Задачей программно-методического комплекса явилось создание на базе современных компьютерных технологий высокоэффективных учебных курсов по начертательной геометрии и инженерной графике, доступных широкой аудитории пользователей глобальных сетей Интернет.

Содержание пособия основывается на "Конспекте лекций по начертательной геометрии" Н.П. Сенигова и других авторов, разработанного на кафедре графики Южно-Уральского Государственного университета. Наряду с текстовым материалом учебные курсы по начертательной геометрии включают набор статических и анимационных сцен, интерактивных упражнений, демонстрирующих процессы формообразования кривых линейчатых поверхностей, решение типовых позиционных и метрических задач, построение линии взаимного пересечения поверхностей, способы преобразования комплексного чертежа, построение плоских разверток гранных и кривых поверхностей и т. д.

Пособие написано на языке разметки гипертекстовых документов HTML и выполнено в виде многоярусного иерархически взаимосвязанного WEB - документа. Основными структурными элементами документа являются разделы и подразделы учебного пособия, вызов которых осуществляется из вложенных каталогов, предваряющих начало каждого подраздела раздела. При наведении курсора мыши на графическую ссылку, инициализирующую анимационную сцену, изображение на иконке начинает "оживать". Щелчок мыши вызывает разворот анимации на полный экран. Просмотр анимаций возможен как в режиме непрерывно демонстрации так и пошагово. Пошаговый режим осуществляется с помощью линеек прокрутки панели управления и позволяет заострить внимание на наиболее важных этапах решения задачи.

Приведенные в пособии примеры решения позиционных задач сопровождаются их логическим анализом, исследованиями условий существования и количества возможных решений,

четкими, ясными алгоритмами. Яркие, красочные иллюстрации, содержащиеся практически в каждой изучаемой теме, позволяют нагляднее представить сущность решения сложных геометрических задач. Выгодное освещение поверхностей геометрических фигур, имеющих, как правило, фотореалестические текстуры, например полированное дерево, придают сценам глубину и естественность, при этом изучаемый материал, при большей информативности используемых моделей, становится более привлекательным и доступным для восприятия.

Особенностью пособия является то, что наряду с традиционными мультимедийными

средствами - гипертекстовые документы, графические изображения, аудио - и видеоинформация, разработана системf интерактивных упражнений с использованием технологий Direct X, что существенно облегчает понимание (в рамках самостоятельных упражнений) способов решения различных геометрических задач на проекционных чертежах, составляющих основу учебного курса начертательной геометрии. При этом пользователю предоставляются широкие возможности по изменению масштабов и расположения геометрических фигур, содержащихся в сцене. Изменяя таким образом условия, можно получать большое количество результатов, отражающих геометрическую сущность решаемой задачи. Так, например, изменяя положение плоскости относительно поверхности конуса можно наглядно рассмотреть все возможные виды конических сечений и т. д.

В настоящее время разработаны 26 интерактивных упражнений, обеспечивающих решение типовых задач начертательной геометрии в режиме оперативного диалога обучаемого с программой-визуализатором.

Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью мыши и клавиатуры. Придавая объектам различные положения, можно наблюдать закономерности их взаимного пересечения, изучать методы решения позиционных задач и характер получающейся линии пересечения. На примерах прямого и наклонного геликоидов наглядно демонстрируются закономерности формообразования кривых линейчатых поверхностей. Для придания сценам большей наглядности и выразительности объекты сцен органично встроены в систему трехмерных Декартовых координат.

Ниже приводится последовательность действий, необходимая при работе с интерактивным визуализатором (программа Viewer.exe).

Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью Переход к интерактивным упражнениям выполняется из корневого каталога главной программы раздела начертательной геометрии. Для выбора слайда необходимо щелкнуть левой клавишей мыши по его имени в левой колонке таблицы. Имя файла надо запомнить или записать. В появившейся панели выбрать первый пункт "Запустить программу с текущего места" и нажать ОК. При этом на экран выведется заставка программы Viewer.exe. Укажите с помощью мыши на вращающийся текст (ГРАФИКА) и нажмите Delete. В меню File выберите Open Frame и в раскрывшейся панели повторно выберите имя файла интересующего Вас анимационного слайда. Слайды хранятся в разделе ../Aster/Stereo Двойной щелчок по имени приведет к выводу на экран соответствующей сцены.

Все объекты (геометрические фигуры) сцены иерархически взаимосвязаны между собой. При этом базовым объектом является представленная во

Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью всех слайдах система плоскостей проекций. При изменении ее положения (с помощью правой клавиши мыши) или вращении (с помощью левой клавиши мыши) в движение приходят все объекты сцены. Взаимосвязи между геометрическими фигурами сцены имеют, как правило, индивидуальный характер и обеспечивают эффективное управление сценой при демонстрации конкретной задачи. Принципиально то, что объекты, расположенные на верхнем уровне иерархической цепочки, не оказывают воздействия на объекты более низкого уровня, и наоборот, манипуляция базовыми (родительскими) объектами приводит в движение объекты более высокого уровня. Любой из объектов, всю сцену, или отдельную группу взаимосвязанных объектов можно анимировать (привести в движение), указав на соответствующие объекты мышью (левая клавиша) и плавно переместив ее в нужном направлении. Каждому из объектов сцены или отдельной группе можно задать свое вращение.
Во время работы программы можно изменять размер окна демонстрации. При этом следует иметь в виду, что при увеличении размера окна увеличивается объем вычислений и снижается частота обновления кадров, поэтому необходим компромисс между величиной картинки и быстродействием. По умолчанию программа выводится на полный экран.

Управление программой:
- мышь при нажатой левой клавише: вращение модели, на которую указывает курсор;

- мышь при нажатой правой клавише: перемещение модели;
Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью - клавиши-стрелки - перемещение точки зрения вверх-вниз и влево-вправо,
- клавиши "R" и "T" - перемещение точки зрения вперед-назад, кла-виши "+" и "-" масштаб отдельных объектов.
С помощью команд Copy - Paste (меню Edit) можно копировать и вставлять объекты. Однако при этом иерархические связи между объектами, существующие в основной сцене, на новые объекты не распространяются.
Геометрические фигуры можно переносить из одной сцены в другую.
Команда Delete (меню Edit) служит для удаления объектов (или взаимосвязанных групп) из сцены.

С помощью команды Change Color можно изменять цвета отдельных объектов.
Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью Команды Point, Wireframe, Solid (меню Render) обеспечивают точечный, проволочный (каркасный), или сплошной (тонированный) режим отображения объетов.
Режимы Flat, Gouraud, Phong регулируют качество закраски (тонирования) поверхностей. При этом режим Phong - наиболее тонкий и точный.
В меню Lights можно выбрать один из 4 дополнительных источник освещения. Эти источники управляются, как и любой другой объект сцены. Их можно перемещать, вращать, добиваясь наиболее выгодного освещения. По умолчанию в сцене присутствует один направленный (Directional) источник света. Он расположен в правом верхнем углу окна демонстрации.

Требования к операционной системе: Windows 95, OSR-2 /Win 98, DirectX 5 /6.0 Кроме того, для достижения приемлемой частоты обновления кадров необходим процессор Pentium-100 и выше.

В разделе инженерной графики наряду с общими правилами выполнения чертежей, введен значительный объем

нормативно-справочного материала, призванного оказать существенную помощь в выполнении контрольных заданий и реальных курсовых проектов студентам дневных и заочных форм обучения. Инженерная графика охватывает основные разделы традиционных курсов черчения и инженерной графики для студентов, преимущественно, машиностроительных специальностей. Наряду с плоскими чертежами здесь также представлено большое количество объемных трехмерных изображений, поясняющих, например, правила построения изображений - видов, разрезов, сечений и т. д. Широко представлены разделы, демонстрирующие правила простановки размеров и значений шероховатости поверхностей, изображения резьбовых крепежных изделий и соединений, правила выполнения чертежей разъемных и неразъемных соединений, последовательность эскизирования деталей машин и агрегатов, этапы выполнения сборочных чертежей сборочных единиц и многое другое.

Интерфейс пользователя электронного учебного пособия включает систему вложенных подкаталогов, обеспечивающих переходы по разделам пособия, поиск необходимой информации, словарь ключевых терминов, блок просмотра графических иллюстраций и анимационных сцен,

Управление геометрическими объектами осуществляется с помощью вызов интерактивных упражнений. Вызовы статических рисунков (чертежей) и анимационных сцен осуществляется щелчком левой клавиши мыши по соответствующему пиктографическому изображению, размещенному в тексте лекции. Раздел начертательной геометрии включает 37 анимационных сцен и свыше 200 статических рисунков. Раздел инженерной графики содержит одну анимационную сцену, 145 чертежей и аксонометрических рисунков, 20 таблиц нормативно-справочных данных. Последняя версия электронного учебного пособия записана на CD-ROM и прошла апробацию в лекционной форме изложения материала и при самостоятельном изучении начертательной геометрии и черчения студентами младших курсов ЮУрГУ.

Южно-Уральский Государственный университет, кафедра инженерной и компьютерной графики.
kafedragrafiki@mail.ru