Výuka CAD a její podpora

Výuka CA technologií znamená ve výuce odborných předmětů významný kvalitativní krok. Studenti získávají znalosti zcela nových technologií i za cenu potlačení výuky některých klasických předmětů. Desítky škol se dnes zapojily do aktivit směřujících k zavedení a podpoře nejnovějších postupů navrhování do výuky a snaží se podle svých možností a vybavení jít právě tímto směrem. Vzniká tak velmi solidní základ pro rozpracování řady myšlenek a námětů. V tomto článku Vás chceme dát k zamyšlení určitou vizi rozvoje provázané výuky od základů technického kreslení až po nejmodernější postupy parametrického modelování.

Kousek historie
V této atmosféře vznikl první projekt učebnice AutoCAD Release 14 pro střední školy. Učebnice byla kompletně postavena na metodice a zkušenostech s výukou a školením nejen v našem regionu oblíbeného AutoCADu. Pro naše studenty se stala základní učebnicí pro studium dané problematiky, které je realizováno povinně v druhém ročníku a návazně ve volitelných předmětech třetího a čtvrtého ročníku střední školy. Neočekávaným a o to potěšujícím se stal ohlas titulu mezi pedagogickou a odbornou veřejností. Pro realizaci naší myšlenky provázané systematické výuky CAD se stala tato učebnice dobrým základem. Připomeňme že kniha mapuje především velmi univerzální a dodnes nejpoužívanější postupy 2D kreslení a základy klasického 3D modelování. Učebnice je podle našeho návrhu nejvhodnější pro začínající a mírně pokročilé uživatele. V naší výuce s ní pracujeme především ve druhém a třetím ročníku studia.

Základem je technické kreslení
Znalost norem a základů technického kreslení považujeme za zcela zásadní pro správné myšlení budoucího technika. Její návaznost na výuku počítačového konstruování ovšem zcela chybí nebo je velmi sporadická. Přitom tyto dvě oblasti spolu jsou zcela zásadně provázány a jedna by bez druhé nemohla existovat. Situace je dnes ovšem ještě daleko složitější. S nástupem zcela nových technologií do oblasti počítačového konstruování se rozšiřují možnosti konstruktéra o možnost vytváření virtuálního modelu nového výrobku. Zcela se tak ruší zaběhlé představy o postupu návrhu nového výrobku. Uvědomme si že již od základní školy se učíme své prostorové představy o novém tvaru výrobku svým způsobem násilně převádět do roviny a potom jej z roviny opět přetvářet do podoby prostorových tvarů výrobku. Jistě je daleko jednodušší a efektivnější realizovat své představy přímo v prostoru. Tento postup je samozřejmě realizovatelný pouze s využitím té nejmodernější techniky, která dnes není jen doménou špičkových pracovišť, ale je dnes dostupná prakticky všem. S tímto záměrem byla vytvořena učebnice Technického kreslení, která nejen metodicky mapuje obecnou problematiku probíranou podle osnov v prvním ročníku technických škol, ale současně připravuje studenty na budoucí aplikaci CAD/CAM/CAE systémů.

Autodesk Design 2000
Řadou uživatelů je považována nová produktová řada firmy Autodesk pouze jako tradiční vylepšení stávajících produktů. Pro výuku by tento přechod pak znamenal pouze kosmetické úpravy metodiky výuky. Situace je ovšem úplně jiná a dá se považovat za možný zvrat ve filosofii výuky CAD aplikací na našich školách. Za hlavní příčinu tohoto kroku považujeme především změnu filosofie profesní orientace produktů firmy Autodesk postavených na základě AutoCADu 2000. AutoCAD 2000 je stavěn nyní daleko více do pozice velmi výkonného CAD jádra zcela nezávislého na oblasti nasazení v oblasti 2D konstruování a 3D klasického modelování. Znalost tohoto jádra zaručuje studentům a budoucím uživatelům absolutní nezávislost na jejich specializaci. Stavaři, strojaři, geodeti, všichni mohou tento produkt používat. Pro metodiku a postup výuky má bezesporu toto hledisko velký význam, ale specializace daných oborů vyžaduje něco navíc. Zde opět existuje řešení v otevřené architektuře a profesních nadstavbách. Produkty Design 2000 daleko více než kdy před tím řeší problematiku profesní orientace. Již s příchodem nové řady produktů bylo jasné, že pro školy bude podstatné při přechodu na produkty Design 2000 zvládnutí nového pomyslného jádra všech aplikací, AutoCADu 2000. Tento produkt již ve své podstatě je ideálním nástrojem pro výuku základu CAD aplikací. Nová učebnice je také rozšířena o několik desítek námětů na vylepšení od našich dopisovatelů a řeší také nástroje pro vizualizaci. Kniha by měla nahradit postupně stávající titul AutoCAD Release 14 a je proto určena stejné kategorii uživatelů. Knihu doporučujeme využívat v návaznosti na učebnici Technické kreslení v druhém ročníku. Studium je možné optimalizovat podle specializace doplněním profesně orientovaných aplikací.

Prostor pro všechny
Již několik let sledujeme vývoj a dostupnost systémů pro parametrické modelování. Jedná se o zcela zásadní změnu myšlení v práci konstruktérů. V minulých letech byly tyto aplikace pouze doménou špičkových pracovišť a jejich cena přesahovala nejen možnosti našich škol, ale také uživatelů v komerční sféře. Hardware pracující pod operačním systémem Windows NT nebo nástupcem Windows 2000 je branou otevřenou pro používání nových technologií. Nastává situace, kdy považujeme za dnes již reálné masově nasadit tyto produkty do výuky na školách. Většina škol je dnes již dostatečně vybavena a může se i této problematice věnovat. V našem novém projektu se proto vracíme k naší specializaci, kterou je strojírenství a k naší oblíbené oblasti prostorového modelování. Hlavním důvodem pro realizaci je pro nás vysoká propracovanost nového parametrického modeláře Mechanical Desktop 4, jehož modelovací jádro ACIS 5.0 je na velmi vysoké úrovni. Metodické rozpracování problematiky parametrického a zcela nového adaptivního modelování vytvoří provázaný celek problematiky, o kterou se bude moci opřít libovolná technická škola. Završíme tak systematickou výuku CAD aplikací pro naše školy. Metodika, kterou jsme zvolili pro realizaci nového projektu je detailně prověřována v reálné výuce na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou. Po několika měsících tak parametrické modelování přes svou relativní složitost přináší své ovoce. Ukázky prací uvedených na obrázcích jsou výsledkem systematického studia CAD studentů třetího ročníku střední školy. I jim patří tímto naše poděkování za jejich spolupráci. Další informace naleznete v odborném tisku a na informačním serveru CADinfo (http://cad.spszr.cz/). Velmi zajímavou kapitolu jsme na tomto serveru věnovali také systému Repair 2000, který je výsledkem šestiletého hledání řešení správy počítačové sítě ve školství. S jeho použitím jsme schopni udržovat při 14 hodinovém denním vytížení pět učeben prakticky bez potřeby zásahu správce sítě. Další informace jsou věnovány technické podpoře a informacím o instalací produktů Autodesk Design 2000 na školní síti.

___

AutoCAD Release 14 autoři: Petr Fořt, Jaroslav Kletečka nakladatel: Computer Press, 1998 doporučení: Učebnice mapuje základy tvorby technické dokumentace pomocí CAD systému AutoCAD. Je velmi vhodná pro všechny začínající studenty a uživatele. Vstupem znalostí je učebnice Technického kreslení.

Výuka grafických návrhových systémů má na našich školách ve srovnání s jinými programy slušně dlouhou tradici; program AutoCAD, kterému se tato kniha věnuje, se zabydlel na technických školách i v praxi už na prvních počítačích PC-AT dokonce ještě před rokem 1989. Kupodivu se po celá dlouhá léta neobjevila skutečná učebnice práce s tímto programem, určená pro střední technické školy - a tento dluh řeší právě až učebnice, kterou držíte v ruce.
Kniha, kterou sestavili dlouholetí lektoři produktů firmy Autodesk z VOŠ a SPŠ ze Žďáru nad Sázavou, je však určena nejen středoškolákům, ale všem, kteří chtějí proniknout do tajů počítačové konstrukce, všem, kteří uvažují o nasazení CAD systémů ve své firmě a neví, jak začít. Kniha je koncipována tak, aby se řešení konkrétního problému neskrývalo ve spoustě odborných výrazů a uživatel nebyl hned na začátku zrazen spoustou technických termínů.
Učebnice je členěna do jednotlivých kapitol, které tvoří stavební bloky odpovídající vlastnímu učebnímu plánu. Každý probíraný celek obsahuje teoretické základy problému doplněné ilustracemi. Následuje ukázkový příklad, který ukazuje praktické použití. Závěr každého celku patří příkladům k procvičení. Kniha předpokládá základní znalosti ovládání počítače a ovládání grafického rozhraní Windows 95 či NT; není tedy nutná hlubší znalost operačního systému samotného.
Kniha je rozdělena do 27 kapitol, které odpovídají postupnému pronikání do tajů programu AutoCAD; počíná se objasněním pojmů a obsluhou, pokračuje přes ovládání programu AutoCAD, kreslení, editování a řízení zobrazení. V dalších částech je pak již větší důraz kladen na konstruování, tedy práce s objekty, šrafování a kótování, práce s bloky a atributy, a závěrečné kapitoly se pak věnují modelování, tvorbě těles i ploch.
Rozšíření AutoCADu trpí určitou roztříštěností - i v našich zemích je frekventovaně rozšířených nejméně pět verzí, od DOSové verze 10 až po Release 14, a navíc každá z těchto verzí se ještě vyskytuje v původní anglické mutaci a v české lokalizaci. Autoři knih se s touto situací vypořádali logicky: knihu koncipovali na poslední verzi, tj. Release 14 v české verzi, ale valná část knihy je beze zbytku platná i pro většinu starších verzí.

.

___

Technické kreslení autoři: Jaroslav Kletečka, Petr Fořt nakladatel: Computer Press, 1999 doporučení: Učebnice mapuje obecné základy a pravidla tvorby technické dokumentace podle norem ČSN a ISO. Je vhodná pro úplné začátečníky v oblasti tvorby technické dokumentace a  pro všechny budoucí uživatele CAD systémů.

Učebnice technického kreslení zkušených pedagogů Jaroslava Kletečky a Petra Fořta seznamuje studenty se základy technického kreslení se zaměřením na základní pravidla názorného zobrazování a popisů objektů podle normativních pravidel. Nedílnou součástí knihy jsou praktické ukázky mnoha výkresů s vysvětleními a popisem a především velmi originální využití prostorových 3D pohledů, jež velmi usnadní uživatelům knihy pochopení výkresů. Kniha je určena především studentům středních průmyslových škol - učebnice vychází z obsahu předmětu technické kreslení - ale věříme, že si své uplatnění najde i u dalších uživatelů. V deseti kapitolách učebnice se čtenář seznámí se základy technického kreslení od počátečních teoretických kapitol, jako jsou "příprava" ke kreslení "normy", "technické zobrazování" přes praktická vysvětlení "kótování", "předepisování přesnosti rozměru", "předepisování drsnosti povrchu", "předepisování geometrických tolerancí" až po "zobrazování a kótování strojních součástí a konstrukčních prvků", "výkresy polotovarů" a v neposlední řadě i "perspektivní metody konstruování".

___

AutoCAD 2000 autoři: Petr Fořt, Jaroslav Kletečka nakladatel: Computer Press, 1999 doporučení: Učebnice mapuje základy tvorby technické dokumentace pomocí CAD systému AutoCAD. Je velmi vhodná pro všechny začínající studenty a uživatele. Vstupem znalostí je učebnice Technického kreslení.

Nedílnou složkou výuky na našich středních odborných školách jsou grafické návrhové systémy. Jedním z nejrozšířenějších softwarových produktů z této oblasti je program AutoCAD, kterému se v jeho opět vylepšené verzi s označením AutoCAD 2000 učebnice věnuje. Svým pojetím je ale učebnice z větší části použitelná i pro verze starší.
Středoškolská učebnice AutoCADu 2000 zkušených autorů a pedagogů Petra Fořta a Jaroslava Kletečky přináší praktické návody práce s AutoCADem a nejzákladnější postupy pro efektivní práci s ním. Jedná se o klasickou učebnici se spoustou příkladů, procvičovacích úkolů, názorných ukázek a hlavně s přehlednou strukturou vysvětlování jednotlivých problémů, kdy každý probíraný celek obsahuje teoretické základy problému, rozšířené o praktickou aplikaci. Oproti předchozí verzi učebnice pokládá toto vydání větší důraz na vizualizaci, kterou nová verze AutoCADu umožňuje. Kniha je určena především studentům středních odborných škol, ale věříme, že obohatí práci i nejednoho zkušeného praktika. Do 14 kapitol autoři začlenili témata od nejjednodušších postupů, věnujících se ovládání produktu (práce se soubory, nastavení, úprava souřadnic a další), přes základy technického kreslení, úpravy objektů, šrafování, zpracování textu, kótování až po profesionální využití AutoCADu pro modelování a vizualizaci objektů.

___

Mechanical Desktop 4 autoři: Petr Fořt, Jaroslav Kletečka nakladatel: Computer Press, 2000

Technologická revoluce v oblasti informatiky již několikrát dokázala změnit přístup k řešení konkrétních problémů našeho života. Na poli CA technologií to znamená především použití zcela revolučních principů konstrukční práce a její provázání s návrhem výroby, výrobou a kontrolou jakosti. Počítačové navrhování tak získává mnohem komplexnější podobu. Vývoj virtuálního prototypu nového výrobku v podobě parametrických modelů zcela ruší po léta zažité zvyky a postupy konstrukční práce. Myšlení v reálném prostoru s podporou špičkové informační techniky dnes umožňuje realizovat ambiciózní projekty od každodenně používaného spotřebního zboží až po kosmické technologie. Učebnice Mechanical Desktop 4 zkušených autorů, pedagogů a konzultantů Petra Fořta a Jaroslava Kletečky se snaží na základě několikaletých příprav zcela zásadně rozpracovat výuku nových postupů počítačového navrhování. Metodika výuky je rozdělena celkem do devíti kapitol, ve kterých jsou začínající uživatelé detailně provedeni nejen tvorbou virtuálního modelu výrobku, ale také problematikou nasazení těchto metod do praxe. Kniha úzce navazuje na tituly Technické kreslení a AutoCAD 2000 stejných autorů a vytváří uspořádanou řadu učebnic, o kterou se může opřít výuka na technických školách. Metodika byla prověřena ve výuce a v mezinárodních projektech pořádaných pro studenty naší školy, VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou. Kniha je určena nejen studentům, ale i všem, kteří se snaží vlastní vývoj výrobků realizovat pomocí efektivních metod počítačového modelování.