Чому нарисна геометрія та інженерна графіка вважаються "важкими" предметами?

Одними з найбільш »важких» предметів для студентів перших курсів інженерних, особливо будівельних, спеціальностей ВУЗів є Нарисна геометрія та Інженерна графіка.

Традиційно, у викладацькому середовищі, вважається, що основне призначення курсу Нарисна геометрія - це розвиток просторового мислення у студентів і створення теоретичної бази для подальшого курсу, Інженерної графіки (технічного креслення). Разом з тим, чи не заперечуючи цю тезу, слід зазначити таке. У психології сприйняття давно вже відомо, що спочатку зачатками просторового мислення володіє всього кілька відсотків населення. Цілеспрямований відбір, за ознакою наявності просторового мислення у абітурієнтів основних технічних спеціальностей, не ведеться. Отже, у більшої частини студентів просто відсутнє те, що передбачається розвивати.

Спроба ж розвинути просторове мислення »на порожньому місці», укупі з відсутністю чіткого уявлення (у навчає і навчається) про те, навіщо це все потрібно і призводить до такого стану, коли Нарисна геометрія потрапляє в розряд »важких» курсів.

Історично Нарисна геометрія розвивалася як прикладна математична дисципліна, покликана вирішувати інженерно-технічні задачі з використанням графічних методів. До недавнього часу вона була єдиним »постачальником» алгоритмів розв'язання складних інженерних завдань. Глибоко формалізований математичний апарат, використовуваний нарисної геометрії, дозволяє їй обходитися і без просторового уявлення процесу вирішення тієї чи іншої задачі. Найбільш характерно це задач багатомірного простору.

З точки зору прикладної математики Нарисна геометрія є системою моделювання простору, що базується на власному методі - проектуванні. У цьому випадку проекційні креслення розглядаються як плоскі еквіваленти просторів різної розмірності.

При такому підході до вивчення нарисної геометрії на перший план виходить завдання з вивчення формальних методів реалізації моделей об'єктів простору на кресленнях (плоских еквівалентах). А це вже не вимагає наявності в студента просторового мислення. Вирішення тієї чи іншої задачі зводиться до вивчення системи, правил, що реалізують методи нарисної геометрії, базуються на формальній логіці. Розгляд розширеного Евклидова простору (простору, доповненого невласними елементами) дозволяє значно скоротити число таких правил. А підхід до геометрії тривимірного простору з точки зору багатовимірного ще більш спрощує завдання. Всі позиційні і метричні задачі для об'єктів різної розмірності вирішуються з використанням одних і тих же алгоритмів.

Розгляд методу двох зображень, як базового для побудови креслень об'єктів тривимірного розширеного Евклидова простору, дозволяє одноманітно підходити до побудови, як ортогональних креслень (епюр Монжа), так і наочних (аксонометрии і лінійна перспектива), що вельми важливо в подальшому для вивчення алгоритмів машинної графіки . Перехід від класичного Епюра Монжа до аріфметізірованному (координованим) робить відчутною зв'язок Нарисної геометрії з комп'ютерними технологіями проектування складних інженерних об'єктів.

Досвідчені викладачі добре знають, що навіть найслабші студенти при переході від нарисної геометрії до вивчення основ Технічного креслення (Інженерної графіки) як би знаходять друге дихання. Це більшою мірою пояснюється тим, що здійснюється перехід від теоретичних креслень абстрактних геометричних об'єктів, таких як: точки, лінії, поверхні, до креслень реальних об'єктів. Абстрактне мислення, необхідне для теоретичних креслень, може бути заміщено практичним, менш трудомістким для багатьох учнів.

Не дивлячись на те, що обидва курсу, Нарисна геометрія та Інженерна графіка, використовують загальний метод побудови креслень, технічні креслення не є точними, вони умовні. Правила їх виконання в, основній своїй масі, базуються на обмеженнях, що накладаються ГОСТами. Якщо виключити вимогу проекційної зв'язку, то навряд чи можна знайти що-небудь об'єднуюче теоретичні та технічні креслення. Побудова технічних креслень регламентується системою умовностей і спрощень. Більш того, для креслень різних видів виробів ці умовності та спрощення носять різний характер.

З урахуванням усього сказаного твердження про те, що нарисна геометрія - це база для Інженерної графіки, є досить спірним. Ця теза підтверджується і багаторічним досвідом роботи з випускниками коледжів та технікумів. Такі студенти дуже грамотно виконують креслення технічних виробів і абсолютно безпорадні при виконанні теоретичних креслень абстрактних об'єктів, креслень Нарисної геометрії.

Підводячи певний проміжний підсумок, можна сказати, що Нарисна геометрія не забезпечує формування і розвиток просторового мислення і не є базою для вивчення Інженерної графіки.

Отже, виникає питання, яке ж місце, в даний час, займає Нарисна геометрія в системі підготовки фахівців технічного профілю?

Як не дивно це може здатися, відповідь на це, здавалося б, риторичне питання, може бути наступний. Нарисна геометрія є основоположним предметом при підготовці висококваліфікованого фахівця. І це пояснюється наступним.

Підготовка сучасного фахівця орієнтована на використання ним у практичній діяльності засобів обчислювальної техніки, що моделює ті чи інші виробничі процеси, роботу технічних об'єктів і самі об'єкти. Все це базується на формальному описі об'єктів і процесів. Останнє ж неможливе без звернення до об'єктів розширеного Евклидова простору, знання позиційних і метричних їх властивостей, методів їх перетворення, без відповідної »геометричній культури» користувача.

Саме цю геометричну культуру і формує Нарисна геометрія. Основними її завданнями на нинішньому етапі стають:

- Формування формальної моделі розширеного Евклидова простору;

- Формування системного підходу до процесу вирішення позиційних-них і метричних завдань;

- Формування умінь геометричного моделювання процесів, систем і складних технічних форм.

Вирішення цих завдань лежить у площині модернізації робочих навч-них програм. У межах, встановлених освітніми стандартами, необхідно збільшити обсяги годин, планованих на вивчення розділів конструювання кривих і поверхонь. Використання в промисловості ідеології 3D проектування вимагає більш повної ув'язки методів побудови ортогональних креслень з метрично певними кресленнями »наочних зображень» (аксонометрии і перспективи).

При проведенні практичних занять, в першу чергу, необхідно звертати увагу на вироблення у студентів стійких навичок у конструюванні геометричних об'єктів по наперед заданих властивостях. Не можна протиставляти рішення задач »в просторі і на кресленні», бо креслення, будучи еквівалентом простору, служить тільки для візуалізації тих чи інших його об'єктів, в тій чи іншій формі.

Різні методи вирішення на кресленнях завдань, в основному, визначаються особливостями отримання (побудови) їх як еквівалентів. Найбільшу увагу слід приділяти тим методам вирішення геометричних завдань, які надалі використовуються в CAD / CAM системах.

Останнє справедливо і для курсу інженерна графіка (Технічне креслення). В першу чергу студент повинен засвоїти ту інформацію, яка необхідна для налаштування системи при виконанні тієї або іншої проектної задачі. Після закінчення курсу Інженерна графіка студент повинен мати стійке уявлення про тих загальних умовності та спрощення, які застосовуються при виконанні технічних креслень.

Вивчення правил виконання спеціальних креслень повинні бути віднесені на спеціальні курси. Розуміння, навіщо і чому саме так виконуються ці креслення, в більшості випадків, неможливо без знання технології виробництва. Навчання креслення не закінчується на першому курсі вузу. Як писав В.С.Левіцкій «... інженер вчитися креслити все своє свідоме життя ...».