AutoCAD ja Inventor: 10. ja 11. klass, valikkursuse CAD-joonestamise tunnid reaaltehnilisel õppesuunal

el_sotsiaalfond_horisontaalne

Õpilugu „Aurumootori mudeli loomine
progetiiger_logo_horisontaal_est_webHolger Bremen, Kadrina Keskkooli arvutiõpetaja

Eellugu

Üle kümne aasta tagasi hakkas Kadrinas ühe kohaliku puidufirma juhtkond mõtlema, kuidas tulevikus noori spetsialiste firmasse tööle saada. Koostöös Kadrina Keskkooliga algas projekt, kus gümnaasiumis hakati õpetama ettevõtlusega seotud aineid rõhuga insener-tehnilistel teadmistel. Õpetama hakati ka arvutil joonestamist. Reaaltehnilise õppesuuna kohustuslik valikaine on CAD-joonestamine. Mina kasutan õppetöös kahte modelleerimistarkvara: AutoCAD (http://www.autodesk.com/products/autocad/overview) ja Inventor (http://www.autodesk.com/products/inventor/overview).

Mis on AutoCAD ja mis Inventor?

AutoCAD on põhiliselt jooniste vormistamiseks. On küll 3D-modelleerimise võimalus olemas, aga AutoCAD on üldine töövahend, milles puuduvad erialaspetsiifilised tööriistad. Inventor on sammuke kõrgemal, seal on võimalik masinaehituslikke seoseid luua objektide vahel. Inventoris valmivad targad mudelid, kus parameetrite muutmisega kogu mudel muutub. Lühidalt – AutoCAD annab üldise taju, kuidas 3D-modelleerimisprogrammid töötavad, see on nagu kirjutama õppimine. Inventor on tööriist mudeli valmistamiseks, see on edasijõudnutele.

Õppetegevuse käik

10. klassis alustavad õpilased AutoCADi ja 2Dga, et üldse programmi tundma õppida. Siis on pool aastat 3D-modelleerimist ja 11. klassis liigutakse Inventori peale üle, õpitakse seda programmi tundma. Lõpuks tuleb modelleerida aurumootori mudel, mis töötaks täielikult.

Õpilased hakkavadki algusest minema, samm-sammult. See, millesse rohkem süüvime, on ikkagi minu kui õpetaja valik. Samas spetsialiseerumist ei toimu, ma ei eelista ehitussuunda või arhitektuurisuunda või mehhaanikasuunda. On üldine aluspõhi kõigile, et nad oskaksid näha, mida AutoCAD võimaldab.

Aurumootori mudeli loomine Inventoris algab 11. klassis II poolaastal. On erinevaid mootorimudeleid, valik tehakse vastavalt sellele, kui hästi keegi programmi on tundma õppinud. Tunnid toimuvad arvutiklassis kord nädalas, paaristund. Töö on valdavalt individuaalne, aga teatud hulga mootoriosasid lasen teha pinginaabriga kahasse, see on hea võimalus arendada projektijuhtimise oskuseid. Kui näiteks on vaja luua 70 detaili, siis see on ühe õpilase jaoks väga ajamahukas, nii hoitame märkimisväärselt palju aega kokku.

Mootorimudeli loomisele arvestan 25 ainetundi (orienteeruvalt kolm kuud), mis omakorda jaguneb kolmeks etapiks. Iga etapi lõpus vaatan õpilaste tehtu üle ja annan tagasisidet.

Alguses teevad õpilased tarkvara abil ja 3D-na valmis kõik detailid. Need üritan üle vaadata, vähemalt silma järgi, et kõik on õige, see on tohutu hulk detaile tegelikult. Siis tõstavad õpilased mootori tükid oma kohale, tulemuse vaatame koos üle. Ja kui nad mootori arvutiekraanil tööle panevad, siis vaatame uuesti koos üle, kas kõik töötab nagu vaja. Kes tunnis käib ja kaasa töötab, peaks 25 tunniga mootori mudeli täiesti saama valmis. Aga nagu ikka, kevadine aeg, palju on üritusi, igasse tundi ei jõuta, siis mõned teevad ka kodus, ma ei keela seda. On ka üksikuid entusiaste, kes on kolme kuuga teinud kolm erinevat mootorit valmis.

Õpetaja ettevalmistus

Ma ise olen AutoCADi tarkvara kasutanud juba üle kümne aasta ja ikka õpin veel. Kunagi tulid AutoCADist uued versioonid paari aasta tagant, nüüd on iga aasta uus versioon, programm täieneb pidevalt. Programmis on tuhandeid käsklusi ja võimalusi, kuidas midagi teha. Selgeks saada ei olegi seda võimalik, on võimalik osata.

Tarkvara on kohe kõikides arvutites olemas, seda eraldi alla laadima ei pea. Soenduseks teen koos õpilastega 24-osalise harjutuse suvaliste detailidega, et noored õpiksid erinevaid töövõtteid, kuidas jooniseid lugeda, kuidas mingit asja disainida. Kui see on läbitud, siis näitan lühidalt ette, missugune peab mootor olema, tutvustan töö põhimõtteid. Näiteks tuleb õpilastel jälgida, et kui mingi ratas peab pöörlema, siis see ikka pöörlema ka hakkaks, mitte ei lendaks kuskile kaugele ära. Siis saavad õpilased joonised (6–7 erinevat mudelit) ja nad alustavad tööd.

Suures osas on see 25 tundi õpilaste iseseisev töö. Üldiselt kontrollin tehtut kuu aja tagant. Jooksvate tundide ajal on mul juhendaja roll, ikka ei saada mõnest joonisest aru, detailid on keerulised, lihtsalt mõni segadus tekib. Juhendamine ja suunanäitamine on minu ülesanne. Korraga tegutseb klassis ligi 20 õpilast, ma ise arvan, et ideaalne õpilaste arv CAD-joonestamise tunnis oleks 10-15.

Ainetevaheline lõiming ja hindamine

CAD-joonestamisel on tugev seos matemaatikaga, samuti inglise keele ja füüsikaga. Kokkupuude ka tööõpetuse ja kunstiõpetusega, sest on vaja ka disainida, samuti jooniste vormistamine: joonis peab hea välja nägema.

AutoCADi ja Inventorit võib julgelt kasutada ka teistes ainetundides, kindlasti matemaatikas. Kuupe ja tahukaid on hulga lihtsam tarkvara abil teha kui vihikusse vormistada. Tööõpetuses saab disainida tooteid. Füüsikas saab katseid üles joonistada. Sobivad kõik tunnid, kus on vaja teha tööjooniseid. Õpetaja peab peab endale põhitõed selgeks tegema, suurem õppimine käib koos õpilastega. Tihti leiavad õpilased ise teistsuguseid, hoopis huvitavamaid lahendusi, lahendavad probleeme teistmoodi kui mina. Õpetaja jaoks on põhiline – ole valmis õppima!

Hinded panen iga etapi lõpus, need ongi valikaine hinded. Ikkagi vaatan, kas kõik detailid on õigesti tehtud ja kokku pandud nii, et masin tööle hakkab.

Töö lõpptulemusest teevad õpilased ka väikese video, aga see on pigem nende endi ja minu jaoks, mitte avalikuks esitlemiseks.

Mis on eesmärk?

Põhieesmärk on, et nad saaksid aru, kuidas sellised tarkvarad töötavad, saaksid aru tarkvara kasutamise loogikast. Sarnaseid tarkvarasid on ju kümmekond, spetsialiseeritumaid veel rohkem. Lisaks areneb joonise lugemise oskus, täienevad teadmised geomeetriast, planimeetriast. Tegelikult kõik varem gümnaasiumis õpitu tuleb nüüd kokku panna. Ma ei hakka seletama, kust tuleb näiteks poldi läbimõõt. See on neil tööõpetuses varem läbitud. Aja planeerimise oskus areneb ka tugevalt.