ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени адмирала Г.И.Невельского
 
 
УТВЕРЖДАЮ
Начальник судоводительского
факультета
_____________В.М. Лобастов
"________"_____________1998 г.
 
 
 
 
 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

 
по учебной дисциплине
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
по специальности 24.01
 
Объемы различных форм учебной работы (в часах) и видов контроля
Аудиторная работа: всего - 102; 1 сем. - 68, 2 сем. - 34
- лекции  всего - 34; 1 сем. - 34
- внеаудиторная работа: всего - 64; 1 сем. - 34, 2 сем. - 34
- самост. изуч. разделов всего - 34; 1 сем. - 17, 2 сем. - 17
 Отчетность:  1 сем. - экз.  2 сем. - зачет
 
 

Рабочая учебная программа составлена на основе типовой программы по учебной дисциплине "Геометрическое моделирование  и  машинная графика", утвержденной учебно-методическим советом по специальности 22.03 при Государственном комитете СССР  по  народному образованию 9 февраля 1989 г.
 

 
Составитель программы:    Болотов В.П.
Рецензент программы:  Москаленко А.Д.
 

Программа одобрена методической комиссией судоводительского
факультета

  "_______" ___________1998 г.

 ДВГМА
 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1.ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Начертательная геометрия, черчение, инженерная графика, машинная графика, вычислительная геометрия, компьютерная графика вот слова относящиеся к графике.

Из перечня выделим четыре составляющих: начертательную геометрию - как науку графики,  черчение  - как нормативную базу выполнения чертежей, машинную графику (в части ее готовых пакетов) - как инструментарий чертежника, вычислительную геометрию  - как продвинутый курс начертательной геометрии и машинной графики, направленный на решение задач в нетрадиционных областях.

Такое деление, особенно машинной графики и вычислительной геометрии условно, хотя, анализируя учебные планы по ВУЗам России, это в какой-то степени соответствует действительности. Весь комплекс графических дисциплин часто называют "машинной графикой" или "компьютерной графикой".

Начертательная геометрия как наука сложилась более 200 лет. Знание начертательной геометрии и умение применять ее методы к решению практических задач - необходимое условие подготовки инженеров в высших учебных заведениях. Предметом начертательной геометрии, как и геометрии вообще, являются пространственные формы и отношения. Геометрия, как и всякая математическая наука, строится путем образования абстрактных понятий и логического доказательства предложений, касающихся этих понятий.

Черчение - общеинженерная учебная дисциплина. Она призвана дать студентам умение и навыки для изложения технических идей с помощью чертежа, а также понимания по чертежу объектов и принципа действия изображаемого технического изделия.
Основная цель черчения  - выработка знаний и навыков, необходимых студентам для выполнения и чтения технических чертежей, выполнения эскизов деталей составления конструкторской и технической документации производства. Изучение курса должно основываться на теоретических положениях курса начертательной геометрии, нормативах государственных стандартов, ЕСКД.

Машинная графика - наиболее наглядное средство связи между человеком и компьютером, и в большей степени,  это наука по разработке инструментария базовой графике при выполнении чертежей. Таким инструментарием являются системы AutoCad, CorelDraw и профессиональные системы в области проектирования: Cad/Cam, Cimatron.

Вычислительная геометрия - продвинутый курс начертательной геометрии и машинной графики, направлен на решение задач в нетрадиционных областях, а именно: виртуальная реальность, фрактальная геометрия, реалистический синтез живых объектов, компьютерная анимация, решение вечных задач искусства.

Исходя из вышесказанного рабочая программа создана не в ущерб базовым дисциплинам, а в дополнение основам вычислительной геометрии как  продвинутого курса.  Такая направленность соответствует мировым тенденциям в области образования машинной графики.

Таким образом цель курса: в рамках традиционной начертательной геометрии и черчения дать элементы машинной графики и научить решать с ее помощью задачи  профессиональной направленности: алгоритмизация и оптимизация, статистические методы обработки данных, сетевые графики, задачи линейного и нелинейного программирования, комбинаторика, булевы операции, динамическое программирование. курс в Интернет позволит студентам и дальше самим совершенствовать свое образование, вплоть до рекомендаций поступления в аспирантуру.

1.2. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В ходе изучения данной дисциплины решаются три основные задачи:
   - во-первых - развить у студентов способность логического мышления и пространственного воображения.
   - во-вторых - привить навыки пользования чертежами, схемой, диаграммой как основным конструкторским документом.
   - в третьих - привить навыки работы с современными графическими пакетами.
   - в четвертых - пробудить желание дальнейшей уже дистанционной работы в рассматриваемой в области моделирования через представленные в Интернет уже более  развитые средства.

1.3. ПЕРЕЧЕНЬ ДИСЦИПЛИН, ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОТОРЫХ НЕОБХОДИМ ДАННЫЙ ПРЕДМЕТ

 Вопросы, изучаемые в курсе графических дисциплин находят прикладное значение
в ходе всего процесса обучения студента, значения многих разделов курса применимы, например ,при изучении и оформлении лабораторных работ по курсам:
"Физика", "Механика", "Общая электротехника", "Конструирование механизмов" при оформлении курсовых работ по общетехническим и специальным дисциплинам и при выполнении дипломных работ. Эти знания необходимы при изучении схем приборов и различных устройств в процессе обучения. Эти знания необходимы и при изучении материала этих же дисциплин, когда он сопровождается иллюстрациями.
Приемы решения задач начертательной геометрии могут быть также использованы для оперативных графических решений задач по физике радиотехнике, электронике и т.п., которые при традиционном подходе к решению, требуют громоздких числовых вычислений.
 

1-й семестр
НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ И
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
 

Объемы различных форм учебной работы (в часах) и видов контроля
Аудиторная работа: всего - 68; 1 сем. - 68,
- лекции  всего - 32;  1 сем. - 32
- внеаудиторная работа: всего - 32; 1 сем. - 32,
- самост. изуч. разделов всего - 34; 1 сем. - 17,
 Отчетность:  1 сем. - экз.
 

Обращение к текстам лекций, практических,
методическим указаниям - в стадии подготовки.
 

2.  СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Содержание тем лекционных занятий

 
№; Кол-во 
часов
Название тем лекций (вход в элетронный текст лекции по их названию)
1 2 Введение в IBM PC и "СG-Вектор" для задач компьютерной графики.
2 2 Методы проецирования. Комплексный чертеж точки. 
3 2 Алгоритмизация, как геометрическое место точек.
4 2 Позиционные задачи на принадлежность, пересечение.
5 2 Методы графочисленной оптимизации.
6 2 Метрические свойства параллельных проекций.
7 2 Алгоритмизация в задачах, связанных со скоростью.
8 2 Методы преобразования проекций. Вращение. 
9 2 Статистические методы анализа инженерных задач
10 2 Способы замены плоскостей проекций.
11 2 Парето-оптимальное моделирование.
12 2 Поверхности. Гиперключевой и метод Кунса.
13 2 Графо-сетевые и другие  методы решения  задач
14 2 Метод треангуляции и развертка поверхностей цилиндра, конуса, шара
15 2 Задачи линейного и нелинейного программирования. 
16 2 Метрические задачи с поверхностями: геодезическая линия, расстояние от точки до поверхности. 
17 2 Комбинаторика и комбинаторный анализ. 
18 2 Обзорная лекция. Компьютерная графика,  перспективы и развите и ее  роль в обществе. 
 

2.2. Перечень практических занятий
 
№; Кол-во 
часов
Название темы (вход в содержание практик по их названию)  Рекомендуемые 
мет. указания
1 2 Введение в IBM PC и "СG-Вектор" для задач компьютерной графики
Цель занятия - знакомство с работой в Windows и в системе "CG-Вектор". 
Введение в IBM PC для задач компьютерной графики. Метод. указания 
2 2 Методы                                                                                  проецирования. Комплексный чертеж точки. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
3 2 Алгоритмизация, как геометрическое место точек. 
Цель занятия - знакомство с методами векторной алгоритмизации, как основного инструмента компьютерной графики и инженерного моделирования
Методы графочисленной оптимизации. Ограничения, целевая функция(ЦФ), min/маx ЦФ. Болотов В.П. 1995/96 г., 45 с.
4 2 Позиционные задачи на принадлежность, пересечение. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
5 2 Методы графочисленной оптимизации. 
Цель занятия - с помощью простых операции перебрать, сравнить и выбрать, и построений графика показать механизм вычисления min/max ЦФ.
Методы графочисленной оптимизации. Ограничения, целевая функция(ЦФ), min/маx ЦФ. Болотов В.П. 1995/96 г., 45 с.
6 2 Метрические свойства параллельных проекций. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
7 2 Алгоритмизация в задачах, связанных со скоростью. Методы графочисленной оптимизации. Ограничения, целевая функция(ЦФ), min/маx ЦФ. Болотов В.П. 1995/96 г., 45 с.
8 2 Методы преобразования проекций. Вращение. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
9 2 Статистические методы анализа инженерных задач
Цель занятия - знакомство и усвоение на ряде упражнений с основным методом статистического анализа (методом наименьших квадрат и экстраполяции). 
Статистические методы моделирования и анализа инженерных задач.  Седых В.И, Балякин О.К., Болотов В.П., Полоротов С.П. 1994/96, 60c.
10 2 Способы замены плоскостей проекций. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
11 2 Парето-оптимальное моделирование
Цель занятия - на ряде примеров усвоить возможность нахождения минимума/максимума в многокритериальных задачах.
Парето-оптимальное моделирование. Седых В.И., Болотов В.П., Машунин Ю.К. 1994/96 г., 70 с.
12 2 Поверхности. Гиперключевой и метод Кунса. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
13 2 Графо-сетевые и другие  методы решения  задач.  
Цель занятия - на примере простых примеров знакомство с работой с сетевыми графами и их оптимизации. Знакомство с задачами динамического программирования Белмана и Вентцель. 
Графо-векторно-сетевые и другие графо-численные методы решения инженерных задач. Седых В.И., Болотов В.П., Зволинский Н.Т. 1995/96, 34c
14 2 Метод треангуляции и развертка поверхностей цилиндра, конуса, шара. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
15 2 Задачи линейного и нелинейного программирования. 
Цель занятия - задание области ограничений и целевой функции на комплексном чертеже и в аксонометрии, нахождение минимума ЦФ. На примере нахождения максимального объема посылки знакомство с решением задач нелинейного программирования.
Задачи линейного и нелинейного программирования . Москаленко А.Д., Алексеев В.И., Болотов В.П. и др. В сб. "Ситуационные задачи в морской практике". ДВГУ, 1990 г., 65 с.
16 2 Метрические задачи с поверхностями: геодезическая линия, расстояние от точки до поверхности. 
Цель занятия - усвоить теоретических положений темы. 
17 2 Комбинаторика и комбинаторный анализ.  
 Цель занятия - на ряде примеров освоить метод случайных чисел и механизма расчета вероятности получения того или иного события.
Комбинаторный анализ при решении инженерных задач. Болотов В.П., Коркишко С.В. 1997/98, 32c
18 2 Обзорная лекция. Компьютерная графика,  перспективы и развите и ее  роль в обществе. 
Цель занятия - с помощью тест-карт определить уровень подготовки студентов по курсу, внеся коррективы подготовки к экзаменам.
 

2.3.  Содержание индивидуальных работ
 
№; Кол-во 
часов
Название темы Содержание работ Рекоменд. 
литература и метод. указ-ия.
1 2 Введение в IBM PC и "СG-Вектор" для задач компьютерной графики. Проработка темы по литературе, и методическим указаниям. Введение в систему "СG-Вектор". Метод 3-D изображений. Бобков В.А., Белов С.Б., Болотов В.П., Рогачев С.И., Роньшин Ю.И. 1994/96 г., 90 с.
2 2 Методы проецирования. Комплексный чертеж точки.  Геометрическое черчение- знакоство с правилами и приемами оформления чертежей
3 2 Алгоритмизация, как геометрическое место точек. Обобщение темы с предложением своей задачи из практики.   Метод 3-D изображений. Бобков В.А., Белов С.Б., Болотов В.П., Рогачев С.И., Роньшин Ю.И. 1994/96 г., 90 с.
4 2 Позиционные задачи на принадлежность, пересечение. Выполнение эпюра № 1 
5 2 Методы графочисленной оптимизации. Обобщение темы с предложением задачи из начертательной геометрии.  Методы графочисленной оптимизации. Ограничения, целевая функция(ЦФ), min/маx ЦФ. Болотов В.П. 1995/96 г., 45 с. 
6 2 Метрические свойства параллельных проекций. Выполнение эпюра № 1 
7 2 Алгоритмизация в задачах, связанных со скоростью. Обобщение темы с предложением своей задачи из физики.  Методы графочисленной оптимизации. Ограничения, целевая функция(ЦФ), min/маx ЦФ. Болотов В.П. 1995/96 г., 45 с.
8 2 Методы преобразования проекций. Вращение.  Выполнение эпюра № 1 
9 2 Статистические методы анализа инженерных задач Обобщение темы с предложением своей задачи из статанализа.  Статистические методы моделирования и анализа инженерных задач.  Седых В.И, Балякин О.К., Болотов В.П., Полоротов С.П. 1994/96, 60c.
10 2 Способы замены плоскостей проекций. Выполнение эпюра № 1 
11 2 Парето-оптимальное моделирование. Обобщение темы с предложением своей иногокритериальной задачи из практики. Парето-оптимальное моделирование. Седых В.И., Болотов В.П., Машунин Ю.К. 1994/96 г., 70 с.
12 2 Поверхности. Гиперключевой и метод Кунса. Выполнение эпюра № 1 
13 2 Графо-сетевые и другие  методы решения  задач Обобщение темы с предложением своей сетевой  задачи из практики. Графо-векторно-сетевые и другие графо-численные методы решения инженерных задач. Седых В.И., Болотов В.П., Зволинский Н.Т. 1995/96, 34c
14 2 Метод треангуляции и развертка поверхностей цилиндра, конуса, шара Выполнение эпюра № 3 
15 2 Задачи линейного и нелинейного программирования.  Обобщение темы с предложением своей  задачи. Задачи линейного и нелинейного программирования . Москаленко А.Д., Алексеев В.И., Болотов В.П. и др. В сб. "Ситуационные задачи в морской практике". ДВГУ, 1990 г., 65 с.
16 2 Метрические задачи с поверхностями: геодезическая линия, расстояние от точки до поверхности.  Выполнение эпюра № 3 
17 2 Комбинаторика и комбинаторный анализ.  Обобщение темы с предложением своей  задачи. Комбинаторный анализ при решении инженерных задач. Болотов В.П., Коркишко С.В. 1997/98, 32c.
18 2 Компьютерная графика,  перспективы и развите и ее  роль в обществе.  Анализ  выполненных эпюров, самостоятельное тестирование своих знаний по тест-картам. 
 
 
Темы эпюров и сроки их выполнения

Геометрическое черчение (введение в ГОСТ выполнения чертежей). Сроки выполнения - 4 недели.
Позиционные задачи (эпюр №1 - взаимное положение прямой и плоскости, двух плоскостей, задание плоскости следами и аналитически - в отрезках).  Сроки выполнения - 4 - недели.
Метрические задачи (эпюр №2 - расстояние от точки до прямой, плоскости, натуральная величина отрезка, плоской фигуры, расстояние между прямыми, угол наклона прямой к плоскости). Сроки выполнения - 4 - недели.
Поверхности (эпюр №3 - точка на поверхности, сечения, вырезы, развертка, метрика). Сроки выполнения  - 4 недели.
 
 

3.  БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Фролов С. А. Курс начертательной геометрии. М., 1978.
2. Фролов С. А. Сборник задач по начертательной геометрии. М., 1980.
3. Гордон В. О., Семенцов-Огиевский М. А. Курс начертательной геометрии. М., 1973.
4. Гордон. В. О., Иванов Ю. Б., Солнцева Т. Е. Сборник задач по курсу начертательной геометрии. М., 1973.
5. Курс начертательной геометрии / Под ред. И. Ф. Четверухина. М., 1968.
6. Посвянский А. Д., Рыжов Н. Н. Сборник задач по начертательной геометрии. М., 1963.
7. Бубенников А. В., Громов, М. Я. Начертательная геометрия. М., 1973.

Дополнительная

8. Котов И. И. Начертательная геометрия, М., 1970.
9. Котов И. И., Амиянц Е. В.. Осипов В. А. Сборник задач по начертательной геометрии. М., 1970.
10. Бубенников А. В., Громов М. Я. Сборник задач по начертательной геометрии. М., 1963.
1. Начертательная геометрия и черчение: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вузов /С. А. Фролов, А. В. Бубенников, В. С. Левицкий, И. С. Овчинникова. М., 1978.
 
 



 
 2-й семестр
ЧЕРЧЕНИЕ И
МАШИННАЯ ГРАФИКА
 

Объемы различных форм учебной работы (в часах) и видов контроля
Аудиторная работа: всего - 34; 2 сем. - 34
- лекции  всего - 17; 2 сем. - 17
- внеаудиторная работа: всего - 64; 2 сем. - 34
- самост. изуч. разделов всего - 34; 2 сем. - 34
 Отчетность:  2 сем. - зачет
 
 
 
2.2. Перечень практических занятий
 
№; Кол-во 
часов
Название темы (вход в содержание практик по их названию)  Рекомендуемые 
мет. указания
1 2 Введение в пакеты программ  "Машинной грфики":  CorelDraw и "CG-Вектор". Построение проекций детали на комлексном чертеже. 
Цель занятия - знакомство и практика в системе CorelDrawи и примение их к выполнению  проекципонного чертежа детали
Урок 1 
(8 уроков в CorelDraw)
2 2 Проекционное черчение.  Виды, разрезы, сечения, эскизирование детали. 
Цель занятия - научиться эскизировать деталь с натуры и правильно офрмлять ее чертеж. 
Практика 1
3 2 Coreldraw - теоретико-множественные операции на плоскости. Построение наклонного сечения. детали. 
Цель занятия - практика работы в CorelDRaw, научится строить наклонные сечения с использованием опереций: отнять, пересечь, объеденить. 
Урок 2
(8 уроков в CorelDraw)
4 2 Проекционное черчение.  Виды, разрезы, сечения, эскизирование детали. Аксонометрия 1-детали. 
Цель занятия - научиться выполнению чертежа детали и ее аксонометрии.
Практика 2
5 2 Coreldraw - построение аксонометрической проекции детали с использование операций: отнять, объединить и градиентной заливки. 
Цель занятия - практика работы в CorelDRaw, уметь строить оптимальными средствами трехмерный объект. 
Урок 3
(8 уроков в CorelDraw)
6 2 Соединение деталей. Расчет болта, гайки, шайбы. Цель занятия - научиться работать с нормативными документами на стандартные изделия и выпонять по ним расчеты и чертежи.  Практика 3
7 2 Coreldraw - построение разреза детали  в изометрии. Окружность, прямоугольних в разных плоскостях акснометрических проекций. 
Цель занятия - приобрести навыки работы в CorelDRaw, научится по ГОСТ строить аксонометрию детали 
Урок 4
(8 уроков в CorelDraw)
8 2 Соединение деталей. Упрощенное соединение деталей, требования к упрощениям.   
Цель занятия - научиться работать с нормативными документами на стандартные изделия и их упрощения. 
Практика 4
9 2 Excel - знакомство с системой, упражнения и расчет болта и шпильки согласно индивидульного задания по черчению. Coreldraw - чертеж шпильки и шпиличного соединения. 
Цель занятия - знакомство с Excel решение в нем поставленной задачи, дальнейшее приобретение навыков работы  в CorelDraw 
Урок 5
(8 уроков в CorelDraw)
10 2 Лабораторная работа: определение типа резьбы и эскиз валика. Знакомство со сборочным узлом. 
Цель занятия - научиться работать с нормативными документами на стандартные изделия и их упрощения. 
Практика 5
11 2 Coreldraw - контейнер и использование его при иммитации трехмерности в системе. Работа с текстом. Оформление визитки с графическим знаком и эементов из библиотек. 
Цель занятия - знакомство и навыки работы в Coreldraw с приобретение создания эстетических форм. 
Урок 6
(8 уроков в CorelDraw)
12 2  Сборочный  узел и эсизирование его деталей. 
Цель занятия - научиться выполнять чертеж (эскиз) простого сборочного узла. 
Практика 6
13 2 Coreldraw - контейнер и использование его при иммитации трехмерности в системе. Работа с текстом. Оформление визитки с графическим знаком и эементов из библиотек. 
Цель занятия - знакомство и навыки работы в Coreldraw с приобретение создания эстетических форм. 
Урок 7
(8 уроков в CorelDraw)
14 2 Сборочный  узел и эсизирование его деталей. 
Цель занятия - научиться выполнять чертеж (эскиз) простого сборочного узла.  
Практика 7
15 2 Coreldraw - сборочный чертеж труба в трубе. Простановка размеров. 
Цель занятия - знакомство и навыки работы в Coreldraw, на примере сборочных чертежей.
Урок 8
(8 уроков в CorelDraw)
16 2  Деталирование.
Цель занятия - научиться читать технический чертеж и выполнять из него эскиз той или иной детали.
Практика 8
17 2 "CG-Вектор" - теоретико-множественные операции с трехмеернми формами - обощение самостоятельной работы в "CG-Вектор
Урок 9
(8 уроков в CorelDraw)
18 2 Зачетное  занятие.  
Цель занятия - с помощью тест-карт определить уровень подготовки студентов внеся коррективы в учебный курс на будущее.
Тест-карты
 

2.3.  Содержание индивидуальных работ

По машинной графике:

8 самостоятельных уроков в "CG-Вектор", где, используя твердотельное моделирование, студент прорабатывает те же задания, что и CorelDraw, но для 3-хмерного модели, чем закрепляет знания базового курса, и в то же время, преоретает навыки работы с теоретико-множественными операциями - инструменте многих современных профессиональных систем.  

По черчению студент выполняет следующие задания:

Проекционное  черчение (введение в ГОСТ выполнения чертежей). Сроки исполнения - 4 недели.

Соединение деталей - расчет болта и болтового соединения, фиттинговые соединенеия.  Сроки исполнения - 4 - недели.

Сборочнй узел - эскизы 2-х деталей узла и чертеж узла. Сроки исполнения - 4 - недели.

Деталирование - чертеж и эскиз двух деталей. Сроки исполнения  - 4 недели.

 Составитель программы:  Болотов В.П.