Программа факультативных занятий для ІХ класса

«Занимательное графическое моделирование на компьютере»

Л. С. Шабека, Ю. П. Беженаль

Пояснительная записка

Актуальность предлагаемых факультативных занятий. Современные требования, предъявляемые к выпускнику общеобразовательного учреждения, обусловливают необходимость усиления графического образования, являющегося частью общего образования современного человека.

Каждый выпускник школы должен иметь представление о классических и современных способах и методах отображения информации, уметь пользоваться ими, применять технологии компьютерного моделирования для создания графических изображений.

Предлагаемые факультативные занятия «Занимательное графическое моделирование на компьютере» направлены на развитие творческих способностей, пространственного воображения, образного мышления учащихся и повышение их интереса к изучению черчения. Они стимулируют самостоятельную деятельность и работу в коллективе, углубляют содержание основного курса черчения, усиливают его прикладную направленность, предоставляя учащимся возможность ознакомиться с современными технологиями компьютерно-графического моделирования. Творческий потенциал личности школьника развивается посредством его включения в различные виды графической деятельности, связанные с применением графических знаний и умений в процессе решения занимательных (творческих) задач.

Факультативные занятия помогают учащимся овладеть графической культурой, которая является совокупностью знаний о графических методах, способах, средствах, правилах отображения и чтения графической информации, её сохранения, передачи, преобразования и использования в различных сферах жизнедеятельности, а также совокупностью графических умений, позволяющих фиксировать и генерировать результаты репродуктивной и творческой деятельности.

Цели факультативных занятий:

• приобщение школьников к графической культуре;
• содействие освоению ими компьютерно-графических способов передачи информации.

Основные задачи факультативных занятий:

• изучение графического языка общения, передача и хранение информации о предметном мире с помощью различных методов и современных способов отображения её на плоскости и о правилах считывания;

• развитие статических и динамических пространственных представлений, образного мышления на основе анализа формы предметов и её конструктивных особенностей, мысленного воссоздания пространственных образов предметов по проекционным изображениям, словесному описанию и пр.;

• освоение правил чтения и выполнения по алгоритму различных чертежей, эскизов, аксонометрических проекций, технических рисунков, деталей различного назначения в компьютерной реализации;

• овладение приёмами компьютерного моделирования для получения двух- и трёхмерных графических изображений;

• формирование умений применять графические знания и умения для решения различных занимательных задач;

• формирование и развитие эстетического вкуса.

Реализация этих задач будет способствовать дальнейшему формированию мировоззрения школьников, развитию мышления, подготовке к жизни в информационном обществе.

Программа факультативных занятий «Занимательное графическое моделирование на компьютере» предназначается для учащихся ІХ классов общеобразовательных учреждений и рассчитана на 35 часов (1 час в неделю).

Рекомендуемые формы и методы проведения занятий. Применение разнообразных форм и методов обучения должно способствовать развитию познавательной активности учащихся, их творческих способностей и самостоятельности, формированию общеучебных и специальных умений и навыков.

Изучение теоретического материала органически следует сочетать с выполнением на уроке необходимых графических самостоятельных работ с помощью компьютера, так чертёжных инструментов. Очерёдность их выполнения осуществляется в зависимости от конкретных условий и опыта учителя.

Важно тщательно продумать организацию урока по выполнению графических работ, заранее подготовить варианты графических заданий с учётом индивидуальных особенностей и интересов школьников. Если задания содержат объекты, знакомые школьникам, то высока вероятность правильного прочтения и анализа формы изделия, что позволит ускорить процесс выполнения работы и повысить к ней интерес.

C первых уроков особое внимание необходимо уделять формированию умений анализировать форму, отображать её на плоскостях проекций, рассматривать полученные изображения путём выявления характерных признаков, обеспечивающих узнавание формы геометрических тел и деталей.

Рекомендуется исключать все непродуктивные элементы графической деятельности, чтобы избавить учащихся от перечерчивания условий задач, готовых чертежей и отдельных изображений, и использовать электронные пособия, учебные таблицы, заранее заготовленные электронные файлы-шаблоны с графическими заданиями и т. д.

При выполнении чертежа целесообразно организовать на компьютере наблюдения за подвижным объектом с фиксированной точки зрения, что посодействует развитию пространственных представлений.

Следует придавать большое значение развитию самостоятельности учащихся в приобретении графических знаний, применении знаний и умений во внеклассной работе, при проведении конкурсов, олимпиад и т. д.

Итоговая работа и тестовые задания должны выявлять сформированность пространственных представлений, графических понятий и умений. При этом их содержание не должно дублировать проверку усвоения одних и тех же графических знаний, умений, навыков.

За учителем остаётся право перераспределения времени в зависимости от выбранных средств обучения и уровня подготовки школьников, что позволит осуществить обучение с учётом их интересов и способностей.

При проведении занятий предлагаются три формы работы:

• демонстрационная, когда ученики слушают объяснения учителя и наблюдают за экранами компьютеров на рабочих местах;

• фронтальная, когда ученики синхронно работают под руководством учителя;

• самостоятельная, когда ученики выполняют индивидуальные задания в течение урока.

Желательно привлекать учащихся к оценочной деятельности и организации самоконтроля на уроке. Необходимо, чтобы школьник не только знал, чему он научился и что ещё не усвоил, какие ошибки допустил при выполнении графической работы, но и осознавал объективность отметки, поставленной учителем, понимал, как можно самостоятельно оценить свои знания. Для этого учителю следует комментировать выставляемые отметки на основе общепринятых критериев.

Оценка успеваемости производится на основании наблюдений на компьютере за текущей работой учащихся, устного опроса, обязательных для выполнения графических заданий по разделам программы, контрольных работ и занимательных задач.

СОДЕРЖАНИЕ

IX класс (35 ч)

Графическое оформление чертежей в системе AutoCAD (2 ч)

Основные теоретические сведения. Роль графического языка в геометрическом моделировании, в практической и познавательной деятельности человека.

Современные технологии выполнения чертежей.

Запуск системы AutoCAD.

Интерфейс AutoCAD, функциональные зоны (графическая, системное меню и панели инструментов, командная строка, строка состояния). Координатная сетка.

Команды и их вызовы. Отмена последнего действия, повтор действия, увеличение и уменьшение вида чертежа на экране.

Способы ввода координат (интерактивный метод, метод абсолютных координат, метод относительных прямоугольных координат, метод относительных полярных координат).

Одно- и многострочный текст, вставка специальных символов, выравнивание текста (Justify), редактирование одно- и многострочного текста.

Типы линий, применяемые на чертежах. Свойства объекта: слой, цвет и толщина линии.

Виды размеров и панель инструментов (Dimension), подготовка чертежа к проставлению размеров, создание размерного стиля в соответствии с ЕСКД, нанесение размеров, редактирование элементов размеров.

Практические задания. Ознакомление с историей развития чертежа,  графическим языком и его ролью в передаче информации о предметном мире, интерфейсом графического редактора AutoCAD, способами ввода координат, нанесения и редактирования одно- и многострочного текста, размеров и их элементов, типов линий, создания и удаления слоёв.

Графическая работа № 1. Оформление формата А4 (рамка, основная надпись). Сохранение документа как шаблона AutoCAD.

Построение двухмерных геометрических объектов-примитивов.

Способы задания точности построений (2 ч)

Основные теоретические сведения. Построение прямолинейных отрезков (линий) (Line), вспомогательных прямых (XLine), кругов (Circle), дуг (ARС), точек (Point); построение прямоугольников (Rectangle), многоугольников (Polygon), полилиний (Pline), элипсов (Ellipse), мультилиний (Mline). Создание таблиц.

Режим ортогональных построений (ORTHO), режим шаговой привязки (Snap Mode), режим отслеживания опорных полярных углов (Polar Tracking), режим привязки к полярным углам (Polar Snap), объектная привязка (Object Snap).

Практические задания. Построение простых объектов-примитивов. Решение занимательных задач.

Редактирование геометрических объектов (4 ч)

Основные теоретические сведения. Выбор построенных геометрических объектов, их перемещение (Move), копирование (Copy), поворот (Rotate), создание упорядоченной группы одинаковых массивов (Array), построение подобных объектов (Offset), построение плавного сопряжения (Fillet), зеркальное отображение объектов (Mirror), масштабирование изображений (Scale), подрезание (Trim), удлинение объектов (Extend), увеличение длин отрезков и дуг (Lengthen), растягивание объектов и групп объектов (Stretch), разрыв объектов (Break), выравнивание (Align) и разметка объектов на заданное количество равных частей (Divide).

Редактирование созданных двухмерных объектов с помощью «ручек». Практические задания. Построение и редактирование двухмерных объектов различными способами, деление отрезков и окружностей на равные части, построение сопряжений. Решение занимательных задач.

Графическая работа № 2. Вычерчивание чертежа симметричной плоской детали (команда «зеркальное отражение»). Нанесение размеров (компьютер).

Графическая работа № 3. Построение чертежа детали (деление окружности на равные части) (команды «массив», «полигон») (компьютер).

Графическая работа № 4. Вычерчивание контуров деталей, с применением команды «сопряжение». Нанесение размеров (компьютер).

Метод проецирования и графические способы построения изображений (6 ч)

Основные теоретические сведения. Центральное и параллельное проецирование. Прямоугольное (ортогональное) проецирование. Выполнение изображений предметов, содержащих один, два и три вида на взаимно перпендикулярных плоскостях проекций. Определение необходимого количества видов на чертеже. Изображение точек, прямых, плоскостей в системе трёх плоскостей проекций.

Технические рисунки и эскизы. Способы передачи объёма предмета в техническом рисовании. Моделирование по чертежу.

Практические задания. Знакомство с методами прямоугольного проецирования, понятиями «вид», «проекция», «технический рисунок», «эскиз», «модель». Выполнение заданий на моделирование. Выполнение технических рисунков и эскизов. Решение занимательных задач.

Графическая работа № 5. Построение третьего вида модели по двум заданным (компьютер).

Графическая работа № 6. Выполнение технического рисунка по двум видам модели (формат А4, чертежные инструменты).

Чтение и выполнение чертежей. Трёхмерное моделирование в среде AutoCAD (6 ч)

Основные теоретические сведения. Общее понятие о форме и формообразовании предметов. Анализ геометрической формы предметов. Мысленное расчленение предмета на геометрические тела (призм, цилиндр, конус, пирамида, шар и их части). Способы чтения и выполнения чертежей на основе анализа формы.

Определение необходимого и достаточного количества видов на чертеже. Выбор главного изображения и его масштаба. Нанесение размеров на чертеже с учётом формы модели. Дополнительные виды.

Введение в трёхмерное моделирование в среде AutoCAD. Пользовательские системы координат (ПСК). Именованные виды. Конфигурации видовых экранов. Видовые экраны. Пространство МОДЕЛИ, пространство ЛИСТА (просмотр моделей в трёхмерном пространстве).

Ввод координат в пространстве, типовые объёмные тела AutoCAD. Работа с системами координат. Создание тел и поверхностей на основе отрезков и кривых.

Работа с уровнем и высотой. Создание объектов со свойством Thickness. Придание объектам уровня. Средства просмотра трёхмерных моделей. Функция 3D Orbit. Панель инструментов SHADE. Видовые экраны в пространстве модели.

Практические задания. Анализ геометрической формы предмета по чертежу; выполнение чертежа детали по его описанию; построение трёхмерных моделей (куб, конус, цилиндр и т.д.); Решение занимательных задач.

Графическая работа № 7. Построение трёх видов модели и проекций точек на её поверхности, нанесение размеров (компьютер).

Графическая работа № 8. Построение третьего вида (вид слева) по двум видам группы геометрических тел. Выполнение заливки цветом тел вращения (компьютер).

Режим изометрического черчения (4 ч)

Основные теоретические сведения. Аксонометрические проекции плоских и объёмных фигур. Прямоугольная изометрическая и диметрическая проекция. Способы построения аксонометрических проекций плоских фигур, пространственных тел и других объектов.

Установка изометрического режима, создание двухмерных геометрических моделей в изометрическом режиме, построение овала.

Построение трёхмерных каркасных моделей. Построение трёхмерных поверхностей. Системные переменные SURFTAB1, SURFTAB2. Команда 3DFACE. Команда 3DMESH. Поверхности вращения. Поверхности соединения. Выполнение операций редактирования трёхмерных объектов.

Практические задания. Построение аксонометрических проекций деталей в изометрическом режиме, типовых каркасных трёхмерных моделей. Решение занимательных задач.

Графическая работа № 9. Построение трёхмерных моделей простых геометрических тел с заливкой (компьютер).

Графическая работа № 10. Построение аксонометрической проекции плоской и объёмной фигуры (формат А4, чертёжные инструменты).

Графическая работа № 11. Построение трехмерной модели со сквозным боковым отверстием (компьютер).

Сечения и разрезы (6 ч)

Основные теоретические сведения. Сечения. Правила выполнения наложенных и вынесенных сечений. Обозначение сечений.

Разрезы. Простые разрезы (горизонтальные, фронтальные, профильные). Соединение части вида и разреза. Обозначение разрезов. Местный разрез. Разрезы на аксонометрических проекциях. Сложные разрезы (ломаные и ступенчатые). Разрезы на аксонометрических проекциях.

Создание твёрдотельных моделей. Общие правила построения твёрдотельных моделей. Формирование типовых объёмных тел. Построение тел выдавливания. Построение тел выдавливания по направляющей. Построение тел вращения. Создание сложных тел с помощью булевых операций. Сечения и разрезы. Команда SECTION. Команда SLICE.

Нанесение штриховки (задание типа, образца, угла наклона штриховки и масштаба). Редактирование штриховки. Разрезы в аксонометрических проекциях.

Работа с освещением и тонированием модели. Работа с материалами.

Практические задания. Ознакомление с правилами соединения вида и разреза, понятиями «разрез», «сечение», построением и редактированием штриховки, тонированием модели. Решение занимательных задач.

Графическая работа № 12. Выполнение главного вида валика и необходимых сечений (штриховка и градиент) (компьютер).

Графическая работа № 13. Построение по двум видам чертежа опоры третьего вида. Выполнение разрезов. Проставление размеров. Изображение опоры в изометрической проекции с вырезом четверти (компьютер).

Контрольная работа (2 ч)

Построение по наглядному изображению модели трёх её видов. Выполнение необходимых разрезов. Построение трёхмерной модели с вырезом четверти (компьютер).

Итоговое занятие (2 ч)

Подведение итогов.

Резервное время (1ч)

Ожидаемые результаты:

учащиеся должны:

знать:

— правила оформления чертежей на компьютере;

— основы метода параллельного проецирования;

— способы построения в системе прямоугольных проекций;

— правила выполнения и обозначения основных и дополнительных видов, сечений и разрезов на чертежах;

— способы построения прямоугольной изометрической проекции;

— способы построения трехмерных каркасных моделей;

— назначение и возможности современных графических программ;

уметь:

— выполнять геометрические построения (деление отрезка, окружности на равные части, сопряжений);

— анализировать форму предметов с натуры и по их чертежам;

— читать и выполнять чертежи в соответствии с ГОСТами ЕСКД, эскизы и наглядные изображения несложных предметов;

— выполнять несложные преобразования формы и пространственного положения предметов и их частей;

— выполнять необходимые сечения и разрезы на чертежах;

— применять полученные знания при решении занимательных (творческих) задач;

— создавать и редактировать графические объекты классическим (ручным) способом, а также с применением технологий компьютерного моделирования.

Рекомендуемая литература

для учителя

1. Беженарь, Ю. П. Компьютерно-графическое моделирование как средство формирования графической культуры школьников : монография / Ю. П. Беженарь. – Витебск : ВГУ им. П.М. Машерова, 2008. — 139 с.

2. Беженарь, Ю. П. Курс по выбору «Компьютерно-графическое моделирование»: содержание и организационно-методические рекомендации / Ю. П. Беженарь, Л. С. Шабека // Тэхналагічная адукацыя. — 2007. — № 1. — С. 34—42.

3. Инженерная графика : учеб.-метод. комплекс: в 3 ч. / Л. С. Шабека [и др.]; под ред. Л. С. Шабеки. – Минск : БГАТУ, 2009.  —  168 с. — Часть 1. Основы проекционного комплексного чертежа.

4. Коренькова, А. С. Черчение. Основы графической грамотности : пособие для учителей ощеобразоват. учреждений / А. С. Коренькова, И. Е. Августинович. — Минск : Новое знание, 2009. — 150 с.

5. Методика обучения черчению : учеб. пособие для студентов и учащихся худ.-граф. спец. учеб. заведений / под ред. Е. А. Василенко. — М. : Просвещение, 1990. — 176 с.

6. Учебная программа для общеобразовательных учреждений с белорусским и русским языками обучения : «Трудовое обучение (технический труд) V—IX классы. Черчение IX класс». — Минск : НИО, 2008. — 55 с.

7. Шабека, Л. С. Геометро-графическая подготовка школьников в контексте образовательной области «Технология» / Л. С. Шабека, Ю. П. Беженарь // Тэхналагічная адукацыя. — 2006. — № 3. — С. 3—7.

8. Заикина, В. И. Основы автоматизированного проектирования в машиностроении : Практикум : учеб. Пособие / В. И. Заикина. — Минск : Высш. Шк., 2008. — 247 с.

9. Малюх, В. Н. Введение в современные САПР: курс лекций / В. Н. Малюх. — М. : ТМК Пресс, 2010. — 192 с.

Для учащихся

1. Беженарь, Ю. П. Работа с графическими объектами в текстовом редакторе Microsoft Word : учеб.-метод. пособие / Ю. П. Беженарь. — Витебск : Изд-во ВГУ им. М. П. Машерова, 2003. — 53 с.

2. Виноградов, В. Н. Черчение : учеб. пособие для 9-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения / В. Н. Виноградов.  — Минск : НИО, 2008. — 224 с.

3. Виноградов, В. Н. Сборник задач и упражнений по черчению (технической графике) : учеб. пособие / В. Н. Виноградов, Е. А. Василенко, Л. Н. Коваленко. — Минск : Народная асвета, 2000. — 128 с.

4. Воротников, И. А. Занимательное черчение : книга для учащихся сред. шк. // И. А. Воротников. — 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Просвещение, 1990. — 223 с.

5. Коваленко, Л. Н. Графические задачи на практических примерах : учеб. пособие для 9—11 (10—12) кл. общеобразоват. шк. с архитектур.-худ. направлением / Л. Н. Коваленко. — Минск : Беларусь, 2006. — 144 с.

6. Коваленко, Л. Н. Черчение с увлечением : пособие для учащихся общеобразоват. школ и школ с архитектур.-худ. и технич. уклонами / Л. Н. Коваленко. – Минск : Сэр-Вит , 2004. — 240 с.

7. Компьютерная графика AutoCAD 2006 : учеб.-метод. пособие / сост. Ю. П. Беженарь. — Витебск : Изд-во ВГУ им. П. М. Машерова, 2007. — 154 с.

8. Пугачёв, А. С. Задачи-головоломки по черчению / А. С. Пугачёв. —Ленинград : Судостроение, 1971. — 239 с.