор содержания учебных занятий происходит по принципу от простого к сложному. Большая часть учебного времени выделяется на упражнения и на самостоятельную работу. Занятия, в основном, носят практический характер.
В связи с отсутствием учебника к данной программе учащиеся систематически на теоретических занятиях составляют краткий конспект лекции преподавателя.
Результат реализации данной программы
Объектно-ориентированный подход системы КОМПАС позволяет использовать метапредметные умения и навыки, получаемые на спецкурсе «Компьютерная графика» при изучении курса информатики, черчения и геометрии, при обучении в ВУЗах, а также в дальнейшей практической деятельности.
Критерии отслеживания результатов
Для оценки уровня знаний по всем разделам программы в ходе учебного процесса проводится текущий и итоговый контроль. Обе формы контроля осуществляются преподавателем дифференцированно по каждому пункту программы и по теме в виде контрольной работы, зачета.
В процессе изучения данного курса учащимися выполняется и оформляется альбом, в который включены индивидуальные задания по всем разделам и темам. По окончанию курса учащиеся защищают свою работу.
Основные требования к знаниям и умениям учащихся
Учащиеся должны знать:
- правила оформления чертежа детали машинным способом;
- последовательность выполнения чертежей средствами компьютерной графики.
Учащиеся должны уметь:
- выполнять и редактировать графические примитивы на экране дисплея;
- выполнять геометрические построения (деление окружности на равные части, сопряжения) машинным способом;
- читать и выполнять проекционные изображения, развертки простых геометрических тел и моделей, деталей на дисплее ЭВМ;
- выполнять чертеж детали, используя виды, разрезы, сечения (машинным способом);
- оформлять чертеж в соответствии с требованиями ГОСТов ЕСКД и требованиями к чертежам, выполненным на ЭВМ;
- осуществлять преобразование простой геометрической формы, изменять положение и ориентацию объекта в пространстве, отображать перечисленные преобразования на дисплее ЭВМ;
- уметь создавать и редактировать изображение объемных объектов на экране дисплея.
Краткая структура спецкурса
| № |
Наименование разделов |
Количество часов |
|
10 класс |
||
|
1 |
Компьютерное черчение на плоскости |
6 |
|
2 |
Твердотельное моделирование |
8 |
|
3 |
Передача информации о форме детали на чертежах посредством компьютерной графики |
14 |
|
11 класс |
||
|
4 |
Решение задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT |
8 |
|
5 |
Отображение информации о сборочной единице средствами машинной графики |
20 |
|
6 |
Обобщение знаний |
2 |
|
|
Итого |
58 |
Описание разделов программы
Раздел 1. Компьютерное черчение на плоскости
Цель: выработать умения и навыки выполнения и оформления двухмерных чертежей (в соответствии с ГОСТами ЕСКД) на базе системы КОМПАС-3D LT.
Задачи: обучить учащихся рациональным приемам работы с инструментами системы КОМПАС-3D; обучить учащихся самостоятельно выполнять чертежи в системе прямоугольных проекций.
Содержание: приемы работы с инструментами системы КОМПАС-3D. Геометрические построения. Чертеж плоской детали. Чертежи в системе прямоугольных проекций.
Раздел 2. Твердотельное моделирование
Цель: выработать умения и навыки твердотельного моделирования на базе графической системы КОМПАС-3D LT.
Задачи: обучить учащихся приемам работы в графическом редакторе объемных геометрических тел; развивать пространственное и техническое воображение.
Содержание: операции с трехмерными объектами. Создание сложных поверхностей с помощью кинематической операции (по сечениям). Кривая Безье и NURBS-кривая. Понятие о пространственных кривых. Аксонометрические проекции. Трехмерная компьютерная модель.
Раздел 3. Передача информации о форме детали на чертежах посредством компьютерной графики
Цель: выработать практические навыки выполнения чертежей деталей, содержащих сечения и разрезы, посредством компьютерной графики.
Задачи: обучить учащихся приемам выполнения разрезов, нанесения размеров, решения задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT.
Содержание: построение сечений и разрезов. Команда «Штриховка». Нанесение размеров на чертеже.
Раздел 4. Решение задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT
Цель: выработать практические навыки выполнения чертежей, содержащих пересечение геометрических тел плоскостью и их взаимное пересечение посредством компьютерной графики.
Задачи: обучить учащихся приемам решения задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT.
Содержание: решение задач начертательной геометрии.
Раздел 5. Отображение информации о сборочной единице средствами машинной графики
Цель: освоить процесс создания сборочного чертежа в системе КОМПАС 3D LT.
Задачи: обучить учащихся приемам изображения резьбы, создания сборочного чертежа на основе редактирования существующих изображений деталей с помощью команд редактирования и использования папки обмена (буфера обмена).
Содержание: изображение и обозначение резьбы. Чертежи резьбовых соединений. Понятие о фрагменте. Команда «Объединить в макрообъект». Использование буфера обмена для вставки фрагментов на разрабатываемый чертеж. Разрушение макрообъекта. Редактирование сплайнов. Заполнение спецификации в системе КОМПАС 3D LT. Деталирование многослойного сборочного чертежа в системе КОМПАС 3D LT.
Раздел 6. Обобщение знаний
Цель: обобщить знания, полученные при изучении курса.
Задачи: проверить практические навыки выполнения чертежей средствами машинной графики.
Содержание: защита практических работ, выполненных учащимися за период обучения
Средства обучения
- Компьютерный класс, оснащенный вычислительной техникой IBM PC AT.
- В состав программных средств должны входить:
- операционная система MS Windows
- программа КОМПАС 3D LT;
- необходимые библиотеки для работы КОМПАС.
- Раздаточный материал для индивидуальной работы учащихся по разделам программы.
Литература, необходимая учителю
- Богуславский А.А. Электронное учебное пособие по КОМПАС-3D.
- Гончарова Н.Ю. Основы автоматизированного проектирования в системе Компас-3D LT. Учебно-методическое пособие. - Иркутск: ИПКРО, 2008.
- Миронова Р.С., Миронов Б.Г. Инженерная графика. - М.: Высш. шк., 2007.
- Миронов Б.Г., Миронова Р.С. Сборник заданий по инженерной графике с примерами выполнения чертежей на компьютере. - М.: Высш. шк., 2008.
- Чекмарев А.А. Начертательная геометрия и черчение. - М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2011.
Литература, использованная при составлении программы
- Богуславский А.А. Электронное учебное пособие по КОМПАС-3D.
- Ботвинников А.Д. Методическое пособие по черчению к учебнику А.Д.Ботвинников и др. «Черчение. 7-8 классы». - М.: ООО «Издательство Астрель», 2015.
- Гончарова Н.Ю. Основы автоматизированного проектирования в системе Компас-3D LT. Учебно-методическое пособие. - Иркутск: ИПКРО, 2008.
- Романычева Э.Т. и др. Инженерная и компьютерная графика. - М. 2001.
- Степакова В.В. Программа по черчению для общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2010.
Литература, используемая учащимися
- Богуславский А.А. Электронное учебное пособие по КОМПАС-3D.
- Коваленко В. Системы автоматизации проектирования вчера, сегодня, завтра. - М.: ИПМ РАН, 2007.
- 3. Романычева Э.Т. и др. Инженерная и компьютерная графика. - М. 2010.
Дидактический материал, разработанный учителем
- Разноуровневые карточки-задания.
- Графические упражнения (электронный вариант).
- Методические пособия.
Учебно-тематический план
| № |
Название разделов |
Наименование тем.
|
Форма проведения занятия |
Количество часов |
|
10 класс |
||||
|
1 |
Компьютерное черчение на плоскости - 6 часов. |
Правила безопасной работы с компьютером на занятиях спецкурса. Организация компьютерного «рабочего места». Введение в систему КОМПАС 3D LT. Терминологический словарь КОМПАС 3D LT.
|
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
2 |
|
Изучение формы геометрических тел с помощью управления изображением в КОМПАС 3D LT: «Увеличение масштаба», «Уменьшение масштаба», «Сдвиг», «Приблизить/отдалить», «Отображение» (каркас, без невидимых линий, невидимые линии тонкие, полутоновое, перспектива). Изменение текущей ориентации. |
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
3 |
|
Построение графических объектов (прямоугольник, многоугольник). Команды операций редактирования объектов: «Сдвиг», «Поворот», «Симметрия», «Масштабирование», «Копия указанием», «Деформация», «Объединить в макроэлемент», «Разрушить макроэлемент».
|
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
4 |
Твердотельное моделирование - 8 часов.
|
Операции с трехмерными объектами (преобразование формы, изменение положения в пространстве) и отображение их на проекционном чертеже. Библиотека файлов геометрических тел системы КОМПАС 3D LT. Создание простейших геометрических тел (параллелепипед, призма, сфера, конус, тор) с помощью операций «Выдавливание» и «Вращение». Редактирование эскиза заготовки детали с целью изменения формы объекта и взаимного расположения частей относительно друг друга. Моделирование формы предмета по заданным параметрам, условиям и функциональному назначению с последующим изображением полученной модели на плоскостях проекций (на экране дисплея). |
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
5 |
Процесс создания сложных поверхностей с помощью кинематической операции (по сечениям). Понятие о кривой Безье и NURBS-кривой. Понятие о пространственных кривых. |
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
|
6 |
Графическая работа «Трехмерная компьютерная модель». |
Практическое занятие |
4 |
|
|
7 |
Передача информации о форме детали на чертежах посредством компьютерной графики - 14 часов.
|
Построение разрезов и сечений с использованием системы КОМПАС 3D LT.
|
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
8 |
Настройка параметров размеров в системе КОМПАС 3D LT. Инструментальная панель размеров. Нанесение линейного, диаметрального и радиального размеров на чертеже. Расширенная панель линейных размеров.
|
Лекционно-практическое занятие. |
2 |
|
|
9 |
Графическая работа «Сечения». |
Практическое занятие |
2 |
|
|
10 |
Графическая работа «Чертеж детали с необходимыми разрезами». |
Практическое занятие |
2 |
|
|
11 |
Графическая работа «Разрезы на аксонометрических проекциях». |
Практическое занятие |
2 |
|
|
12 |
Игровые упражнения для развития пространственного представления. |
Практическое занятие |
4 |
|
|
11 класс |
||||
|
13 |
Решение задач начертательной геометрии с использованием системы КОМПАС 3D LT - 8 часов. |
Пересечение геометрических тел плоскостью. Взаимное пересечение тел. |
Практическое занятие |
8 |
|
14 |
Отображение информации о сборочной единице средствами машинной графики - 20 часов.
|
Условное изображение и обозначение резьбы. Использование команд «Ввод дуги» и «Эквидистанта» для обозначения резьбы. Чертежи резьбовых соединений (болтовые, винтовые).
|
Лекционно-практическое занятие. |
4 |
|
15 |
Выполнение средствами машинной графики сборочных чертежей.
|
Лекционно-практическое занятие. |
4 |
|
|
16 |
Создание сборочного чертежа на основе редактирования существующих изображений деталей с помощью команд редактирования. |
Лекционно-практическое занятие. |
4 |
|
|
17 |
Создание сборочного чертежа с помощью инженерной компьютерной графики (запись фрагмента в файл, вставка его в другой чертеж, разбиение на простые объекты и редактирование его в новом чертеже).
|
Лекционно-практическое занятие. |
4 |
|
|
18 |
Графическая работа «Деталирование».
|
Лекционно-практическое занятие. |
4 |
|
|
19 |
Обобщение знаний - 2 часа. |
Защита альбома графических работ. |
Практическое занятие |
2 |
|
|
|
Итого по спецкурсу |
|
58 |