Владимир Большаков - КОМПАС-3D для студентов и школьников. Черчение, информатика, геометрия

Владимир Большаков

КОМПАС-3D для студентов и школьников. Черчение, информатика, геометрия

Введение

Группа компаний «АСКОН» — ведущий российский разработчик и интегратор решений в области систем автоматизированного проектирования (САПР). В 2001 г. «АСКОН» выпустил некоммерческую систему для трехмерного моделирования КОМПАС-3В LT.

В 2008 г. в рамках национального проекта «Образование» группа компаний «АСКОН» оснастила все школы России учебной САПР КОМПАС-3D LT. В 6100 общеобразовательных учреждений России, реализующих инновационные программы обучения, была поставлена профессиональная САПР КОМПАС-3D. Более 1000 высших и средних учебных заведений применяют профессиональное программное обеспечение в обучении студентов и научных исследованиях. В учебных аудиториях система установлена более чем по 45 000 лицензиям.

Учебная система КОМПАС-3D LT предназначена для трехмерного моделирования деталей и выпуска конструкторской документации. Она распространяется свободно, не имеет ограничений по времени работы и количеству тиражируемых копий и может использоваться на домашних компьютерах.

По данным «АСКОН» (www.ascon.ru) система КОМПАС-3D LT используется в школах в рамках курсов информатики, черчения, геометрии. Однако масштаб эффективной компьютерной поддержки преподавания перечисленных школьных курсов на базе система КОМПАС-3D LT несопоставимо мал по сравнению с потенциально возможным. Это объясняется и отсутствием соответствующей учебной литературы. Издание этой книги частично ликвидирует недостаток учебной литературы для общеобразовательных учреждений по компьютерному черчению и геометрическому моделированию.

Концептуальные особенности книги

Особенности книги, на которые следует обратить внимание:

□ книга знакомит с современным подходом к автоматизированному проектированию изделий, когда необходимая информация, требуемая для их создания, формируется на основе трехмерного моделирования этих изделий;

□ предлагаемые учебные задания основаны на использовании трехмерного твердотельного моделирования и в наилучшей степени способствуют развитию образного мышления;

□ предметом книги является решение задач школьного курса «Черчение» средствами двумерной и трехмерной компьютерной графики;

□ предметом книги является привнесение в известные учебные задачи блока «Технология обработки графической информации» курса «Информатика» элементов трехмерного геометрического моделирования;

□ в книге демонстрируются возможности использования свободно распространяемой системы КОМПАС-3D LT для решения задач курса «Геометрия»;

□ особенности выполнения большинства заданий раскрываются в рисунках, на которых показана последовательность операций, связанных с построениями тех или иных изображений или моделей;

□ форма и содержание разработанных заданий позволяют выполнить их в графических средах различных векторных редакторов;

□ последовательность представления и формулировки заданий обеспечивает постепенность освоения двумерного и трехмерного редакторов на основе решения основных задач школьного курса «Черчение»;

□ исходные данные в заданиях подготовлены так, чтобы продуктивные графические построения на компьютере были ориентированы на заданные темы;

□ дидактические материалы могут быть использованы и для изучения «Черчения» по традиционным (без применения информационных технологий) методикам;

□ материалы пособия и прилагаемого к нему DVD-диска обеспечивают возможность внедрения дистанционных форм обучения.

Для кого предназначена эта книга?

Книга обеспечивает компьютерную поддержку курсов, в которых рассматривается применение информационных графических технологий. Наиболее полно представлена поддержка изучения курсов чертежно-графической направленности:

□ в общеобразовательных школах: 15 заданий в 10 вариантах предназначены для выполнения их в компьютерных классах или на домашних компьютерах;

□ на подготовительных отделениях вузов;

□ на курсах повышения квалификации учителей-предметников, а также в педагогических вузах при подготовке по специальности «Изобразительное искусство и черчение» или «Дизайн»;

□ в школах и при индивидуальном использовании дистанционных форм изучения курса «Черчение».

Материалы книги и размещенные на прилагаемом DVD-диске могут обеспечить эффективное самостоятельное освоение системы КОМПАС-3D и одновременно помочь ликвидировать возможные пробелы в школьном чертежно-графическом образовании [9].

Структура книги

Пособие состоит из введения, четырех частей и имеет 5 приложений:

□ в части I рассмотрены общие вопросы работы с системой КОМПАС-3D LT;

□ часть II знакомит с решением классических, чертежно-графических задач с помощью 2D- и SD-редакторов;

□ в части III показано, что рассмотрение элементов трехмерного геометрического моделирования в разделе «Технология обработки графической информации» курса «Информатика» может и оживить курс, и сделать его более современным и содержательным;

□ часть IV знакомит с возможностью применения свободно распространяемого графического редактора для решения планиметрических и стереометрических задач;

□ приложение 1 содержит 10 вариантов заданий по 15 темам курса «Черчение»;

□ в приложении 2 представлено 12 вариантов заданий по созданию твердотельных моделей сборочных единиц;

□ приложение 3 содержит 15 вариантов заданий по созданию семейства моделей деталей;

□ в приложении 4 представлено 15 вариантов карт тестирования начальных умений по трехмерному моделированию;

□ приложение 5 содержит описание DVD-диска.

Разработанные и представленные в книге материалы прошли многолетнюю апробацию в учебном процессе. По заданиям пособия автор проводил занятия со школьниками, студентами различных вузов, преподавателями-предметниками.

Эффективность графической подготовки по методикам, раскрытым в пособии, многократно подтверждалась победами студентов СПбГЭТУ «ЛЭТИ» на олимпиадах различных уровней по инженерной и компьютерной графике.

Об авторе

Большаков Владимир Павлович — почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, работает доцентом на кафедре «Прикладной механики и инженерной графики» СПГЭТУ «ЛЭТИ» и с 1979 г. преподает общепрофессиональные дисциплины геометрической и графической направленности. Автор около 170 печатных работ, в том числе 48 авторских свидетельств СССР, 2 монографий, 16 методических указаний, 14 учебных пособий для студентов вузов, 4 учебных пособий для учителей и школьников. Большинство учебно-методических изданий содержат результаты разработок по компьютерной поддержке преподавания геометрических и графических дисциплин. В течение нескольких лет проводил на базе Регионального учебного центра информатизации образования Санкт-Петербурга курсы повышения квалификации учителей-предметников по черчению, геометрии и информатике.

Большаковым В. П. получено свидетельство об официальной регистрации базы данных № 990059 «Электронный сборник задач по компьютерной графике». Каталог этого сборника с 1999 г. размещен на университетском сайте (www.eltech.ru/misc/graph/index.html). В настоящее время по указанному адресу размещена новая расширенная четвертая версия каталога, в котором содержатся примеры представления исходных данных и выполнения 32 заданий по различным темам. Организатор проведения в 2000/2009 гг. 10 олимпиад студентов вузов Санкт-Петербурга по инженерной и компьютерной графике (www.eltech.ru/news/graph/index.htm).

По итогам первого Всероссийского конкурса на лучшую учебно — методическую разработку по применению САПР КОМПАС в 2004 г. награжден специальным дипломом «За разработку электронных учебных пособий по САПР КОМПАС». По итогам второго Всероссийского конкурса учебнометодических разработок по применению систем КОМПАС в учебном процессе в 2005 г. награжден дипломом 2-й степени. Сертифицированный преподаватель по системе КОМПАС-3D 2-й ступени специализации «Машиностроение».

Часть I

Работа с системой автоматизированного проектирования КОМПАС-3D LT

Глава 1

Принципы использования двумерных редакторов

С помощью двумерных редакторов CAD-систем (Computer Aided Design — конструирование, поддержанное компьютером) создается большинство графических конструкторских документов. Учитывая, что базовые двумерные средства черчения позволяют автоматизировать значительную часть конструкторских работ, кратко рассмотрим общие принципы и возможности конструирования и черчения с помощью двумерных графических редакторов.