В математике, в частности в геометрии, известны две тенденции при ее изучении:
— абстрагированию, которое вырабатывает логическую точку зрения и создает системную связь;
— к наглядности, которая обеспечивает живое понимание объектов и их внутренних отношений.
В преподавании графических дисциплин (начертательной геометрии, технического черчения) в техническом вузе эти две тенденции необходимо объединить для достижения цели обучения, что является одним из дидактических принципов.
Наглядность — это формирование смысла определенной системы посредством устойчивых зрительных образов. Наглядность можно подразделить на следующие два типа:
— непосредственная наглядность, основанная на наблюдении реальности, например формы окружающих промышленных и гражданских строений, рельефа земной поверхности и т. п.;
— опосредствованная наглядность, при которой предмет обучения выражается в определенной искусственно созданной модели, отражающей егр сущность, связи, отношения, например модели кривых линейчатых поверхностей, макета рельефа земной поверхности, карты лесных угодий и т. п.
Таким образом, принцип наглядности в обучении состоит в том, чтобы путем показа типовых моделей, изоморфных оригиналу, сформировать устойчивые, легко воспроизводимые в памяти образы, обеспечивающие возможность воспроизвести функциональное назначение объекта изучения в целом и осуществить стыковку его частей
Исходя из этих соображений, на кафедре инженерной графики в течение ряда лет проводится работа по разработке новых технических средств обучения — учебных приборов по геометрии и техническому черчению. Учебные приборы, как правило, разработанные на уровне изобретений, позволяют в динамике рассмотреть изучаемый материал, что повышает эффективность восприятия студентами учебного материала.
Авторами предлагается описание двух динамических учебных приборов, позволяющих осуществлять имитацию контактной сварки (шовной и точечной) и поэтапную аппликацию чертежей, демонстрирующих изображение и обозначение сварного шва на проекционном чертеже согласно ЕСКД.
Учебный прибор для демонстрации шовной сварки, содержащий две взаимно перпендикулярные панели, имитирующие плоскости проекций, с соответствующими чертежами на панелях. На горизонтальной панели смонтирован кронштейн с моделью исследуемого объекта. Она выполнена в виде сборно-разборной конструкции, состоящей из набора парных прозрачных пластин внахлестку с цилиндрическими пазами для размещения в них потенциометра и газоразрядной индикаторной лампы ИН-9, светящийся столбик которой имитирует сварной шов. Модель сварного аппарата включает в себя блок питания и пару электродов, выполненных в виде роликов, расположенных в одной плоскости. Каретка с роликами механически соединена с потенциометром, меняющим постоянное напряжение на лампе таким образом, что при их синхронном перемещении изменяется длина светящегося столбика на соответствующей индикаторной лампе. Набор чертежей располагается в проекционной связи с исследуемой моделью на горизонтальной и вертикальной панелях
Для демонстрации процесса образования контактной шовной сварки в динамике его развития каретку устанавливают в крайнее левое положение, прибор включается в сеть и каретка перемещается в крайнее правое положение. При движении каретки с роликовыми электродами по направляющим изменяется с помощью потенциометра напряжение на газоразрядной (индикаторной) лампе. Это приводит к изменению длины светящегося столбика, имитирующего образование сварного шва.
Для демонстрации изображения и обозначения сварного шва на горизонтальной проекции осуществляется поэтапная аппликация чертежей с помощью магнитных планок:
— изображение сварного шва в виде сплошной основной линии или прерывистой основной линии (шаговый шов);
— изображение графического знака сварки в виде линии-выноски с одно-сторонней стрелкой и полочкой по ГОСТ 2.312-72 для однорядного или двухрядного шва;
— обозначения контактной шовной сварки.
Второй учебный прибор для демонстрации контактной точечной сварки имеет аналогичную конструкцию. Отличительной особенностью этого прибора является расположенная на кронштейне модель сварного аппарата. Она включает в себя блик питания, токопроводящие шины и два соосных сменных электрода, выполненных в виде цилиндров малого диаметра с возможностью регулирования зазора между ними. На кронштейне укреплена модель исследуемого объекта, состоящая из набора парных прозрачных пластин, соединенных внахлестку, со сферическими пазами с размещенными в них светодиодами, поэтапное высвечивание которых имитирует в динамике образование дискретного ряда контактных точек сварки. Шаговое устройство обеспечивает перемещение электродов для необходимой конфигурации сварного шва.
Прибор комплектуется набором чертежей, представляющих собой фрагменты изображений сборно-разборной конструкции, условных изображений контактной точечной сварки, соответствующих кодированных обозначений по стандарту
Для демонстрации процесса образования контактной точечной сварки в динамике прибор включается в сеть и каретка с электродами приводится в движение с помощью электропривода. В нужный момент включается шаговое устройство и электроды прижимаются к поверхностям прозрачных пластин, а от источника питания по токопроводящим шинам подается напряжение на первый светодиод, который, загораясь, имитирует процесс сварки в одной точке. Последовательное перемещение устройства обеспечивает дискретноевысвечивание светодиодов, что и имитирует заданную конфигурацию контактного точечного шва.
Действующие макеты приборов разработаны, изготовлены и используются в учебном процессе с 1994 г. Семейство подобных динамических приборов, разработанных на кафедре, позволяет на практических и лекционных занятиях создать необходимую проблемную ситуацию и обеспечить выработку навыков комбинаторно-пространственного мышления у студентов.
По материалам выполненной работы авторами поданы заявки на изобретение №93041498/12 от 07.08.93 и №94001071/12 от 14.10.93.
Литература
- Зажигаев Л.С., Кишъян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. - М.: Атомиздат, 1978. -232