3

СОДЕРЖАНИЕ От автора..................................................................................................................... 5

Графические редакторы в образовании ............................................................... 6 Выпуск КОМПАС-3D LT .............................................................................................11

КОМПАС-3D LT - прелесть трехмерного моделирования ............................. 12 Основные операции твердотельного моделирования ................................................16

Что произошло с информационными технологиями за десять лет? ............ 19 Операционная система Windows 95.............................................................................19 Интернет .........................................................................................................................19 Цифровая революция ....................................................................................................19

Чем интересен КОМПАС для учителя информатики. .................................... 23 Сравнение графического редактора Paint и чертежно-графического редактора КОМПАС-ГРАФИК ......................................................................................................25 САПР как моделирующая программа по геометрии .................................................28 Тетраэдр в кубе ..............................................................................................................34

Новый век – цифровая среда проектирования ................................................. 41 Что такое САПР .............................................................................................................43 САПР - новая среда проектирования...........................................................................44 Что для нас будет новым и важным?...........................................................................46 Преимущества использования электронных (цифровых) документов в проектировании..............................................................................................................46 Графический язык..........................................................................................................47 Что необходимо добавить к знанию языка инженерной графики при использовании систем САПР?......................................................................................48 Появление цифровой среды проектирования .............................................................48 Отличительные от традиционного метода выполнения чертежей свойства САПР..........................................................................................................................................49 Почему САПР не "электронный кульман"?................................................................49

Общая информация о системе КОМПАС–3D LT............................................. 50 Требования к аппаратным средствам ..........................................................................50

Литература и ресурсы Интернет .......................................................................... 54 Литература......................................................................................................................54 Ресурсы Интернет ..........................................................................................................58

Литература и ресурсы Интернет, добавленные в 2003 г. ................................ 60 Литература......................................................................................................................60 Ресурсы Интернет ..........................................................................................................61

4

Нелегко найти способ объяснения того, что мы предлагаем. Ибо то, что ново в себе, будет понято только по аналогии со старым.

Ф. Бэкон

Система твердотельного моделирования КОМПАС - 3D LT и входящий в ее состав векторный графический редактор КОМПАС - ГРАФИК

включены в

1. Популярный учебно-методический комплект Угриновича Н.Д. "Информатика и информационные технологии

10-11", "Информатика - 7".

2. Учебно-методический комплект по черчению в школе на базе классического учебника А.Д. Ботвинникова, В.Н. Виноградова, И.С. Вышнепольского "Черчение"

3. Учебное пособие проф. Кругликова Г.И. "Методика преподавания технологии с практикумом", 2002 г., для студентов высших педагогических учебных заведений, обучающихся по специальности 030600 – Технология и предпринимательств.

На XI Международной конференции-выставке «Информационные

технологии в образовании» («ИТО-2001») "Школьная система автоматизированного проектирования" (проф. Богуславский А.А., фирма АСКОН) была отмечена в номинации "Лучшее программное обеспечение общего назначения для использования в учебном заведении", а сайт "КОМПАС-3D LT в образовании" (фирма АСКОН) в номинации " Лучший образовательный web-сайт"

5

От автора.

Вашему вниманию предлагается переработанная версия программно-

методического комплекса "Образовательная система КОМПАС-3D LT 5.11". Первая часть пособия предназначена, в первую очередь, учителю ИКТ,

математики и технологии (черчения). Она содержит материал, посвященный развитию программных средств систем автоматизированного проектирования и их применению в учебном процессе.

Основные изменения в комплексе связаны с введением новых четырех работ, в которых предусмотрено изучение основных операций твердотельного моделирования в системе КОМПАС-3D LT. Мы сочли целесообразным на первом этапе изучения твердотельного моделирования не использовать координатный метод, т.к. одновременное изучение прямоугольной системы координат в пространстве и плоскостей проекций является достаточно сложным, особенно при использовании на уроках информационных технологий. В написании этих работ принимает участие доцент, к.п.н. Кравцова А.Ю. Эти работы составляют содержание второй части пособия.

Третья часть посвящена использованию координатного трехмерного моделирования и, по мнению авторов, с успехом может быть использована на уроках геометрии: планиметрия и стереометрия.

Наконец, работы четвертой части пособия посвящены совместному применению методов традиционного черчения, трехмерного моделирования и проектирования. Она содержит материал, который опирается на традиционные учебники по курсу "Черчения".

Автор надеется на доброжелательную критику и на возможность

совместной работы над материалом программно-методического комплекса, т.к. читатель найдет самостоятельно многочисленные дополнительные примеры использования комплекса в учебном процессе. В пособии не рассмотрены вопросы работы с текстом при трехмерном моделировании, построение пространственных кривых: спиралей и ломанных.

Автор выражает искреннюю благодарность В.В. Бурлакову за большую работу по редактированию пособия, за большое количество замечаний и конструктивных дополнений.

6

Графические редакторы в образовании

Свыше десяти лет назад счастливые владельцы персональных компьютеров ИБМ 286 - ПК получили в рамках "Пилотного проекта" в свое распоряжение графический пакет IBM Story Board, который позволял работать с растровой графикой и создавать компьютерные слайд-фильмы. На этом этапе графический редактор использовался на уроках изобразительного искусства и очень редко в преподавании черчения - рис. 1. С появлением операционной системы Windows различных редакций на всех компьютерах были установлены графические растровые редакторы Paintbrush и Paint. Конечно, и эти редакторы в первую очередь использовались на уроках рисования - рис. 1.

Рис. 1 Экраны программ Paint и IBM Story Board

Система образования не могла использовать появившиеся в начале 80-х годов векторные графические редакторы для ПК нескольким причинам. Среди них: большая стоимость программ автоматического проектирования, недоступность программ, неподготовленность работников образования к использованию таких программ.

В 1992 г. отечественная фирма "АСКОН" выпустила для образовательных целей, по-видимому, впервые в мире, чертежно-графический векторный редактор "КОМПАС-Школьник", который явился упрощенной версией профессиональной системы "КОМПАС-График". В 1995 году АСКОН и КУДИЦ совместно выпустили программно-методический комплекс №6 "Школьная система автоматизированного проектирования". На следующих рисунках показаны экраны системы КОМПАС-Школьник на трех уровнях работы:

экран архива чертежей и фрагментов - рис.2; экран работы с чертежом - рис.3; экран работы с видом - рис.4.

7

Рис.2 КОМПАС – Школьник:

экран архива чертежей и фрагментов.

Рис.3 Экран работы с чертежом Рис. 4 Экран работы с видом. В 1998 г. чертежно-графический редактор КОМПАС – Школьник,

система ОБРАЗ (моделирование твердого тела методом чтения чертежа) и система твердотельного моделирования КОМПАС – К3 были открыты для применения в системе образования.

В 1996 г. была выпущена третья часть ПМК №6 "Моделирование твердого тела методом чтения чертежа". В основу этой части ПМК была положена учебная версия ОБРАЗ системы геометрического моделирования КИТЕЖ (НИИ механики Нижегородского государственного университета).

ОБРАЗ позволяет создать методом чтения чертежа - рис. 5, выполненного в прямоугольных проекциях, два вида пространственных геометрических объектов: каркасная (проволочная) модель - рис.6 (при этом невидимые линии могут быть удалены) и объемное тело - рис.7.

8

Рис. 5Прямоугольная проекция стойки Рис. 6 Восстановленная модель в изометрической проекции

Рис. 7 Наглядное изображение стойки

Наиболее успешно программа "Образ" может быть использована на первоначальном этапе обучения в упражнениях с опорой на наглядные изображения деталей и моделей. "Образ" обеспечивает работу по сравнению различных способов проектирования. Изображение одного и того же предмета можно получить в диметрической, изометрической и ортогональной проекциях. Кроме того, система "Образ" позволяет "повернуть" изображение. При этом создаются условия наблюдения предмета с разных сторон, благодаря чему учащиеся изучают форму предмета более внимательно - рис.8.

9

Рис. 8. Наглядное изображение детали

а) аксонометрическая проекция; б) изометрическая проекция В 1998 г. в состав ПМК была включена отечественная система

геометрического моделирования - СГМ трехмерных объектов – "Компас-К3". СГМ эффективно работает на ПК стандартной конфигурации, начиная с IBM AT 286 с сопроцессором под управлением MS-DOS. (Журнал "Компьютер в школе", №02, 1998 год // Издательство "Открытые Системы" (http://www.osp.ru/). Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/school/1998/02/12.htm).

На рис. 9 в рабочем окне СГМ показаны проекции корпуса амортизатора, полученные после кинематической операции вращения образующей и применения "штамповки" (показаны конструктивные и очерковые ребра).

Система имеет средства геометрических построений и вычислений в трехмерном пространстве, инструментальные средства типа тело, поверхность или каркас. Она позволяет производить над объектами теоретико-множественные (булевы) операции: вычитание, объединение, пересечение и многое другое.

Работа с СГМ позволяет перевести на современный уровень работу конструктора, технолога и дизайнера при решении различных задач, которые могут быть реализованы и в учебном процессе школы:

Рис. 9. Рабочее окно "Компас-К3" с проекциями корпуса амортизатора

10

Проектирование в системе начинается с создания заготовки объекта. Заготовка выбирается из стандартного набора простейших геометрических тел (примитивов) - параллелепипед, цилиндр, пирамида, конус, сфера и т. д. СГМ содержит средства создания объектов, поверхность которых задается кинематически. При этом используются различные законы движения образующей: вращение вокруг заданной оси; сдвиг вдоль заданного вектора; вращение вокруг заданной оси с одновременным сдвигом вдоль этой же оси (винтовая поверхность); движение вдоль заданной направляющей линии. Образующая может быть построена средствами СГМ или импортирована из системы "Компас". Если проектируемый объект имеет отверстия, выступы и т. п., то для придания ему окончательной формы применяются булевы операции, выполняемые над моделью заготовки и моделью формообразующего инструмента.

На рис. 10 показан амортизатор, созданный средствами "Компас-К3". При формировании деталей использовались кинематические операции вращения образующей (буфер, тарелка, корпус, болт). При формировании пружины использовалась кинематическая операция "винтовая поверхность". Для "получения" болта использовалось моделирование процесса нарезания резьбы. Крышка корпуса была получена "штамповкой" после булевой операции вычитания с использованием соответствующей "матрицы".

Рис. 10а Амортизатор Рис. 10б. Детали амортизатора

Продолжая целенаправленную политику поддержки российского

образования, компания АСКОН в январе 2000 г. выпустила в широкое обращение совершенно непривычный для российского сообщества САПР программный продукт - некоммерческую систему КОМПАС-ГРАФИК LT для Windows, которую можно использовать для ознакомительных и учебных целей. Возможностей системы более, чем достаточно для выполнения курсовых и дипломных проектов студентами инженерных специальностей. КОМПАС-ГРАФИК LT могут использовать не только студенты на домашних ПК, но и учащиеся техникумов и общеобразовательных школ. Для работы КОМПAС-ГPAФИК LT требуется компьютер с процессором Pentium, не менее чем 16 Мб оперативной памяти (рекомендуется 32 Мб ) и ОС Windows 95/98 или Windows NT. Для работы под Windows NT необходимо не менее 32 Мб оперативной памяти.

11

Выпуск КОМПАС-3D LT

В начале нового века фирма АСКОН выпустила для образовательных и учебных целей новый продукт - систему твердотельного проектирования КОМПАС-3D LT. На следующих рисунках показаны некоторые экраны этой системы - рис. 11.

Рис. 11а. Группа геометрических тел

Рис. 11б. Экран КОМПАС-3D LT с

трехмерной моделью детали

Рис. 11в Экран КОМПАС-3D LT с

чертежом

12

КОМПАС-3D LT - прелесть трехмерного моделирования

Выпуск системы твердотельного моделирования, как сейчас стало ясно, ознаменовал новый этап не только в развитии САПР, но и в применении информационных технологий в образовании. Действительно, системе образования стала доступна система трехмерного моделирования, которая уже в 6-7 классах школы может быть применена для развития пространственных представлений, знакомства учащихся с основами научной и инженерно-технологической грамотности. Автор надеется, что именно эти возможности системы КОМПАС-3D LT привлекут внимание творчески работающих учителей.

Для формообразования в системе КОМПАС-3D LT используются четыре основные операции твердотельного моделирования, образно говоря, "четыре шага в пространство".

Как объяснить создание математической модели в системе

твердотельного моделирования? Используем методику, которая является общепринятой, например:

Сергеев А. Школьная компьютерра, http://school.computerra.ru/doityourself/24445// Котенок А. Гиперкуб. № 44 1999 "Газета "1 сентября Математика", № 44, 1999 г., http://www.1september.ru/ru/mat/99/no44_1.

Такой же подход используется и в других материалах Интернет, например, в апплете http://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Geometry/Tesseract.shtml.

1. Мы знаем, что обычный лист бумаги является двумерным. Попросту

говоря, он имеет ширину и длину. Поставим на листе бумаги (т.е. на двумерной плоскости) точку - . Точка не имеет протяженности ни в одном направлении, а потому является нульмерным объектом.

2. Возьмем имеющуюся точку и "протащим" ее в каком либо направлении

на расстояние, равное единице. Совокупность прочерченных точек образует отрезок - одномерный объект - рис.12.

Рис. 12. Отрезок

13

3. Возьмем нарисованный на плоскости отрезок, и переместим его перпендикулярно самому себе на расстояние, равное единице. Точки плоскости, попавшие под этот отрезок, станут частью четырехугольника или если говорить точнее, квадрата - рис. 13. Полученная фигура является двумерным объектом.

Рис. 13. Квадрат

4. Для получения трехмерного объекта нужно "выдавить" квадрат

перпендикулярно его плоскости. Но, на поверхности листа это сделать невозможно. Поэтому поступим следующим образом.

Проведем из любой вершины квадрата, например, правой нижней, вспомогательную прямую под углом 300 - Рис. 14.

Договоримся о том, что направление этой прямой будет соответствовать прямой, перпендикулярной плоскости листа.

Рис. 14. Вспомогательная прямая

Переместим квадрат вдоль этого направления на расстояние, равное

единице и соединим между собой все вершины - рис.15.

Рис. 15. Каркасная модель куба на плоскости

Конечно, Вы скажете, что мы получили изображение трехмерного объекта, т.е. куба на плоскости. Если сказать точнее, то мы изобразили каркасную модель куба.

14

Будьте внимательны! Это изображение соответствует двум возможным ориентациям куба.

Давайте посмотрим на эти два куба - рис. 16, у которых закрашены видимые грани!

Рис. 16. Изображение двух кубов на плоскости

Итак, при изображение на двумерной плоскости трехмерных объектов

возникает неоднозначность представления. Более того, на плоскости можно изобразить объекты, которые в трехмерном мире не существуют. Это так называемые "невозможные" объекты.

Формирование в КОМПАС-3D LT модели твердого тела проводится в два

этапа: 1. В выбранной плоскости средствами чертежно-конструкторского

редактора создается эскиз. 2. К эскизу применяется одна из операций твердотельного

моделирования. Сначала проиллюстрируем эти два этапа создания компьютерной модели

в системе КОМПАС-3D LT. 1. В выбранной плоскости, например фронтальной, строится эскиз

будущей модели. Для куба в качестве эскиза следует взять квадрат, например, со стороной 10 мм - рис.17.

Рис. 17. Эскиз - квадрат для будущей модели куба

15

На этапе создания эскиза в памяти компьютера, а затем в файле модели сохраняется таблица координат вершин квадрата, таблица ребер (сторон) квадрата и другая информация.

Так как построение эскиза ведется во фронтальной плоскости (т.е. координата z=0), то координаты четырех вершин квадрата равны:

(0, 0, 0), (10, 0, 0), (10, 10, 0), (0, 10, 0). 2. Применим операцию твердотельного моделирования Выдавливание.

Расстояние выдавливания выберем, равным 10 мм. Выдавливание производится в направлении перпендикулярном плоскости эскиза, т.к. в направлении оси Z. Результат применения операции показан на рис. 18.

Рис. 18. Трехмерная модель куба

а) Отображение: б) Отображение: каркасная модель без невидимых линий

Если закрасить видимые грани куба - рис. 19, то получим, например,

следующее:

Рис. 19. Модель куба: видимые наблюдатель грани закрашены

Так мы создали твердотельную модель, то ее можно повернуть и увидеть, что оставшиеся три грани имеют цвет, заданный "по умолчанию" - рис. 20.

Рис. 20. Модель куба с закрашенными гранями

16

После создания твердотельной модели куба в файле модели будут сохранены:

- таблица координат восьми вершин куба: (0, 0, 0), (10, 0, 0), (10, 10, 0), (0, 10, 0). (0, 0, 10), (10, 0, 10), (10, 10, 10), (0, 10, 10); - таблица ребер; - таблица граней; - команда построения твердотельной модели и ее параметры - другая информация. Теперь перечислим основные операции твердотельного моделирования и

приведем результаты их применения.

Основные операции твердотельного моделирования

1. Выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза.

Эскиз Примеры выполнения операции

2. Вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза.

17

3. Кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей.

4. Построение тела по нескольким сечениям-эскизам.

Каждая операция имеет дополнительные возможности - опции,

позволяющие изменять правила построения тела. Система КОМПАС-3D LT широко использует булевы операции. На

примере двух тел легко показать результат выполнения булевых операций: Куб Тороид

Примеры выполнения булевых операций:

объединение (сложение) вычитание пересечение

18

На рис. 21 показана модель детали, полученная в системе КОМПАС-3D LT.

Рис. 21. Модель детали, полученная в системе КОМПАС-3D LT

С методической точки зрения важным элементом системы является Дерево построения. Действительно, элементы Дерева построения допускают как редактирование эскиза, так и редактирование параметров операции. Кроме того, любой элемент Дерева построения можно исключить или снова включить в расчет модели. На рисунке показана деталь с исключенными из расчета элементами: в Дереве построения они отмечаются крестом - рис. 22.

Рис. 22. Модель детали с исключенными элементами построения

Совершенно очевидно, что система представляет интерес с точки зрения развития пространственных представлений.

Кроме того, система обладает инструментами построения конструкторских и технологических элементов, например, фаски и скругления.

На рис. 23 показан фрагмент детали с некоторыми технологическими элементами.

Рис. 23. Фрагмент детали с технологическими элементами

Столь частая, на первый взгляд, и непривычная для системы образования смена программных продуктов связана с общими тенденциями развития информационных и коммуникационных технологий.

19

Что произошло с информационными технологиями за десять лет?

1. В полном соответствии с законом Мура ("за два года число активных элементов на чипе удваивается") практически каждые два года обновлялось аппаратное и программное обеспечение. Сегодня фирма Интел анонсирует микропроцессор с тактовой частотой 3,6 ГГц. Существует много образных сравнений, позволяющих понять динамику развития персональных компьютеров. Например, "если бы транспорт развивался как компьютерная техника, то территорию США можно было бы пересечь за 30 секунд, заплатив за это 50 центов". В 2003 году, наверное, можно было пересечь территорию США за три секунды, заплатив 5 центов!

В конце 1990-х годов закон Мура "перенес" самые передовые разработки САПР с рабочих станций на персональные компьютеры, быстро увеличилось число доступных для персональных компьютеров пакетов трехмерного проектирования - 3D CAD

Операционная система Windows 95 2. В 1995 году появилась операционная система Windows 95 с

графическим интерфейсом пользователя. По словам одного из руководителей проекта САПР новые парадигмы

общения системы с конструктором проверялись на соответствие всего двум принципам - "пользователь имеет право пробовать и ошибаться" и "пользователь уже успел привыкнуть к среде Windows - нельзя его разочаровывать".

Интернет 3. Получила развитие "мировая паутина" - Интернет. К середине 2002

года доступ в Интернет имели около 600 миллионов, то есть 10 процентов жителей Земли. Если развитие пойдет такими же темпами, то миллиардный пользователь войдет в сеть в 2004-2005 году.

Цифровая революция 4. Произошла цифровая революция, которая связана с появлением

компьютеров и Интернета. Цифровая революция - всеобщий переход от аналогового к цифровому способу хранения и передачи информации. Персональные компьютеры оснащены приводами компакт-дисков. Аналоговые магнитофоны постепенно заменяются цифровыми проигрывателями компакт-дисков; для видеомагнитофонов этот процесс только начался с введением стандарта DVD. Телефонная сеть сейчас является гибридной: звук вашего голоса преобразуется в аналоговый электрический сигнал, доходит в таком виде до местного коммутатора, оцифровывается и передается в цифровом виде по оптоволоконному или любому другому каналу, затем преобразуется в аналоговый электрический сигнал и наконец вновь становится звуком в трубке абонента.

20

Цифровое хранение и передача информации обладают замечательными достоинствами. Так же как цифровые вычисления, в отличие от аналоговых, легко позволяют добиться сколь угодно высокой точности, цифровая передача позволяет добиться сколь угодно низкого уровня помех. Хранение информации в цифровом виде означает возможность безошибочного копирования. Кстати, мы можем читать Пушкина в подлиннике именно потому, что письменность - это разновидность цифровой технологии.

Важно подчеркнуть, что кажущееся стремительное развитие аппаратного и программного обеспечения поддерживается многолетними научными и технологическими разработками.

На следующей диаграмме - рис. 24 показаны временные связи между научными и промышленными исследованиями, и массовым применением различного программного обеспечения.

19451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 200519451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

19451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

19451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

19451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

19451945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Прямое управление графическими объектами

Мышь

ОС Windows

Текстовые редакторы

САПР

КОМПАС-3D LT 5.10КОМПАС-3D 5.9КОМПАС-ГРАФИК LT.0 Windows

386

КОМПАС 5.0 WindowsКОМПАС-Школьник

КОМПАС-График 4.0КОМПАС-График 3.0

КАСКАД-ПККАСКАД СМ

СКГ на базе СМAutoCAD

Научные исследованияПромышленное применениеМассовое применение

Рис. 24. Временные связи между исследованиями массовым применением

различного программного обеспечения

21

На этом фоне система образования находится под постоянным натиском производителей аппаратных, программных средств, провайдеров сети Интернет и других участников процессов компьютеризации и информатизации. Каждый из них клятвенно убеждает, что именно он владеет "золотым ключиком", позволяющим открыть невиданную мощь информационных технологий в образовании.

При этом, каждый, вступающий на тропу информатизации и компьютеризации образования, с завидным постоянством в соответствии с законом Мура примерно каждые два года "наступает на грабли" несбывающихся надежд.

Отметим, что такая ситуация характерна для использования всевозможных технических средств обучения, начиная с появления звукового кино (K. P. King "Стопроцентная эффективность", 1999 г. www.cedu.niu.edu/scied/presentations/.

Мы отдаем себе отчет в том, что ни одна из программ, в том числе и рассматриваемая нами, не вызывает массового восторга и энтузиазма учителей и преподавателей вуза. Образовательная система по своей природе инерционна, а потому инновации, особенно в сфере информационных технологий, не оказывают заметного влияния на процесс обучения в школе и вузе.

Стремление дать молодым людям представление о возможностях современной компьютерной техники с легкостью подавляется, например, простым сокращением часов по курсу "Черчение" в школе, предметам естественнонаучной подготовки (математика, физика, химия) учащихся.

Система КОМПАС не оказалась программой - "однодневкой". За

двенадцать лет число предприятий, использующих КОМПАС, выросло, с 300 до 1600, ежегодно фирма АСКОН выпускает новые версии своих систем, которые основаны на использовании ресурсов современного аппаратного обеспечения и достижений компьютерной графики.

Учитель информатики может сам может привести много примеров, когда

фирмы, разрабатывающие программное обеспечение, не выдерживали жесткой конкурентной борьбы и прекращали дальнейшие разработки и внедрение своих программных продуктов. Достаточно вспомнить разработчиков операционных систем, текстовых редакторов, электронных таблиц, систем управления базами данных и др. Де-факто, стандартным во всем мире стали операционная система Windows и пакет Microsoft Office.

Активно пробивается на отечественный рынок фирма Autodesk со своим программным продуктом AutoCAD. Рынок наполнен пиратскими копиями подобных программ. На этом фоне фирма и не скрывает, что Россия представляет для нее всего лишь необъятный рынок.

22

После того, как фирма АСКОН выпустила образовательную некоммерческую версию трехмерного проектирования КОМПАС-3D LT, другие отечественные фирмы также стали предлагать образовательные версии своих программ.

За прошедшие десять лет система КОМПАС, конечно, не стала массовым пакетом, которую используют учителя различных предметных областей. Этому есть несколько объяснений.

1. Учителя-предметники, как правило, не имеют современной компьютерной технике и доступа к ней.

2. Система КОМПАС, которая сейчас доступна в ИНТЕРНЕТ, не может быть получена учителями из-за отсутствия ИНТЕРНЕТ в большинстве школ.

3. Наработанная годами методика преподавания предмета не предполагает использования компьютера. В лучшем случае, учителя и преподаватели ВУЗов рассматривают до сих пор персональный компьютер как удобную печатающую машинку для подготовки различных дидактических материалов.

Мы полагаем, что, несмотря на активное желание разработчиков передать

систему КОМПАС в учебный процесс школы и ВУЗа, массовое использование этой системы должно произойти еще лет через 10-20 (по аналогии с текстовыми редакторами и электронными таблицами).

Анализ публикаций по использованию информационных технологий в преподавании показывает, что творчески работающие учителя пытаются использовать графический редактор Paint в преподавании черчения, геометрии. Есть даже попытки использовать возможности рисования в текстовом редакторе Word для черчения.

23

Чем интересен КОМПАС для учителя информатики.

При обсуждении деловых применений ЭВМ, а системы автоматизированного проектирования являются самым ярким примером применения, важно подчеркнуть, что программное обеспечение создается талантливыми людьми, которых, как и тех, кто создает аппаратные средства, чрезвычайно немного.

На примере систем КОМПАС можно обсудить следующие вопросы: Развитие интерфейса. Графический интерфейс пользователя. Развитие программных средств. Сравнение текстового редактора,

например MS Word и системы КОМПАС. Исторический анализ развития программного и аппаратного обеспечения

компьютерной графики. Растровая и векторная графика. Учебные ресурсы Интернет по использованию САПР. 1. Компьютерная графика - неотъемлемая часть современного

персонального компьютера. Первым примером компьютерной графики для учащегося является графический интерфейс пользователя - ГИП Windows. Учащийся должен уверенно работать с такими общими элементами ГИП как: окна, указатели (курсоры), меню и пиктограммы различные инструменты, которые стали общепринятыми и используются в любой программе-приложении.

2. Если в прошлом мощная компьютерная техника рассматривалась в качестве "стратегического" узкоспециализированного инструмента для создания ядерных вооружений, ракет, подводных лодок и прочих военных изделий, то сегодня это вполне рядовой предмет массового потребления.

Действительно, самый продвинутый истребитель американских ВВС F-22 был разработан в основном с помощью суперкомпьютера Cray производительностью 958 MTOPS, что составляет четверть производительности процессоров для ПК, находящихся в массовом производстве.

Фирма Боинг вложила более 1 млрд. долларов в инфраструктуру САПР для проекта Боинг 777 на основе системы CATIA и системы анализа ELFINI. Проект Боинг 777 был полностью цифровым и основанным на технологии трехмерного проектирования.

Выгоды от полного цифрового проектирования огромны, т.к. в объединенной базе данных были представлены более трех миллионов деталей самолета.

24

3. При изучении информационных технологий полезно подчеркнуть существующие аналогии между текстовым редактором и системой проектирования.

Действительно, для того, чтобы подготовить текстовый документ не обязательно быть талантливым писателем, а для того, чтобы выполнить чертеж не обязательно быть главным конструктором.

И текстовый документ, и чертеж выполняются на определенном языке. Для документа - это родной или иностранный язык, в основе которого

лежит алфавит, синтаксические и грамматические правила письменной речи. При подготовке документа к изданию необходимо выполнить соответствующие правила ГОСТ Полное изучение этих требований ГОСТ предусмотрено при изучении курса "Делопроизводство", "Полиграфия".

Алфавитом чертежа являются линии. Чертеж, кроме линий, содержит текст, специальные символы, размерные надписи и многое другое, что необходимо для однозначной интерпретации чертежа. Чертеж не допускает неоднозначного толкования и должен содержать всю информацию для изготовления изделия.

И текстовый редактор, и система проектирования облегчают подробное изложение сюжета произведения или идеи проекта.

Проектирование по сравнению с обработкой текста отличается основными элементами формирования идеи и их передачи. Прямое соответствие между действиями и конечными результатами, как авторов, так и проектировщиков может быть рассмотрено в самом широком смысле. Результат работы автора - документ, основу которого составляет текст. Соответственно, результат работы проектировщика - изделие или проект технологического процесса.

Компьютерная среда обработки текстов содержит хорошо сформулированные элементы обработки текстов: от проверки орфографии и грамматики до подсказок, основанных на словарях, разметку страницы, печать и многое другое.

Система проектирования содержит возможности создания и анализа модели проектируемого изделия, систему полуавтоматической простановки размеров, возможности параметрического проектирования, получение проекционной заготовки чертежа на основе трехмерной модели и др.

Аналогия между программами обработки текста и системами проектирования еще более усиливается при использовании фрезерно-гравировальных плоттеров и систем прототипирования, которые после завершения процесса проектирования позволяют получить трехмерную модель изделия. Эту модель можно рассматривать как аналог оригинал-макета подготовленного текстового документа.

25

Общим является и то, что ни программы обработки текста, ни системы проектирования не заменяют акт творчества или принятия человеком решения. Компьютерные технологии просто увеличивают возможности человека и облегчают работу. Инструменты и средства анализа и исследования позволяют устранять рутинные и повторяющиеся задачи. Они обеспечивают более эффективную среду компьютерного проектирования, в которой автор или проектировщик может исследовать альтернативы - и возможно даже терпеть неудачу в выборе некоторых из них - без финансовых потерь, связанных с физической реализацией проекта.

Сравнение графического редактора Paint и чертежно-графического редактора КОМПАС-ГРАФИК

Графический редактор Paint является одним из первых приложений Windows, с которым знакомятся учащиеся при изучении информационных технологий.

Это приложение является и самым привлекательным, т.к. учащиеся "вспоминают детство", создавая различные "шедевры".

При изучении этого графического редактора важно подчеркнуть, что создаваемое в нем изображение является растровым, т.е. создается по точкам - пикселам.

Это легко показать, если построить окружность диаметром 10 пикселей -

и затем посмотреть ее, например, в масштабе 800% - . При различных преобразованиях фигур растровая природа изображения в

Paint приводит к искажениям фигур. Система КОМПАС представляет собой пакет векторной графики,

который лишен недостатков растровых графических редакторов. Этот факт иллюстрируется на рис. 25.

Окружность диаметром 2 мм, 1:1 Окружность диаметром 2 мм, 10:1 Рис. 25 Изображение окружности в векторном редакторе КОМПАС

при выборе различного масштаба: 1:1 и 10:1 Для понимания различия растровой и векторной графики можно

использовать, например, рис. 26:

26

Векторная графика Растровая графика

Точки

Точки

Кривые

Кривые

Рис. 26. Изображения в векторном и растровом графическом редакторе При изучении Paint следует обратить внимание на панель инструментов

(в системе КОМПАС используется существенно больше панелей инструментов), палитру и строку параметров текста.

Строка параметров текста в Paint имеет вид

и позволяет выбрать шрифт, размер шрифта и его начертание. Однако,

Paint после завершения операции по созданию текста не предоставляет возможность его редактирования. Текст преобразуется в растровый рисунок и его дальнейшее редактирование придется производить инструментами для работы с рисунком.

В системе КОМПАС любой объект: точка, отрезок, символ и т.п.

представляют собой объект, обладающий определенными заданными свойствами - параметрами.

Например, текст в системе КОМПАС имеет следующую строку параметров

Обратите внимание, что эта строка напоминает панель инструментов

Форматирование в текстовом редакторе Microsoft Word.

27

Для того, чтобы понять принципиальную разницу между Paint и КОМПАС-3D LT рассмотрим сначала рис. 37, на котором в редакторе MS Paint изображен паровозик, взятый из известного детям киндер-сюрприза.

Рис. 37. Редактор MS Paint: изображение паровозика

Что можно сделать с этим изображением? Во-первых, изображение можно повернуть в плоскости экрана - рис. 38.

Рис. 38. Редактор MS Paint: повернутое изображение паровозика

Изображение, конечно можно наклонить, хотя это особого смысла не

имеет смысла - рис. 39.

Рис. 39. Редактор MS Paint:

повернутое в плоскости экрана изображение паровозика

28

На рис. 40 показана модель этого же паровозика, полученная в системе КОМПАС-3D LT.

Рис. 40. Система КОМПАС-3D LT: трехмерная модель паровозика

Так как в КОМПАС-3D LT создается компьютерная твердотельная

модель, то ее можно повернуть и рассмотреть со всех сторон, например, рис.41.

Рис. 41. Система КОМПАС-3D LT: результат поворота в пространстве

трехмерной модели паровозика Такое действие с изображением в редакторе Paint и других растровых

редакторах совершенно невозможно выполнить.

САПР как моделирующая программа по геометрии

Объектно-ориентированный подход, реализованный в КОМПАС-3D LT, позволяет использовать его как моделирующую программу при изучении различных разделов геометрии.

Проиллюстрируем идею простого моделирования в системе КОМПАС-3D LT на примере построения отрезка - рис. 8.

Внимание! Выполнять построения пока не нужно. Выберите команду Файл - Создать - Фрагмент или нажмите кнопку

команды Новый фрагмент - . Выберите инструмент Ввод отрезка.

29

Результат выполнения команды показан на рис. 42.

Рис. 42. Экран КОМПАС-3D LT. Лист фрагмента.

Выбран инструмент Ввод отрезок. Строка сообщений и строка параметров объекта установлены вверху экрана.

Построим отрезок с координатами начальной точки - (0,0), конечной

точки - (40,40). 1. На рабочем поле нажмите правую кнопку мыши и отключите команду

Автосоздание. 2. Нажмите Alt+1, введите 0 - координату x, нажмите Tab, введите 0 -

координату y первой точки. Нажмите Enter. 3. Нажмите Alt+2, введите 40 - координату x, нажмите Tab, введите 40 -

координату y первой точки. Нажмите Enter. Так как режим Автосоздание выключен, то на листе фрагмента вы видите

предлагаемый системой вариант (фантом) построения отрезка - рис. 43.

Рис. 43 Вариант (фантом) построения отрезка.

30

В строке параметров объекта - отрезка

зафиксированы все его параметры: координаты начала и конца отрезка.

Длина отрезка и угол между осью ОХ и отрезком рассчитаны системой! 4. Теперь можно приступить к моделированию: для этого нужно в строке

параметров объекта изменить какой-либо параметр отрезка. Если, например, нажать Alt+a, ввести значение угла 1300 и нажать Enter,

то фантом отрезка составляет с осью ОХ угол 1300 - рис. 44.

Рис. 44.

Для создания отрезка достаточно нажать кнопку Создать объект - . - рис. 45.

Рис. 45. 11

Теперь покажем, как в системе КОМПАС–3D LT можно моделировать

движения. На рис. 46а показано начальное положение фигуры. После выполнения команды выделения объекта, выбора точки поворота -

(0,0) и базовой точки объекта можно задать угол поворота. На рис. 46б показана фигура после поворота на 750.

31

Рис. 46а Начальное положение фигуры

Рис. 46б фигура после поворота на 750

6. В системе КОМПАС–3D LT можно выполнить сдвиг объекта - рис. 47.

Рис. 47 Операция Сдвиг (указанием)

7. На рис. 48 показан вариант (до создания объекта) Операции симметрии относительно прямой.

Рис. 48 Моделирование операции симметрии относительно прямой Примеры других преобразований приведены в третьей части.

32

Система КОМПАС–3D LT позволяет провести все предусмотренные курсом "Геометрия" и "Черчение" геометрические построения. При этом важно подчеркнуть, что алгоритмы геометрических построений заложены в системе в форме математических моделей и предоставляются пользователю в форме кнопок виртуальных инструментов, которые образуют расширенные панели команд Геометрия и др.

Отсутствие в системе образования доступного векторного графического

редактора приводит к тому, что творчески работающие преподаватели, используют растровый редактор для решения геометрических задач и в курсе черчения.

Наиболее полно обсуждается применение графического редактора Paint на сайте Ярославского государственного педагогического университета на странице "Графический редактор Paint в курсе "Прикладная информатика". Глава 4. Использование графического редактора при решении математических задач". Научный руководитель - доц. кафедры информатики ЯГПУ Ермакова В.М.

Рассматриваемые на этом сайте типы задач и темы школьного курса геометрии наиболее естественным способом могут быть решены в системе КОМПАС–3D LT.

Заметим, что интерес к этой теме настолько высок, что в ИНТЕРНЕТ можно найти копию сайта Ярославского госуниверситета, правда, под другим авторством.

Приведем еще один пример, иллюстрирующий необходимость предоставить учителям современные программные средства для выполнения работы по проектированию.

На сайте http://fio.ifmo.ru/archive/group11/c2wu3/glava1d.htm отмечено, что интегрированные уроки по информатике и черчению проводятся уже 8 лет. Но, к сожалению, авторы сайта пользуются для выполнения чертежей графическим редактором Paint.

В связи с применением Paint на уроках геометрии и черчения можно лишь заметить, что "Не следует бриться каменным топором - для этого есть безопасная бритва!"

В этой, может быть, не очень краткой пояснительной записке покажем

некоторые возможности системы КОМПАС 3D LT при решении геометрических задач.

Рассмотрим задачу, взятую в Интернет на сайте Елены Кузьминой (http://www.uslugionline.ru/gallery/13/portfolio/example.html).

33

1. В ромб с острым углом 300 вписан круг, площадь которого равна Sкруга. Найти площадь ромба Sромба.

Задача сопровождается чертежом, который выполнен графическими средствами текстового редактора MS Word. Недостатки чертежа очевидны: круг не касается сторон ромба. На следующем рисунке приведены чертежи задачи, слева - выполненный средствами редактора MS Word и чертеж справа, выполненный в системе КОМПАС–3D LT (слева).

Система КОМПАС–3D LT позволяет выполнить чертеж точно в соответствии с условием задачи, а затем провести расчеты, например, площадей фигур рис. 50.

A

B

C

D

HM

O

N

Рис. 50. Результаты построения и расчета площади фигур.

После вызова калькулятора легко найти по результатам измерений

площадей, что Sромба.= 8*Sкруга./π. Следующий материал при первом чтении может быть пропущен, т.к.

требует достаточного уверенного владения приемами работы в КОМПАС–3D LT.

Этот материал можно рассматривать как опорный конспект для проведения занятий по стереометрии.

34

Тетраэдр в кубе

Создаем модель параллелепипеда.

1. Нажать кнопку команду Новая деталь (модель) - . 2. В Дереве построения выбрать Горизонтальную плоскость, затем

нажать кнопку команды Новый эскиз - . 3. В инструментальной панели Геометрия выбрать команду Ввод

прямоугольника - .

4. Выбрать текущую ориентацию изображения - Вид сверху. В строке параметров объекта установить стиль линии – Основной. Привязаться к началу координат – первая вершина прямоугольника. Переместить мышь и выбрать вторую вершину прямоугольника в точке с координатами, примерно равными 30 и 50 мм. Примечание. Можно точно ввести значения сторон прямоугольника в строке параметров объекта, но на этом этапе можно этого не будем.

5. Нажмите кнопку команды Закончить редактирование - .

6. Выберите текущую ориентацию изображения - Изометрия.

7. На инструментальной панели построения детали выберите команду

Операция Выдавливания - . Сверните окно Дерева построения модели – рис. 51.

35

Рис. 51.

8. До нажатия кнопки Создать, вы можете менять параметры операции выдавливания и наблюдать их влияние на вариант (фантом) создаваемой модели.

После окончания экспериментов установите прямое направление выдавливания на расстояние 50 мм и нажмите кнопку Создать.

Построен прямоугольный параллелепипед.

9. С помощью команд управления изображением - следует посмотреть созданную модель в режимах Каркас, Без невидимых линий, Невидимые линии тонкие, Полутоновое.

Для изменения цвета детали: выбрать из объектного меню команду Цвет детали.

Для изменения цвета грани: выделить грань и из объектного меню выбрать Свойства грани.

10. Разверните окно Дерева построения.Обратите внимание на то, что в Дереве построения появился элемент Операция выдавливания:1 и Эскиз:1.

36

Факультативно. Вы можете применить к построенной модели параллелепипеда

следующие операции для получения т.н. технологических элементов: Оболочка - ; Скругление - ; Фаска - .

После применения каждой операции ее и результат ее действия можно

удалить, используя Дерево построения. Из модели параллелепипеда создаем модель куба.

11. В Дереве построения выберите элемент Эскиз:1. Из объектного меню выберите Редактировать эскиз. Установите текущую ориентацию изображения - Вид сверху. Выберите переключатель инструментальная панель Размеры. Выберите команду Линейный размер. Привяжитесь к началу координат, затем к концу горизонтальной стороны прямоугольника. Переместите вниз размерную линию и нажмите левую кнопку мыши. В окне диалога введите значение 50 и нажмите кнопку ОК. Длина стороны прямоугольника изменилась! Если это нужно, обновите изображение. Аналогично установите длину второй стороны прямоугольника - 50 мм. В основании нашей модели мы построили квадрат со стороной 50 мм. Закончите редактирование эскиза. Выберите текущую ориентацию изображения Изометрия. Мы получили модель куба со стороной 50 мм! Сохраните файл модели.

37

Примечание. Вы можете изменить, если нужно расстояние вытягивания эскиза. Для

этого в Дереве построения щелкните на элементе Операция выдавливания:1 правой кнопкой и из объектного меню выберите команду Редактировать элемент.

Из модели куба создаем модель тетраэдра. Идея построения состоит в том, что необходимо провести плоскость,

проходящую через три вершины смежных граней куба и затем использовать операцию Сечение плоскостью, которая позволяет удалить часть детали, находящуюся по одну сторону пересекающей эту деталь плоскости.

На рис. 52а показаны вершины трех смежных граней куба – 1, 2, 3, проведены диагонали на соответствующих гранях. На рис. 52б. грань, образующаяся в результате отсечения плоскостью, заштрихована.

а) б)

Рис. 52. Очевидно, что для образования тетраэдра операцию Сечение плоскостью

следует использовать четыре раза, выбирая каждый раз соответствующие вершины.

12. Выберите режим отображения - Невидимые линии Тонкие, текущую ориентацию - Изометрия. 13. Выберите команду Операция - Плоскость - Через три вершины. Выберите последовательно три вершины куба: в момент привязки вершина отмечается

звездочкой, а указатель приобретает вид - . После выбора третьей вершины появляется условное обозначение плоскости, проходящей через три выбранные вершины. В Дереве построения появляется элемент Плоскость через три вершины:1.

38

14. Выберите в Дереве построения элемент Плоскость через три вершины:1, переключитесь на панель построения модели и выберите команду Сечение плоскостью - . В окне диалога нажмите кнопку Создать. В Дереве построения появился элемент Сечение плоскостью:1. Часть модели куба отсечена плоскостью и образована первая грань тетраэдра. Для облегчения дальнейшей работы измените цвет грани создаваемого тетраэдра.

15. Будьте внимательны при выборе направления отсечения - оно указывается стрелкой направления. Если выбрано ошибочное направление, то нужно щелкнуть правой кнопкой на элементе Сечение плоскостью и выбрать команду Редактировать элемент.

16. После выполнения всех построений в режиме отображения Каркас и текущей ориентации изображения Изометрия вы увидите тетраэдр. Сохраните файл модели. Вы можете рассмотреть построенный тетраэдр с помощью команд поворота и различных режимах отображения.

Примечание. Конечно, такое изображение тетраэдра при ориентации Изометрия

необычно, но это связано со способом построения модели тетраэдра.

39

Построение разверток куба и тетраэдра При построении разверток моделей куба и тетраэдра мы будем

использовать возможность системы КОМПАС–3D LT создания проекционной заготовки чертежа.

Для построения развертки куба будет достаточно получить изображение одной грани, например передней.

17. Откройте файл модели куба, которая была нами создана. Выберите команду Файл - Создать заготовку для чертежа. В окне диалога выберите Вид - Спереди и нажмите кнопку Создать.

18. Система КОМПАС–3D LT переходит в подсистему чертежно-конструкторского редактора и на листе чертежа вы увидите вид спереди созданной модели куба. Средствами редактора [18] легко создать развертку куба, которую следует отпечатать на принтере (желательно взять бумагу плотностью 120 г/м2).

Для построения развертки тетраэдра необходимо получить изображение

одной из его граней. 19. Откройте файл модели тетраэдра. Выберите текущую ориентацию – Изометрия, режим отображения – Невидимые линии тонкие. Выделите грань тетраэдра. Из объектного меню выберите команду Нормально к…. В строке текущего состояния нажмите кнопку команды Ориентация. В окне диалога нажмите кнопку Добавить и введите имя проекции, например, Грань.

40

Закройте окно Ориентация вида.

20. Создадим проекционную заготовку чертежа. Выберите команду Файл - Создать заготовку для чертежа. В окне диалога выберите созданную нами проекцию Грань. КОМПАС–3D LT переходит в подсистему чертежно-конструкторского редактора. На листе чертежа вы видите изображение одной грани тетраэдра. Средствами редактора [18] легко создать развертку куба, которую следует отпечатать на принтере (желательно взять бумагу плотностью 120 г/м2).

21. На завершающем этапе следует склеить модель тетраэдра. В модели

куба одну грань не следует приклеивать. В этом случае модель тетраэдра легко вставляется в пространство куба. При склеивании удобно использовать двухсторонний скотч. В одном из вариантов работы, можно в гранях модели куба прорезать

квадратные отверстия. 21. В качестве дополнительного задания можно создать из модели куба

модель октаэдра. Указание. Плоскости следует проводить через точки, которые следует

поставить в середине каждой грани куба. Автор надеется, что приведенные в пояснительной записке примеры

могут заинтересовать преподавателей и учащихся в использовании системы КОМПАС–3D LT в преподавании и изучении курса информатики и информационных технологий, геометрии и черчения.

41

Новый век – цифровая среда проектирования

Будущее приобретается в настоящем. Сэмюэль Джонсон (1709-1784)

Без грамотного конструктора или проектировщика даже самая лучшая техника и программа - не более чем груда железа и красивая коробка с книжками и дисками.

(Из материалов Интернет)

Леонардо да Винчи.

Автопортрет (1452—1519).

Нельзя ни любить, ни ненавидеть какой-нибудь предмет, если не знаешь его хорошо

Леонардо да Винчи

Это пособие ни в коей мере не заменяет традиционные, сложившиеся на

протяжении многих лет, учебники и пособия по начертательной геометрии и инженерной графике.

Вы можете после освоения традиционных методов выполнения чертежа сначала повторить задания с помощью системы автоматизированного проектирования – САПР КОМПАС-3D LT.

Постепенно, осваивая инструменты двумерного выполнения чертежа и трехмерного проектирования, вы получите навыки работы с самым современным программным обеспечением - системой автоматизированного проектирования.

Рубеж XIX-XX веков отмечен величайшими достижениями в физике: открытие электрона, рентгеновских лучей, радиоактивности, ядерной модели атома, создание теории относительности и квантовой механики. XX столетие называют веком квантовой физики, поскольку именно квантовая физика определила лицо века.

42

Рубеж XX-XXI веков ознаменован переходом к технологическому веку: веку высоких и информационных технологий.

Высокие технологии можно определить как искусство материального воплощения фундаментальных знаний. Современная техника основывается как на научных экспериментах и теоретических исследованиях, так и на опыте инженерной практики. Промежуток времени между научным открытием и техническим использованием в последние годы чрезвычайно сократился, поэтому инженеру больше чем когда-либо раньше необходимо быть в курсе значительных открытий в областях физики и математики.

И в этом легко убедиться, если проанализировать феномен персонального компьютера IBM PC, который появился свыше 20 лет назад - 13 августа 1981 г. Выпуск IBM PC ознаменовал собой начало широкого распространения персональных компьютеров. В начале 80-х гг. программное обеспечение было ориентировано на обработку текстов и простейших электронных таблиц; мысль о том, что “микрокомпьютер” может стать привычным и необходимым устройством на работе и дома, казалась невероятной.

В результате работы физиков и инженеров стало возможным создание микропроцессоров – сердца современных компьютеров, микропроцессоры находятся в ваших электронных часах, аудио- и видеоаппаратуре. С помощью компьютера вы можете получить доступ к всемирной сети Интернет. Результаты физических исследований позволили создать полупроводниковый лазер, компакт-диск, электронные игры, карманные калькуляторы и многое другое, что окружает нас в повседневной жизни.

Первый IBM PC имел микропроцессор Intel 8088 с частотой 4,77 МГц и 29 тысячами транзисторов, 64 Кб оперативной памяти, один дисковод для гибких дисков емкостью 160 Кб (23 страницы энциклопедии), простейший встроенный динамик. Цена модели IBM PC с цветным дисплеем составляла около $6.000.

Сегодня, 20 лет спустя, за $1 000 можно приобрести современный

компьютер с микропроцессором Intel Pentium 4 (около 400 млн. транзисторов), 1Гб оперативной памяти, жестким диском емкостью 180 Гб, потрясающей графикой, трехмерным изображением, большим высококачественным жидкокристаллическим цветным монитором и замечательным стереофоническим звуком, воспроизводимым через колонки, с возможностью подключения к домашней аудиосистеме, с дисководами DVD, а также DVD-RW и CD-RW

Современные ПК, оснащенные микропроцессором Intel Pentium 4, превосходят по мощности суперкомпьютеры типа Cray 1, который в 1976 году считался самым производительным компьютером в мире.

43

Так что же это такое, персональный компьютер? Персональный компьютер – совокупность аппаратных средств, программного обеспечения и интеллектуального уровня пользователя. Центральная роль персонального компьютера состоит в обеспечении доступа к информации, в том числе и в сети Интернет. Программирование персонального компьютера, это, прежде всего искусство решения с помощью компьютера задач, стоящих перед человеком. Современные программные средства впитали знания соответствующих предметных областей, которые были накоплены человечеством.

Можно констатировать, что для большинства повседневных применений произошло насыщение в развитии аппаратных и программных средств: достаточно иметь Pentium 200 с пакетом универсальных программ: текстовый редактор, электронные таблицы, СУБД и графический редактор, программа доступа в Интернет и работы с электронной почтой.

Рубеж века характерен и тем, что по существу завершилась цифровая революция, и все виды информации стали производиться, храниться и передаваться в цифровой форме.

Что такое САПР

Термин САПР появился в начале 70-х годов. В ГОСТ 22487-77 САПР определяется как проектирование, осуществляемое взаимодействием человека и ЭВМ. Под проектированием здесь понимается процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующей аппаратуры.

Сокращение САПР (система САПР) традиционно происходит от английского сокращения CAD. Оно соответствует различным программным системам:

CAD (Computer Aided Drawing) - рисование с помощью компьютера; CAD (Computer Aided Drafting) - черчение с помощью компьютера; CAD (Computer Aided Design) - проектирование с помощью компьютера. Когда программное обеспечение САПР впервые появилось на рынке

(начало 80-х годов), оно действительно воспринималось как простая замена чертежных досок, карандашей и других чертежных инструментов. Так как программное обеспечение непрерывно развивается и улучшается, то аббревиатура САПР принимает новое значение. Доступное сегодня мощное программное обеспечение позволяет не только выполнять чертежи, но и всю работу по выполнению проекта. На Западе можно встретить сокращение CADD, т.е. - черчение и проектирование с помощью компьютера.

При широком взгляде на историю развития геометрии (да, простят меня историки математики), которая является основой инженерной графики и систем

44

САПР, можно выделить четыре этапа, которые помогут нам понять математические методы, составляющие фундамент систем проектирования.

1. Евклид: геометрия, аксиоматический метод, построения с помощью циркуля и линейки.

2. Рене Декарт, Пъер Ферма: аналитическая геометрия - алгебраические методы в геометрии.

3. Гаспар Монж (Понселе, Паскаль): начертательная геометрия - проективная геометрия, бескоординатный метод.

4. Вычислительная геометрия (40-е годы 20-го века): началом вычислительной геометрии можно считать построение аксонометрической проекции

Современная машинная графика, и САПР как ее представитель,

представляют собой синтез вычислительной геометрии и графического отображения на дисплее аналитической модели объекта. Средствами графического интерфейса пользователь создает и управляет свойствами объектно-ориентированной аналитической модели.

САПР - новая среда проектирования

Если вы получаете новую вещь или бытовой прибор, то они на первых порах кажутся вам странными и непонятными. В качестве примера можно привести сотовый телефон, который по сравнению с обычным телефоном сначала кажется непонятным. Чтобы вещь или прибор стали понятными, нужно прочитать прилагаемую инструкцию или попросить кого-либо объяснить назначение и правила использования и затем получить практический навык в работе с новым прибором.

Можно привести много примеров, когда новые созданные человеком предметы воспринимались с большим трудом. Действительно, автомобиль сначала воспринимался как безлошадный экипаж; радио как беспроволочный телеграф; на первых порах считалось, что персональный компьютер нужен только для программирования. В начале прошлого века квантовая механика и физика твердого тела рассматривались как экзотические упражнения физиков, не имеющие практического применения. Но, начало нашего века - квантово-оптический период в развитии средств коммуникации.

С появлением прикладного программного обеспечения такой подход был перенесен и на различные программы. Так, например, компьютер с программой текстового редактора называли "электронной печатной машинкой", программу для создания изображений "рисовалкой", компьютер, оснащенный программой САПР - "электронной чертилкой" или "электронным кульманом".

Когда использование новых инструментов становится массовым и обыденным, развивается зрелое понимание новых инструментов.

45

Автомобилисты сегодня уже и не знают, что управляют безлошадным экипажем. Конструкторы и архитекторы ведущих фирм сегодня хорошо понимают, что возврат на старые механические способы выполнения проектов неминуемо приведет к краху в борьбе с конкурентами на рынке, т.к. конкурентная борьба между производителями требует постоянного улучшения качества продукции, уменьшения времени от идеи до изделия и снижения стоимости продукции. Известно, что фирма, выпустившая новый товар на две недели раньше конкурентов, завоевывает половину рынка.

Разработка CAD систем определялась, в первую очередь, потребностями аэрокосмической промышленности, автомобильной промышленности и военной промышленности. Основные успехи CAD систем связаны с развитием компьютерной графики, геометрического моделирования и компьютерного аппаратного обеспечения.

Мы должны учитывать, что история систем CAD насчитывает лишь около 50 лет и их развитие непосредственно связано с достижениями в области разработки компьютеров.

"Любой фирме, избравшей эволюционное направление развития, со временем придется разделить участь каретника, который все совершенствовал и совершенствовал повозку, а тем временем все уже ездили по скоростным автострадам." (Перри Гласснер).

Как относительно новый инструмент, САПР на первом этапе

использовался точно так же, как и другие инструменты в "традиционном проектировании" - в черчении. Это отражает, не только общее отношение к САПР, но также и отношение тех, кто только начинает работать с САПР. Учащийся естественно сравнивает САПР с собственными знаниями, которые часто основаны на "не цифровых технологиях".

Программное обеспечение САПР находится в динамическом развитии. Действительно, каждая компания, разрабатывающая программы САПР практически ежегодно выпускают новые версии, в которых учитывается изменение аппаратного обеспечения и результаты достижений вычислительной геометрии.

Машинная графика является синтезом научных знаний, полученных в таких фундаментальных науках, как аналитическая и комбинаторная геометрия, линейная алгебра и вычислительная математика, геометрическая оптика, информатика и информационные технологии.

Сейчас САПР часто воспринимается как среда проектирования. Такой аспект САПР как среды проектирования возможно весьма характерен для нашего понимания САПР в начале 21-го века, когда появились такие особенности и тенденции информационных технологий как мультимедиа (объединяющей отдельные форматы данных) и цифровая связь.

46

Система САПР построена таким образом, что не требует специальных знаний и навыков в области компьютерной техники, программирования и математического моделирования. Единственное требование системы САПР, как и любого другого программного обеспечения: пользователь должен быть специалистом или должен хотеть изучить определенную предметную область.

Другая главная тенденция развития САПР: трехмерное – 3D моделирование и визуализация. Именно таким пакетом и является система КОМПАС-3D и его образовательная версия КОМПАС-3D LT 5.11.

Что для нас будет новым и важным?

1. В системе САПР мы будем создавать электронные цифровые документы, в первую очередь чертежи и модели в режиме интерактивной компьютерной графики. Электронные документы сохраняются в цифровом виде в виде файлов, которые могут быть легко переданы современными средствами телекоммуникаций, в том числе и по сети Интернет. Уже сегодня из более, чем 8 миллиардов технических изображений, не менее 15-ти процентов хранится в электронном формате.

2. Чертеж - язык общения инженеров. Современные САПР говорят на языке техники. Сегодня - это язык начертательной геометрии и инженерной графики. Новым является создание математической модели, в первую очередь геометрической. Это требует хорошего владения координатным методом, т.е. методами аналитической геометрии, и развитого пространственного мышления.

Итак, в ваших руках вычислительная машина, т.е. персональный

компьютер, которая значительно превосходит технику, которая была на самых высокотехнологичных предприятиях лишь 20 лет назад, и программное обеспечение САПР, которое еще десятилетие назад было секретом ведущих автомобилестроительных, самолетостроительных фирм и военной промышленности.

Преимущества использования электронных (цифровых) документов в проектировании

Практически все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни (и особенно - на работе), пришло в этот мир в виде технической документации, описаний и чертежей различного формата. Инженерная мысль - чем дальше, тем больше - нуждается в инструментах, которые бы соответствовали уровню решаемых проблем. Цифровая конструкторская документация по сравнению с традиционными, выполненными на бумаге, обладают следующими преимуществами.

1. Повышение производительности труда. В САПР повторяющиеся операции можно выполнить одной командой,

симметричные части можно начертить в определенной области чертежа, а затем

47

для копирования использовать операции симметрии, проще осуществляется исправление (редактирование чертежа) - при этом результат исправления незаметен.

После выполнения чертежа можно получить его копию на принтере или плоттере. Чертеж получается в полном соответствии с требованиями ГОСТ ЕСКД, чистым и аккуратным.

В САПР цифровой документ легко вызвать, изменить и вновь сохранить на диске компьютера. Легко создаются различные варианты проектов, труд проектировщика становится в значительной мере творческим. САПР берет на себя выполнение рутинной работы и делает труд чертежника и конструктора более производительным.

2. Точность. САПР обеспечивает большую точность выполнения чертежа и

трехмерных моделей. Пространственное положение можно задать с точностью до четырнадцати значащих цифр, все линии чертежа ясные и чистые, весь текст четкий. Измерения можно проводить непосредственно на чертеже, не прибегая к использованию масштабного множителя.

3. Хранение чертежей, выполненных в САПР, требует существенно меньше физического пространства по сравнению с хранением традиционных чертежей. Электронные документы “вечны”, срок их жизни практически не ограничен. Резервное копирование содержимого электронного архива чертежей и введение автоматизированной системы доступа к информации гарантирует сохранность документов.

4. Простой доступ к чертежу и легкость его передачи. Процесс поиска и просмотра чертежей значительно проще, если он

выполнен в САПР. Чертеж может быть передан электронным способом в любую точку страны или по всему миру, тогда как твердые копии (чертежи на бумаге) потребуют для этого дни и недели. Резко упрощается тиражирование электронных чертежей.

5. Цифровые документы могут содержать гиперссылки на связанные с ними материалы, звук, видео и т.п.

6. В современных условиях многие организации, особенно иностранные, не принимают бумажные копии конструкторской документации.

Графический язык

Графический язык промышленности и строительства охватывает такие разделы как: работа с линиями, текстом, геометрические построения, теория проекционного черчения, комплексный чертеж, осевые и ступенчатые разрезы, нанесение размеров и многое другое. Инженерная графика целиком определяется ГОСТ ЕСКД. Инженер, ученый или техник, который не знает или знает плохо основной способ общения - универсальный графический язык в

48

своей технической области - профессионально неграмотен. В инженерном процессе конструирования свыше девяносто процентов информации передается с помощью графического языка, при этом, конечно, существенную роль играет и язык математики, и устная речь.

Что необходимо добавить к знанию языка инженерной графики при использовании систем САПР?

Новая среда проектирование предполагает базовые знания в таких разделах, как

1. Операционная система Windows и базовые приложения, например текстовый редактор Word и графический редактор Paint.

2. Координатный метод в геометрии. 3. "Виртуальные" инструменты новой среды проектирования. 4. Язык графики - средство общения и способ отображения, хранения и

передачи геометрической, технической и другой информации об объектах. Прежде, чем изучать новую форму общения и создания электронных

документов - моделей и чертежей, мы должны изучить/повторить инженерный язык графики, который разрабатывался на протяжении многих лет. Инженерный язык графики позволяет выполнять чертежи так, чтобы содержащаяся в них информация интерпретировалась однозначным образом.

Появление цифровой среды проектирования

Исторически, идеи создания какого-либо изделия воплощались за чертежным столом, проверялись при изготовлении материальной модели, проверялись в лабораториях и на испытаниях. Поэтому, традиционные курсы инженерной графики (до-САПР) рассчитаны на обучение школьников и студентов использованию чертежных инструментов, основам геометрических построений, различным видам проецирования (в основном ортогональной проекции), выполнению комплексных эскизов и чертежей, нанесению размеров и теории допусков и посадок.

Научное содержание преподаваемых графических курсов до появления

САПР существенно не изменялось. Развитие аппаратных и программных графических средств ЭВМ (в том силе ПК или ПЭВМ), включая трехмерное - 3D твердотельное моделирование изменили методологию, т.е. структуру, логическую организацию, методы и средства инженерной разработки проекта. Сегодня чертежные инструменты, такие как рейсшины, треугольники, готовальни и многое другое, в большинстве чертежных залов считаются устаревшими, хотя владение традиционными инструментами выполнения чертежей останется необходимым умением еще на долгие годы.

49

Эффективное использование всей мощи новых компьютерных инструментов требует от студентов широкого диапазона разнообразных навыков. Пространственное или геометрическое воображение становится все более важным, так как компьютерные трехмерные модели - виртуальные модели все чаще заменяют изготовление реальных моделей. Инженер должен представлять, какой вид будет иметь создаваемое им изделие и должен уметь представить его как традиционным методом на бумаге, так и с помощью программ САПР.

Отличительные от традиционного метода выполнения чертежей свойства САПР.

1. В САПР создается объектно-ориентированный цифровой документ. 2. В САПР создается математическая модель (+дополнительная

информация) объекта, которая может быть передана для обработки в другие приложения: получение заготовок чертежей, восстановление наглядного изображения по чертежам, исследование свойств модели математическими методами, подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ, подготовка конструкторской документации и др.

Почему САПР не "электронный кульман"?

1. В САПР создается электронный цифровой документ (со всеми его преимуществами). Средства САПР предоставляют пользователю "виртуальные" электронные инструменты построения и моделирования, свойства которых значительно превосходят возможности традиционных инструментов черчения.

2. В системе САПР методами "визуального" построения создаются математические модели двумерных чертежей и трехмерных объектов, которые могут быть переданы в другие системы для последующей обработки: исследование, подготовка программ обработки на станках ЧПУ, подготовка конструкторской документации и т.п.

3. Работа с системой САПР предполагает знание языка инженерной графики: ГОСТ ЕСКД, навыков работы с компьютером и желание освоить новые средства проектирования. Полное освоение возможностей современных САПР требует фундаментальной инженерной подготовки будущего специалиста.

4. Формирование чертежа и трехмерных моделей средствами графического интерфейса пользователя. Заметим, что элементы современного графического интерфейса пользователя: окна, курсоры, меню, окна диалога, справочная система, пиктограммы стали сейчас настолько общеприняты, что трудно себе представить, как можно обходиться без них при работе с компьютером.

50

Общая информация о системе КОМПАС–3D LT

Итак, мы начинаем работу с системой КОМПАС-3D LT (версия 5.11), которая включает две подсистемы:

1. Чертежно-конструкторский редактор КОМПАС-ГРАФИК 5 LT и 2. Редактор трехмерных твердотельных моделей КОМПАС-3D 5.11. В системе возможен обмен информацией между файлами

конструкторских документов и трехмерными моделями. Подсистема КОМПАС-ГРАФИК 5 предназначена для автоматизации

проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Она может успешно использоваться в машиностроении, архитектуре, строительстве, составлении планов и схем - везде, где необходимо разрабатывать и выпускать чертежную и текстовую документацию.

Подсистема КОМПАС-3D LT 5.11 предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей (в профессиональной модели КОМПАС-3D 5.11 для создания сборок) с целью передачи геометрии в расчетные пакеты и в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, а также создания полного комплекта конструкторской документации на изделие.

КОМПАС-3D ориентирован на формирование моделей конкретных изделий, содержащих как типичные, так и нестандартные, уникальные конструктивные элементы. Параметризация трехмерных моделей позволяет быстро получать типовые детали и сборки на основе однажды спроектированного прототипа.

Требования к аппаратным средствам

КОМПАС-3D LT предназначен для использования на персональных компьютерах типа IBM PC 486/Pentium, работающих под управлением русскоязычной (локализованной) либо корректно русифицированной версии операционных систем MS Windows 95/98/NT/ME/2000/XP.

Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и

запуска системы: 1. процессор 486DX2-66 2. оперативная память 16 Мб 3. графический адаптер SVGA с видеопамятью 512 Кб (поддерживающий

разрешение не менее 800*600*16 цветов) 4. цветной монитор SVGA привод CD-ROM 5. свободное пространство на жестком диске не менее 20 Мб 6. манипулятор мышь, совместимый с MS Mouse

51

Характеристики компьютера, рекомендуемые для эффективной работы с КОМПАС-3D LT:

1. процессор Pentium 133 и выше 2. оперативная память 32 Мб 3. графический адаптер SVGA с видеопамятью 1 Мб или более

(поддерживающий разрешение не менее 800*600*256 цветов) 4. цветной монитор SVGA c размером диагонали экрана 17" и более

При получении бумажных копий документов могут использоваться любые модели принтеров и плоттеров, для которых имеются драйверы, разработанные к установленной на Вашем компьютере версии Windows.

В сентябре 2000 г. компания Аскон объявила о выпуске очередной версии системы трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D со средствами моделирования сборок - рис. 53.

Рис. 53. Экран системы твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Основные задачи, которые решает система КОМПАС-3D – формирование

математической трехмерной модели детали с целью передачи геометрии в различные расчетные пакеты или пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, а также создание конструкторской документации на разработанные детали.

В апреле 2003 года компания АСКОН представила новое поколение своего программного комплекса КОМПАС V6. Комплекс состоит из нескольких основных компонентов:

– ядром является система управления инженерными данными и жизненным циклом изделия корпоративного уровня ЛОЦМАН:PLM, содержащая всю информацию об изделиях, обеспечивающая "прозрачный информационный обмен с управленческими и учетными модулями корпоративных систем класса ERP и MRP II;

52

– информационная платформа — набор единых баз данных (справочников) серии ЛОЦМАН, к которым обращаются остальные компоненты комплекса. К справочным относятся данные о материалах и сортаментах, используемых при производстве и эксплуатации выпускаемых изделий; данные о стандартных изделиях, используемых при комплектовании выпускаемых сборочных единиц; данные по единицам измерений; данные по оборудованию и инструменту, используемым в процессе производства и т.д.

– системы автоматизации конструкторской подготовки производства КОМПАС-3D и КОМПАС-ГРАФИК с множеством дополнительных специализированных САПР и библиотек;

– система автоматизации технологической подготовки производства КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, включающая дополнительные модули технологических расчетов, формирования отчетов и т.д.;

На первом этапе для нас представляет интерес система КОМПАС-3D V6, экраны которой, показаны на рис. 54.

Рис. 54 Экраны системы КОМПАС V6.

53

В КОМПАС V6, в частности, реализованы: - перемещаемые панели инструментов, введена Компактная панель -

особый объект, на котором можно разместить несколько инструментальных панелей. Доступ к ним осуществляется кнопками-переключателями панелей. Аналогом в КОМПАС 5 являются Инструментальная панель и Панель переключения.

- Вместо Строки параметров объектов введена Панель свойств. Режим работы и положение Панели свойств можно менять. В зависимости от размещения Панели свойств ее элементы располагаются в столбец или в строку.

- Запись документов в растровые форматы BMP, TIFF, GIF, JPEG, PNG, TGA (по команде Сохранить как…).

- Усовершенствован процесс отображения трехмерных моделей: увеличена скорость формирования изображения и "плавность" вращения модели.

Можно надеяться, что фирма АСКОН, верная своим традициям поддержки российского образования, в следующем году выпустит образовательную версию КОМПАС V6.

54

Литература и ресурсы Интернет

Литература

1. Brad A. Myers. "A Brief History of Human Computer Interaction Technology." ACM interactions. Vol. 5, no. 2, March, 1998. pp. 44-54.

2. Атанасян Л.С., Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б. и др. Геометрия: Учеб. для 7-9 кл. общеобразовательных учреждений. - 10-е изд. - М.: Просвещение, 2000. - 335 с.

3. Атанасян Л.С., Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б. и др. Геометрия: Учеб. для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений. - 9-е изд. - М.: Просвещение, 2000. - 206 с.

4. Белоцерковский О.М. // Информатика и образование. 1994. №1. С. 3 5. Белошапка В.К., Лесневский А.С. // Информатика и образование. 1993. №3.

С. 60-66. 6. Богуславский А.А. ПМК №6 "Школьная система автоматизированного

проектирования (www.informika.ru, раздел "Образовательные ресурсы"). 7. Богуславский А.А., Зачем в школе нужна система трехмерного

моделирования // XIV Межд. конф. "Применение новых технологий в образовании", 26-27 июня 2003 г., - Материалы. - Троицк.-2003.- С.15-16

8. Богуславский А.А., Образовательная система трехмерного проектирования "КОМПАС 3D LT". // Школа и производство, №3, 2002 г. - С.77-84

9. Богуславский А.А., Павлова А.А., Притула Ю.И. Результаты эксперимента обучения студентов интегральному курсу "Начала графики" (ручной и компьютерный варианты). VIII Межд. конф. "Преподавание технологии в школе. Подготовка учителей технологии и предпринимательства". Москва, МИОО, 2002, С. 239-242

10. Богуславский А.А., Тетраэдр в кубе или твердотельное моделирование в школе // Компьютерные инструменты в образовании. СПб., 2003., № 3.-С. 21-30.

11. Богуславский А.А., Усенков Д.Ю. Новый век и цифровая среда проектирования. // Информатика и образование. - №8. - 2002. - С. 78-82.

12. Богуславский А.А., Усенков Д.Ю. Система автоматизированного проектирования "КОМПАС–3D LT" // Информатика и образование, № 4, 2002 г.- С. 79-84

13. Ботвинников А.Д. и др. Методическое пособие по черчению: К учебнику A.Д. Ботвинникова и др.«Черчение 7-8 классы" / A.Д. Ботвинников, B.Н. Виноградов, И.С. Вышнепольский - М.: ООО "Издательство "Астрель": ООО "Издательство АСТ", 2003. - 159 с.: ил.

55

14. Ботвинников А.Д. и др. Черчение: Учеб. для 7-8 кл. общеобразоват. учреждений / А.Д. Ботвинников, В.И. Виноградов, И.С. Вышнепольский. - 9-е изд. - М.: Просвещение, 1999. - 222с.

15. Вышнепольский В.И. и др. Рабочая тетрадь: К учебнику A.Д. Ботвинникова и др.«Черчение 7—8 классы" / В.И. Вышнепольский - М.: ООО "Издательство "Астрель": ООО "Издательство АСТ", 2003. - 79 с.: ил.

16. Вышнепольский И. С. Техническое черчение, 5 издание. - М.: Высшая школа, Академия, 2001. - 493 с.

17. Гервер В.А. Творчество на уроках черчения: Книга для учителя. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999, - 144 с.

18. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики.: М., Наука, 1987. 19. Залогова Л.А. Практикум по компьютерной графике. - М.: Лаборатория

Базовых Знаний, 2001. - 32- с.: ил. 20. Коваленко В. Системы автоматизации проектирования вчера, сегодня,

завтра ИПМ РАН, Москва ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ #02/97 kvn@spp.keldysh.ru

21. Красильникова Г., Самсонов В., Тарелкин С. Автоматизация инженерно-графических работ. - СПб.: Издательство "Питер", 2000. - 256 с.

22. Кучукова Т.В. Черчение. Второй год обучения 8 класс: Разрезы: Рабочая тетрадь № 2. - М.: ВентанаГраф, 2000. - 80 с.

23. Кучукова Т.В. Черчение. Второй год обучения 8 класс: Чертежи типовых соединений деталей: Рабочая тетрадь № 3. - М.: ВентанаГраф, 2000. - 80 с.

24. Лавров С.С. // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. №3. С 21-31

25. Левицкий В.С. Машиностроительное черчение и автоматизация выполнения чертежей: Уч. -М.: Высшая школа, 2000. - 422 с.

26. Майкл Ласло. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++: Пер. с англ. - М.: "Издательство БИНОМ", 1997. - 304 с.

27. Макарова М.Н. Перспектива. - М.: Просвещение, 1989. 28. Малых А.Е. ГАСПАР МОНЖ И ЕГО “НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ”.

Пермский государственный университет 29. Нартова Л.Г., Тевлин А.М., Полозов В.С., Якунин В.И. Курс начертательной

геометрии с алгоритмами для ЭВМ; под ред. Л.Г. Нартовой и А.М. Тевлина. - М.: Изд-во МАИ, 1994. - 256 с.

30. Николаева И. КОМПАС-3D - система, которую ждали. САПР и графика. - №8.-1999.-С. 56. - www.sapr.ru.

31. Новосельцев С. Цифровая конвергенция Сергей PC Magazine Online - Архив

56

32. Павлова А. А., Корзинова Е.И. Графика в средней школе: Методическое пособие для учителя графики - учебного модуля образовательной области "Технология" в средней общеобразовательной школе. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. - 96 с.

33. Павлова А.А., Графика и черчение: 7-9 классы: Рабочая тетрадь № 4. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 104 с.

34. Павлова А.А., Жуков С.В. Черчение. Учеб. для уч-ся 9 кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003 - 272 с.

35. Павлова А.А., Корзинова Е.И. Графика и черчение: 7-9 классы: Рабочая тетрадь № 1. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 112 с.

36. Павлова А.А., Корзинова Е.И. Графика и черчение: 7-9 классы: Рабочая тетрадь № 2. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 128 с.

37. Павлова А.А., Корзинова Е.И. Графика и черчение: 7-9 классы: Рабочая тетрадь № 3. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 112 с.

38. Потемкин А. Инженерная графика. Просто и доступно. СПб: Издательство "Лори". - 492 с.

39. Потемкин А.Н. Трехмерное твердотельное проектирование — М.: Компьютер-Пресс, 2002, 294 с.: илл.

40. Потемкин А.Н. Инженерная графика. Просто и доступно - Издательство "Лори", 2000 г. - 492 с.: ил. (www.kompas-edu.ru).

41. Преображенская Н.Г. Черчение. Второй год обучения 8 класс: Архитектурно-строительное черчение.: Рабочая тетрадь № 5. - М.: ВентанаГраф, 2000. - 64 с.

42. Преображенская Н.Г., Кучукова Т.В., Беляева И.А. Черчение. 7 класс. Рабочая тетрадь № 1. - М.: ВентанаГраф, 1999. - 48 с.

43. Преображенская Н.Г., Кучукова Т.В., Беляева И.А. Черчение. 7 класс. Рабочая тетрадь № 2. - М.: ВентанаГраф, 1999. - 24 с.

44. Преображенская Н.Г., Кучукова Т.В., Беляева И.А. Черчение. 7 класс. Рабочая тетрадь № 3. - М.: ВентанаГраф, 1999. - 56 с.

45. Преображенская Н.Г., Кучукова Т.В., Беляева И.А. Черчение. 7 класс. Рабочая тетрадь № 4. - М.: ВентанаГраф, 1999. - 40 с.

46. Преображенская Н.Г., Преображенская И.Ю. Черчение. Второй год обучения 8 класс: Сечения: Рабочая тетрадь № 1. - М.: ВентанаГраф, 2000. - 64 с.

47. Преображенская Н.Г., Преображенская И.Ю. Черчение. Второй год обучения 8 класс: Чтение и деталирование сборочных чертежей: Рабочая тетрадь № 4. - М.: ВентанаГраф, 2000. - 64 с.

57

48. Ройтман И.А. Владимиров Я.В. Черчение: Учебное пособие для учащихся 9 кл. общеобразовательных учреждений. -М: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999, - 328 с.

49. Ройтман И.А. Методика преподавания черчения. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 240 с. - (Библиотека учителя черчения).

50. Романычева Э.Т. и др. Инженерная и компьютерная графика: Кн.+CD. - М.: ДМК Пресс, 2001.- 592 с.

51. Соловьев С.А., Буланже Г.В., Шульга А.К. Задачник по черчению и перспективе: Учеб. пособие для сред. худож. учеб. заведений. - 2-е изд., доп. - М. Высш. шк., 1988. - 368 с.

52. Степакова В.В. и др. Карточки-задания по черчению: 8 кл.: Пособие для учителя / В.В. Степакова, Л.Н. Анисимова, В.А. Гервер, Л.В. Курцаева, Р.М. Миначева; под ред. В.В. Степаковой. - М.: Просвещение, 2000. - 64 с.

53. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. 10-11 классы. М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, Лаборатория Базовых знаний, 2002, 450 с.: илл.

54. Угринович Н.Д. Преподавание курса "Информатика и информационные технологии". Методическое пособие. М., – Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 96 с.: илл.

55. Угринович Н.Д., Босова Л.Л., Михайлова Н.И. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. – Лаборатория Базовых Знаний, 2001, 256 с.: илл.

56. Упольников С.А. Преподавание компьютерной графики Новосибирский государственный университет upol@comcen.nsk.su

57. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве: Пер. с англ. - М.:, 1982. - 304 с.

58. Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики: в 2-х книгах. Пер. с анг. - М.: Мир, 1985. - 368 с.

59. Фролов М.И. Учимся анимации на компьютере. Самоучитель для детей и родителей / М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 288 с.

60. Фролов С.А., Покровская М.В. В поисках начала. - Минск: Изд-во “Вышэйшая школа”, 1985.- 189 с. (история графики)

61. Хакимов Г.Ф., Вахитов Р.Р. Эвристические графические задачи: В помощь учителю черчения, - М.: Школа-Пресс, 1999. 112 с. (Библиотека журнала "Школа и производство", вып. 3

62. Частиков А.П. История компьютера. - М.: Информатика и образование, 1996. - 128 с.

63. Чекмарев А.А. Справочник по машиностроительному черчению, изд. 2-е,-М.: Высшая школа, Академия, 2000. - 493 с.

58

Ресурсы Интернет

1. http://butler.cc.tut.fi/~penttila/CADlect97/CAD1.htm CAD – basics. Part 1 and Part 2.

2. http://cdl.bmstu.ru/~shajtura/ Школьные ГИС 3. http://farm-tm.narod.ru/ Кафедра "Технология машиностроения".

Воронежский государственныйтехнический университет. 4. http://fio.ifmo.ru/archive/group11/c2wu3/glava1d.htm Пример применения

графического редактора Paint для преподавания черчения 5. http://gor.h1.ru/ Морской государственный технический университет г.

Санкт-Петербурга. Информация для студентов. Лабораторные работы на базе системы КОМПАС. Горавнева Т.С.

6. http://home.ural.ru/~uib/ Копия сайта Ярославского государственного педагогического университета.

7. http://hyperserver.engga.uwo.ca/es488a/notes.htm 8. http://imp-world-r.narod.ru/contents.html Невозможные фигуры 9. http://leonardo.al.ru/doc/machine.htm 10. http://library.thinkquest.org/C006970F/ SpaceCAD 11. http://mane.mech.virginia.edu/~engr160/Graphics/Outline.html ENGINEERING

DESIGN GRAPHICS AND COMPUTER AIDED DESIGN 12. http://mecadserv1.technion.ac.il/~me91pa1/class/Technion/technion2001.html

Pro/Engineer 2000i 13. http://niac.natm.ru/graphinfo.nsf/ Энциклопедия компьютерной графики,

мультимедиа и САПР 14. http://personal.primorye.ru/mwcenter/base.htm Домашняя страница Митюк А. 15. http://power.nstu.ru/graph/www/eu/index.html Инженерная графика Словарь-

справочник, Нижний Новгород. 16. http://pvtakadem.newmail.ru/andrey/illusion.htm Картинки-иллюзии.

Невозможные фигуры. 17. http://robot0.ge.uiuc.edu/~smejkal/GE103/ GE103 ON-LINE TUTORIAL 18. http://sapr.hut.ru/stand_gost/S02000.htm ГОСТы ЕСКД 19. http://scientist.nm.ru/leo09.html Леонардо да Винчи 20. http://virlib.eunnet.net/win/metod_materials/wm8/index.htm Хремли Г.П.

Берланд В.Э. Основы топографического черчения 21. http://vm.fesma.ru/Texn_h/Auto_th.htm Болотов В.П. Техническое черчение

59

22. http://web.eltech.ru/education/geom_pc/index.htm Начертательная геометрия. Практическое пособие. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет.

23. http://www.aec.neva.ru/graph Большаков П.В, Сергеев А.А., Кобычев П.Г. Компьютерная поддержка графической, геометрической и конструкторской подготовки, Санкт-Петербург. 1998. -

24. http://www.ascon.ru; http://www.kompas.kolomna.ru АСКОН в Интернет: 25. http://www.bozdoc.f2s.com/CAD-History.htm CAD - History 26. http://www.brstu.ru/sdm/index.htm. Кафедра "Строительные и дорожные

машины". Братский государственный технического университет. 27. http://www.cad.dp.ua/stats/kompas.html краткие сведения о системе

проектирования КОМПАС 3D LT 28. http://www.caddprimer.com/architecture_cad_chapter_tutorial.html CADD

Primer 29. http://www.cae.wisc.edu/~me231/interactivecad/readers/contents.htm

Introduction to CAD and Mechanical Drafting 30. http://www.cedu.niu.edu/scied/presentations/100_percent K. P. King

"Стопроцентная эффективность". 31. http://www.cs.princeton.edu/~min/cs426/applets.html 32. http://www.deti.spb.ru/spis22.htm Чертанова Е. Кто нам в школе помогает?

Тот, кто чертит и стирает... // А почему? - 1998. - N9. - С.22-24. 33. http://www.dvgups.ru/METDOC/ENF/NACHGEOM/METOD/RAZMER/SMOL

NIK1.HTM Н.Г. Смольникова Размеры и их предельные отклонения. Допуски и посадки. Методич.. пособие

34. http://www.ecourses.ru:9000/courses/7/START.HTML Компьютерная графика Электронный учебник

35. http://www.edeinc.com/Cadence/98Mar/Article98Mar.html MCAD Renaissance of the 90's

36. http://www.engr.panam.edu/~scrown/graphics/notes/index.htm Engineering Graphics Lecture Notes

37. http://www.engr.ukans.edu/~rhale/ae421/01INTR/ Modern Graphics Communication

38. http://www.geocities.com/SiliconValley/Pines/1684/Penrose.html 39. http://www.geoplan.ufl.edu/classes/fgdlclass/pages/lesson1/ растровая и

векторная графика 40. http://www.howstuffworks.com/3dgraphics.htm How 3-D Graphics Work

60

41. http://www.informika.ru/text/database/geom/Draw/index.html Компьютерный конспект лекций по инженерной графике (Сенигова Н.П., Гусятниковой Т.В., Ларионовой Н.В., Дукмасовой В.С.) Автор и редактор Швайгер А.М.

42. http://www.informika.ru/text/database/geom/Geometry/index.html Компьютерный конспект лекций по начертательной геометрии (Сенигова Н.П., Гусятниковой Т.В., Ларионовой Н.В., Дукмасовой В.С.) Автор и редактор Швайгер А.М.

43. http://www.mame.mu.oz.au/~mcg/EngCom/ 436-105 Engineering Communications "Vision and Precision"

44. http://www.niac.natm.ru/graphinfo.nsf/5f7f2cd00c87d30e432566f9003f057a/1aacf283c8a1d1c24325691c002c9914?OpenDocument История CAD (перевод)

45. http://www.nostalgia.itgo.com/PaginepIng/IndesoftAzen.html Software History 46. http://www.sdcpro.com/ SilverCAD 47. http://www.tpub.com/engbas/ Engineering Basics (традиционный курс

черчения) 48. http://www.turbocad.com/frame.cfm?content=support/2Dmanual/manualch1.cfm

What is CAD? 49. http://www.tut.fi/units/arc/aml/CADlect97/CAD2.htm Развитие САПР. 50. http://www.uslugionline.ru/gallery/13/portfolio/example.html Сайт Елены

Кузьминой. Две задачи по геометрии 51. http://www.yspu.yar.ru/PROJECTS/INFOMET/GRAFRED/INDEX.HTM

Ярославский государственный педагогический университет 52. http://www2.ncsu.edu/ncsu/cep/oed/gc/acadtut/acadtut-home.html AutoCAD

Tutorials 53. www.kompas-edu.ru Образовательный сайт "КОМПАС в образовании" 54. www.tech.purdue.edu/cg/courses/tech519 Historical development of Graphics

TECH 519 G

Литература и ресурсы Интернет, добавленные в 2003 г.

Литература

1. Белоцерковский О.М. // Информатика и образование. 1994. №1. С. 3 2. Белошапка В.К., Лесневский А.С. // Информатика и образование. 1993. №3.

С. 60-66. 3. Богуславский А.А. ПМК №6 "Школьная система автоматизированного

проектирования (www.informika.ru, раздел "Образовательные ресурсы").

61

4. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики.: М., Наука, 1987. 5. Залогова Л.А. Практикум по компьютерной графике. - М.: Лаборатория

Базовых Знаний, 2001. - 32- с.: ил. 6. Лавров С.С. // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. №3. С 21-

31 7. Николаева И. КОМПАС-3D - система, которую ждали. САПР и графика. -

№8.-1999.-С. 56. - www.sapr.ru. 8. Потемкин А.Н. Трехмерное твердотельное проектирование — М.:

Компьютер-Пресс, 2002, 294 с.: илл. 9. Потемкин А.Н. Инженерная графика. Просто и доступно - Издательство

"Лори", 2000 г. - 492 с.: ил. (www.kompas-edu.ru). 10. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. 10-11

классы. М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, Лаборатория Базовых знаний, 2002, 450 с.: илл.

11. Угринович Н.Д. Преподавание курса "Информатика и информационные технологии". Методическое пособие. М., – Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 96 с.: илл.

12. Угринович Н.Д., Босова Л.Л., Михайлова Н.И. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. – Лаборатория Базовых Знаний, 2001, 256 с.: илл.

13. Фролов М.И. Учимся анимации на компьютере. Самоучитель для детей и родителей / М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 288 с. Ресурсы Интернет

1. (http://web-fizika.narod.ru/apple.htm) Великие математики прошлого и их великие теоремы В. ТИХОМИРОВ («Квант», 2000, N 2)

2. http://erudite.nm.ru/index.htm 3. http://kamensky.perm.ru/proj/dekart/index.htm 4. http://www.xycharts.com/ 5. Аргументы и факты, №05(1110) 30/01/2002 6. Васильева О.Л. учитель математики и информатики с. Кама Куйбышевского

района Новосибирской области. Сайт "Великие юбиляры" http://www.nsk.fio.ru/works/021/group3/index.html.

7. Обухов Д. Н. http://tambov.fio.ru/vjpusk/vjp039/rabot/35/index.html 8. "Открытая астрономия" фирма Физикон 9. Семенов А., Знание -Сила, № 1, 1998