Gymnázium Jozefa Gregora Tajovského Banská Bystrica
Kresliace programy v deskriptíve
Daniel Šáli III.F 2011/2012 Zvolen
Obsah 1 Úvod................................................................................................................................3 2 Význam kresliacich programov pre deskriptívu.............................................................4 3 História............................................................................................................................5 4
Rozdelenie kresliacich programov.................................................................................6
5 GeoGebra........................................................................................................................7 5.1
Konštrukcia v GeoGebre...............................................................................7
6 Cabri Geometria..............................................................................................................8 6.1
Rozdiely medzi Cabri II a Cabri 3D..............................................................8
6.2
Cabri II – dynamická geometria....................................................................8 6.2.1
Prostredie programu................................................................................8
7 AutoCAD......................................................................................................................10 7.1
Prostredie programu AutoCAD 2010 .........................................................10
8 Záver..............................................................................................................................11 9 Bibliografia...................................................................................................................12 10
Prílohy...............................................................................................................13
2
1 Úvod V dnešnej dobe keď výpočtová technika zasahuje do všetkých odvetví hospodárstva a aj do vyučovacieho procesu v podobe didaktickej vyučovacej metódy sa programy nevyskytujú už len v informatike ale aj na vyučovaní predmetov ako dejepis, cudzie jazyky, medzi iným aj na vyučovaní geometrie. No do teraz je vyučovanie geometrie spájané s rysovaním na list papiera a len v malej miere s rysovaním pomocou počítača. Čo je veľký problém keďže v odbornej praxi je klasické rysovanie už zastaranou formou a používajú sa iba počítačové programy a na druhú stranu existuje stále viac žiakov, ktorým chýba predstavivosť sú tieto programy nehraditeľné lebo dokážu svojou dynamikou doplniť problém s predstavivosťou. Tieto programy sú vynikajúcou pomôckou pre všetkých, ktorý sa chcú v ďalšom životnom stupni zaoberať navrhovaním budov alebo rôznych iných priemyselných výrobkov sú školské skúsenosti s takýmto softwarom nenahraditeľné. Sú vhodné aj pre všetkých, ktorý majú problémy s riešením priestorových úloh lebo si problematickú úlohu môžu nakresliť v počítači kde sa dá daný objekt ľubovoľne otáčať a zväčšovať až kým riešiteľ nenájde riešenie problémovej úlohy. V školskom prostredí je najznámejším a najširšie zameraným produktom Cabri Geometria a v praxi je takýmto produktom AutoCAD. Tému tohto projektu som si vybral pretože si myslím že v modernej dobe, keď je všetko závislé od výpočtovej techniky sú tieto programy pre niekoho kto sa zaoberá vo svojom obore rysovaním alebo navrhovaním nenahraditeľné. Cieľom môjho projektu je predstaviť kresliace programy, ktoré sa používajú v školách a v praxi. Poukázať na rozdiely medzi nimi a pokúsiť sa motivovať študentov na ďalšie vzdelávanie sa v práci s týmito programami, ktoré sú hlavnou potrebou moderného a prosperujúceho priemyslu. Lebo bez odborníkov v tejto oblasti by bola väčšina produktov omnoho drahších ako sú teraz a dosahovali by oveľa nižšiu kvalitu.
3
2 Význam kresliacich programov pre deskriptívu Tieto programy sa nazývajú aj CAD programy (z ang. Computer aided design), sú navrhnuté tak aby presne spĺňali kritéria, ktoré sú stanovené potrebami praxe a vyučovacích procesov na rôznych školách. Najčastejšie ich môžeme vidieť na pracoviskách so zameraním na výrobu v rôznych odvetviach, architektúru, návrh dizajnu a samozrejme v školstve. Pre všetky spomínané odvetvia sú tieto programy nenahraditeľné. Ich význam je hlavne v tom, že šetria priestorom lebo konštruktér/dizajnér/študent nepotrebuje pre svoju prácu rysovaciu dosku (v prípade študenta lavicu) ale stačí mu počítač s nainštalovaným programom. Ďalšími výhody sú: 1. opravy je možné robiť priamo vo výkrese bez znehodnotenia výkresu ako keď sa rysuje na papier, 2. výkresy sú úplne presné, 3.
rýchlejšie a prehľadnejšie rysovanie, čo šetrí čas ktorého nikdy nie je dosť,
4. zjednodušenie spolupráce v tímoch po celom svete vďaka jednoduchému prepojeniu cez internet Kresliace programy majú samozrejme aj pár nevýhod a tými sú: 1. v prípade profesionálnych programov dosť vysoká obstarávacia cena, 2. potreba ovládania daného programu. V praxi sú hodnotené veľmi kladne. Preto sa aj zaraďujú na školách do vyučovacích osnov. S prvým ako takým kresliacim programom sa stretávame už v detstve a je ním skicár. Ale prvým skutočným kresliacim programom je Cabri Geometria a GeoGebra, ktoré sú z podstatnej časti rovnaké a sú vytvorené pre školské potreby gymnázií, kde sú nosnými programami a odborných škôl kde slúžia na osvojenie si základov rysovania na počítači a sú dopĺňané ďalšími profesionálnymi programami. Odborne zameranými sú: asi najznámejší kresliaci program AutoCAD a jeho profesne orientované produkty; a ďalšie programy ako napr. MicroStation, TurboCAD, SketchUp, SPIRIT, Allplan, atď. Dajú sa sem zaradiť dokonca aj produkty, ktoré nie sú určené výhradne len na rysovanie akým je napr. Atlet logistik analyser(ALA) zameraný na vykreslenie skladového priestoru a následné rozvrhnutie regálov a obslužných mechanizmov na najoptimálnejšie fungovanie skladu. Všetky tieto programy sa neustále menia vzhľadom na vývoj vo svete informačných technológií ale sú to väčšinou iba zmeny v usporiadaní najpodstatnejšie zmeny sú vytvorené z prianí zákazníkov a ich praxe ktoré sa spoločnosti snažia zakomponovať do týchto programov. 4
3 História Začiatky týchto programov sa objavujú niekedy okolo roku 1963 v Bostone, kde Ivan Sutherland z jeho vývojom Sketchpad-u dokázal, že je možné robiť na počítači jednoduché rysovacie úkony. V roku 1965 bol prvý krát firmou Lockheed vyvinutí komerčný CAD systém na technické kreslenie. Bol vytvorený pre špecializované počítačové sústavy firmy IBM. Niesol obchodný názov CADAM, ktorý vydržal až do roku 1980 kedy bol premenovaný na CATIA. V tom istom roku vznikol najúspešnejší produkt na trhu s CAD systémami AutoCAD, ktorý pracoval na všetkých osobných počítačoch tej doby a potreboval iba systém DOS. Prednosťou bola jednoduchosť používania a obsah špecializovaných verzií pre rôzne odvetvia priemyslu. Po roku 1980 sa začali vo výrobách rozširovať CNC obrábacie stroje, ktoré CAD systémy ešte viac postavili do popredia pred klasické rysovanie, lebo potrebovali elektronické dáta o výrobku. Po roku 2000 vzniklo veľké množstvo rôznych kresliacich programov, ktoré boli použiteľné vo všetkých odvetviach hospodárstva. A obsahovali veľké množstvo špeciálnych kresliacich a výpočtových prvkov.
5
4 Rozdelenie kresliacich programov Kresliace programy delíme na: 1 Všeobecné CAD programy 1.1
2D
1.2
3D 1.2.1
objemové
1.2.2
povrchové
najznámejšie programy, ktoré sem patria sú: AutoCAD, TurboCAD, Microstation, Sketch Up a aj spomínané školské programy GeoGebra a Cabri Geometria. 2 Špecializované CAD Programy 2.1
strojárenstvo (Solid Works, Solid Edge, CATIA,...)
2.2
stavebníctvo a architektúra (Allplan, ArchiCAD,...)
2.3
potrubné systémy a technické zariadenia budov (Allplan, REVIT MEP,...)
2.4
líniové a dopravné stavby (AutoCAD Civil 3D, RoadPAC,...)
2.5
správa nehnuteľností (Allfa, AutoCAD Map 3D,...)
2.6
elektrotechnika (ProfiCAD, EAGLE,...)
2.7
územné plánovanie a geografia (Allplan, Mapinfo,...)
6
5 GeoGebra(obr. 1) Je Interaktívna geometrická, algebraická a počtová aplikácia určená pre učiteľov a študentov. Je to voľne šíriteľný software. Program vytvoril Markus Hohenwarter v roku 2001 na univerzite v Salzburgu. Neskôr pokračoval na Florida Atlantic Univerzity(2006-2008), Florida State Univerzity(2008-2009) a teraz na univerzite v Linzi. 5.1 Konštrukcia v GeoGebre Konštrukcia môže byť vytvorená bodmi, vektormi, segmentmi čiar, polygónmi, kužeľosečkami, nerovnosťami a implicitnými polynómami a funkciami. Všetky sa dajú dynamicky meniť. Prvky sa dajú zadávať a meniť priamo na obrazovke alebo cez vstupný panel. GeoGebra má schopnosť používať premenné pre čísla, vektory a body, nájsť derivácie a integrály funkcií a má plný počet príkazov ako zaokrúhliť alebo nájsť extrémy funkcie. GeoGebra môže byť používaná na dokazovanie geometrických viet.
7
6 Cabri Geometria(obr. 2) v roku 1985 Jean-Marie Labord dal podnet na vytvorenie zoznamu o počítačovej geometrií("Cabri-géomètre"). Študenti Philippe Cayet, Yves Baulac a Franck Bellemain sa na tento podnet rozhodli vytvoriť program vďaka ktorému sa geometria presunie do počítača. Tento program rozšírila v roku 1988 firma Apple a bol zaradený do vyučovacieho procesu. Francúzske ministerstvo školstva ho od roku 1989 na trhu podporovalo. Dnes sú dostupné najnovšie verzie a týmy sú Cabri II – dynamická geometria a Cabri 3D geometria. 6.1 Rozdiel medzi Cabri II a Cabri 3D Hlavný rozdiel je v priestore v ktorom sa dané geometrické útvary zobrazujú Cabri II používa dvojrozmerný priestor a Cabri 3D, ako už aj názov napovedá, zobrazuje v trojrozmernom priestore, čo študentom uľahčuje konštrukcie v 3D priestore lebo tieto konštrukcie sú náročné na predstavivosť. V ostatných veciach sú si veľmi podobné obe sú schopné dynamicky meniť rozmery objektov, čo umožňuje prácu s nimi. Oba programy pracujú na princípe analytickej geometrie. V podmienkach našej školy sa stretávame s Cabri II – dynamikou geometriou. 6.2 Cabri II – dynamická geometria Softwér určený na výučbu geometrie na počítači. Má preklady v mnohých jazykoch a je podporovaný operačným systémom Windows aj MacOS. 6.2.1 Prostredie Programu(obr 3) Hlavnou časťou programu je pracovná plocha predstavujúca čistý list papiera. V hornej lište programu sa nachádza prehľadné menu obsahujúce možnosti správy súborov, ikona na tlač, ikona editovania, nastavenia, správa okien a pomocník. Pod touto lištou sa nachádzajú ikony pre rýchlo prácu so samotnými objektmi a týmy sú: Typy kurzorov ikona slúži na presúvanie, označovanie, otáčanie, zväčšovanie a zmenšovanie vybraných objektov. Typy bodov obsahuje funkcie na zostrojenie bodu, zostrojenie bodu na presne zvolenom mieste útvaru a označenie priesečníku pretínajúcich sa objektov. 8
Typy čiar funkcia na vytváranie priamok, úsečiek, polpriamok, vektorov a n-uholníkov. Typy kriviek vytvára kružnice, oblúky a kužeľosečky. Základné typy konštrukcií obsahuje vytváranie kolmíc, rovnobežiek, stredov, osí uhlov, kružníc s daným polomerom a bodov v danej vzdialenosti. Možnosti práce s objektmi obsahuje funkcie na prácu s osovou a stredovou súmernosťou, posunutím, otočením, rovnoľahlosťou a inverziou. Zistenie vlastností objektu obsahuje možnosti zistenia či sú body kolineárne, objekty rovnobežné alebo kolmé, môžeme zistiť či sú objekty rovnako vzdialene, prípadne či objekt leží na útvare. Zistenie príslušnej hodnoty objektu slúži na zistenie dĺžky útvarov, plochy objektov, smernice, súradnice bodov na osi a veľkosti uhlov. Pridanie textov na plochu slúži na vpisovanie textových komentárov k objektom na pracovnej ploche. Možnosti zobrazenia umožňuje skryť pomocné objekty, nastavovať farby a výplň, hrúbku, bodkovanie a súradnice.
9
7.AutoCAD(obr. 4) Najpopulárnejší software na počítačové rysovanie bol vyvinutý americkou nadnárodnou korporáciou Autodesk, Inc.. Tento program podporuje prácu v 2D a 3D rozhraní. Prvý bol spoločnosťou vydaný v roku 1982. Tento program je „vlajkovou loďou“ spoločnosti Autodesk. AutoCAD bol pôvodne programovaný pre Windows, Unix a Macinthosh. No od roku 1994 pokračoval len na operačnom systéme Windows. V tomto roku bolo po celom svete rozmiestnených 750 vzdelávacích centier. Roku 2010 sa vrátil aj na platformy Machintoshu. Najnovšou verziou je AutoCAD 2013. Je dodávaný na 32-bitový a 64-bitový systém. Program je lokalizovaný do množstva jazykov medzi iným aj češtiny. Existuje veľké množstvo verzií tohto programu medzi iným aj študentská verzia. 7.1 Prostredie programu AutoCAD 2010(obr. 5) Tak ako pri všetkých takýchto programov je hlavnou časťou pracovná plocha predstavujúca rysovací priestor. Na vrchnej lište sa nachádzajú ikony na ukladanie, načítanie, vytlačenie výkresu, krok späť a krok ďalej a možnosť otvorenie nového výkresu. Pod ňou sa nachádzajú takzvané roletové ponuky, kde sa nachádzajú prvky na vykresľovanie objektov a ich obsluhu a ikony na prepínanie medzi 2D a 3D priestorom. Orientovanie v tejto ponuke je intuitívne vďaka dobrému usporiadaniu kresliacich, upravovacích, modelovacích a veľa ďalších prvkov do tématických celkov v ktorých sú následne ďalej delené podľa kritérií. Aj v základnom programe sú prvky potrebné výhradne pre niektoré odvetvia ako architektúru, strojársku výrobu, elektrotechnickú výrobu a mnoho ďalších. Potom sa tu nachádzajú ikony na meranie vzdialeností, plôch, obsahov a veľkostí uhlov.
10
8 Záver Na to aby som mohol zhodnotiť, či som dosiahol svoj cieľ je potrebné zistiť či som niekoho svojím projektom zaujal natoľko, že by ďalej študoval rysovanie v týchto programoch. Ale dúfam, že sa niekto taký určite nájde aj keď prírodo-vedecké fakulty univerzít a vysokých škôl nie sú v terajšej dobe pre študentov také lákavé ako humanitné vedy hlavne z hľadiska náročnosti štúdia. Informácie v tomto programe sú objektívne keďže sa v nich nenachádzajú žiadne subjektívne názory ale iba fakty, ktoré sú podložené množstvom skúmaní odborníkov vo svojom odbore. Využitie týchto faktov je možné na vyučovacom procese deskriptívnej geometrie pri preberaní učiva o využívaní počítačov pri rysovaní. Myslím si, že je veľmi dôležité zaradiť výuku moderných kresliacich systémov do učebných osnov. Z hľadiska vyučovania je potrebné zaistiť dostatok počítačov s nainštalovaným kresliacim systémom, ktorý sa pre školské potreby dá vo väčšine prípadov zaistiť zadarmo alebo za minimálne poplatky. A je potrebné zaistiť učebné materiály, ktoré sa dajú zohnať na internete tak isto zadarmo alebo nákupom kníh, ktoré by si mohli študenti kupovať aj sami alebo si škola môže na ne požiadať štátne dotácie. Kúpa týchto kníh samotnými študentmi nie je taká nákladná ako napr. kúpa kníh na cudzí jazyk lebo stačí jedna kniha na celé štúdium narozdiel od cudzích jazykov, kde je potrebné kupovať novú knihu každý rok.
11
9 Bibliografia Kniha: FOŘT, Petr – KLETEČKA, Jaroslav: Učebnice AutoCAD 2010. Prvé vydanie, Brno: Computer Press 2009. 384s. ISBN 978-80-251-2181-8 Internetové zdroje http://cs.wikipedia.org/wiki/AutoCAD http://en.wikipedia.org/wiki/AutoCAD http://en.wikipedia.org/wiki/GeoGebra http://en.wikipedia.org/wiki/Cabri_Geometry http://cs.wikipedia.org/wiki/Computer_aided_design http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design
12
10 Prílohy
obr. 1
obr. 2
13
obr. 3
obr. 4
14
obr. 5
15
