С. И. Вавилов «Современные проблемы науки и техники» «С помощью изображений человек стал видеть почти всё и почти везде…»

Знакомство с основными методами графического моделирования, способами преобразования графических изображений с целью извлечения заключающейся в них информации, необходимое человеку в любой сфере деятельности: в образовании, науке, технике и искусстве.

Содержанием учебного предмета «Графика и проектирование» являются основы теории графических изображений и усвоение методов геометро-графического моделирования.

Формирование графической культуры осуществляется первоначально в школьном образовании.

Школьникам необходимо знать, что графические изображения выступают в разном качестве. В одних случаях это перспективные трехмерные изображения разного вида (иллюстрации, рисунки, фото и др.). Они дают непосредственное, «фотографическое» отображение объектов, процессов и явлений. В других случаях, это проекционные изображения, сохраняющие разную степень подобия с объектами. Эти проекционные модели-изображения дают возможность реконструировать их, решать метрические и позиционные задачи. В-третьих, графические изображения выступают в роли знаковых символических обозначений, позволяющих устанавливать связи объектов и моделировать процессы и явления, не поддающиеся непосредственному наблюдению. Графические изображения одновременно выступают как важное средство коммуникации и передачи информации.

В настоящее время в созидательной практике людей во всех областях их профессиональной деятельности происходят качественные изменения требований к сохранению, преобразованию и передаче визуальной (графической) информации. Помимо этого, в проектной и исследовательской деятельности непрерывно уменьшается объем инструментальных (ручных) построений изображений и возрастают требования к их выполнению путем использования средств машинной (компьютерной) графики, что приводит к сокращению сроков проектирования объектов. С их помощью обрабатывается огромное количество информации, которая выдается в наглядной, компактной форме. Возрастает оперативный обмен графической информацией. Графические (геометрические) модели позволяют обеспечить эффективное внедрение математических методов в проектирование и технологические процессы.

Поэтому возникла объективная необходимость обновления и конструирования нового содержания графической подготовки школьников.

Первостепенное значение в обучении отводится умению наглядно представлять геометрические образы объектов, видоизменять их, видеть в образах-моделях динамику изменения исследуемых объектов, овладению методами графического моделирования, мысленного экспериментирования, обогащению и развитию интеллектуальной деятельности учащихся.

Направленность программы графического образования на проектирование создает реальные условия для развития творческих качеств каждой личности, творческой графической деятельности школьников, расширяет и углубляет их знания. В проектной деятельности формируются многие главные компоненты творческого мышления: способность к графическому моделированию; способность к мысленным преобразованиям; владение приемами эвристического поиска; умение самостоятельно анализировать условия задачи; предлагать вариативные решения задачи; умение самостоятельно расширять знания и способы использования изображений в различных сферах интеллектуальной и творческой деятельности.

Обогащение графической деятельности учебным творчеством, использование работ с творческим содержанием на всех этапах обучения является концептуальной идеей программы – обучение на творческой основе. Учебный предмет «Графика и проектирование» следует рассматривать как предмет с творческим содержанием.

С другой стороны, дидактическими основаниями, регулирующими отбор содержания данного учебного предмета, служат общие цели образования на национальном уровне. Содержание программы направлено на достижение системы целей и ожидаемых учебных результатов в области среднего образования, заявленных в Государственной программе развития образования РК на 2011- 2020 годы.

Цель среднего образования, на достижение которой направлен учебный предмет «Графика и проектирование», обеспечивающий общеобразовательную подготовку, заключается в развитии способностей обучающихся к познанию, творческому использованию полученных знаний в любой учебной и жизненной ситуациях, готовности к саморазвитию и самоуправлению посредством развития ключевых и предметных компетенций.

Основаниями для структурирования содержания учебного предмета «Графика и проектирование» служат также цель интеллектуальных школ заключающаяся в создании образовательного пространства, благоприятного для гармоничного становления и развития высокообразованной, творческой личности.

Учебный курс предмета «Графика и проектирование» является интегрированным курсом, объединяющим ряд аспектов четырёх образовательных областей: «Искусство», «Технология», «Математика и информатика» и «Информационные технологии и системы». Изучается он в основной школе в 6-10 классах (в объеме 1час. в неделю, всего-170 часов) и ориентирован на формирование графической культуры и организацию проектной (творческой) деятельности учащихся.

Данный интегрированный курс объединяет ряд традиционных учебных предметов (включая предмет «Черчение») с целью представления их функций в контексте современных требований.

Название учебного предмета «Графика и проектирование» (введенного взамен «Черчение»), отличается смысловым ресурсом заключенным в терминах «графика» и «проектирование», позволяющим выразить цели и ожидаемые учебные результаты по предмету и соответственно педагогически адаптированный состав нового содержания по нему, как средства достижения ожидаемых результатов.

При этом, следует иметь ввиду, что процесс проектирования не может быть отождествлен лишь с графической деятельностью, хотя она и является важнейшим её компонентом. В понятие «проектирование» вкладывается более широкое содержание, понимаемое «как творческий акт целеполагания и моделирования», «использование научных принципов, технической информации и воображения», «осуществление очень сложного акта интуиции», «способность к интеллектуальному прорыву», или как «вдохновенный прыжок от фактов настоящего к возможностям будущего», т.е. понимания как деятельности исследовательски-проектировочного содержания.

Таким образом, название предмета «Графика и проектирование» отражает существо нового подхода (концепции) к графической подготовке учащихся и отвечает общим целям и задачам обучения в 12-летней школе.

Подходом к решению этой проблемы стала разработка и реализация учебной программы школьного курса «Графика и проектирование» для ИШПП РК, в которой в доступной форме реализуются все указанные прогрессивные изменения.

Реализация указанной цели осуществляется посредством решения следующих задач учебного предмета:

• 
  содействовать пониманию учащимися ведущей функции графических изображений как инструмента (орудия) познания, как средства передачи визуальной (графической) информации; знаний закономерностей метода проецирования, представлений о средствах (ручных, компьютерных) отображения, создания, хранения, передачи и обработки информации;
  
• 
  способствовать расширению и развитию интеллектуальной деятельности учащихся, связанной с формированием разных видов знаково-символической деятельности, овладению учащимися методами графического моделирования; отображения и чтения информации в графической форме, используемые в различных видах профессиональной деятельности; развитию их эстетического вкуса;
  
• 
  содействовать развитию образного (пространственного), логического, абстрактного и творческого мышления школьников, развитию у них умений выполнять проектную деятельность в области технического и художественного проектирования (дизайна), решать задачи прикладного характера.
  

Вся совокупность построения содержания учебного предмета определяется по следующим пяти образовательным линиям:

Графические системы визуализации информации. Знаково-символическое моделирование объектов, процессов и явлений. Графический язык - элемент графической культуры человечества. Системы графического языка (изобразительная, знаковая, символическая), предназначенные для передачи информации о форме объектов, его пространственных и метрических характеристиках. Масштабирование изображения (масштабы).

Геометро-графические методы отображения информации об объектах, процессах, явлениях. Метод проецирования. Метод центрального проецирования (перспектива). Метод параллельного проецирования. Ортогональные проекции. Методы преобразования проекций. Метрические и позиционные задачи на чертеже. Аксонометрические проекции предмета и технический рисунок. Перевод графической информации из одного вида в другой посредством изменения методов и способов графического отображения информации.

2. Изображения. Типы и виды графических изображений. Преобразование изображений.

Функции изображения. Виды графических изображений (перспектива, аксонометрические проекции, технический рисунок, ортогональные проекции, тени в перспективе и аксонометрии, проекции с числовыми отметкам, схемы, знаки и др.). Преобразование проекций, вида и состава изображений. Упрощение изображений. Знак и символ.

Машинная (растровая и векторная) графика. Документальные изображения: свето-электронно-оптические изображения (фотографические, кино и телевизионные изображения) и другие специальные виды, перспективные в будущем – стерео и голография.

3. Графическое моделирование. Форма и формообразование. Конструирование.

Геометро-графическое моделирование. Двух и трехмерное моделирование на плоскости. Форма. Основные способы формообразования и конструирования объектов (преобразование формы, комбинирование). Соединения деталей. Измерение формы. Масштабные преобразования объекта.

Особенности формы изделий, изготовленных различными технологическими способами (литье, механическая обработка, штамповка, гибка и др.). Стандартизация и унификация изделий. Виды изделий (детали, сборочные единицы, комплекты, комплексы).

4. Проектирование. Методы проектирования. Проектная графика.

Проектирование в науке, технике и искусстве. Традиционные методы проектирования (чертёжный способ проектирования, макетирование). Этапы проектирования и изготовления изделия.

Правила выполнения графической документации. Виды графической документации: эскизы, чертежи деталей, сборочных единиц, схемы и др. Правила ГОСТов ЕСКД по оформлению и выполнению чертежей деталей и сборочных единиц. Эстетические требования к проектируемым изделиям (дизайн).

5. Компьютерная (машинная) графика. Системы автоматизированного проектирования (САПР).

Построение геометрических изображений с использованием средств компьютерной графики. Растровая и векторная компьютерная графика. Двух и трехмерная графика. Автоматизация графических построений. Построение изображений и автоматическое распознавание образов. Формы представления графических изображений и их программное обеспечение. Графическое моделирование и проектирование с помощью персональных компьютеров.

При этом направленность дисциплин «Компьютерная графика - I, II, III» должна быть следующей:

«Компьютерная графика-I» - приемы пользования программными пакетами «КОМПАС», «AutoCAD» при конструировании и визуализации объектов техники.

«Компьютерная графика-II» - приемы пользования программными пакетами «AutoCAD», «Arch CAD», «КОМПАС» при конструировании и визуализации объектов архитектуры и монументального искусства.

«Компьютерная графика-III» - приемы пользования программными пакетами «Adobe Photoshop», «Corel Draw» при конструировании и визуализации объектов дизайна и декоративно-прикладного искусства.
II. Ожидаемые результаты образования по учебному предмету «Графика и проектирование»

Ожидаемые результаты по предмету составляющие систему краткосрочных целей обучения, установлены на основании ожидаемых результатов, описанных для объединенных между собой образовательных областей «Искусство», «Технология», «Математика и информатика» и «Информационные технологии и системы». Они определены по циклам уровня основного среднего образования и предполагают следующие результаты:

- владеет различными видами графических изображений (эскизы, чертежи, схемы, знаки и др.), общими правилами оформления чертежей для визуализации объектов, процессов, явлений и других закономерностей окружающей действительности;

- умеет пользоваться чертежными инструментами и материалами; выполняет чертеж (эскиз) предмета с натуры, применяет знания о форме, формообразовании предмета для его изображения и чтения; изменяет вид, состав, масштаб изображений и упрощает их; выполняет аксонометрические проекции и технические рисунки несложных деталей в процессе репродуктивной и творческой графической деятельности в различных учебных ситуациях;

- владеет навыками применения методов проецирования; способами построения основных видов графических изображений (чертежи в прямоугольных проекциях, эскизы, технический рисунок и др.); чтения несложных чертежей; построения наглядных изображений; изготовления макетов различных геометрических тел по разверткам для применения различных учебных и жизненных ситуациях;

- применяет различные виды графических изображений и умеет преобразовывать их с использованием традиционных (ручных) и современных информационных технологий (компьютерная графика) для принятия проектных решений в проектной и исследовательской деятельности;

- использует усвоенные способы графической деятельности (по построению, реконструкции и преобразованию изображений) в различных конкретных ситуациях (типичной, вариативной, частично-поисковой и новой).

Проверка графической подготовленности школьников в конце 3-го и 4-го циклов (после 7 и 10 классов) осуществляется с помощью компетентностных заданий, которые выявляют достижение ожидаемых результатов.

Ниже представлены ожидаемые учебные результаты предмета «Графика и проектирование» по циклам обучения.

Обучающийся по окончании 3 цикла (6-7 класс) в рамках учебного предмета «Графика и проектирование» достигает следующих ожидаемых результатов:

- знает и понимает значение роли изображений в визуализации и передаче информации о предметном мире, явлениях и процессах, её значение в жизни, различных сферах деятельности человека (в науке, технике и искусстве) для познания окружающей действительности, адекватного взаимодействия с ней и её преобразования;

- умеет пользоваться инструментами и материалами для графических работ; умеет выполнять геометрические построения на чертежах: деление отрезков, углов, окружности на равные части, вычерчивание правильных многоугольников и сопряжений для построения изображений в процессе репродуктивной (исполнительной) графической деятельности;

- знает законы формообразования геометрических тел; имеет понятие о формате, масштабе, линий чертежа, чертежных шрифтах, умеет анализировать геометрические формы предметов (характер очертания поверхности и его размеры) для выполнения графических работ в проектно-графической деятельности;

- знает расположение видов на чертеже; умеет выполнять и читать чертежи (эскизы) несложных деталей, предметов с натуры, для решения прикладных задач на построение геометрических и знаковых изображений (с элементами графического дизайна);

- умеет выполнять аксонометрические проекции и технический рисунок; владеет методами проецирования на одну, две и три плоскости проекций, приемами построения геометрических (конструктивных) форм предмета в любом пространственном положении для применения их в конкретных проектных ситуациях и решения практических задач.

- умеет строить чертежи разверток поверхностей геометрических тел; выполнять чертежи предметов с изменением методов проецирования, состава изображений, путем их упрощения, или изменения масштаба изображения изготавливать модели различных геометрических тел по разверткам в процессе исполнительской (репродуктивной) и творческой деятельности;

- знает правила выполнения и обозначения сечений и разрезов по ЕСКД, имеет общее понятие о соединении деталей (разъемные и неразъемные соединения); выполняет чертежи резьбовых соединений, умеет соединять вид и разрез для выявления особенностей внешней и внутренней формы предметов с помощью сечений и разрезов, при принятии проектных, конструктивных решений в учебных, жизненных ситуациях;

- умеет выполнять изображение предмета (процесса, явления) на основе его словесного описания, выполнять общий вид изделия в разобранном состоянии (в техническом рисунке), сборочный чертеж изделия по чертежам деталей, выполнять чертеж сборочной единицы из 7-9 деталей на основе проектного задания для конструирования формы предмета по заданным требованиям технологии и дизайна.

- владеет основными способами пространственного преобразования предметов по их изображениям (изменение пространственного положения предмета, взаимоположения его частей, преобразование формы и изменение размеров предмета); умеет работать со справочником для принятия проектных и конструктивных решений в учебных и жизненных ситуациях;

- имеет понятие об архитектурно-строительных чертежах и их назначении; умеет читать несложные строительные чертежи; отличает строительные чертежи (фасады, планы, разрезы, масштабы, размеры на строительных чертежах) от машиностроительных; знает условные изображения дверных и оконных проемов, санитарно-технического оборудования при выполнении проектной деятельности;

- умеет визуализировать поверхности геометрических тел; осуществлять преобразования формы: объединение, пересечение, вычитание, наращивание; выполнять геометрические построения на плоскости и строить прямоугольные проекции предметов с помощью графических пакетов программ КОМПАС, AutoCAD для осуществления проектной деятельности с использованием средств машинной графики;

- умеет строить графики, диаграммы, схемы и выполнять знаковые изображения на основе зафиксированных в них параметров, закономерностей и для оперирования ими в различных сферах деятельности;

- умеет решать прикладные задачи на графическое моделирование, конструирование, проектирование, проводить мысленное экспериментирование средствами традиционной и компьютерной графики в учебной и творческой графической деятельности.

Оценивание учебных достижений учащихся должно осуществляться с учетом овладения ими разными способами графической деятельности (по восприятию, сравнению, построению, реконструкции и преобразованию изображений), так и проявления их индивидуальных качеств и личностных свойств в различных учебных ситуациях: типичной, вариативной и новой (проблемной). В программу впервые включены новые материалы обеспечивающие более точную оценку результатов образования по овладению учащимися разными способами графической деятельности и уровня качества их освоения (см. Приложение 4. Оценивание учебных достижений учащихся в графической деятельности).