Институт прогрессивных исследований (г.Арад)

Развитие динамических пространственных представлений с помощью компьютерной графики.

Считается, что свободное владение пространственным (трёхмерным) моделированием требует высокоразвитого динамического пространственного представления или воображения. (Под динамическим представлением подразумевается умение мысленно разделить сложный трёхмерный объект на простые составляющие или, наоборот, составить сложную пространственную систему из простых элементов.) Считается также, что развить такие представления можно только после длительного изучения традиционной двухмерной графики (начертательной геометрии, черчения и т. д.).

Однако, как показывает опыт, современные системы пространственного моделирования (AutoCAD, Mechanical Desktop, Компас и др.) позволяют с успехом решать обратные задачи - развивать пространственные представления учеников, попутно давая им знания о координатных системах, методах проецирования, аксонометриях, размерах и т.д.-т.е. знания в области традиционной инженерной графики.

Развитие пространственных представлений в начальной стадии строится на принципе игры. Ученику предлагается построить на экране компьютера в режиме наглядного изображения (аксонометрии) несложную пространственную конструкцию из готовых трёхмерных элементов, заранее подготовленных преподавателем, путем переноса этих элементов в нужные места в соответствии с подготовленным образцом (естественно, предварительно на экран выводится минимально необходимая панель инструментов).

После того, как ученик успешно, по его мнению, справляется с заданием, ему предлагается взглянуть на его построение с другой точки зрения, т.е. повернуть полученную пространственную модель на какой-либо угол. После нескольких неудачных попыток и объяснений преподавателем причин неудач и необходимости использования системы координат включается много экранный режим с использованием ортогональных проекций, и задача учеником решается верно. Кроме этого, возникает понимание необходимости т.н. "объектных привязок", играющих большую роль при точных построениях.

На следующем этапе обучения ученику предлагаются более сложные задачи, в которых составляющие элементы требуется не только перемещать в различных плоскостях, но и вращать вокруг различных осей. На этой стадии ученик практически осваивает важный раздел начертательной геометрии - методы преобразования проекций.

Следует отметить, что во время работы можно легко включать и отключать режимы тонирования (окраски) поверхностей и управлять видимостью линий. При этом ученик привыкает сопоставлять наглядные трехмерные изображения с традиционными чертежами.

Как правило, уже на начальных этапах у обучаемых возникает желание не только строить объекты из готовых элементов, но и создавать эти элементы самостоятельно. Современные системы компьютерной графики позволяют легко решать такие задачи, и ученики быстро овладевают методами "выращивания" трехмерных изображений из двухмерных проекций, "вычитания" и "сложения" трехмерных моделей и т.д. Постепенно вводятся более сложные трехмерные операции (создание оболочек, срезы и скругления, разрезы и сечения и т. д.). Важно отметить, что приемы и правила обычного двухмерного черчения осваиваются параллельно с трехмерной графикой как вытекающие из трехмерного моделирования (а не наоборот, как это принято).Иногда даже приходится предостерегать учеников от пренебрежительного отношения к двухмерной графике.

В качестве полезного развлечения ученики с удовольствием занимаются необязательными для чисто технических целей приемами и возможностями компьютерной графики (сложным тонированием поверхностей, созданием сцен и фонов и др.). Вообще следует заметить, что введение элементов игры в процесс обучения заметно повышает интерес учеников к предмету.

Если учесть, что исторически трехмерное моделирование (правда, без компьютеров) возникло значительно раньше, чем привычные сейчас начертательная геометрия и основанное на ней двухмерное техническое черчение, возможно, существующую последовательность преподавания инженерной графики следует пересмотреть.