WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Компьютерный учебно-демонстрационный и информационно-издательский сервисный центр Акционерное общество “АСКОН” ТЕХНОЛОГИЯ Программно-методический комплекс №6 ШКОЛЬНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИPОВАНИЯ Моделирование твердого тела методом чтения чертежа ( НА ОСНОВЕ УЧЕБНОЙ ВЕРСИИ ОБРАЗ СИСТЕМЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КИТЕЖ ) Пособие для учителя ЧАСТЬ III Москва, 1996 ШКОЛЬНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Часть III Богуславский А.А. (Коломенский педагогический институт, г.Коломна, Московская область) Образовательная область ТЕХНОЛОГИЯ. Программно-методический комплекс №6 Школьная система автоматизированного проектирования: моделирование твердого тела методом чтения чертежа (восстановление пространственного образа по прямоугольным проекциям) на основе учебной версии ОБРАЗ системы геометрического моделирования КИТЕЖ.

Пособие для учителя. Часть III.

Компьютерная поддержка образовательной области “Технология”:

школьного курса “Графика/Черчение”, технологии обработки конструкционных материалов с элементами, машиноведения.

Раздела “Деловые применения ЭВМ”.

Школьного курса “Геометрия” Ответственный редактор комплекса Киселев Б.Г.

КУДИЦ, Москва © Богуславский А.А., 1996 © АО КУДИЦ, 1996 © АО АСКОН, 1996 Введение Представляемая Вашему вниманию третья часть программно-методического комплекса №6 “Школьный САПР” посвящена важной стороне интеллектуального развития учащихся в процессе обучения - формированию пространственных представлений на основе информационных технологий.

В предлагаемом Вашему вниманию пособии для учителя ПМК №6 “Школьный САПР” используется учебная версия программы КИТЕЖ-2, получившая название ОБРАЗ (Лабораторные работы на базе системы геометрического моделирования КИТЕЖ).

ОБРАЗ позволяет создать методом чтения чертежа, выполненного в прямоугольных проекциях, два вида пространственных геометрических объектов: каркасная (проволочная) модель (при этом невидимые линии могут быть удалены) и объемное тело.

Одна из решаемых в программно-методическом комплексе задач состоит в создании наглядного изображения, которое отвечает заданным на чертеже видам в прямоугольной проекции. В принятой классификации учебной наглядности создаваемое изображение относится к условным графическим изображениям. Применение информационных технологий вносит в деятельность учащегося существенный элемент интерактивности, позволяя осуществить учащемуся контроль правильности выполнения чертежа. В состав ПМК входит набор файлов моделей различных объектов, которые могут предъявляться учащимся для выполнения заданий на построение прямоугольных проекций. ПМК позволяет решать и ряд занимательных задач, в частности по поиску различных объектов, которым соответствуют одинаковые проекции.

Пособие содержит три главы. В первой главе поэтапно рассматривается методика восстановления наглядного изображения по прямоугольным проекциям детали - стойки. Прямоугольная проекция детали выполнена в системе Компас - Школьник и записана в файле STOIKA.FRG (файл поставляется в составе ПМК №Школьный САПР).

Во второй главе описано содержание файлов трехмерных моделей различных деталей, которые поставляются в составе ПМК, описана методика их использования на уроках черчения (образовательная область “Технология”).

В третьей главе описаны ограничения системы ОБРАЗ, указаны некоторые приемы восстановления наглядного изображения, приведен пример комплексного использования систем Компас-Школьник и ОБРАЗ, рассмотрено несколько занимательных задач по проекционному черчению.

Замечание. Предполагается, что система твердотельного моделирования ОБРАЗ устанавливается в первую очередь на компьютер учителя.

Профессиональная версия системы геометрического моделирования - СГМ твердотельных трехмерных объектов КИТЕЖ-2 и ее новая версия КОМПАС-К3 входит в состав комплекса автоматизированного проектирования - САПР КОМПАС. СГМ разработана в НИИ механики Нижегородского государственного университета и предназначена для создания и отображения моделей пространственных объектов (деталей, сборочных единиц, изделий, зданий и сооружений) в процессе выполнения конструкторско-технологических, дизайнерских и проектных работ. Система может быть рекомендована для использования в учебном процессе технических классов, техникумов и вузов.

Система КИТЕЖ и ее учебная версия ОБРАЗ могут использовать файлы чертежей, созданных в наиболее распространенных в России САПР: AutoCAD фирмы Autodesk Inc. и КОМПАС фирмы АСКОН. При этом вызов указанных САПР возможен непостредственно из системы КИТЕЖ.

Ключевая отличительная черта системы КИТЕЖ/ОБРАЗ состоит в том, что она эффективно работает на персональном компьютере IBM PC/AT 286 с монитором EGA/VGA и 640 К оперативной памяти. Наличие математического сопроцессора желательно, но не обязательно. Таким образом, на имеющихся в школах технических средствах и при минимальном требовании к квалификации специалиста обеспечивается эффективное решение задачи трехмерного моделирования.

Методика использования системы КОМПАС-ОБРАЗ Применение системы КОМПАС - ОБРАЗ (далее ОБРАЗ) как технического средства обучения, основанного на информационных технологиях, невозможно без определения его роли и места в процессе обучения. Очевидно, что принципиальное важное свойство ОБРАЗА - восстановление образа детали на основе ее прямоугольных проекций требует анализа методики формирования пространственных представлений учащихся. Рекомендации по методике использования системы ОБРАЗ основаны на анализе литературы, список которой приведен в конце настоящего раздела. Мы надеемся, что полностью раскрыть возможности ОБРАЗА удастся при совместной работе учителей черчения, информатики, геометрии, преподавателей педагогических вузов, экспериментальном и теоретическом исследовании проблемы развития пространственных представлений и понятий у учащихся с использованием информационных технологий.



В целом, применение системы КОМПАС-ОБРАЗ отвечает требованию методики обучения черчения, которое состоит в том, чтобы составление проекций не было оторвано от чтения чертежа и чтобы оба вида учебной работы усваивались одновременно.

Система ОБРАЗ привлекательна, так как помогает решать наиболее важную и трудную проблему: реконструкция оригинала (натуры) по его проекционным изображениям. Мы надеемся, что будут найдены пути эффективного применения системы, которые помогут учащемуся в синтезе трех прямоугольных проекций оригинала в одном пространственном образе.

Программа ОБРАЗ позволяет реализовать известный в методике обучения черчению принцип: проекционный чертеж должен появиться для учащихся как проекция (изображение) одной из материальных реализаций стереометрического оригинала. Такого подхода в введению проекционного чертежа требуют интересы развития пространственных представлений и пространственного воображения учащихся, интересы обучения учащихся построению изображений.

Наиболее успешно программа ОБРАЗ может быть использована на первоначальном этапе обучения в упражнениях с опорой на наглядные изображения деталей и моделей. К таким упражнениям относятся: сравнение чертежа детали с ее наглядным изображением; сопоставление и расположение изображений деталей (видов) в проекционной связи; дочерчивание линий на чертеже, руководствуясь наглядным изображением и др.

Можно полагать, что восстановление наглядных изображений по прямоугольным проекциям в процессе выполнения чертежа представляет для учащегося средство самоконтроля. При этом возможно выполнение заданий на изменение формы предмета путем удаления частей предмета, на изменение пространственного положения предмета и др.

ОБРАЗ обеспечивает систематическую работу по сравнению различных способов проектирования. Изображение одного и того предмета можно получить в диметрической, изометрической и ортогональной проекциях. Кроме того, система ОБРАЗ позволяет “повернуть” изображение. При этом создаются условия наблюдения предмета с разных сторон, при которых учащиеся изучают форму предмета более внимательно.

В целом, система ОБРАЗ несомненно окажется полезной при обучении школьников наиболее сложному разделу - чтению чертежа в прямоугольных проекциях. При выполнении, например, заданий на изменение конструкции детали можно чередовать фазы анализа и синтеза, что приводит к образованию у учащихся целостного представления о предмете.

Интересно, что система ОБРАЗ восстанавливает наглядное изожение и оказывается очень полезной и в том случае, когда проекция содержит элементы, внешне сходные с перспективным рисунком.

Для преодоления инертности представления интересно выполнение упражений по восстановлению нескольких объемных предметов по двум заданным прямоугольным проекциям.

При использовании программы ОБРАЗ сравнительно легко реализуется решение задач, связанных с оперированием технологической картой и созданием на этой основе пространственных образов заготовки на разных этапах ее обработки.

Возможно решение задач, в основе которых лежит умение оперировать образами изменяющейся заготовки в процессе ее обработки на различных станках. При этом использование системы КОМПАС-ОБРАЗ формирует у учащихся представления об изменениях в заготовке по мере ее обработки и, наконец, о готовом изделии.

При сравнении чертежа заготовки и готовой детали учащиеся имеют возможность просмотра промежуточных образов, отражающие процесс изменения в форме и размерах заготовки по мере превращения ее в готовую деталь. Остается проблема создания системы задач на формирование у учащихся умения создавать по чертежу не только статические образы, но и динамические промежуточные образы.

Система Образ позволяет выполнять и ряд занимательных задач с несколькими ответами и задач, не имеющих на чертеже характерного вида предмета, кроме того она может быть использована и в преподавании геометрии.

Полученные в системе КОМПАС-ОБРАЗ наглядные изображения могут рассматриваться как компьютерные слайды. Учитель может создавать в зависимости от целей урока собственные компьютерные слайд-фильмы. Легко реализуются следующие упражнения, традиционные для методики обучения черчению: нахождение предмета по чертежу; определить, какому чертежу соответствует рисунок; определить, сочетанием каких геометрических тел образована форма детали; найти по чертежу наглядное изображение предмета, показанного в разном пространственном положении; отыскать чертеж предмета по изображению его заготовки с разметкой частей, подлежащих удалению; по наглядным изображениям найти главный вид и вид сверху деталей; найти элементы детали на чертеже и на наглядном изображении; компьютерное моделирование по чертежу. Возможность самоконтроля при восстановлении наглядного изображения поддерживает одну из основных операций мышления - сравнение.

Мы полагаем, что предлагаемый комплекс как современное техническое средство обучения конечно потребует изучения эффективности применения создаваемых наглядных изображений, исследования влияния различных приемов совместного использования системы КОМПАС-ОБРАЗ, разработки системы заданий и упражнений. В целом, комплекс представляет собой современный чертежный прибор, который значительно ускоряет и облегчает выполнение чертежей, позволяет формировать систему навыков работы с САПР.





Опыт проведения уроков показал, что использование системы ОБРАЗ значительно повышает интерес учащихся к занятиям по черчению и активизировает их деятельность на уроках. Наибольший интерес для учащихся представляют задания, моделирующие процесс обработки заготовки до получения готового изделия.

================= Литература.

Якиманская И.С. Развитие пространственного мышления школьников.- Науч.исслед. ин-т общей и пед. психологии Акад. пед. наук СССР.- М.: Педагогика, 1980. - 240 с.

Рассохин В.В., Розов С.В., Целинский Н.А. Занимательные задачи по проекционному черчению. - М.:Машгиз, 1962. - 168 с.

Платонов А.К. Геометрические преобразования в робототехнике. - М.: Знание, 1988. - 32 с. - (Новое в жизни, науке, технике. Сер. “Математика, кибернетика”; №4) Повышение эффективности и качества преподавания черчения: Пособие для учителей. - Сб. статей. / Сост. А. Д. Ботвинников. - М:; Просвещение, 1981. - 122 с.

Основы методики обучения черчению / Под ред. А.Д.Ботвинникова. - М:; Просвещение, 1966. - 512 с.

Методика обучения черчению: Учеб. пособие для студентов и учащихся худож.-граф. спец. учеб. заведений / В. В. Виноградов, Е. А. Василенко, А. А. Альхименок и др.; Под ред. Е. А. Василенко.- М.: Просвещение, 1990. - 176 с.

Формирование и развитие пространственных представлений у учащихся. Труды научного семинара под ред. проф. Н.Ф. Четверухина вып.1. - М:, Просвещение.- 1964. - с. 156.

Занимательное черчение / Воротников И.А. - М.: Просвещение. - 1969.- 149 с.

Занимательные задачи по проекционному черчению / Рассохин В.В., Розов С.В., Целинский Н.А. - М.: Машгиз. - 1962. - 168 с.

Методика восстановления наглядного изображения по прямоугольным проекциям детали.

1.1. Назначение и состав системы “ОБРАЗ” Система ОБРАЗ предназначена для оперативного создания в ЭВМ геометрических моделей пространственных твердотельных объектов.

Входной информацией системы является подготовленный по определенным правилам трехпроекционный эпюр Монжа (чертеж) твердотельного объекта, удовлетворяющий определенным требованиям. Восстанавливаемый объект не должен иметь поверхности более сложные, чем плоскость, цилиндр, конус.

Выходной информацией является геометрическая трехмерная модель объекта, представленного на чертеже. Система ОБРАЗ может построить модель объекта как автоматически, так и в диалоговом режиме, позволяя пользователю редактировать некоторые промежуточные результаты своей работы.

Система ОБРАЗ представляет собой программный комплекс, состоящий из пяти отдельных программ:

1. Монитор, управляющий запуском перечисленных ниже 4-х задач и передачей информации между ними (obraz.exe).

2. Графический редактор для подготовки чертежа (gnm.exe);

3. Программа восстановления объекта по чертежу (obrnew.exe);

4. Программа импорта DXF-файлов к внутреннему представлению чертежа (dxf_gnm.exe);

5. Программа экспорта результирующего объекта в DXF-файл (m3d_dxf.exe).

Запускающий файл системы - OBRAS.EXE.

Замечание. В состав СГМ входит графический редактор GNM предназначенный для выполнения геометрических построений (чертежей) с помощью компьютера) на плоскости.

С помощью редактора можно описывать геометрические объекты, состоящие из набора геометрических элементов (ГЭ), таких как отрезки прямых, окружности, дуги окружностей, а также отдельных точек. Максимальная сложность геометрического объекта: 1000 ГЭ.

Редактор GNM разработан в рамках системы "Китеж". Он является ее внутренним редактором, совместимым по формату данных с другими задачами системы.

Однако интерфейс и система команд редактора менее удобны по сравнению с системой “Компас-График”. Поэтому в ПМК “Школьный САПР” редактор GNM не используется.

Входной чертеж и выходная модель СГМ представляют собой файлы на диске.

Файл чертежа готовится пользователем с помощью графического редактора “Компас-Школьник” и затем передается в программу восстановления.

Программа восстановления формирует файл с моделью объекта в формате M3D системы Китеж 2.0.

Для подготовки чертежа в других системах и использования в них выходной модели предназначены трансляторы DXF ---> GNM и M3D ---> DXF.

1.2 Требования к чертежу, восстанавливаемого в СГМ ОБРАЗ объекта (при первом чтении этот параграф можно пропустить) Чертеж должен представлять собой три вида в системе прямоугольных проекций (трехпроекционный эпюр Монжа). Расположение проекций относительно центра эпюра (точка разделителя) должно быть следующим:

- левее и выше центра - главный вид (вид спереди или фронтальная проекция);

- правее и выше - вид слева (профильная проекция);

- левее и ниже - вид сверху (горизонтальная проекция).

Входной геометрической информацией для программы восстановления наглядного изображения являются три плоских изображения, представляющих проекции ребер объекта на координатные плоскости прямоугольной проекции. При этом проецируются все ребра объекта без учета видимости линий.

Если в объекте есть грани, у которых внешний контур имеет самопересечение или нескольно внутренних контуров, имеют общие точки, то такие объекты не рекомендуются для восстановления.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.