Элективный курс «Компьютерное моделирование и автоматизированное изготовление изделий»

Автор: Григошкина Н.В.

Профилизация старшей ступени общеобразовательной школы остается, и по сей день, ведущим направлением модернизации российского образования. Профильное обучение является не узкой ориентацией лишь на одну профессию, а позволяет создать условия для внедрения программы по становлению личности старшеклассника в том или ином профиле как перспективной базы подготовки к будущему освоению любой профессии в рамках данного профиля (физико-математического, гуманитарного, естественнонаучного и т.д.). В рамках обучения в старшей профильной школе учащийся должен получить опыт изучения специализированных дисциплин в рамках выбранного направления.

Одной из эффективных форм взаимодействия учителя и ученика с применением практической деятельности являются ¬– элективные курсы. Элективные курсы в большей степени способствуют реализации практикоориентированного принципа в обучении, создают условия для осознанного выбора учащимися будущей образовательной траектории.

Организация элективных занятий по информатике в классах информационно-технологического профиля является важным условием для реализации дифференцированного подхода в условиях профильного обучения, когда важно формирование профессионально значимых личностных качеств и начальных профессиональных умений, их применение на практике, эффективное использование информационных технологий в определенной профессиональной области.

Развитие аппаратного и программного обеспечения современных компьютеров привело к стремительной информатизации всех сфер производственной, общественной, образовательной деятельности. Современные производственные задачи решаются при помощи разнообразных прикладных инструментальных сред. На первый план выступает потребность современного общества в специалистах по использованию этих сред для решения конкретных прикладных задач в различных сферах трудовой деятельности.

Современная сельская школа живет в постоянном стремлении привлечь как можно больше учеников в свои школы, реализуя различные учебные программы, создавая интересную, информационно насыщенную среду обучения, используя разнообразные мультимедийные, программные, аппаратные средства.

В 2004 году в рамках государственной программы в ГБОУ СОШ с. Домашка была осуществлена поставка малогабаритного фрезерного станка RolandModela MDX-15, предназначенного для обработки металла, дерева и других материалов. Сегодня станки с числовым программным управлением (ЧПУ) используются во многих отраслях производственной деятельности, однако не каждый оператор такого станка знаком с компьютерным объемным моделированием.

Развитие новых технологий, сопровождающееся интеграцией программных и технических средств, привело к появлению относительно простых программ компьютерного моделирования, в которых предусмотрено управление внешним исполнительным органом. Программы, поставляемые вместе со станками с ЧПУ, позволяют свести процессы моделирования и обработки изделий к последовательности достаточно простых действий пользователя, освоить которые по силам даже учащимся.

Наличие в школе станка с ЧПУ продиктовало необходимость в проведении элективного курса по изучению этого оборудования. Поскольку можно было констатировать недостаток методических разработок в этом направлении, нами был разработан элективный курс «Компьютерное моделирование и автоматизированное изготовление изделий». Данный курс является предметом по выбору для учащихся 10 или 11 класса старшей профильной школы информационно-технологического профиля, но при желании его можно адаптировать и для других профилей.

Целью изучения элективного курса является знакомство с CALS-технологиями и приобретении знаний и навыков, необходимых для решения конкретных практических задач. Все вопросы, связанные с техническим и программным обеспечением, рассматриваются применительно к станку Modela MDX-15 (MDX-20) и его программному обеспечению, однако предлагаемая методика может быть реализована и на других программно-станочных комплексах отечественного и зарубежного производства.

Элективный курс представляет собой набор практических заданий, направленных на приобретение знаний, умений и навыков по использованию программы 3D Engrave и программно-станочного комплекса Roland Modela MDX-15.
Программа курса рассчитана на 34 часа и включает 14 часов на теоретическое изучение и 20 часов – на практическое освоение методов проектирования и способов изготовления изделий, 2 часа резервного времени.

Программа рассчитана на спаренные уроки, 2 часа в неделю, первый урок – разбор нового теоретического материала, второй – закрепление новых знаний и умений через практическую деятельность. По завершении изучения раздела два урока отводится на самостоятельное выполнение проекта, для контроля овладения ЗУН по текущему разделу. В первом и втором разделах учащиеся знакомятся с технологией изготовления простых гравюр, причем вначале они осваивают основные приемы обработки, а далее приобретают навыки моделирования и гравирования листовых деталей. В третьем разделе рассматриваются вопросы объемного фрезерования. Учащимся предстоит изучить основы получения сложных криволинейных поверхностей на гравировально-фрезерном станке.

В предлагаемом курсе используется известный своей эффективностью метод проектов. Он является комплексом дидактических средств, которые формируют у обучаемого умение анализировать задачу, искать и находить оптимальные пути ее решения, доводить замысел до реального изделия. Метод проектов позволяет наиболее полно раскрыть творческие возможности учащихся и способствует созданию положительной мотивации при выполнении даже самых примитивных операций.

Прохождение курса позволяет учащимся решить следующие задачи:

• ознакомиться с современными технологиями проектирования и производства изделий, основанными на использовании компьютерной техники;
• освоить методы решения простейших конструкторских и технологических задач;
• изучить основы механической обработки резанием и более подробно – метод фрезерования;
• изучить устройство и принцип работы настольного гравировально-фрезерного станка с ЧПУ, основные настройки и наладки;
• изучить конструкцию и геометрические характеристики режущего инструмента – фрезы, научиться выбирать параметры режима резания с учетом технологических свойств материала заготовки;
• приобрести навыки компьютерного трехмерного геометрического моделирования изделий;
• практически освоить все операции, связанные с обработкой объемной модели детали, генерацией управляющей программы для станка с ЧПУ и получением готового изделия;
• получить основные знания по документированию процессов проектирования и технологической подготовки производства изделий.

Экспериментальная проверка разработанного курса проводилась в 2011-2012 учебном году в ГОУ СОШ с. Домашка учителем Григошкиной Надеждой Владимировной на уроках информатики в 10 классе.

После изучения курса у учащихся заметно повысился интерес к изучению раздела «Моделирование и формализация» в общем, и к предмету «Информатика и информационно-коммуникационные технологии».

Таким образом, разработанный элективный курс «Компьютерное моделирование и автоматизированное изготовление изделий» способствует развитию умений учащихся в области 3D моделирования, дает начальные профессиональные навыки работы с фрезерным оборудованием и может эффективно использоваться учителями информатики в процессе изучения линии «Моделирования и формализации».

Литература

1. Иващенко, В.И. Компьютерное моделирование и автоматизированное изготовление изделий. Практикум по CAD/CAM технологиям. Текст: Учеб. пособие для учащихся старших классов школы и учреждений среднего профессионального образования / В.И. Иващенко, А.Б. Бейлин, А.И. Фрадков. Самара: СНЦРАН, 2005. – 149с.
2. Иващенко, В.И. Объемное моделирование деталей и сборочных единиц в среде КОМПАС-3D. Текст: метод. указания / В.И. Иващенко. – Самара: СГАУ, 2005. – 62 с.