Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ГЕОМЕТРИЧЕКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ИНТЕГРАТИВНАЯ ОСНОВА ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 24
1.1. Теоретические основы изучения деятельности 27
1:2. Диалектическая и структурно-функциональная модели инженерной деятельности 42
1.3. Структурно-функциональная модель конструкторской деятельности 65
1.4. Структурно-функциональная модель инженерного геометрического моделирования 86
Выводы к главе 1 103
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМЫ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОЙ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ 106
2.1. Историко-логическая и диалектическая модели геометрического моделирования 107
2.2. Визуально-образный язык геометрического моделирования как системный объект исследования 123
2.3. Концепция моделирования междисциплинарной системы геометро-графической подготовки инженера 142
2.4. Моделирование междисциплинарной системы геометро-графической подготовки инженера 159
Выводы к главе 2 171
ГЛАВА 3. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗОВОЙ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕР А 174
3.1. Диалектическая модель базовой геометро-графической подготовки инженера 174
3.2. Интеграция как определяющий фактор развития геометро- графической подготовки инженера 191
3.3. Педагогическое проектирование структуры и содержания базовой геометро-графической подготовки инженера 215
Выводы к главе 3 264
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА УЧЕБНОГО КУРСА «ИНЖЕНЕРНОЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ» 267
4.1. Проблемы внедрения учебного курса «Инженерное геометрическое моделирование» 268
4.2. Оценка результатов экспериментального исследования 276
Выводы к главе 4 297
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 299
БИБЛИОГРАФИЯ 306
ПРИЛОЖЕНИЯ 334
- Теоретические основы изучения деятельности
- Историко-логическая и диалектическая модели геометрического моделирования
- Диалектическая модель базовой геометро-графической подготовки инженера
Введение к работе
Современный период развития' общества обусловлен глубокими качественными изменениями, происходящими во всех сферах человеческой* деятельности, новыми экономическими, политическими и социальными условиямиї их развития, интенсификацией процессов интеграции науки, производства і и образования с и одновременно серьезным отставанием \ системы высшего профессионального образования] в России от все возрастающих темпов развития общественного производства. Однош из* «основных черт современного этапа научно-технической революции? является- превращение науки* в непосредственную производительную силу в результате слияния» воедино переворота в науке, технике и производстве, усиления взаимодействия* между ними и; сокращениям сроков* от зарождения новой: научной; идеи? до^ ее? производственного воплощения» [248, с. 397]; Современный этап развития общественного производства можно»представить в виде: цикла (витка) быстро раскручивающейся диалектической спирали (рис. 1, 2).
Первым звеном цикла является потребность общества, которая, по словам; К. Маркса, стоит «семи, университетов». «Источник этих потребностей — взаимосвязь между производством и: потреблением материальных и духовных благ, причем удовлетворение относительно элементарных потребностей ведет к; зарождению новых» [248, с. 499]) Именно потребность, общества в материальных и духовных благах выступает движущей; силой? общественного производства.
Следующим* звеном< цикла; является: наука, которая ищет и? находит решения;для; удовлетворения: этих потребностей^ Чтобы реализовать научные разработки в > производственной >, сфере, необходимо перевести научные знания на; язык; производства, поэтому следующим: звеном цикла является проектирование. На этапе проектирования научное знание «переводится» на визуально-образный язык (чертежи,. схемы, макеты и т.д.). Четвертым этапом,
вслед за проектированием, является производство материальных ценностей и передача их обществу для удовлетворения возникших ранее материальных потребностей. Цикл завершается, а потребности общества переходят на новый уровень. И все повторяется на новом, более высоком уровне.
В условиях все возрастающей конкуренции наиважнейшей задачей становится ускорение темпов развития общественного производства. Поэтому в настоящее время самые приоритетные направления в сфере производства материальных благ - разработки в области интеграции различных видов инженерной деятельности на основе современных компьютерных технологий.
Проектирование
Наука
Потребности общества
Производство
Рис. 1. Цикл спирали развития общественного производства
Широкое применение находят интегрированные компьютерные системы, содержащие программные модули, ориентированные на выполнение инженером нескольких видов деятельности: модули геометрического моделирования, технологической подготовки производства и управления изготовлением. Это объектно-ориентированные системы, т.е. системы, работающие на уровне трехмерных компьютерных геометрических моделей.
Проектирование
Потребности оощестЬд *
ПроиздодстЬо
Рис 2'. Диалектическая спираль процесса развития общественного производства
Важным направлением повышения эффективности промышленного сектора экономики является применение современных информационных технологий для информационной интеграции процессов, протекающих в ходе всего «жизненного цикла продукта» и его компонентов (СALS - технологии). Интегрированная информационная модель продукта включает в себя ряд частных моделей: научную, маркетинговую, конструкторскую, технологическую, сбытовую, эксплуатационную - в соответствии с набором стадий жизненного цикла [157].
По различным; оценкам на подготовку и поддержку конструкторских моделей в наукоемком производстве уходит до 80% времени производственного цикла. Это* связано, в первую очередь, с высокой трудоемкостью и сложностью подготовки геометрической (визуально-образной) информации. Сокращение сроков проведения; работ на этой стадии жизненно важно для современных предприятий и является главным условием их выживания в ближайшие несколько лет в обстановке растущей конкуренции [176; 177].
Из. приведенного анализа< видно, что в цепочке «жизненного цикла изделия» основным сдерживающим звеном является- конструкторская стадия, стадия создания геометрической модели. Выход из создавшегося положения - в широкомасштабном внедрении в конструкторскую деятельность самых последних достижений в области науки и техники, т.е. в принципиально новом уровне геометрического моделирования [177];
Особое: место» в системе общественного производства- занимает образование, которое, как сердце, поставляя свежую кровь (высококвалифицированных специалистов) во все сферы человеческой деятельности, получает взамен современную^ информацию, отражающую уровень развития соответствующей области, деятельности. В результате интеграции поступающей информации в системе образования поддерживается соответствующий уровень подготовки специалистов для каждой из них. Нарушение связи, даже частично, хотя бы с одной из сфер деятельности ведет к отставанию уровня подготовки инженеров и замедлению темпов общественного производства в целом..
В настоящее время в проектно-конструкторской деятельности инженера наступил переходный период. Достижения в области науки, и техники позволили осуществлять трех- и четырехмерное геометрическое моделирование. Однако темпы перехода на новый уровень геометрического
моделирования в проектных организациях сдерживаются, несмотря на поступление современных компьютерных технических и программных средств. Это вызвано в первую очередь тем, что инженеры, подготовленные на основе старой идеологии геометрического моделирования (начертательной геометрии), не осознавая происходящие изменения, продолжают мыслить, даже осуществляя трехмерное, геометрическое моделирование, категориями начертательной геометрии. Начертательная геометрия продолжает оставаться в их. сознании теоретической основой геометрического моделирования; Это связано прежде всего с отсутствием концепции развития геометрического моделирования, рассматривающей его в целом и в развитии, раскрывающей его роль, место и законы развития.
Второй важной причиной; сдерживающей переход на новый уровень геометрического моделирования, является геометро-графическая t подготовка; инженеров в высших учебных заведениях на основе устаревшей идеологии.
В вузах, понимая важность геометро-графической подготовки и принимая; претензии предприятий, тем не менее не могут отойти от требований Государственных образовательных стандартов, которые и во второй редакции вновь предписывают изучение традиционно сложившейся системы геометро-графической подготовки инженеров, не учитывающей новые* реалии инженерной деятельности.
Несоответствие уровня геометро-графической подготовки инженера уровню < развития; науки; техники? и требованиям > производства обусловлено так же, как и в проектно-конструкторской деятельности, отсутствием^ диалектической концепции развития данной области знания; позволяющей; осознать происходящие изменения; и обеспечивающей ее опережающий характер и переход на принципиально новую идеологию геометро-графической подготовки инженеров.
Таким образом, выявляются противоречия:
между динамичным процессом развития! науки* и техники, результатом? которого являются инновационные разработки компьютерных технических и программных, средств, и замедленным? процессом их: внедрения в сферу производства- в силу неготовности! инженерного корпуса к работе с позиций новой идеологии трехмерного геометрического моделирования;
между требованиями повышения« качества; подготовки; специалистов» в; условиях растущей конкуренции и недостаточным? уровнем пространственно-конструктивного мышления специалистов технической высшей школы;
между необходимостью подготовки і специалистов к решению сложных: инженерных задач с использованием современных компьютерных технологий и: неразработанностью теоретических и методических основ: современной: геометро-графической' подготовки, адекватной формирующейся в научной^ и. инженерной: деятельности идеологии трехмерного геометрического: моделирования.
Проблема исследования:каковы междисциплинарные основы, структура; содержание геометро-графической подготовки в техническом:вузе, адекватные формирующейся в инженерной и научной деятельности идеологии трехмерного геометрического моделирования и возникающим на ее основе новым технологиям решения профессиональных инженерных задач.
Объект исследования: процесс профессиональной подготовки инженеров в техническом вузе в области инженерного геометрического моделирования.
Предмет исследования: теоретико-методологическая основа междисциплинарной системы геометро-графической подготовки инженера; ее структура и содержание,, адекватные новым требованиям: современной профессиональной инженерной деятельности в области решения; задач геометрического моделирования.
Цель исследования:определить и обосновать междисциплинарные основы геометро-графической подготовки, спроектировать и; апробировать систему
геометро-графической* подготовки в техническом вузе, отражающую
современный уровень развития инженерного геометрического моделирования.
Гипотеза исследования. Спроектированная система- геометро-графической подготовки, являющаяся органической составной частью системы і профессиональной; подготовки инженера; позволит решать современные все более сложные инженерные задачи на основе новых компьютерных технологий! трехмерного геометрического моделирования; если при ее проектировании и реализации исходить из следующих положений:
V. Главной прогностической целью; системы геометро-графической подготовки, инженера является формирование пространственно-конструктивного мышления: инженера, включающего; в: себя^ владение визуально-образным геометрическим языком и компьютерными технологиями * геометрического моделирования инженерных объектов:
2. Проектирование геометро-графической подготовки, методологической і
основой которой? является; инженерное геометрическое: моделирование;
ш, осуществляется:
в соответствии с современными и перспективными требованиями инженерной деятельности;;
в русле взаимосвязанных: и: взаимодополняющих методологических подходов (деятельностного, диалектического, интегративного, системно-функционального);.
с учетом совокупности специфических принципов педагогического?
# проектирования (соответствия, динамичности, прогностичности,
фундаментальности; целостности, гуманизации, дифференциально-
интеграционного развития, единства научной и учебной форм познания).
3; Модель геометро-графической подготовки і включает три преемственно взаимосвязанных блока (базовый; конструкторский, проектно-
:
конструкторский), раскрывающие логику формирования пространственно-конструктивного мышления в процессе подготовки специалиста.,
4. Базовая геометро-графическая подготовка имеет горизонтально-вертикальную модульную структуру. Интегративной основой содержания геометро-графической подготовки является единый предмет изучения -геометрическая модель, средством интеграции выступает визуально-образный; геометрический язык.
5.'. Реализация геометро-графической подготовки осуществляется при взаимодействии следующих ее процессуальных компонентов:
эффективной технологии трехмерного геометрического * моделирования, позволяющей усилить наглядность и информативность геометрических моделей в силу соответствия; размерностей модели, ее мысленного: образа и объекта моделирования;
комплекса средств обучения, включающего набор дифференцированных задач и заданий, отражающих логику инженерного; геометрического моделирования; комплект компьютерных средств, используемых в реальной инженерной деятельности; комплект учебно-методических материалов, обеспечивающих непрерывность учебной деятельности студентов по овладению визуально-образным языком и компьютерными технологиями инженерного геометрического моделирования.
Для реализации сформулированных целей исследования и проверки основных положений гипотезы необходимо решить следующие задачи:
Выявить. зависимость между развитием инженерного геометрического моделирования в научной и профессиональной деятельности и требованиями к геометро-графической подготовке инженера.
Раскрыть и обосновать методологию проектирования системы геометро-графической подготовки в техническом вузе.
Обосновать и построить модель междисциплинарной геометро-графической подготовки, адекватной современным требованиям.
Разработать и обосновать педагогический проект содержания базовой геометро-графической подготовки.
Апробировать педагогический проект базовой геометро-графической подготовки и проверить его эффективность.
В процессе решения поставленных задач мы исходили из современных концепций развития высшего технического образования, исследований в области методологии инженерной деятельности и профессионального образования; В работах ЛЛЗ. Александрова, Л.Б. Алексеевой,, В.В. Алехина, В.И; Белозерцева, Д.О. Гусева, Я. Дитриха, Дж.Диксона, И.А. Дружинского, А.А. Кирсанова, Б.И. Козлова,* И.К. Корнилова, А.Б. Курлова, В.Й. Мартинкуса, К. Митчела, А.Н. Реймерса, Е.В. Романова, P.G. Сафина; В.Н. Сучкова, М.И.Скаржинского, B.C. Степина, В.Г. Горохова, М1А. Розова раскрыты основные этапы развития, сущностные характеристики и методология инженерной деятельности:
Мы опирались также на труды ученых по проблемам интегративного развития науки и научного знания (Б.М. Кедров, П.Н. Федосеев, М.Г. Чепиков, Н.Г. Костенюк, В.Г. Юдина, M.G! Анисимова, Н.Т. Абрамова, А. Турсунова, А.С. Кравец, О.М. Сичивиц, А.Д; Урсул, В:Я. Перминов, Р.Н. Ставская, А.Сыновецки и др.).
Роль языка в развитии научного и образовательного познания раскрыта в работах таких ученых как Л. Витгенштейн, Н.А. Агафонова, М.С. Бургин, СД.Донских, В.В. Мадер, Р.И. Павленис, В. Розин, В: Сергиевский, А.П.Назаретян, М.С. Козлова^ Я. Хинтикка и др.
Проблема фундаментализации образования глубоко изучена в работах АЛМоисеева, Ю.М. Осипова, Г.Б. Хасановой, Е.А. Геворкян, Р.И. Роменца,
В.П: Сергиевского, Н.А. Клещевой, Е.В. Штагера, А.И. Субетто, А.Н.Суханова, У. Ройаса, О.Н. Голубевой, А.Д. Гладуна, В.В. Кондратьева, И.Федорова и др.
Системно-функциональный и личностно-деятельностный подходы к проектированию 3 и формированию содержания процесса подготовки представлены в работах Н.В. Кузьминой, А.Н: Леонтьева, С.Л. Рубиной; Ю.С.Тюнникова, В. Д.. Шадрикова, Р.Х. Шакурова, С.Я: Батышева, А.П.Беляевой, B.C. Леднева, М.И; Махмутова, М:Н. Скаткина, В.А.Сластенинаї и др.
Проблеме развития начертательной геометрии и инженерной графики (геометрического моделирования) посвящены работы К. Польке, F. Монжа, Я:В. Севастьянова, В;И; Курдюмова, Н.А. Рынина, Д:Иі Каргина, Е.С.Федорова, Н.Ф. Четверухина, И;И; Котова, К.И; Валькова, С.К. Боголюбова, В.С.Левицкого,, О.В; Локтева, В.О. Гардона, Н;А. Бабулина; И.С.Вышнепольского,. С.А. Фролова, А.И: Лагерь, А.В. Бубенникова; В.ИІЯкунина и др.
Вопросами разработки; и внедрения компьютерной; графики; в учебный процесс занимались* В. Гилой, М.Д. Принс, И. Гардан; В.Е. Михайленко;, Р.Шпур, B.C. Полозов, Й. Энджел, СИ. Ротков, И.И. Котов, Ю.В. Котов, Д.Райан, H.HI Рыжов, С.А Фролов, В.И. Якунин и др.
Проектированию содержания геометро-графической подготовки, разработке теоретических к методологических основ, установлению взаимосвязи отдельных элементов и структурных компонентов, разработке принципов отбора и структурирования содержания «графических» учебных дисциплин і посвящены исследования многих ученых, которые МОЖНО г подразделить на три основные группы. Первая группа исследователей делает упор на традиционную начертательную геометрию (В.И; Якунин, И.Н.Акимова, Н.Ю. Ермолаева, Л.Г.Нартова, Л.А. Найниш). Вторая группа исследователей; не отвергая начертательную геометрию, большое внимание уделяет изучению
компьютерной графики. При этом обе учебные дисциплины рассматриваются как самостоятельные (И:Р. Ступак, М:В; Лагунова; Н;Т. Морозова, ОТ. Иевлева и: др.). Третья* группа: ученых предлагает отказаться* от начертательной» геометрии; и решать задачи инженерной; графики; методами * компьютерной графики, отвергая тем самым; теоретические основы геометрического моделирования; т.е. изучение визуально-образного геометрического языка;
Несмотря* на достаточно глубокое и* всестороннее рассмотрение вопросов педагогического проектирования геометро-графической подготовки, теоретической; основой которой является* начертательная геометрия, в настоящее время; практически нет работ, в которых рассматривается-проектирование геометро-графической; подготовки как единого? целостного» курса на основе идеологии трехмерного геометрического моделирования.
Таким образом, работы? указанных авторов; послужилт теоретическою основой" нашего исследования. Однако следует отметить, что вопросы современной геометро-графической подготовки в г инженерных вузах еще: недостаточно разработаны. Требования; предъявляемые наукоемким; производством' и другими; сферамш деятельности к выпускнику технического вуза, возросли: высокий уровень специальных знаний является; необходимым,. но? недостаточным условием^ востребованности. Инженер* должен иметь развитое пространственно-конструктивное мышление,, уметь использовать новейшие технологии трехмерного і геометрического * моделирования;. которые облегчают восприятие визуально-образной' информации, ускоряют процесс: геометрического моделирования- и повышают качество? инженерной деятельности и ее продуктов:.
Методы исследования. Методы теоретического исследования использовались на всех этапах и включали:
теоретический; анализ<; проблемы; исследования на; основе изучения философской^ педагогической, психологической т методической литературы,
позволивший разработать основные методологические положения геометро-графической подготовки;
метод анализа образовательных стандартов, квалификационных характеристик, учебных планов и других документов, применявшийся для изучения характера и содержания деятельности специалистов, уточнения требований к их знаниям и умениям;
диалектический подход рассмотрения проблемы в целом и в развитии, позволивший разработать диалектические модели инженерной деятельности, геометрического моделирования, геометро-графической подготовки и определить современный этап ее развития;
метод педагогического моделирования — системный анализ* профессиональной деятельности, позволивший разработать структурно-содержательные модели инженерного5 геометрического моделирования и геометро-графической подготовки.
Методы эмпирического исследования, включающие анкетирование, наблюдение, интервьюирование, опрос, педагогическое тестирование, беседы, педагогические измерения, позволили апробировать и оценить эффективность разработанной системы геометро-графической подготовки.
Этапы исследования. Исследование проводилось с 1981 по 2003 гг.
Первый этап (1981-1991 гг.) - изучение сложившейся практики геометро-графической подготовки специалистов инженерного профиля для предприятий, научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро, места и значения геометро-графической подготовки в их профессиональной деятельности; вопросов преемственности преподавания учебных дисциплин в рамках геометро-графической подготовки в школе и вузе.
Второй этап (1991-1994 гг.) - подготовка теоретической базы исследования: анализ философской,, технической, педагогической, методической литературы, а также исследований в области геометрического
^ моделирования; разработка и внедрение в учебный процесс в рамках
совершенствования геометро-графической подготовки специалистов новой дисциплины «Компьютерная графика»; разработка и внедрение в учебный процесс учебно-методических пособий по? компьютерному геометрическому моделированию.
Третий этап (1994-1997 гг.) — определение методологических позиций, построение гипотез, исследование условий^ формирования содержания геометро-графической подготовки: специалистов инженерного профиля w проблем преподавания > геометро-графических дисциплин. Уточнение гипотезы исследования. Разработка и внедрение в учебный' процесс дисциплины «Основы геометрического моделирования и проектирования», построенной полностью на основе трехмерного компьютерного геометрического моделирования.
Четвертый этап (1997-2003 гг.). — систематизация т теоретическое обобщение результатов исследования, экспериментальная апробация
0, полученных результатов, реализация исходных положений в различных
публикациях.
База j исследования. Базой исследования являлись: Казанский; государственный технологический университет, Казанская государственная архитектурно-строительная академия, Высшая школа экономики КГТУ.
Достоверность результатов исследования обеспечивается: выбором методологических позиций и опорой; на фундаментальные исследования в
* области профессиональной педагогики,» геометро-графической подготовки;
использованием комплекса теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных проблеме исследования, его цели, задачам, гипотезе; детальным: и целенаправленным анализом педагогического опыта в области геометро-графической подготовки инженеров; апробацией исследования, результаты которого обсуждались на конференциях и семинарах различного
Р"
уровня, в том числе на Всероссийских семинарах-совещаниях заведующих кафедрами графических дисциплин в 2000 и 2001 годах, на международной конференции Graphicon 2001, отражены в публикациях и составили основу учебных дисциплин, внедренных автором в трех высших учебных заведениях; а также многолетним педагогическим опытом автора как преподавателя учебных дисциплин «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Компьютерная графика», «Основы геометрического моделирования и проектирования» и др.
Научная новизна исследования состоит:
В постановке и решении на теоретико-методологическом и дидактическом уровне проблемы педагогического проектирования междисциплинарной геометро-графической подготовки инженера, адекватной современным и перспективным требованиям к качеству решения инженерных задач с применением компьютерных технологий трехмерного геометрического моделирования.
В обосновании методологии проектирования междисциплинарной геометро-графической подготовки инженера, включающей:
прогностическую цель - формирование пространственно-конструктивного мышления, включающего владение визуально-образным геометрическим языком и компьютерными технологиями геометрического моделирования;
комплекс взаимодополняющих методологических подходов (деятельностный, диалектический, интегративный, системно-функциональный);
основные принципы педагогического проектирования (соответствия,
динамичности, прогностичности, фундаментальности, целостности,
гуманизации, дифференциально-интеграционного развития, единства научной и
учебной форм познания);
3. В моделировании системы геометро-графической подготовки, имеющей
блочно-модульную структуру и включающей три преемственно-
взаимосвязанных блока, реализующие логику формирования пространственно-
конструктивного мышления:
блок базовой геометро-графической подготовки, включающий; курс «Инженерное геометрическое моделирование» и нацеленный на формирование умений решать учебные типовые задачи; геометрического моделирования і по образцу и овладение визуально-образным языком;
блок конструкторской подготовки, реализующийся на материале профилирующих; дисциплин и нацеленный на; формирование* умений разрабатывать геометрические модели! исходя из концепции конструкции, параметры которой предварительно определяются на основе соответствующих для данной дисциплины расчетов (механических, технологических и т.д.);
блок проектно-конструкторской подготовки, реализующийся, в ходе дипломного проектированиям и предусматривающий деятельность продуктивного характера, включающую анализ проблемы, поиск и обоснование ее решения, разработку концепции конструкции, на основании которой т осуществляются различные расчеты геометрических параметров, их оптимизация и геометрическое моделирование объекта проектирования.
4. В обосновании и разработке горизонтально-вертикальной модульной
структуры и содержания блока базовой геометро-графической подготовки. По
горизонтали содержание курса структурируется на два модуля: инвариантное
ядро (визуально-образный геометрический? язык) ш вариативную оболочку
(компьютерные технологии реализации; визуально-образного геометрического
языка). По вертикали содержит три содержательных модуля по уровням
развития визуально-образного і геометрического языка: теоретические основы,
геометрического моделирования, техническое геометрическое моделирование и
V художественно-техническое геометрическое моделирование (технический
дизайн).
5: В обосновании и разработке комплекса средств реализации; базовой геометро-графической подготовки, содержащего:
набор задач и заданий, дифференцированных по уровням, отражающим
логику инженерного геометрического моделирования, и по направлениям
подготовки, объединенным в группы (учебные, учебно-профессиональные,
профессиональные задачи);
# «комплект компьютерных программных средств, используемых в
реальной инженерной деятельности, соответствующих диапазону уровней
сложности задач и заданий и выполняющих инструментальную роль;
комплект учебно-методических материалов, обеспечивающих
направленность учебной деятельности студентов на овладение- визуально-
образным языком и компьютерными технологиями геометрического
моделирования инженерных объектов.,
Теоретическая значимость исследования состоит в обосновании:
методологии проектирования системы геометро-графической подготовки (методологических подходов, принципов, целевых ориентации; моделирования образовательного процесса);
теоретической модели геометро-графической подготовки, включающей три преемственно-взаимосвязанных блока и имеющей в своей основе технологию трехмерного инженерного геометрического моделирования;
** возможности достижения высокого уровня развития пространственно-
конструктивного мышления; инженера: посредством эффективного использования подсистемы, включающей учебные и учебно-профессиональные дифференцированные по уровням задачи и задания; комплект компьютерных программных средств, используемых в реальной инженерной деятельности;
*
комплект учебно-методических материалов, обеспечивающих направленность на главную цель геометро-графической подготовки.
Практическая значимость исследования состоит в том, что на его основе; разработано содержание курса «Инженерное геометрическое моделирование», реализованного в Казанском государственном технологическом университете и Казанской государственной архитектурно-строительной академии. Комплекс средств, разработанных для; его поддержки (примерная рабочая программа курса; компьютерные программные продукты, направленные на автоматизацию* отдельных операций; геометрического моделирования в учебном' процессе; учебно-методические пособия, раскрывающие основы \ идеологии трехмерного геометрического моделирования и обеспечивающие возможность использования в. учебном процессе компьютерных систем геометрического моделирования, применяемых в профессиональной* деятельности инженера), позволяет использовать,полученные результаты;. при; создании новых учебных программ как базового блока, так и последующих блоков геометро-графической подготовки;
Методология проектирования, обоснованная в* исследовании и; обеспечивающая опережающий характер,, гибкость, целостность геометро-графической подготовки инженера, может быть применена при проектировании' других видов подготовки будущих инженеров в техническом вузе.
Структурно-содержательная модель геометро-графической подготовки, разработанная в« ходе исследования, может быть использована в качестве базовой при формировании* аналогичных междисциплинарных построений в различных циклах учебных дисциплин.
Предложенный и апробированный в; исследовании способ построения структуры и содержания базовой геометро-графической подготовки может применяться в учебном процессе технических вузов различного профиля. Выявленные в ходе исследования дидактические возможности компьютерных
программных средств, позволяющие применять новые эффективные технологии трехмерного геометрического моделирования, и предлагаемая их практическая реализация могут быть использованы преподавателями при г формировании компьютерного сопровождения учебного процесса в техническом вузе.
Полученные результаты исследования целесообразно учитывать при разработке Государственных образовательных стандартов третьего поколения в области геометро-графической подготовки.
Личное участие автора в получении научных результатов определяется постановкой проблемы, выдвижением ведущих идей, разработкой стратегии исследования, концепции инженерного геометрического моделирования, геометро-графической подготовки инженера; педагогического проекта базовой геометро-графической подготовки, отбором содержания! и его структурированием, разработкой положений опережающей геометро-графической подготовки, организацией экспериментальной работы и непосредственным участием в ней;
Положения, выносимые на защиту.
1. Теоретико-методологические основы междисциплинарной геометро-графической подготовки инженера, включающие:
систему целей, главной из которых является формирование пространственно-конструктивного мышления будущего инженера;
взаимосвязанный комплекс методологических подходов и принципов педагогического проектирования, обеспечивающий адекватность проектируемой геометро-графической подготовки; современным и перспективным требованиям инженерной деятельности и логике развития инженерного геометрического моделирования.
2: Модель геометро-графической подготовки инженера, отражающую логику развития пространственно-конструктивного мышления и включающую
преемственно-взаимосвязанные блоки (базовый, конструкторский и проектно-конструкторский) геометро-графической подготовки.
Педагогический проект базовой геометро-графической подготовки, имеющий горизонтально-вертикальную модульную структуру и интегрированное содержание в виде единого целостного курса «Инженерное геометрическое моделирование», формируемого на принципиально новой современной идеологии трехмерного компьютерного геометрического моделирования, и включающий: комплекс средств ее реализации, обеспечивающих непрерывность учебной деятельности студента по овладению визуально-образным языком и компьютерными технологиями инженерного, геометрического моделирования.
Доказательство того, что разработанные теоретико-методологические положения и спроектированная на их основе система геометро-графической, подготовки позволяют эффективно формировать пространственно-конструктивное мышление как важнейшее условие решения будущим инженером профессиональных задач с использованием новых компьютерных технологий трехмерного геометрического моделирования.
Публикации. Основное содержание исследования опубликовано, в 48 работах, в том числе в монографии (11,5 п.л.), 18 учебно-методических пособиях (19 п.л.), 14 статьях (3,5 п.л.).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и. обсуждались на заседаниях кафедры инженерной графики и кафедры методологии инженерной деятельности и следующих конференциях и семинарах: Международная научно-практическая конференция "Современные проблемы геометрического моделирования" в Донецке (2000); GRAPHIGON' 2001 в Нижнем Новгороде (2001); X Международная научно-методическая конференция «Наукоемкие технологии образования» в Таганроге (2001); Международная научно-практическая конференция «Наука и практика.
Диалоги нового века» в Набережных Челнах (2003); Всесоюзнаяї научно-методическая конференция в Йошкар-Оле (1990); Всероссийская; научно-методическая; конференция «Проблемы организации? самостоятельной работы студентов в условиях многоуровневой структуры высшего образования» в Волгограде; (1994); Третьи Вавиловские чтения: «Социум в преддверии с XXD века: Итоги пройденного > пути,; проблемы настоящего и контуры будущего» в : Йошкар-Оле (1999); Всероссийский семинар-совещание заведующих кафедрами>графических дисциплин в Нижнем Новгороде (2000); Всероссийская= научно-методическая/ конференция; "Интеграция образования, науки і и производства; - главный* фактор повышения* эффективности; инженерного образования'1 в Казани; (2000); Всероссийский?семинар-совещание заведующих кафедрами; графических дисциплин «Совершенствование: графо-геометрической подготовки-студентов в»современных условиях» в:Ростове-на-Дону (2001);: Всероссийская^ научно-методическая > конференция? «Структурно-функциональные и методологические аспекты, деятельности университетских комплексов» в Казани (2002); Десятая:Поволжская межзональная> конференция< в Чебоксарах (1993); Региональная: научно-методическая? конференция: «Актуальные проблемы непрерывного образования в современных условиях» в і. Казанш (1999); Межвузовская научно-методическая* конференция «Оптимизация учебного: процесса в условиях многоуровневой^ системы, высшего» образования» в Казани (1996); Межвузовская конференция; «Оптимизация і учебного '< процесса: в современных условиях» - в Казанш (1997);: Межвузовская научно-методическая конференция "Техническое образование XXI века. Актуальные проблемы технологического? образования'' в Казани (2000).
Результаты исследований^ внедрены; в*трех высших; учебных заведениях Казани: в государственном» технологическом: университете, государственной архитектурно-строительной академии, Высшей школе экономики КЕТУ.
Теоретические основы изучения деятельности
Необходимым условием успешного обучения студентов является их готовность к познавательной деятельности, которая во многом определяется степенью адаптации первокурсников к вузовскому учебному процессу. Адаптация - это процесс активного приспособления индивида к изменяющейся среде с помощью различных социальных средств [145]. Она представляет собой элемент деятельности, функцией которого является освоение студентами стабильных условий среды, решение повторяющихся типичных проблем путем использования принятых вузовским коллективом способов поведения, действий. Основным способом адаптации является принятие норм и ценностей новой для первокурсников социальной среды (группы, коллектива преподавателей), сложившихся здесь форм социального взаимодействия (формальных и неформальных связей, стиля руководства), а также форм предметной деятельности (организация учебного труда, технология обучения, методы контроля знаний и др. [127].
Как же подготовлены к учебе в вузе первокурсники? Какие при этом возникают проблемы? Поставленные вопросы необходимо решать при реализации задач преемственности высшей и средней школы, обучению студентов технологии учебного труда, совершенствованию самого процесса обучения, ускорения процесса адаптации студентов и др.
В процессе адаптации выделяются следующие основные ее составляющие:
1. Социально- психологическая - отражает изменение социальной роли обучаемого, круга и содержания его общения, корректировки потребностей и системы ценностей, дальнейшее Формирование мировоззрения и социальных установок, развитие сознания, самосознания и самооценки; утверждение себя в коллективе академической группы, усвоение традиций и норм, сложившихся в вузе и т.д. Глубина осознания своего нового положе ния, мера ответственности за свой труд как перед обществом, так и перед близкими - определяют в итоге отношение студента к учению с первых дней пребывания в вузе.
2. Психологическая составляющая отражает перестройку мышления и речи студентов применительно к условиям профессионального обучения; возрастание роли функций внимания, памяти, зрительного восприятия, увеличение эмоционального напряжения, проявление компенсаторных механизмов и др. Особый отпечаток обучение в вузе накладывает на формирование мышления студента. Общаясь с первокурсниками, приходится обнаруживать разные его исходные уровни. Лишь небольшая часть студентов проявляет наличие хорошо выработанного словесно-логического и наглядно-образного мышления. Эти студенты при желании хорошо успевают и неиспытывают умственных затруднений при изучении нового материала.
3. Деятельностная составляющая процесса адаптации отражает при способление студентов к новым психофизиологическим нагрузкам, ритму жизни, методам и нормам работы, вытекающих из целей и задач обучения; разрешение противоречия для части студентов между личными интереса ми, желаниями и необходимостью овладения профессией, неизбежностью приобщения к напряженному умственному труду и т.д. Именно в деятельности, включающей в первую очередь учебный труд студента, обнаруживаются все особенности личности, характерные ее черты: трудолюбие, терпение, выдержанность, сосредоточенность и т.д. [228].
Наиболее наглядно процесс первичной адаптации проявляется обычно в первом семестре, когда начинающим студентам приходится интенсивно вживаться в непривычные для них условия обучения. Выделенные выше структурные составляющие процесса адаптации в сочетании друг с другом, образуют ту основу, на базе которой у студентов вырабатываются многообразные и сложные приспособительные реакции к учебно-воспитательной и общественной жизни коллектива. В первую очередь первокурсники сталкиваются с новой для них организацией учебного процесса, (лекции, семинары, самостоятельная и индивидуальная работа, УИРС, НИРС и др.) Опыт показывает, что первый, а для ряда студентов и второй курсы, оказываются теми критическими годами, в течение которых они проходят через сложные и многообразные процессы адаптации к условиям обучения и вузовской жизни, взросления и роста самосознания.
Уровень адаптации студентов к учебе, ее мотивы и направленность бывают различными по длительности, интенсивности и целеустремленности. Одни из них довольно успешно адаптируются в течение первого семестра, другие - к концу второго семестра, третьи - на протяжении третьего и четвертого семестров и т.д. А кое-кому это вообще не удается [124,220].
Такое явление зависит от многих причин: характера ориентации и установок на учебу в вузе; профиля выбранной специальности; от условий жизни; психолого-субъективных данных состава студентов и, в частности, степени пластичности и динамичности их индивидуальной психики; организации учебно-воспитательного процесса на факультете и кафедрах; внутри коллективных взаимоотношений студентов между собой и преподавателями; целого ряда других объективных и субъективных факторов [33, 241].
Для повышения качества учебного труда студентов большое значение имеет проблема перестройки у студентов сложившихся в школе стереотипов учебной работы и вооружения их новыми умениями и навыками учебно-познавательной деятельности. "Высшая школа, - отмечал в этой связи
СИ. Зиновьев, - отличается от средней не только специализацией подготовки, степенью сложности и большим объемом учебного материала, но, пожалуй, главным образом методикой учебной работы, в которой заложено творческое начало, и степенью самостоятельности студентов" [97, с. 84].
Практика показывает, что переход вчерашних школьников от классно-урочной системы обучения к преимущественно самостоятельным занятиям нередко осуществляется довольно болезненно, а зачастую и с большими осложнениями. Не все из них справляются с преодолением этих трудностей и быстро перестраивают привычные формы учебной работы, и очень часто вузы вынуждены отчислять за академическую неуспеваемость -не самых слабых студентов. Все дело в том, что многие из них просто не умеют правильно организовать свою учебную деятельность, не успевают понять как нужно учиться в вузе.
В то же время первые месяцы учебы, особенно первые аттестации, а затем зачеты и экзамены выявляют многих студентов, по разным причинам испытывающих затруднения в обучении и потому нуждающихся в педагогической помощи. Наконец, обнаруживаются такие студенты, которые по своим личностным качествам не готовы к обучению в вузе. Можно выделить несколько факторов, которые лежат в основе типичных затруднений, испытываемых младшекурсниками в период их адаптации:
1. Недостаточный уровень школьной общеобразовательной подготовки, в основе которой, как правило, лежит неразвитые трудолюбие и любознательность, дефицит личной ответственности и учебной активности, невысокий уровень духовного и интеллектуального потенциала.
2. Большинство приходящих в вуз молодых людей обладают слабо выраженными навыками учебной работы, недостаточно владеют приемами рационального мышления, запоминания, концентрации и распределения внимания. У значительной части студентов слабо выражена волевая регуляция в преодолении возникающих учебных трудностей. Как правило, у вчерашних школьников отсутствуют устойчивые навыки пользования учебной литературой, конспектирования, рационального чтения, организации своей самостоятельной работы, особенно ее планирования.
3. Значительная часть студентов приходит в вуз с наивным убеждением в том, что их абсолютно всему должен кто-то научить, все показать и объяснить. Они видят себя в привычной для условий средней школы пассивной роли, а не активной роли студента вуза, основная задача которого добывание знаний самостоятельным, напряженным трудом.
4. Слабо выраженный уровень общей культуры, нравственной и трудовой воспитанности, проявляющихся на фоне ограниченного жизненного опыта и социальной зрелости. Недобросовестное отношение к учебному труду, к слову и делу, мировоззренческая и социальная инфантильность.
Историко-логическая и диалектическая модели геометрического моделирования
Как известно, «функция науки - создание объективной модели всего сущего. Познание сущности явления есть процесс моделирования этих явлений с помощью предугаданной схемы. Познать - это, по существу, перевод накопленной информации на привычный нам язык» [134]/ Познавательный процесс заключается в разработке модели объекта или процесса для последующего его изучения по ней.
Особое место в области; научного познания занимает геометрическое моделирование. Термины «геометрическое моделирование» и «геометрическая модель» впервые были предложены и вошли во всеобщее употребление в: 1964 году,. в том числе и за рубежом [31,151]. Однако в отечественной учебной и специальной литературе до сих пор, как правило, используются термины «начертательная геометрия», «проекция», «проекционная модель», «графическая модель».
Некоторые авторы [151] под геометрическим моделированием подразумевают, «во-первых, переход от реального объекта к его геометрическому описанию (представлению), во-вторых, последующее проекционное моделирование, имеющее целью обеспечить передачу информации, облегчить наблюдение, анализ, расчет, познание изучаемого объекта. При« этом понятия «объект», «проекционное моделирование» и «модель» трактуются весьма свободно, в; очень широком смысле и конкретизируются по мере надобности в соответствии с условиями; поставленной задачи. Геометрия; и геометрические аналоги играют роль вспомогательного! инструмента, который оказывается полезным или, необходимым: в самых различных ситуациях, начиная $ от мелких профессиональных задач и кончая проблемами экологии, управления производством, общей жизненной стратегии».
В одном из справочников геометрическое моделирование определяется как «совокупность операций и процедур, включающих формирование геометрической модели объекта ш ее преобразования с целью получения; желаемого изображения объекта1 и определения его геометрических свойств» [211].
Под геометрическим моделированием понимают также «создание моделей геометрических объектов, содержащих информацию о геометрии изделия -функциональную и вспомогательную. Информация о геометрических характеристиках геометрического объекта используется не только для получения графического изображения - двухмерной геометрической модели, но и для расчета различных характеристик объекта и технологических параметров его изготовления» [197].
В приведенных выше определениях геометрического моделирования не указывается,, какой5 именно язык используется для описания геометрической модели. Ведь геометрическая модель может быть описана и на других научных языках, например на? языке математики. Неоднозначное определение геометрического моделирования породило разночтение среди ученых в-понимании данной области знания. Так, относительно» новое научное; направление, занимающееся вопросами математического моделирования геометрических моделей и технологией их визуализации, называется тоже геометрическим моделированием. Но моделирование должно; называться по используемому предметному языку. В таком случае это направление должно называться математико-геометрическим моделированием.
Еще одним очень важным моментом является то, что до сих пор начертательная геометрия (и геометрия вообще) рассматривается как раздел математики, а не самостоятельная область знания. Різ, чего должно было бы следовать, что визуально-образный геометрический язык - язык математики, язык содержательной науки, является? разделом формального языка. В результате такого подхода возникли проблемы с определением предмета и самой математики. Так, Леднев [126], говоря о предмете математики, утверждает, что «единых позиций определить все исходные аксиомы математики; предметы отдельных математических дисциплин пока не удалось. Например, нет концепции предмета математики, позволяющей с единых позиций определить предмет геометрии И теории чисел и т.д.». И это неудивительно, так как математика - наука о «логически возможных, чистых (т.е. отвлеченных от содержания) формах; или, что то же, о системах отношений, частей целого, а отношения в математике всегда фигурируют как система отношений между какими-либо абстрактными объектами» [242]. Математика является формальной областью знания, в то время как другие отрасли знания, в тот числе геометрия в чистом виде, а также смежные науки, возникшие на ее основе, можно охарактеризовать как содержательные, что еще раз подтверждает, что геометрия - это не раздел математики, а самостоятельная научная отрасль, истоки которой лежат, на более раннем этапе развития человеческого общества, чем математики, как, впрочем, и других научных отраслей.
Геометрия имеет свой предмет изучения (пространственные формы, их взаимодействие и соотношение) и предметный язык. Геометрия (и геометрическое моделирование) является содержательной; областью знания; в отличие от математики, предметом изучения которой - числа; их соотношения и доли [10, 279]! Как видим,, геометрия и математика - это самостоятельные области знания, имеющие каждая свой предмет изучения и предметный язык.
На основании приведенного анализа под геометрическим моделированием будем понимать системообразующий- раздел геометрии, изучающий пространственные формы, их взаимодействие, соотношение: и технологию создания геометрических моделей, позволяющих осуществлять исследование и изготовление объекта моделирования. Предметным языком геометрического моделирования является визуально-образный (геометрический) язык.
Геометрическое моделирование ориентировано фактически на решение инженерных задач w носит четко выраженный прикладной характер, а остальные разделы; геометрии ориентированы; на решение проблем, возникающих в области геометрического моделирования. Поэтому можно говорить об инженерном геометрическом моделировании, как основном направлении развития геометрического моделирования.
В начертательной геометрии используются термины «графическая модель», «проекционная модель», «проекция», «изображение на плоскости», т.е. имеется в виду лишь двухмерная геометрическая? модель. Но поскольку современные компьютерные системы способны создавать в настоящее время трех- и четырехмерные геометрические модели, то такое определение устарело и не соответствует положению дел в этой-области знания. Понятие «модель» не должно включать в себя ограничения ее размерности. Наиболее правильным было бы использовать термины «геометрическая модель» и «визуальный образ» или «визуально-образная геометрическая модель».
Проанализируем J термин «визуально-образная модель». Слово «визуальный» (от лат. visualis - зримый) означает видимый [21]. «Образ» - это «результат и идеальная форма отражения предметов и явлений материального мира в сознании человека» [22]. При этом процесс отражения материального мира в сознании человека осуществляется, как известно, посредством; всех его ПО органов чувств. Результатом такого отражения является мысленный образ, возникающий в сознании человека. Мысленный образ трехмерный и формируется большей частью за счет информации, поступающей через органы. зрения. В формировании мысленного образа участвуют и другие органы чувств, дополняя его иными составляющими.
Таким,образом, мысленный образ; в основе которого лежит трехмерная визуальная информация, — основная форма существования; информации в сознании человека. Кроме того, мысленный образ выступает моделью объектов, реально существующих или создаваемых в результате мыслительной деятельности.
Диалектическая модель базовой геометро-графической подготовки инженера
В развитии базовой геометро-графической подготовки инженеров в России можно выделить три периода.
Первый период, связан с развитием геометрии в Древней Руси. При возведении сооружений применялись изображения, в которых можно отметить элементы геометрического проецирования. Так, изображение г. Пскова (1581 г.) было? выполнено с соблюдением некоторых законов перспективы, «чертеж Московского кремля» (1600 г.) - близкий к фронтальной аксонометрии.
К началу XIX в. русские ученые-геометры, архитекторы, художники и инженеры, уже знали многие приемы изображения пространственных форм и широко ими пользовались.
При Петре I планы и; чертежи с применением проекционных методов выполнялись в;весьма совершенной форме. Хорошо разбираясь в чертежах, Петр Г узаконил сложившиеся в России правила составления чертежей в. проекциях в точном масштабе, организовал преподавание черчения в техническом училище в Москве. По отечественным чертежам строились корабли, станки, архитектурные и инженерные сооружения, изготовлялись предметы вооружения.
Чертежи архитекторов В;И. Баженова и М.Ф. Казакова, изобретателей И.Н.Ползунова и И.П. Кулибина. свидетельствуют о большом мастерстве и богатстве русской технической мысли.
Второй период связан с появлением и развитием начертательной геометрии в России и началом ее преподавания в 1810 г. в Петербургском институте путей:сообщения, а позже и в других высших технических учебных заведениях. В качестве преподавателей были приглашены французские инженеры. Первым профессором начертательной геометрии- был назначен французский инженер К. Потье - ученик F. Монжа по Мезьерской инженерной школе. К.Потье издал в Петербурге на французском- языке учебник по начертательной геометрии (1816г.), переведенный в этом і же году на русский язык его помощником Я. А. Севастьяновым (1796-1849 гг.).
В 1821 г. Я.А. Севастьянов издал оригинальный курс «Основания начертательной геометрии», выдержавший несколько изданий, в которые автор вносил результаты многочисленных исследований. Этот учебник, излагавший подробно начертательную геометрию, был на уровне лучших европейских курсов. Я.А. Севастьянов опубликовал также научно-исследовательские труды по практическому применению начертательной геометрии.
В последующие годы появляется целый ряд научных и педагогических трудов по начертательной геометрии: Н.И.Макаров (1824-1904 гг.) -фундаментальный? труд «Начертательная геометрия»; В.И;Курдюмов (1853-1904гг.)- теория ортогональных, аксонометрических проекций и проекций? с числовыми отметками; Е.С. Федоров (1853-1919 гг.) - способы графического представления сложных составов минералов и пород, определения простирания и углов падения горных пород и; т.п.; Н.А. Рынин (1877-1942 гг.) - решение практических задач графической статики, механики, строительства, аэрофотосъемок, кинематографии1 ш др.; А.К. Власов (1869-1921 гг.) и? Н.А.Глаголев (1888-1945 гг.): - проективное: направление в начертательной геометрии; А.И-Добряков (1895-1947 гг.) - вопросы перспективных изображений и теория теней; Д.И: Каргин (1880-1949 гг.) — исследования- в области точности графических расчетов; Н.А. Попов (1883-1949 гг.) и В.О.Гордон (1892-1971 гг.) - огромный вклад в методику преподавания графических наук; М.Я. Громов (1884 - 1963 гг.) - использование анализа? бесконечно малых в графической его интерпретации; Н.Ф. Четверухин (1881-1974 гг.) - исследования в области позиционной и метрической полноты изображений; И.И. Котов; (1909-1976 гг.); - исследование различных форм поверхностей [33, 59].
Успехи российских ученых в развитии начертательной геометрии весьма? значительны. Их научные исследования имеют мировую известность.
Третий , период связан с появлением и развитием компьютерной графики. Научные разработки в: области систем автоматизированного проектирования и компьютерной графики и их применение при разработке самых передовых технологий потребовали от высших учебных заведений подготовки специалистов-профессионалов в этой области человеческой деятельности [45, 158,237].
В; результате во второй половине 70-х годов за рубежом появляются кафедры по информатике в области САПР и компьютерной графики [291]. Начинается обсуждение целесообразности использования компьютерной графики в учебной дисциплине "Инженерная графика" [299].
Примерно в это же время в нашей стране появляются; курсы машинной графики (такое название первоначально имела? эта область знания в нашей стране), создаваемые на кафедрах начертательной геометрии и инженерной? графики. Первыми учебными заведениями, активно включившимися в разработку и? внедрение в учебный процесс курса машинной графики были Московский авиационный институт, Московский; автодорожный институт (профессор Н.Н. Рыжов), Московское высшее техническое училище (профессор С. А. Фролов); Киевский политехнический институт (профессор! В.Е.Михайленко), Горьковский инженерно-строительный институт (профессор і B.C. Полозов) [105,216,254].
Активные исследования по разработке и внедрению курса машинной-(компьютерной) графики велись в Казанском химико-технологическом институте, который в 1979 решением ученого совета одним из первых в нашей стране ввел на, кафедре инженерной графики для студентов механического факультета факультативный курс «Машинная графика» .За это время s данный ;-курс прошел путь от «безмашинной машинной графики» (так в шутку называли первый этап развития курса компьютерной графики) до трехмерного компьютерного геометрического моделирования.
В-1989 году президиум научно-методического совета по начертательной геометрии и инженерной графике утверждает примерную программу, где впервые появляется дисциплина «Основы машинной графики» [184], завершающая цикл начальной графической подготовки. Предметом инженерной машинной графики согласно этой программе «является автоматизация построения графических моделей их преобразования и исследования».
В 1990 году в институте создается первый компьютерный класс, состоящий из шести персональных компьютеров типа IBM марки XT. На компьютерах была установлена графическая система; AutoCAD. Впервые занятия по; машинной графике сталш проходить в интерактивном режиме, а разработанный комплекс средств обучения, в том числе программы для: вариантного выполнения чертежей, позволили автоматизировать многие операции геометрического моделирования. Данный курс был рассчитан на обучение студентов лишь двухмерному геометрическому моделированию (графическому моделированию). Возможности компьютеров и уровень развития- программных средств не позволяли реально решать задачи трехмерного моделирования.
В; середине девяностых годов выходит новая редакция примерной программы дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика» [182], в которой название дисциплины «Основы машинной графики» изменено на международное — «Компьютерная графика», но ее содержание остается без изменений. По-прежнему компьютерная графика рассматривается как средство автоматизации выполнения конструкторской- документации на основе теоретических методов начертательной геометрии, т.е. методов двухмерного геометрического моделирования.
В этот период в Казанском государственном технологическом; университете (так стал называться институт) увеличивается количество компьютерных классов. На смену старым моделям компьютеров приходят компьютеры типа Pentium, в новых версиях графической системы AutoCAD трехмерное моделирование получает значительное развитие и становится определяющим. На отдельных факультетах внедряется компьютерная система трехмерного геометрического моделирования Solid Edge, обладающая параметрическими свойствами.
По всей стране идет интенсивное внедрение в учебный процесс графических компьютерных систем [70, 135, 138, 198, 255]; Но большинство в своей работе по инерции" продолжают в качестве теоретической основы использовать идеологию начертательной геометрии [260], что вызвано в; первую очередь отсутствием; современной концепции развития этой, области знания и= предписаниями Государственных образовательных стандартов, базирующихся на ее основе..
За рубежом полным ходом идет перевод геометро-графической подготовки инженеров, на компьютерные технологии; Название учебной; дисциплины «Инженерная графика» заменяется на «Компьютерная графика» [286 -289, 291, 3 04, 310] .. Смена названия вызвана тем, что название «Инженерная графика» перестало соответствовать реалиям дня. Однако, как уже было нами; отмечено, компьютерная графика - это средство реализации; визуально-образного языка, поэтому такая смена названия дисциплина является, на мой взгляд, ошибочной; не отвечающей целям, задачам и содержанию дисциплины.
Похожие диссертации на Инженерное геометрическое моделирование как методологическая основа геометро-графической подготовки в техническом вузе
