Проблема качества графической подготовки студентов в техническом вуз

На рис. 4, б также приведена разработка модели РН «Восток» (в целом) и отдельных ее составляющих, состыкованных вместе с помощью известных операций сопряжений геометрического моделлера. Определенная геометрическая приближенность моделей по отношению к истинным геометрическим формам конструкций определяется временными затратами, отводимыми на конкурс (в целом 2 дня по 3 часа и с учетом того, что в конкурсе принимают участие школьники 9 и 10-х классов).

Главной содержательной составляющей конкурса по компьютерному моделированию является правильное прочтение геометрической информации и умение распорядиться ей для дальнейшего инженерного использования. При этом важным обстоятельством является последовательность действий (в рамках геометрического моделлера) при формировании геометрической модели заданного объекта. Это связано как с количеством геометрических операций, так и с предвидением последующего возможного редактирования модели. В связи с этим при оценке работы жюри учитывает не только правильность модели (т.е. соответствие исходным данным), но и ее сценарную часть (размер «дерева» построения модели).

Внекоторых заданиях изменение геометрических форм уже предусматривается на начальном этапе. Все это направлено на развитие знаний по инженерной геометрии и умения использовать их при выполнении практических работ.

Другой составляющей конкурса по компьютерной графике является разработка чертежа по созданной ранее модели, включающая следующие этапы: заготовку чертежа, простановку размеров и последующее его оформление. Представления об этих действиях основаны на знаниях, приобретенных при изучении черчения в рамках школьной программы в тех школах, где их руководители и преподавательский состав сознательно и творчески выполняют свои обязанности.

Вцелом система средняя школа – вуз, пожалуй, на сегодняшний день является лучшей формой повышения эффективности учебного процесса, особенно при приобретении инженерных знаний. Более того, такая интеграция необходима не только при проведении профильных олимпиад, но и при рядовой работе (стажировке школьных преподавателей в вузах, проведении мастер-классов со стороны профессорскопреподавательского состава вузов, организации дистанционного обучения, консультаций и ряда других мероприятий). Ракетно-космическая тематика способствует эффективности этой работы.

141

Список литературы

1.Фурсов А.И. Россия на пороге нового мира. Холодный восточный ветер. – М.: Книжный мир, 2016.

2.Сальков Н.А. Об американизации российского образования // Материалы V Междунар. интернет-конф. КГП – 2015. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015.

3.Уханева В.А. Черчение и моделирование на компьютере. – СПб.: Первый класс, 2013.

4.Тихонов-Бугров Д.Е., Уханева В.А. Как построен этот мир, посмотри! // Школа – вуз – предприятие: проблемы целевой подготовки специалистов для оборонно-промышленного комплекса: материалы науч.-метод. конф. / БГТУ. – СПб., 2009.

5.Пахомова О.Ф., Уханева В.А. Черчение и моделирование на компьютере, КОМПАС-3D LT. Программа для учащихся 9-го класса // Вестник ЛОИРО. – 2009. – № 2.

6.Уханева В.А. Черчение и моделирование на компьютере, КОМПАС-3D LT. Программа для учащихся 9-го класса [Электронный ре-

сурс]. – URL: http://edu.ascon.ru/main/schools (датаобращения: 10.01.2016).

142

КОНСТРУИРОВАНИЕ КАК ТВОРЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

С.Н. Абросимов, Б.И. Рыбин

Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, Санкт-Петербург

Отмечена целесообразность использования в учебном процессе практических работ, содержащих элементы конструирования. Перечислены направления конструкторской деятельности, отмечены степень их углубленности и возможность использования на разных этапах обучения в рамках курса «Инженерная и компьютерная графика». Указанные работы позволяют развивать навыки конструирования и несут в себе творческое начало.

Ключевые слова: конструирование, инженерная геометрия, компоновочная геометрия, компьютерная графика, творчество.

DESIGN ENGINEERING AS A CREATIVE COMPONENT

OF THE TRAINING PROCESS

S.N. Abrosimov, B.I. Rybin

Baltic State Technical University “Voenmekh” named after D.F. Ustinov, Saint Petersburg

Feasibility of using practical exercises with some elements of design engineering within the framework of the training process was pointed out. The areas of design engineering activities, their depth and applicability for various training stages in the framework of training course “Engineering and Computer Graphics” were listed. The above exercises make it possible to develop design engineering skills and carry creative elements.

Keywords: design engineering, engineering geometry, layout geometry, computer graphics, creativity.

Часто студенты, проходящие обучение в техническом вузе по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика», получают в качестве исходных данных информацию об уже сформированной конструкции, требующей дальнейшей разработки в плане выпуска конструкторских документов.

В качестве исходного материала могут выдаваться учебные задания с фрагментами чертежей, чертежи общего вида, сборочные чертежи, выполненные на бумажном носителе или в электронном виде. В помощь студенту предлагаются учебная литература, методические разработки, справочники, стандарты ЕСКД (например, [1–3]). Практически

143

в любом случае выполняемые работы в основном имеют исполнительский характер, т.е. не содержат творческих действий.

Внастоящее время, в условиях многочисленных вызовов, такой подход явно недостаточен. Сегодня необходимо формулировать и выдавать такие задания, которые содержали бы творческую составляющую, развивающую мышление, заставляющую продумывать возможные варианты решения.

Всвязи с этим можно отметить основные направления конструкторской деятельности, используемые в учебных целях:

♦восстановление частично или полностью «утерянной» геометрической информации конструкции или ее части (в рамках компоновочной и конструктивной геометрии);

♦изменение присоединительных элементов (посадочных мест

иих геометрических характеристик, параметров соединений);

♦изменение схем уплотняющих элементов и их параметров;

♦изменение компоновочной схемы с оценкой занимаемого объема и массы;

♦изменение компоновочной схемы в условиях жестких ограничений по месту и зоне расположения;

♦конструирование в условиях максимально отсутствующей информации (по принципиальной схеме);

♦дополненная реальность MCAD (сравнение с прототипами, уточнение обстановки, что особенно важно для крупных комплексов (стартовые сооружений, башни обслуживания и т.д.)).

Восстановление «утерянной» геометрической информации является важным компонентом конструкторской деятельности. Потеря геометрической информации может быть намеренной, исходя из учебных целей, или невольной, при разборке сборочных единиц или их разрушении, связанном с эксплуатацией [4].

Наиболее простой вариант – наличие в оставшейся (не разрушенной) части детали информации о геометрии и ее параметрах.

Однако иногда приходится домысливать геометрические формы, которые оказались уничтоженными или имели значительную деформацию. Указанная работа может быть осложнена необходимостью микроконструирования, т.е. приданием деталям или их композициям дополнительных свойств, например: обеспечение герметичности соединения (рис. 1), обеспечение герметичности ввода движения (рис. 2), стопорение соединений (рис. 3) или иные конструкторские обременения.

144

метрическая форма которых практически однозначно определяется обстановкой, т.е. геометрией окружающих ее и находящихся в наличии деталей [4]. В этом случае возможно только уточнение их определенных геометрических характеристик по справочным материалам.

При отсутствии реальной геометрической информации работа уже переходит в русло конструирования. И здесь приходится решать более широкий круг задач, а именно:

♦какие составляющие части изделия (сборочной единицы) взаимодействуют между собой и какие геометрические особенности они имеют;

♦установление характера взаимодействия составляющих частей изделия (подвижные, неподвижные, разборные, неразборные и т.п.);

♦определение качественных характеристик взаимодействия элементовконструкции(точность сопряжения, параметрышероховатостиит.п.);

♦оценка характера и условий износа, влияющего на работоспособность деталей и в целом сборочной единицы;

♦необходимость смазки поверхностей, установление типа смазки

иусловий ее подачи в зону трения;

♦возможный учет технологических особенностей изготовления деталей;

♦решение комплекса вопросов по собираемости изделия;

♦оценка возможности модернизации деталей и изделия в целом для увеличения срока работы, уменьшения массы, изменения марки материала и т.п.;

♦анализ целесообразности использования антифрикционных или антикоррозийных покрытий;

♦возможность использования унифицированных и стандартных элементов.

Данный перечень вопросов, которые приходится решать (он в значительной степени связан с геометрией как отдельных деталей, так и всей конструкции) может быть расширен или уточнен. Более того, при решении значительной части этих вопросов имеет смысл использовать CAD/CAE/CAM-технологии. Возможно, целый ряд поставленных задач

может оказаться за пределами области знаний конкретных обучаемых, но это не значит, что эти вопросы не следует ставить или их обговаривать.

При отсутствии геометрической информации о более чем двух деталях практически приходится выстраивать так называемую концептуаль-

147

ную геометрическую модель сборочной единицы, с возможными геометрическими вариантами ее составляющих. Концептуальная геометрическая модель изделия включает в себя компоновочную часть и геометрию возможно известных, унифицированных или стандартных геометрических элементов(конструктивнаячасть иликонструктивнаягеометрия) [5].

Одним из возможных вариантов заданий (сложных в исполнительском плане) может быть конструкторская разработка изделия по заданной кинематической схеме, в которой нет конкретно выполненных деталей. Их нужно предложить, осмыслив конструкцию и сделав соответствующие оценки.

В задании необходимо по кинематической схеме (рис. 4) разработать простое изделие, состоящее из двух и более деталей, изобразив конструкцию на чертеже общего вида или сборочном чертеже в зависимости от содержательной части задания. Исходные данные могут содержать другие кинематические схемы, большее количество звеньев и, следовательно, большее количество соединяемых элементов с набором ограничений по геометрии и исполняемым функциям. Также может быть указано на необходимость применения стандартизованных элементов и размерных рядов. Взадании могут присутствовать различные варианты.

На рис. 4 для примера показаны исходные данные в качестве кинематических схем и словесного описания проектируемого изделия.

Рис. 4. Конструирование по кинематической схеме

К примеру, представим две взаимно перпендикулярных оси. Одна из них – ось рычага (тумблера), другая – ось вала. Рычаг и вал могут быть регулирующими или переключающими устройствами, разновидности их в технике встречаются часто.

148

В исходных данных оговариваются некоторые параметры, среди которых могут быть следующие:

♦рычаг и вал представляют собой разъемное неподвижное соеди-

нение;

♦рычаг может иметь различную форму (круглый, профильный, прямой криволинейный и т.п.);

♦вал должен иметь ступенчатую цилиндрическую поверхность для размещения и крепления подшипника скольжения или качения;

♦вал должен иметь неподвижное, разъемное соединение с регулирующим элементом.

Формирование такой конструкции с выполнением сборочного чертежа или чертежа общего вида неизбежно потребует от исполнителя проявления конструкторской фантазии и ознакомления с технической литературой. То и другое очень важно для становления будущего технического специалиста.

В целом прикладная нагрузка (по мнению авторов) на чисто теоретический материал, изучаемый в рамках базовой геометрии, и введение дополнительных условий и ограничений, в рамках инженерной и компьютерной графики, способствует проявлению интереса к техническим приложениям, фундаментальной частью которых является геометрия.

Список литературы

1.Справочное руководство по черчению / В.Н. Богданов, И.Ф. Малежик, А.П. Верхола [и др.]. – М.: Машиностроение, 1989.

2.ОрловП.И. Основыконструирования: справ.-метод. пособие: в2 кн. / подред. Н.П. Учаева. – 3-еизд., испр. – М.: Машиностроение, 1988.

3.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. И.Н. Жестковой. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Машинострое-

ние, 2001.

4.Абросимов С.Н., Рыбин Б.И. Скицирование и восстановление геометрической информации в образовательном процессе // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции

иинновации: материалы 5-й Междунар. науч.-практ. интернет-конф. – Пермь: Изд-воПерм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – С. 522–529.

5.Абросимов С.Н. Проектное обучение в курсе «Основы автоматизированного проектирования» // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции и инновации: материалы 5-й Междунар. науч.-практ. интернет-конф. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – С. 469–475.

149

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ КАЧЕСТВА ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ

Е.П. Александрова, Л.В. Кочурова, М.Н. Крайнова, И.Д. Столбова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь

Рассматриваются методические аспекты разработки фонда оценочных средств дисциплины на примере базовой графической подготовки студентов.

Ключевые слова: графическая подготовка, фонд оценочных средств, учебная дисциплина.

THE FUND OF ASSESSMENT MEANS

THE QUALITY OF GRAPHIC TRAINING

E.P. Aleksandrova, L.V. Kochurova,

M.N. Kraynova, I.D. Stolbova

Perm National Research Polytechnic University, Perm

Discusses the methodological aspects of the development of the fund of assessment means of discipline for the basic graphic training of students.

Keywords: graphic training, fund of assessment means, academic discipline.

Одним из важнейших компонентов учебно-методического обеспечения в соответствии с ФГОС ВПО является фонд оценочных средств подготовки бакалавров и магистров. Эти оценочные средства должны обеспечить гарантированное качество подготовки выпускника, в том числе путем разработки объективных процедур оценки уровня знаний и умений обучающихся, профессиональных и общекультурных компетенций [1]. Результаты контрольно-оценочной деятельности являются основным источником информации о качестве подготовки обучающихся. С этой целью при разработке вузовских образовательных программ (ОП) по направлению подготовки необходимо предусмотреть возможность проведения мониторинга образовательных результатов на всех стадиях образовательного процесса.

Базовая графическая подготовка, проводимая на общеобразовательных кафедрах геометро-графических дисциплин, относится к реализации дисциплинарной составляющей ОП, в рамках которой вузы самостоятельно устанавливают конкретные формы и процедуры

150