TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 ISSN: Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (3) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Makale Tasarı geometride görünürlük prensiplerinin bilgisayar destekli öğretimi Faruk MENDİ 1, Ömer KARABIYIK 2, İhsan TOKTAŞ 1 1.Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi Bölümü, 06500, ANKARA 2. Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi Bölümü, 32260, ISPARTA Özet (Geliş Tarihi: 6 Nisan 2004, Kabul Tarihi: 21 Haziran 2004) Bilgisayar Destekli Eğitim ve Uzaktan Eğitim çalışmalarında bilgisayar sistemleri vazgeçilmez hale gelmektedir. Ancak tek başına bir bilgisayar sistemi, eğitimin gerçekleşmesi için yeterli değildir. Bu sistemin içeriğini oluşturan yazılı ve görsel materyallere ve etkin bilgisayar programlarına ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, Mühendislik ve Teknik Eğitim faaliyetinin yürütüldüğü kurumlarda öğretilen, Tasarı Geometri ders konularından, Görünürlük Prensiplerinin bilgisayar destekli öğretimini sağlayan bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. AutoCAD ortamında, AutoLISP ve DCL programlama diliyle hazırlanan program; kullanıcıyla etkileşimli olarak çalışmaktadır. Program, geleneksel yöntemlerle yapılan öğretime göre derse ait uygulamaların canlandırılmasına yardımcı olarak öğrenmeyi daha kolay ve kalıcı yapmaktadır. Anahtar Kelimeler: Tasarı Geometri, Bilgisayar Destekli Öğretim, AutoLISP 1.Giriş Klasik eğitim anlayışında öğretmen, bilgiye sahip olan ve o bilgiyi alıcılara aktaran tek kaynak olarak görülmektedir. Ancak günümüz teknolojisinde bilginin elde edilmesi ve kullanılmasında yaşanan gelişmeler, öğretmenin sınıf içerisindeki rolünü değiştirmektedir. Öğretmen, sadece bilgiyi depolayan ve onu öğrenciye sunan tek kaynak olma işlevinden çok, öğrenciyi bilgiye yönlendiren kişi halini almaktadır. Bu anlayışla, zannedilenin aksine öğretmenin sınıf ortamındaki etkinliği ve sorumluluğu daha çok artmaktadır. Bilgisayar ve İnternet in eğitim alanında kullanılmasının yaygınlaşmasıyla, hem öğretmenlerin ders materyali hazırlama ve geliştirme faaliyetleri artmış hem de Bilgisayar Destekli Eğitim (BDE) ve bunun bir alt birimi olan İnternet Üzerinden Eğitim (İÜE) gibi yeni uygulama alanları ortaya çıkmıştır. Davranış bilimcilerinin yaptıkları incelemelere göre, zaman sabit tutulmak üzere insanlar; Okuduklarının %10 unu, işittiklerinin %20 sini, gördüklerinin %30 unu, gördükleri ve işittiklerinin %50 sini, söylediklerinin %70 ini, yapıp söylediklerinin ise % 90 nını hatırlamaktadırlar [1]. Bu incelemeler ışında BDE de yapılmak istenen de öğretici ile alıcı(öğrenci) arasındaki en iyi etkileşimi sağlamaya çalışmaktır. BDE, eğitimin zaman ve mekandan bağımsız olarak yürütüldüğü; öğretim ve sunum aracı olarak kullanıldığı bir eğitim modeli olarak tanımlanabilir [2]. BDE de öğretim boyunca öğrenciler bilgisayarda programlanan dersle etkileşim halindeyken öğretmen bir rehber, bilgisayar ise öğrenme ortamı rolünü üstlenmektedir [3].

2 Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) Tasarı geometride görünürlük prensiplerinin bilgisayar destekli öğretimi Bilgisayar destekli öğretim, Mühendislik ve Teknik Eğitim alanındaki Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ve Bilgisayar Destekli İmalat (CAM) gibi ders konularına uygulanabilmektedir. AutoCAD, tasarım ve imalata yönelik hazırlanmış bir program olmasına rağmen, yapılan bu çalışma ile AutoCAD in AutoLISP ve DCL yardımıyla eğitime yönelik bir işlevi de yerine getirmesi amaçlanmıştır. Daha verimli öğretimin yapıldığı ortamları hazırlamak, modern eğitim anlayışının kaçınılmaz bir gereği olmuştur. Klasik ders anlatım biçimi göz önüne alındığında, özellikle teknik konularda eğitim veren, çizim ve grafik ağırlıklı derslerin okutulduğu okullarda, konuların öğrenilmesindeki zorluklar dikkati çekmektedir. Çünkü bu derslerin anlatımında görsellik katma ve pratik yapma imkanı sınırlıdır. Hem görselliği hem de pratik yapmayı arttıracak bir ders materyali özelliğinde olan bu çalışmada, mesleki ve teknik okullarda verilen Tasarı Geometri dersi içerisinde, öğrencilere kavratılmasında sıkıntı yaşanılan Görünürlük Prensiplerinin bilgisayar destekli olarak, örnek bir uygulama üzerinde çözüm yapılarak anlatılmasını sağlayan bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Program, kullanıcı tarafından konu başlığının seçilmesiyle başlamaktadır. Öncelikle ekrana örnek soru gelmekte ve konunun anlatımı bu örnek üzerinde adım adım gerçekleştirmektedir. Her adımda gerçekleştirilen işlemle ilgili temel açıklamalar ve bir sonraki işleme geçiş ise diyalog kutularıyla sağlanmıştır. Konu anlatımının tamamlanmasının ardından, istenirse programdan çıkmadan anlatım tekrar ettirilebilmektedir. 2. Tasarı Geometri Ve Görünürlük Prensipleri Uzay problemlerinin çözümü ve grafik olarak temsillerini sağlayan yöntemlerin tümünü kapsayan bir bilim dalı olan tasarı geometri, öğretimi zor olan derslerden biridir [4]. Derse ait konuların anlatımı ve daha iyi anlaşılması için çözülen örnekler çok zaman almakta ve bu da öğrencinin motivasyonunu bozmaktadır. Hazırlanan bu çalışmayla daha verimli bir öğretim ortamının oluşması amaçlanmaktadır. Tasarı Geometri de, yeteri kadar izdüşümlerle tanımlanması istenen şekillere ait sınır doğrularını ve bu doğrularla ilişkin yüzeyleri her zaman görmek mümkün olamaz. Bunun için, hangi doğrunun görünür, hangisinin görünmez olduğunu ilgili izdüşümlerinde belirtmek gerekir. Teknik resimde, görünen doğrular sürekli düz çizgi, görünmeyen doğrular da kesik çizgilerle belirtilir [5]. Görünürlüğe ait bazı prensipler [5]: 1. Görünüşleri sınırlayan çizgiler daima görünür çizgilerdir. 2. Bakış doğrultusuna göre bir doğru düzlemin arkasında bulunuyorsa, düzlemin sınır çizgileri içinde kalan kısmı görünmeyeceğinden doğrunun bu kısmı kesik çizgi ile belirtilir. 3. İzdüşümlerinde kesişmiş gibi görünen iki aykırı doğrudan hangisinin görünür olduğunu saptamak için, kesişmiş gibi görünen noktadan (diğer izdüşümdeki uzaklıkları araştırmak için) yer eksenine dik taşıma çizgisi çizilir. Komşu izdüşümde yer ekseninden uzak olan nokta görünür, diğeri görünmez olur. Sonuç almada, kotlu izdüşüm kurallarını da hatırlamak ve komşu izdüşümdeki analizi buna göre yapmak faydalı olur. 3. Hazırlanan Program Hazırlanan program, AutoCAD ortamında, AutoLISP ve DCL programlama dili kullanılarak, Tasarı Geometri konuları içerisinde yer alan Görünürlük Prensipleri konusunu açıklamalı olarak, adım adım öğretilmesine imkan sağlamaktadır [6-8]. Programa ait genel akış diyagramı Şekil 1 de verilmiştir. 16

3 Mendi, F., Karabıyık, Ö., Toktaş, İ. Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) Program, AutoCAD ortamında ilgili konu başlığının kayar menüden seçilmesi ile başlar (Şekil 2). Görünürlük tespitinin yapılacağı örnek bir soru, açıklayıcı diyalog kutusuyla birlikte ekrana gelir (Şekil 3- A). Gerekli açıklama okunduktan sonra diyalog kutusundaki onay düğmesine basılınca, ekrana bir sonraki işlem basamağına ait açıklayıcı diyalog kutusu ve bahsedilen işlemi gerçekleştirmek üzere olan bir kalem figürü belirir (Şekil 3-B). Buradaki diyalog kutusunun onaylanmasıyla kalem hareket ederek çözümü yapılan örneğin alın izdüşümü üzerindeki 1 noktasından yataya doğru bir çizgi çizilir. Bu çizgi yardımıyla prizmanın alın izdüşüm düzlemindeki görünürlüğü tespit edilir ve prizmanın yataydaki izdüşümlerini kesinceye kadar çizgi devam ettirilir. Bu çizgi aynı zamanda bakış doğrultusunu (BD-I) meydana getirir (Şekil 3-C). Bu işlem prizmanın diğer kesişen kenarları için de uygulanır. Görünürlüğün Tespiti Örnek Sorunun Hazırlanması Konuyla İlgili Diyalog Kutusunun Ekrana Gelmesi Diyalog kutusundaki açıklama doğrultusunda belirtilen işlemin yerine getirilmesi Enter Çözüm Esc Çıkış Şekil 1. Hazırlanan programa ait akış diyagramı Şekil 2. Kayar menüden konu başlığı seçilmesi Alın izdüşüm düzlemindeki görünürlüğü tespit etmek için, alın izdüşüm düzleminde kesişmiş olan prizmaya ait kenarların, yatay izdüşüm düzleminde, BD-I doğrultusuna göre en yakın olanına bakılır. En yakın olan kenar ve bunu takip eden kenarlar çizim üzerine nokta ile işaretlenir. Buna göre eşlenik (alın düzleminde) düzlemde görünür olan kenar belirlenir. Görünürlüğü tespit edilen kenar kalın sürekli çizgi ile koyulaştırılır (Şekil 3-D). Bu tip prizmatik parçalarda, kenarlardan birine ait görünürlüğün tespit edilmesi diğer kenarlarında birbirleriyle olan durumunu ortaya çıkarır. Bu uygulamada da tespit edilen ilk kenara göre diğer kenarların görünürlüğü tespit edilmiştir (Şekil 4-A). Benzer işlemler yatay izdüşüm düzlemindeki görünürlüğü tespit etmek için yapılır. Yatayda kesişen kenarlara ait kesişme noktası olan 2 (Şekil 4-A), alın izdüşüm düzlemine bir çizgi ile taşınır. Bu ışın yatayda görünürlüğü tespit etmekte kullanılacak olan bakış doğrultusunu (BD-II) oluşturmaktadır (Şekil 4-B). 17

4 Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) Tasarı geometride görünürlük prensiplerinin bilgisayar destekli öğretimi Şekil 3. Prizmanın alın izdüşüm düzlemine ait bakış doğrultusunun çizilmesi ve görünürlüğün tespit edilmesi 18

5 Mendi, F., Karabıyık, Ö., Toktaş, İ. Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) I I I Şekil 4. Prizmanın yatay izdüşüm düzlemine ait bakış doğrultusunun çizilmesi ve görünürlüğün tespit edilmesi 19

6 Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) Tasarı geometride görünürlük prensiplerinin bilgisayar destekli öğretimi Bakış doğrultusu üzerinde kesişen kenarlar nokta ile belirlendikten sonra, BD-II ye en yakın nokta, görünür durumda olan kenarı belirler (Şekil 4-C). Kısaca, alın izdüşüm düzlemi için, BD-I e göre, 1 noktası 1 noktasının arkasındadır. Bu uzaklık farkına göre 1 noktasına ait OD doğrusu görünür, diğerleri görünmez. Yatay izdüşüm düzlemi için, BD-II ye göre, 1 noktasının kotu 1 noktasından daha büyük olduğundan, 2 noktasına ait OB doğrusu görünür., diğerleri görünmez. Bu tespitin ardından görünür olan kenarlar koyulaştırılarak prizmanın yatay izdüşüm düzlemindeki görünen ve görünmeyen bütün kenarları tespit edilmiş olur (Şekil 4-D). 4. Sonuç ve Öneriler Bu çalışmada, teknik amaçlarla eğitim verilen kurumlarda öğretimi yapılan Tasarı Geometriye ait konulardan biri olan, Görünürlük Prensiplerinin, öğrenciler tarafından daha etkin ve verimli bir şekilde öğrenmelerini sağlayacak, yardımcı ders materyali niteliğine sahip bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Program, bir öğreticinin rehberliğinde, alıcı(öğrenci) için görselliği ve daha fazla pratik yapma imkanı sağlamaktadır. Bu durum, öğrenci ve öğreticilere bilgiyi paylaşma ortamı sunmasının yanında, etkileşimli bir iletişim ortamı sağlamaktadır. BDE, bireylerin zamanlarını daha iyi şekilde değerlendirmelerine olanak sağlamaktadır. Bilgi ve becerilerin herkes tarafından rahatlıkla kullanılabildiği bu eğitim modelinde, sadece yazılı metine dayalı değil, ses, renk, interaktiflik, animasyon, simülasyon, gibi algılamayı ve öğrenmeyi zevkli olduğu kadar kolay hale getiren görsel ve işitsel araçların eklenebilmesi özelliğiyle, bilgilerin akılda kalıcılığını arttırarak, ezbere dayalı eğitimin olumsuzluğunu ortadan kaldırmaktadır [8]. Zaman ve mekana bağlı sınırlamaları ortadan kaldırmak suretiyle alıcıların(öğrencilerin) öğretici yardımıyla yada kendi kendilerine öğrenmelerini etkin kılmaktadır. Bu türde hazırlanmış öğretim programlarının öğrenme hedeflerine ulaştırmada başarılı olduğu daha önce yapılan çalışmalarda tespit edilmiştir [9-11]. Bu tür bir çalışma ile ilgili olarak, ileride yapılacak daha kapsamlı bir çalışmada; ders konularının sayısı arttırılabilir, kapsamı genişletilebilir ve uzaktan eğitime uygun hale getirilebilir. Günümüzde bilgisayar ortamlı iletişim hem geleneksel hem de uzaktan öğretim veren kurumlar tarafından benimsenmekte ve bu ortamın eğitimde kullanımı tüm dünyada hızla yayılmaktadır. Günümüze kadar bilgisayarın eğitimde alışılagelmiş kullanımı bilgisayar destekli eğitimle (BDE) sınırlıyken, internet in sınırları aşan esnekliği konuya yeni bir boyut kazandırmaktadır. Bu durum öğreticileri, yeni öğrenme ve öğretme modelleri geliştirmeye yöneltecektir. Kaynaklar 1. Çilenti, K., Eğitim Teknolojisi ve Öğretim, Yargıcı Matbaası, Ankara, (1988). 2. Tokman, Y.L., Eğitim ve Öğretimde Uzaktan Erişim, 5. Türkiye İnternet Konferansı, Kasım, Ankara, (1999). 3. Çulha, A., Bilişim dünyasında eğitim. TBD Bilişim Dergisi, ( ). 4. Özcan, Ş., Bulut, H., Uygulamalı Tasarı Geometri, Gül Yayınevi, Ankara, (1985). 5. Bayvas, Ş., Dericioğlu, N., Özgönül, O., Tasarı Geometri Temel Metod ve Uygulamalar, Baylan Matbaası, Cilt 1, Ankara, (1969). 6. Karabıyık, Ö., Tasarı Geometrinin Bilgisayar Destekli Öğretimi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2001). 7. Çetinkaya, K., Başak, H., Uygulamalı AutoLISP ve DCL ile Programlama, Seçkin Yayınevi, Ankara, (1999). 8. Altınkardeş, Z.A., Lojik Devreler Dersinin İnternet Tabanlı Simülatör İle Eğitimi Marmara ünversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, s.4-s.49, (2001). 20

7 Mendi, F., Karabıyık, Ö., Toktaş, İ. Teknolojik Araştırmalar 2004 (3) Akkoyunlu, B., Bilgisayar okur-yazarlığı yeterlilikleri ile mevcut ders programları'nın kaynaştırılmasının öğrenci başarı ve tutumlarına etkisi, Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 12, , Ankara, (1996). 10. Çankaya, A., Endüstri meslek liselerinde uygulamalı bilgisayar destekli tasarım (BDT) dersi öğretiminin etkinliği üzerine bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Ünv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (1999). 11. Kebapçı, İ., Bilgisayar destekli öğretim için özel ders türünde bir ders yazılımının hazırlanması uygulanması ve sonuçlarının değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Ünv. Sosyal Bil. Ens., Ankara, (1999). 21