بحث هذه المدونة الإلكترونية

07‏/05‏/2011

هل يمكن اعتبار الجهد العقلي الكبير في حل المسائل الهندسية ثلاثية الابعاد باستخدام المسطرة والفرجار ميزة لصالح التعليم التقليدي للهندسة الوصفية؟.

في حل مسألة هندسية ثلاثية الابعاد, مثل تحديد المسافة بين خطين متخالفين, باستخدام كلا الطريقتين التقليدية (او ثنائية الأبعاد) والرقمية ثلاثية الأبعاد، يمكن ملاحظة بشكل عام مرحلتين: مرحلة تخيل الحالة الفراغية التي تمثل المسألة ومن ثم مرحلة الإنشاءات الهندسية لحل هذه المسالة.
باستخدام الرسم ثنائي الأبعاد هناك الحاجة ألى إنشاءات هندسية ليس فقط في تطبيق المفاهيم لحل المسألة المعنية بل أيضاً في معرفة التقنيات لإظهارها. لذا يمكننا القول أن مهمة الرسم التقليدي في حل مسالة هندسية ثلاثية الأبعاد, تتطلب جهد عقلي أكبر بكثير من الرسم ثلاثي الأبعاد، لأن الطريقة التقليدية بحاجة إلى الكثير من المفاهيم والتقنيات في عملية الحل وفي عملية الإظهار على حد سواء.

ووفقا لهذه الاعتبارات والنظر في حقيقة أن الغرض الأساسي من تدريس الهندسة الوصفية هو ممارسة العقل على إدراك الفراغ الهندسي ومعرفة قواعد إنشاءه، فالسؤال الذي يطرح نفسه هو: هل هناك فائدة اليوم من تدريس الهندسة الوصفية باعتماد الطريقة التقليدية ؟


أعتقد ان الطريقة الاكثر فعالية للاجابة على هذا السؤال تكمن في القيام بتعليم الهندسة الوصفية لمجموعتين من الطلاب، واحدة بالطريقة التقليدية والاخرى بالطريقة الرقمية ثلاثية الابعاد ، وذلك بهدف عمل تقدير ومقارنة لقدرة كل مجموعة على إدراك الفراغ الهندسي ومعرفة قواعدة الانشائية والاظهارية. ولكن للأسف لأسباب تنظمية وتقنية مختلفة لم يكن من الممكن إقامة مثل هذه الدورات كلية الهندسة في الجامعة الاردنية. ولكن لمعالجة هذه المسالة يمكن الاشارة إلى دراسات أخرى متعلقة بدورات مماثلة.
من المواضيع الأخرى المفيدة للاجابة على السؤال أعلاة هناك بعض الأمثلة العملية التي هدفها التأكيد على فعالية استخدام الفراغ الافتراضي في تدريس مقرر الهندسة الوصفية من جهة وعلى صلاحية هذا المقرر في حل المشاكل الهندسية المعقدة من جهة اخرى. على وجه الخصوص الفصل الرابع من هذا البحث سيتناول موضوع نظرية الظلال، والفصل الخامس سيتناول حل لمسألة لتحديد المحل الهندسي لمراكز الكرات المتماسة أربعة كرات معلومة.

في الفقرات أدناه سيتم مواجهة مواضيع اخرى هامة لتوضيح مزايا استخدامات الكمبيوتر في تحسين نوعية تعليم مادة الرسم الهندسي والهندسة الوصفية, على وجه الخصوص:
-- فعالية استخدام الفراغ الافتراضي للبرنامج أوتوكاد كوسيلة لتدريس مفاهيم الهندسة الوصفية.
-- استخدام المؤثرات الحركية في التدريس.
-- فائدة شبكة الإنترنت كوسيلة داعمة لعملية التعليم


الأدوات الرقمية كاد (CAD) مستخدمة على نطاق واسع في جميع مجالات الصناعة. لكن لماذا هذا الاستخدام الواسع؟ لماذا يتم استخدام الكاد بدلا من الرسم اليدوي. الأسباب الأكثر أهمية هي:
- النمذجة ثلاثية الأبعاد : انشاء النماذج بالطريقة اليدوية يعتبر عمل صعب ومتعب للغاية. هناك العديد من الميزات الفعالة في برمجيات الكاد لإنشاء بسهولة نماذج ثلاثية الابعاد.
- سهولة التعديل: سهولة تعديل الرسومات، بوجود خيارات مثل" النسخ" (copy), "القص" (Cut), "اللصق" (Paste), "الحذف" (Delete)، "والنقل" (move) , وغيرها من خيارات التحرير المماثلة والمتاحة في جميع برمجيات الكاد.
- سهولة الاخراج (reproduce): عملية اخراج التصاميم بالطريقة التقليدية تستغرق وقت طويل بعض الاحيان أيام، ولكن في حالة الكاد، فمن الممكن إنتاج الرسومات في وقت قصير وعمل العديد من النسخ.
• التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (Computer_Aided_Manufacturing): نماذج الكاد تستخدم كمدخل (Input) للبرمجيات CAM لتوليد بيانات التحكم الرقمي ( Numerical Control)). الرسومات اليدوية لا يمكن استخدامها في برمجيات الكام.
- الهندسة بمساعدة الكمبيوتر (Computer-Aided Engineering) :. بيانات النماذج الافتراضية مهمة لبرمجيات الكي (CAE) . التي يمكن لها محاكاة ظروف الإجهاد الحقيقي (Stress Analysis) وتحديد ما إذا كان النماذج قادرة على تحمل هذا الاجهاد. الرسومات المنشاة يدوياً لا تصلح لللتكنولوجيا كي .
- محاكاة الآليات : يمكن استخدام نمذجة الكاد للمحاكاة الآلية ، بحيث يمكنك اختبار وظيفة جهاز دون الحاجة إلى الاستثمار في بناء النموذج الاولي (prototyping). الرسومات التقليدية لا تصلح لمحاكاة الآليات.
- إنشاء قاعدة بيانات : يمكن استخدام ملفات الكاد لإنشاء قواعد بيانات PDM (Product Data Management) و PLM (Product Lifecycle Management). بمجرد إنشاء قاعدة بيانات CAD يمكن الوصول إليها بواسطة شبكة الكترونية. الرسوم التقليدية لا تصلح الا لاستخدمات محلية.
- المنطق : ترتبط نماذج الكاد بين بعضها بطريقة منطقية، أو بعبارة أخرى لا يمكن إنشاء نموذج كاد ان لم يكن عملي. أما الرسومات المنفذة بالطريقة اليدوية يمكن إنشاء أي شيء بدون ضوابط.
- صديقة للبيئة: الرسومات كاد يمكن تخزينها واستخدامها إلكترونيا دون استخدام الورق.
- ضبط الوصول (Access Control): بعض الرسومات والوثائق التصميمية مهمة جدا ، والتي لا ينبغي أن تكون متاحة للجميع. التحكم بالوصول إلى التصاميم تعتبر عملية سهلة بالنسبة للرسومات كاد ، ويمكن تعريف مستوى الوصول لكل منها. الرقابة والتحكم بالوصول عادة ما تكون عملية صعبة في حالة الرسوم التقليدية

استنتاج
رسوم الكاد لها جميع مزايا الوثائق الإلكترونية، ولكن هذه هي مجرد واحد من الأسباب لاستخدام الكاد بدلا من دليل الرسم اليدوي. هناك العديد من الميزات الاخرى لبرمجيات الكاد ثلاثية الابعاد ، ولكن أهمها تم سرده في القائمة اعلاة.
إرسال تعليق