Введение
Развитие инженерно-технического образования весьма актуально сегодня, поскольку формирует экономический потенциал страны. Однако, на сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается инженерный кризис — нехватка инженерных кадров и отсутствие молодого поколения инженеров, что может стать фактором, который затормозит экономический рост страны.
Это отмечают ректора крупнейших технических университетов, этот вопрос регулярно поднимается на правительственном уровне: «Сегодня в стране существует явная нехватка инженерно-технических работников, рабочих кадров и в первую очередь рабочих кадров, соответствующих сегодняшнему уровню развития нашего общества. Если недавно мы ещё говорили о том, что находимся в периоде выживания России, то сейчас мы выходим на международную арену и должны предоставлять конкурентную продукцию, внедрять передовые инновационные технологии, нанотехнологии, а для этого нужны соответствующие кадры.
А их на сегодня у нас, к сожалению, нет» (Путин В.В. Мнения российских политиков о нехватке инженерных кадров. 11.04.2011.)
Линейка инженерной подготовки «Кос»
Выступление члена Комитета Государственной Думы по образованию Г.А. Балыхина «Развитие инженерного образования и его роль в технологической модернизации России» так же актуализирует проблему подготовки инженерных кадров для страны.
Президентом РФ даны поручения сформировать систему профессиональной ориентации и предпрофессиональной подготовки обучающихся в общеобразовательных учреждениях для повышения их мотивации к последующей трудовой деятельности, предусмотрев при этом меры по обеспечению:
— повышения привлекательности обучения по образовательным программам высшего профессионального образования инженерного профиля;
— повышения уровня технологического образования школьников, восстановления необходимых объёмов технологической подготовки школьников во всех классах средней общеобразовательной школы;
— разработки программы развития массового научно и технического творчества, изобретательской и рационализаторской деятельности учащихся и воспитанников общеобразовательных учреждений;
— развития сетей научно-технических организаций при технических факультетах вузов, школ выходного дня;
— улучшения качества подготовки, переподготовки и повышения квалификации инженерно-технических кадров с учётом приоритетов развития национальной экономики, совершенствования системы непрерывного профессионального образования.
Инновационной экономике России, нашему региону и, в частности, городу Мегиону, нужны инженерные кадры – специалисты, имеющие широкую фундаментальную подготовку в области физико-математических и базовых инженерных дисциплин, в совершенстве владеющие IT- технологиями, коммуникабельные, изобретательные, способные не только проектировать новые технические устройства, но в равной степени умеющие организовывать их производство и реализацию на рынке.
Инженерное образование – это образование, направленное на практическое приложение и применение научных , экономических, социальных и практических знаний с целью обращения природных ресурсов на пользу человека .
Укладка инженерной доски. Пошаговая инструкция
Предлагаемый проект направлен на подготовку выпускников, ориентированных на получение образования технического и естественнонаучного профиля и воспитание будущей научной и инженерной элиты города Мегиона, начиная с уровня основного общего образования.
Цель проекта – создание условий для повышения престижности инженерных специальностей и осознанного выбора обучающимися будущей профессиональной деятельности через внедрение элементов инженерного образования на уроках технологии на уровне основного общего образования в разделе «Электротехнические работы».
Инновационная идея проекта — внедрение в образовательный процесс возможностей электронного конструктора и дополнительного оборудования для ознакомления с теоретическими основами электротехники на практике
Социальная направленность проекта заключается в ориентации выпускников на рынок труда, самоопределении обучающихся, обеспечении возможности свободного выбора ими образовательной траектории, в определении своего места в социуме.
— временные: не требуют дополнительного времени, реализуется в рамках учебного плана;
— информационные: представлены списком литературы;
— интеллектуальные: проект разработан учителем технологии высшей квалификационной категории Сорокиным О.А.;
— кадровые: учителя технологии;
— организационные, в т.ч. административные: проект реализуется в рамках образовательного процесса на уровне основного общего образования по предмету «Технология», в классно — урочной системе обучения. Руководство осуществляет администрация МБОУ «СОШ №6»;
— материально-технические: реализация проекта предусматривает дополнительные материальные затраты на приобретение учебно- методического оборудования (электронный конструктор «Знаток», конструктор «Лего-робототехника», мобильный класс);
— финансовые: требует дополнительного финансирования.
План реализации проекта включает следующие этапы:
2. Опытно — экспериментальный: разработать и внедрить комплекс учебно-методических и дидактических материалов, обеспечивающих реализацию основ инженерно-технического образования в рамках урочной, внеурочной деятельности.
3. Аналитический: психолого-педагогический мониторинг.
4.Информационно-просветительский: представление опыта работы перед педагогическим сообществом на различных уровнях (ШМО, ГМО, всероссийских сетевых сообществах).
По продолжительности реализации проект является долгосрочным.
На сегодняшний день проект находится на этапе реализации на базе МБОУ «СОШ №6» г. Мегиона.
Первые десятилетия ХХ века были временем расцвета русского инженерного образования: математического, естественнонаучного и технического. Именно тогда в России сформировалась уникальная модель физико-технического образования.
Научные школы инженерного образования профессоров различных ВУЗов России А.Ф.Иоффе и С.П.Тимошенко, П.Л.Капица и Н.Н.Семенова, А.Н.Крылова и А.И.Алиханова, А.Е.Чичибабина и Б.А.Бахметьева обеспечили не одно поколение специалистов в области российской инженерной практики. Преобразования последних десятилетий в России изменили требования к инженерным кадрам.
Современный инженер должен иметь способность к творческому развитию своей деятельности. Основанное на науке творчество должно опережать практический опыт и техническое воплощение инженерных разработок.
Подготовка к инженерному труду предполагает развитие интеллектуальной и фундаментальной научной подготовки, формирование способности к технопредпринимательству. Инженерное образование сегодня стало вновь актуальным. Начало подготовки инженерных кадров в России было положено основанием в Москве в 1701 г., школы «математических и навигацких наук».
Программа школы была составлена Петром I вместе с А.Д.Фарварсоном. В навигацкой школе предполагалось преподавать чисто по специальным курсам математических и морских наук, куда входили: арифметика, геометрия, тригонометрия, с их практическими приложениями к геодезии, и главное, к мореплаванию, для которого проходили навигацию и астрономию.
Экономические и политические преобразования в России требовали большого количества специально обученных людей – профессионалов: офицеров, моряков, артиллеристов, инженеров, врачей, государственных служащих, учителей. В связи с чем, количество школ, училищ, стало неизменно расти.
В СССР инженерная мысль не могла развиваться свободно, не могли создаваться и развиваться на собственной основе инженерные школы, складывающиеся естественным образом вокруг выдающихся инженерно мыслящих личностей и функционирующие демократично, чьё развитие определялось бы не авторитетом должности, а авторитетом соответствующей личности. Развитие советской инженерии пошло по другому пути, определяющемуся, как все остальное в тоталитарном государстве, централизованно, массово и планомерно.
В то же время советская система не была сфокусирована на «штучном производстве» креативных инженеров. Вместо этого в старых вузах и в постоянно растущем числе вузов новых быстрыми темпами пошло наращивание «массового производства» инженеров. В результате инженерный класс достиг к 1950-м гг. размеров, характерных для наиболее технически развитых стран.
Миру был явлен феномен советского инженера — особого рода специалиста с мозгами, основательно промытыми пропагандой, и действующего преимущественно по инструкции.
В.Путин: «Мы живём в период кардинальных перемен в экономической жизни всего мира. Никогда еще столь быстро не обновлялись технологии. Многое из того, что нас сегодня привычно окружает, казалось фантастикой лет 15-20 назад.
Выигрывает тот, кто полнее других использует новые возможности. Нам нужна новая экономика, с конкурентоспособной промышленностью и инфраструктурой. Нам необходимо выстроить эффективный механизм обновления экономики, найти и привлечь необходимые для неё огромные материальные и кадровые ресурсы.
Высокий уровень образования населения, огромное наследие фундаментальной науки, наличие инженерных школ — мы обязаны задействовать все эти факторы».
В век высоких технологий, постоянно возрастающей потребности в создании новых технологий, объектов, систем, в стране чувствуется всё возрастающий дефицит инженерных кадров, способных создавать конкурентоспособную продукцию и услуги. В связи с чем, возникает необходимость подготовки данных специалистов, начиная со школьной скамьи.
Нельзя не отметить, что в настоящий момент внедрение элементов инженерного образования способствует более высокой мотивации к обучению и успешному выбору карьеры в будущем.
В соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами основного общего образования изучение предметной области «Технология» должно обеспечить:
— развитие инновационной творческой деятельности обучающихся в процессе решения прикладных учебных задач;
— активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов, и сформированных универсальных учебных действий;
— совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности;
— формирование представлений о социальных и этических аспектах научно-технического прогресса;
— формирование способности придавать экологическую направленность любой деятельности, проекту; демонстрировать экологическое мышление в разных формах деятельности.
Предметные результаты изучения предметной области «Технология» должны отражать:
1) осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта;
2) овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда;
3) овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации;
4) формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач;
5) развитие умений применять технологии представления, преобразования и использования информации, оценивать возможности и области применения средств и инструментов ИКТ в современном производстве или сфере обслуживания;
6) формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями, их востребованности на рынке труда.
Предметная область «Технология» является необходимым компонентом общего образования всех школьников, предоставляя им возможность применять на практике знания основ наук. Это фактически единственный школьный учебный курс, отражающий в своем содержании общие принципы преобразующей деятельности человека и все аспекты материальной культуры.
Он направлен на овладение учащимися навыками конкретной предметно-преобразующей (а не виртуальной) деятельности, создание новых ценностей, что, несомненно, соответствует потребностям развития общества. В рамках «Технологии» происходит знакомство с миром профессий и ориентация школьников на работу в различных сферах общественного производства. Тем самым обеспечивается преемственность перехода учащихся от общего к профессиональному образованию и трудовой деятельности.
Программа предмета «Технология» обеспечивает формирование у школьников технологического мышления. Схема технологического мышления (потребность – цель – способ — результат) позволяет наиболее органично решать задачи установления связей между образовательным и жизненным пространством, образовательными результатами, полученными при изучении различных предметных областей, а также собственными образовательными результатами (знаниями, умениями, универсальными учебными действиями и т. д.) и жизненными задачами.
Кроме того, схема технологического мышления позволяет вводить в образовательный процесс ситуации, дающие опыт принятия прагматичных решений на основе собственных образовательных результатов, начиная от решения бытовых вопросов и заканчивая решением о направлениях продолжения образования, построением карьерных и жизненных планов. Таким образом, предметная область «Технология» позволяет формировать у обучающихся ресурс практических умений и опыта, необходимых для разумной организации собственной жизни, создает условия для развития инициативности, изобретательности, гибкости мышления.
Используя в своей работе примерную образовательную программу основного общего образования и на основе авторской программы «Технология. Технический труд» 5-8 классы под редакцией В.М.Казакевича, Г.А.Молевой – М.: «Дрофа», 2012г. и распоряжения первого заместителя Губернатора ХМАО-Югры Г.Ф.
Бухтина от 26.01.2015 №9-р по реализации программ по народному творчеству и ремёслам с учётом региональной составляющей через интеграцию с предметом «Технология», на базе учебника Технология. 8 класс: учебник для учащихся общеобразовательных организаций/В.Д.Симоненко, А.А.Электов, Б.А.Гончаров и др. – М.: «Вентана-Граф», 2018, я разработал свой вариант программы.
В соответствии с учебным планом МБОУ «СОШ №6» на изучение предмета «Технология» в 5-7 классах отводится 68 часов (по 2 часа в неделю), в 8 классе — 35 часов (1ч в неделю): из них 18 часов отводится теоретическим урокам и 17 — практическим работам.
При разработке программы учтены региональные особенности расположения и статуса нашей школы; современные требования к технологической подготовке молодёжи; материально-техническое оснащение учебных мастерских, использован блочно-модульный принцип построения учебного материала.
Почему же мною выбран раздел программы «Электротехнические работы»? Потому, что не так часто этот раздел программы преподается в школе на уроках технологии, а ведь этот раздел очень важен в образовании юношей, так как в будущей семейной жизни знания, полученные при изучении этого раздела им крайне необходимы.
Изучение этого раздела даёт огромный толчок в развитии исследовательских навыков. И я считаю, что могу донести информацию, изучаемую в этом разделе, до обучающихся на должном уровне и в интересном ракурсе.
При планировании работы я опираюсь на возрастные особенности подростков:
— подросток начинает чувствовать себя взрослым, стремится быть и считаться взрослым;
— ведущие позиции начинают занимать общественно полезная деятельность и общение со сверстниками;
— возраст характеризуется перестройкой мотивационной сферы (в том числе наполняются новым смыслом и уже существующие мотивы), интеллектуальной сферы (проявляются элементы теоретического мышления и профессиональная направленность интересов и планов), сферы взаимоотношений со взрослыми и сверстниками, личностной сферы – самосознания.
При составлении своей программы изучение раздела «Электротехнические работы» по времени согласовал с началом изучения раздела «Электричество» по предмету физика (с небольшим опережением). Я перенёс этот раздел для изучения на начало учебного года, мотивируя это тем, что по программе изучения предмета физика, раздел «Электричество» начинается в конце первого полугодия.
Поэтому, мне видится необходимым дать начальные знания по электротехнике, опередив физиков, ведь теоретический материал на физике будет лучше усвоен, если обучающиеся на практических занятиях урока технологии руками соберут простейшие электрические цепи, на практике увидят накал лампочек при последовательном и параллельном соединении. Таким образом, обучающиеся знакомятся с элементами инженерного образования, а именно, конструирование, моделирование, черчение, сборка и т.д.
Особенность изучаемого раздела состоит в том, что обучающиеся, знакомясь с теоретическими основами электротехники, на практике собирают простейшие электрические цепи. Тем самым, меняя виды деятельности, используя информацию и оборудование, у детей не пропадает интерес к данной теме.
Цель раздела : Ознакомление обучающихся с основами электротехники и применение этих знаний на практике.
— знакомство с основами электротехники;
— формирование практических навыков электротехнических работ;
— применение полученных знаний и навыков при сборке электрических цепей квартирной проводки;
— привитие интереса к культуре своей Родины, воспитание эстетического отношения к действительности, трудолюбия, аккуратности, усидчивости, терпения, умения довести начатое дело до конца, взаимопомощи при выполнении работы, привитие основ культуры труда;
— развитие моторных навыков, образного мышления, внимания, аккуратности и пунктуальности.
Принципы отбора содержания образования:
2. Принцип обеспечения единства содержания образования с позиций всех учебных предметов. В соответствии с этим принципом составляющие содержания образования должны быть тесно взаимосвязаны, уравновешены и пропорциональны. Учебный материал не должен дублироваться в других предметах.
Используемые формы организации обучения:
— парная форма — связана с коммуникативным взаимодействием между учителем и парой обучающихся, выполняющих под его руководством общее учебное задание;
— фронтальная форма, т.е. «обращённая к зрителям», предполагает одновременное обучение группы обучающихся или целого класса, решающих однотипные учебные задачи с последующим контролем результатов со стороны учителя. Эта традиционная форма организации учебного процесса связана с «усреднением» обучающихся, так как единообразие заданий не учитывает их индивидуальных особенностей.
Методы обучения, применяемые в урочное время: исследовательский, проблемно-поисковый, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный, метод проектов.
Используемые технологии: личностно-ориентированные , игровые.
Приоритетным методом обучения является метод проектов, который позволяет обучающимся быть не просто наблюдателями, а непосредственно участниками технологического процесса, почувствовать свою значимость.
В результате изучения раздела «Электротехнические работы» ученик научится:
— читать электрические схемы;
— собирать простые электрические цепи;
— объяснять работу простых электрических устройств;
— рационально использовать электрические приборы, добиваясь экономного использования электроэнергии; а также иметь представление об источниках, потребителях тока, элементах управления и их условных обозначениях на электрических схемах; о последовательном, параллельном, смешанном соединении потребителей в электрической цепи;
-использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для безопасной эксплуатации электротехнических и электробытовых приборов; оценки возможности подключения различных потребителей электрической энергии к квартирной проводке; осуществления сборки электрических цепей простых электротехнических устройств по схемам.
Методы диагностирования результатов
Педагогический контроль осуществляется в несколько этапов и предусматривает несколько уровней.
I. Промежуточный контроль.
Выполнение дифференцированных практических заданий различных уровней сложности.
II. Итоговый контроль.
Итоговый контроль проводится по сумме показателей за всё время обучения, а также предусматривает выполнение работы по выбранной самим учеником схеме.
Формой проведения занятий по программе является урок.
Изучение данного раздела тесно связано с такими дисциплинами как: физика (электрическое поле, электрический ток, проводники, диэлектрики, последовательное и параллельное соединение проводников, предупреждение опасного воздействия на организм человека электрического тока и электромагнитных излучений), черчение, математика, ОБЖ.
ИсточникКомпьютерные технологии в системе подготовки инженерных кадров
Стасенко, М. С. Компьютерные технологии в системе подготовки инженерных кадров / М. С. Стасенко, С. А. Маркин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 5 (243). — С. 198-202. — URL: https://moluch.ru/archive/243/56216/ (дата обращения: 05.09.2022).
Современное производство выделяет решающую роль компьютерному моделированию. В XXI веке, веке компьютерных технологий, высокий уровень автоматизации деятельности инженера выступает на первый план. Соответственно, высшее техническое образование должно обеспечить подготовку специалистов инженерных специальностей таким образом, чтобы они были востребованы на рынке труда.
Таким образом, необходимо внедрять в образовательный процесс базовой графической подготовки студентов современные компьютерные технологии.
Дисциплины «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика являются базовой графической подготовкой студентов технических университетов, обеспечивающей геометро-графическую компетентность будущих выпускников. В результате студенты формируют знания о месте и роли графических объектов в инженерной деятельности.
В настоящее время в высших учебных заведениях все более реализуется комплексная геометро-графическая подготовка, формирующая у студентов умение выполнять графические построения с использованием компьютерных программ. Но следует учитывать тот фактор, что использование компьютерных программ невозможно без базовой подготовки студентов.
Используя графические пакеты, студент должен иметь представление о конечном итоге построений, что, конечно, возможно только при наличии знаний в области ЕСКД, начиная с выбора типа и веса линий, надстроек шрифта и заканчивая простановкой размеров и конечным оформлением графической работы.
В настоящее время все чаще приходится слышать от студентов претензии на выполнение чертежей «вручную», ссылаясь на желание использовать компьютерные программы. Однако, применение компьютерных программ в данной ситуации преждевременно, так как большее количество студентов абсолютно не имеют навыков черчения. Так как базовые дисциплины «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика» изучаются на первом курсе, то преподаватели данных дисциплин сталкиваются с проблемами в графической подготовке студентов, что связано чаще всего с отсутствием черчения в школьной программе.
У большинства студентов отсутствуют элементарные представления о геометрических фигурах, взаимном положении точек и линий, они не могут синтезировать целостный образ по изображению на чертеже. Исследования, проведенные К. А. Вольхиным, Н. И. Паком [1], к сожалению, подтвердили перечисленные факты.
Авторы предложили студентам-первокурсникам перед началом изучения вузовских графических дисциплин пройти анкетирование и тестирование и получили результат: по двум ортогональным проекциям параллелепипед не узнал ни один студент, а прямой круговой конус узнали 14 % респондентов. В основном, вместо изображенных на чертеже трехмерных объектов, опрошенные студенты узнавали плоские геометрические фигуры: в проекциях параллелепипеда видели два прямоугольника (71 %), а конуса — различные сочетания треугольников, окружностей и кругов (57 %).
В то же время узнавание плоских геометрических объектов не вызывает трудностей для студентов первого курса технического университета. Прямоугольник, изображенный на чертеже, узнало 96 % опрошенных студентов первого курса, а круг (окружность) — 82 %. Однако, предположение о том, что на чертеже изображен трехмерный объект было очень редким: 14 % в прямоугольнике увидели параллелепипед или проекцию цилиндра и 32 % в окружности — шар или сферу.
Следовательно, первокурснику сначала необходимо приобрести знания ЕСКД и получить навыки черчения. После приобретения базовых знаний, можно переходить к освоению компьютерных программ.
В последнее время преподаватели технических ВУЗов разрабатывают и внедряют различные модели подготовки с использованием компьютерных технологий. Так, к примеру, преподаватели Пермского национального исследовательского политехнического университета Александрова Е. П., Носов К. Г. и Столбова И. Д. разработали инновационную модель геометро-графической подготовки, представленную на рисунке 1, направленную на формирование геометро-графической компетентности и актуализирующая роль информационных технологий в обучении.
Необходимо отметить, что при разработке и использовании модели необходимо ясно сформулировать какие знания необходимо до вести до понимания студенту и каковы будут практические умения в области владения информационными технологиями.
Рис. 1. Модель геометро-графической подготовки [2]
Как видно из схемы, при реализации разработанной модели практически на всех его этапах обучения используются различные возможности компьютерных технологий. В таблице 1 приведены основные функции информационных технологий, используемых в образовательном процессе.
Функционал информационных технологий впроцессе обучения [2]
Функция
Назначение вучебном процессе
Инструментальная составляющая геометро-графической подготовки
Наглядное представление графического материала для всех видов учебных занятий
Реализация творческих подходов при разработке алгоритмов решения геометрических задач с использованием возможностей компьютерных технологий
Помощь в восприятии сложных алгоритмов решения геометро-графических задач при их динамическом представлении
Автоматизация контроля результатов обучения на всех этапах учебного процесса
Приобретение студентами навыков работы в графических системах CAD при выполнении учебных проектов
Работа с электронными библиотеками справочных материалов
Приобретение навыков использования современных компьютерных технологий проектирования и опыта создания реальных изделий на основе 3D-моделирования
В соответствии с разработанной моделью геометро-графической подготовки и определенному функционалу информационных технологий в процессе обучения разработан учебно-методический комплекс, обеспечивающий все формы и виды учебной деятельности при обучении графическим дисциплинам, представляющий собой совокупность отдельных программных разработок для методической поддержки образовательного процесса и формирования геометро-графической компетентности студентов.
Среди областей применения информационных технологий в обучающем модуле можно выделить следующие:
– лекционные и практические занятия;
– электронные учебные пособия;
– контрольное тестирование студентов;
– олимпиады по компьютерной графике.
Лекционные ипрактические занятия
Проведение занятий с использованием мультимедийных технологий позволяет наглядно представить необходимую информацию студентам. Однако следует учитывать, что чтение текста презентации преподавателем рассеивает внимание студентов и делает занятие скучным, поэтому необходимо применение различных образовательных технологий. В связи с этим, можно выявить эффективные приемы подготовки учебной информации:
– Системная организация учебного материала;
– Краткий текстовый комментарий;
– Фреймовая структура подачи материала;
– Сочетание пространственной модели и плоского изображения;
– Сопровождение информационного материала алгоритмом построения;
– Использование целесообразной анимации, цветовых и динамических акцентов;
– Подготовка печатных основ для составления конспекта и решения задач.
Для организации эффективной самостоятельной работы студентов необходима разработка учебных графических заданий с применением современных информационных технологий, включая наиболее востребованное в проектно-конструкторской практике 3D-моделирование.
Представим один из вариантов использования 3D-моделей при решении геометрических задач.
На рисунках 2 и 3 приведен пример выполнения задания по теме «Пересечение поверхностей», для выполнения которого необходимы базовые знания алгоритма построения линии пересечения заданных поверхностей. Но, в отличие от традиционных приемов построения, используется виртуальная 3D-модель.
На первом этапе создается модель пересекающихся поверхностей, т. е. построение кривой пересечения выполняется при помощи компьютерной программы. В дальнейшем, теоретические знания алгоритма построения кривой пересечения по точкам, позволят студенту провести анализ данной кривой, определить опорные точки линии пересечения и выбрать наиболее наглядные расположения полученной модели. Затем результаты оформляются в распечатанном виде.
Рис. 2. Линия пересечения конуса и сферы: а) модель пересекающихся поверхностей; б) линия пересечения на виде сверху; в) линия пересечения на виде спереди
Рис. 3. Линия пересечения конуса и цилиндра: а) модель пересекающихся поверхностей; б) линия пересечения на виде спереди; в) линия пересечения на виде сверху; г) линия пересечения на виде слева
Электронные учебные пособия
Как известно, в последнее время сокращены объемы аудиторной нагрузки, поэтому возникает необходимость организации самостоятельной работы студентов. Но, к сожалению, не всегда возможно обеспечить каждого студента необходимыми бумажными пособиями. В этой ситуации применение электронных учебных пособий — наиболее приемлемый вариант.
Электронные пособия приветствуются студентами вследствие своей доступности в любое время и в любом месте нахождения студента, а также помогают избежать не всегда результативного поиска необходимого пособия. Кроме того, электронные пособия могут выступать и средством самоконтроля студента.
Контрольное тестирование студентов
Несомненно, тестирование является для преподавателя одним из эффективным средством контроля за усвоением материала студентами. Но следует отметить, что целесообразнее совмещать организацию тестирования как с применением компьютерных технологий, так и с непосредственным общением с преподавателем, что даст более полную картину подготовки студента и будет способствовать самому студенту полноценнее раскрыть свои знания и умения.
Студенческие олимпиады по компьютерной графике
Проведение олимпиад позволяет студенту проявить свои знания и умения в области компьютерной графики и мотивирует учебную деятельность студента. Кроме того, олимпиады позволяют студенту научиться самостоятельному решению поставленных задач без дополнительной помощи со стороны преподавателя, тем самым концентрируя его внимание на главных аспектах.
Принимая во внимание все положительные аспекты использования компьютерных технологий возникает вопрос — какие графические программы следует рекомендовать для применения в образовательном процессе и на каком этапе освоения дисциплины.
В России в середине 80-х на рынке программного обеспечения появилась американская фирма Autodesk, разработчик программы АutoCAD, которая применяется во многих отраслях. Эта система является замечательным «электронным кульманом», позволяет автоматизировать труд в части черчения на листе бумаги.
При этом следует отметить, что результат работы на компьютере напрямую зависит от знаний пользователя. Необходимы теоретические знания для правильного управления программой.
При введении программы AutoCad в учебный процесс можно рекомендовать следующие этапы подачи материала студентам:
- Сведения из области ЕСКД
– типы линий и порядок их выбора;
– масштабный ряд и рациональный выбор масштаба;
– шрифты: размерный ряд и правила отображения текстового материала;
– изображения: выбор количества и расположение на чертеже;
- Настройка интерфейса программы AutoCad с учетом полученных теоретических знаний;
- Базовые теоретические сведения по изучаемой теме из разделов «Начертательной геометрии» или «Инженерной графики»;
- Дальнейшее изучение программы AutoCad с созданием двух- и трехмерных моделей.
В итоге подобного комплексного подхода студент должен уметь оценивать полученный результат, давать грамотную команду программе, понимать и представлять, что и как должно выглядеть на чертеже, полученном с использованием программы.
В заключении хотелось бы подчеркнуть, что использование компьютерных технологий в инженерно-графической подготовке студентов, несомненно, является необходимостью в настоящее время. Однако без теоретической базы графической подготовки это становится бессмысленно и нерационально. Только обдуманное и умелое применение информационно-компьютерных технологий сделает учебный процесс более совершенным и позволит существенно улучшить качество подготовки специалистов.
Основные термины (генерируются автоматически): линия пересечения, студент, геометро-графическая подготовка, образовательный процесс, знание, компьютерная графика, программа, учебный процесс, базовая графическая подготовка, последнее время.
Похожие статьи
Роль компьютерной графики в обучении студентов в области.
Освоение студентами основ компьютерной графики имеет свою специфику по сравнению с
В процессе подготовки специалистов в области графического, средового дизайна
В последнее время в процессе обучения студентов активно используются технологии Flash.
О проблемах преподавания «Инженерной графики» студентам.
В настоящее время преподаватели таких дисциплин, как «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» отмечают то, что у большого количества студентов отсутствуют базовые знания по школьному предмету «Черчение».
компьютерная графика, учебный процесс, интерактивное.
компьютерная графика, учебный процесс, интерактивное обучение, графическая деятельность, дисциплина, графическое образование, персональный компьютер, пространственное мышление, техническая механика.
Инновационные технологии в инженерной графике
Улучшению графической подготовки студентов в технических вузах способствуют проводимые исследования в области педагогических и компьютерных технологий, а также их системное и эффективное использование на занятиях. Необходимость внедрения в сферу образования.
Чертеж – язык техники | Статья в журнале «Молодой ученый»
Такая геометро—графическая дисциплина, как инженерная графика, в первоначальном своем виде, задумывалась как углубленное использование методов начертательной геометрии для решения задач технического черчения. К сожалению, в настоящий момент инженерная.
Создание динамических изображений при помощи программы.
Использование компьютерных технологий в процессе обучения «Инженерной графике», сделает его интересным и понятным для студентов
Используя компьютерную технологию, создавая различные динамические анимации взаимного пересечения прямой, плоскости.
Оптимизации процесса обучения «Инженерной графике».
В последнее время изучение инженерной графики происходит через призму компьютерной графики.
С применением компьютерных программ умение начертить чертеж отходит на второй план, на
Такая геометро—графическая дисциплина, как инженерная графика, в.
Визуализация знаний как условие повышения качества.
Графическое образование студентов направлено на подготовку грамотных в области
— формировании умений применять геометро—графические знания и умения для решения
Данная программа направлена на обучение студентов способам визуализации знаний.
Системный подход в изучении начертательной геометрии
Инженерно-техническое образование предусматривает серьезную графическую подготовку будущих специалистов, качество которой обеспечивается изучением в вузе таких общепрофессиональных дисциплин, как «Начертательная геометрия», «Инженерная графика».
Технология проектного обучения графическим дисциплинам.
Графические дисциплины (инженерная и компьютерная графика) являются первыми
Работа выполняется по мере приобретения знаний и умений, в процессе планирования и
Таким образом, обучение студентов строительных специальностей графическим дисциплинам.
ИсточникСовременные образовательные технологии в системе подготовки инженерных кадров
Modern Educational Technologies in the System of Engineering Personnel TrainingThe economic development of humanity being inextricably connected to technological progress, the teaching of technological subjects requires constant enhancement. In order to achieve this goal the accumulated experience of this country’s higher education system has to be used with a reference to modern realia, university laboratories require modernizing and equipping with modern appliances for technological processes modeling as well as measuring gauges with nano-precision. Scientific projects and theses are to be worked on in industrial conditions and involve the solution of real-life problems of a given enterprise.
Р.П. Дидык, доктор технических наук, профессор
кафедры технологии горного машиностроения
Национального горного университета, г. Днепропетровск,
заслуженный деятель науки и техники Украины,
Лауреат Государственной премии Украины
Каждые 10 лет поток технической информации удваивается. В то же время традиционная форма преподавания инженерных дисциплин, насыщенная эскизами, диаграммами и графикой, входит в противоречие с нынешними тенденциями. Объем информации увеличивается, а методы передачи ее — устарели и представляют на сегодня «узкое место».
Разрешить эту ситуацию можно путем соответствующей подготовки всех преподавателей и технического оснащения лабораторий профильных кафедр. Этот процесс неотвратим и нуждается в значительных расходах, но весь мир знает, что наибольшая и самая быстрая отдача бывает от средств, вложенных в образование
Актуальность проблемы инженерного образования продиктована, прежде всего, одним обстоятельством, определяемым как смена типа экономического развития, в котором будут доминировать жизненные потребности и стремление с помощью техники выразить и реализовать себя.
Развитие техники и технологий с постоянно расширяющимися их возможностями требуют в системе образования подготовки специалистов с познавательными наклонностями, способных к творчеству и самообладанию в условиях неопределенности, ориентированных на решение как текущих задач, так и задач будущего. В этих условиях формирование личности инженера, наделенного чувством ответственности и творческой волей, способного обеспечить непрерывность этапов развития техники, требуют принципиально новых подходов к системе высшего образования.
Подготовка инженеров-технологов для машиностроения является приоритетной задачей, так как именно технологии являются одной из главных объективных предпосылок экономического развития и на этой основе удовлетворения потребностей с помощью новых продуктов, новых материалов, новых процессов или их возможных комбинаций. Подчеркнем важное: уровень всего индустриального производства в стране, научно-технический потенциал в большей степени зависят от того, в каких масштабах и в каких отраслях экономики применяются современные технологии, кто является участником процесса создания продукции от идеи до выхода ее на рынок, какова степень интеграции их знаний, умений и опыта.
Современное понятие «технология» трактуется как совокупность управленческих, научно-исследовательских, опытно-конструкторских и инжиниринговых процессов, являющихся фундаментом продуктивной деятельности коллектива. Получить современное качественное инженерное образование в условиях крайне слабой учебной исследовательской базы с использованием традиционных методик практически невозможно, так как эти методики основаны на креативной, конструктивной формах обучения, характеристикой которых является «Сотвори» вместо используемой сегодня репродуктивной технологии обучения, характеристикой которого является одно требование — «Повтори».
Для первой основным видом являются активное участие студентов в семинарах, диспутах, научно-исследовательский работе, конкурсах, олимпиадах, для другой — лекция с такой формой контроля, как вербальный ответ студента. Приблизить систему подготовки инженерных кадров, отвечающих современным требованиям машиностроительных предприятий, можно как выход из создавшейся ситуации, при условии глубокой интеграции образования и производства.
Это значит, что выполнение значительной части заданий по основополагающим технологическим дисциплинам, особенно лабораторный практикум, разделы курсового и дипломного проектирования, индивидуальные задания целесообразно сосредоточить на передовых участках предприятий. Необходимо существенно увеличить сроки всех видов практик, доведя их как минимум до полугода.
На кафедрах основной акцент при изучении профессионального цикла дисциплин следует сделать на решении прикладных задач математики, физики, механики, реализуя их сквозную подготовку.
Компьютерная интеллектуальная среда, включая пакеты прикладных программ автоматизированного проектирования технологических процессов обработок, расчетно-графические модули, системы управляемых программ на современном станочном оборудовании, должны стать органической частью всего инженерного образования.
Ярким примером реализации интерактивной образовательной технологии является цикл лекций, прочитанных в Национальном горном университете профессором Национального технического университета Украины «КПИ» Ю.В. Петраковым — известным специалистом в области машиностроения, автором основополагающих учебников по теории и моделированию машиностроительных процессов механической обработки материалов.
В течение четырех часов с короткими перерывами студенты с неподдельным интересом воспринимали материал и активно участвовали в решении проблемных ситуаций. Лекции были посвящены основным вопросам изучения профессионально ориентированной дисциплины «Теоретические основы машиностроения».
Что же обусловило повышенный интерес студентов? Во-первых, прежде всего, интерактивная форма подачи информации. Лектором был широко использован компьютер и проектор для демонстрации на экране аналитических выражений, соответствующих графиков в цветах и анимационных моделей технологии обработки материалов, сопровождаемых высокопрофессиональными комментариями.
Это дало возможность увеличить информационную нагрузку вдвое по сравнению с традиционными методами преподавания и привлечь к активному соучастию студентов.
Во-вторых, это нетрадиционная стратегия построения дисциплины, в соответствии с которой последовательные модули процессов механической обработки (точение, сверление, фрезерование, шлифование) приведены к обобщенной модели обработки резанием на базе классической «теории автоматизированного управления».
Для этого построены математические модели, выделены факторы влияния, использован математический аппарат для анализа процессов в часовом и частотном пространстве. Благодаря такому подходу материал лекций стал более насыщенным и более доступным для понимания.
В-третьих, это привлечение виртуальных симуляторов, которые представляют собой оригинальный программный продукт и моделируют процессы резания в физическом пространстве и времени. В основу виртуального симулятора заложена расчетная работа компьютера по формулам, которые описывают тот или иной процесс резания.
Он дает возможность студенту получать те же навыки, что и в реальной ситуации. Данные виртуального исследования воссоздаются на мониторе в виде графиков и таблиц.
Студент получает доступ к демонстрации, которая, например, моделирует продольное точение (рис. 1) и вводит выходные данные своего варианта. В соответствующих окнах интерфейса выбирается материал заготовки и инструмента.
В окне графического изображения происходит анимация процесса со схемой силы резания и ее составляющих в физическом пространстве.
Вместе с тем на экране осциллографа появляются осциллограммы составляющих силы резания в определенном масштабе.
Во время моделирования можно изменять любой исходный параметр процесса резания или геометрический параметр режущей части инструмента. Выполняя работу, студент последовательно изменяет начальные параметры процесса. Шаг изменения параметров может быть произвольным.
Компьютерная программа рассчитывает и строит графики составляющих силы резания Рх, Ру, Рz в динамике. Интерактивное взаимодействие студента с компьютером происходит по принципу «действие — следствие».
Таким образом, можно выделить основные преимущества применения программного продукта в учебном процессе:
- позволяет индивидуализировать учебный процесс и повысить эффективность самостоятельной работы студентов (каждая работа имеет 100 вариантов выходных данных);
- дает возможность вести лабораторные исследования процессов резания по многим параметрам одновременно и сравнивать полученные результаты с реальными процессами;
- предоставляет возможность проводить исследование в широком диапазоне параметров резания и выполнять непрерывное управление процессом резания.
Управление предусматривает последовательное действие в трех направлениях:
- расчёт траектории формообразующего движения и режимов обработки;
- формирование управляющих воздействий на исполнительные органы (координаты) станка, обеспечивающих заданную точность обработки (минимальные отклонения от расчётной траектории) и требуемое качество обрабатываемой поверхности;
- оптимизация процесса высокоскоростной обработки с целью получения максимальной производительности.
Сегодня наиболее эффективным методом управления процессом резания является управление по априорной информации с использованием в качестве средства управления САМ-системы. Наиболее «продвинутыми» в таком направлении являются продукты фирм DELCAM: VERICUT.
Производителям нужны более адекватные математические модели процессов резания для разных видов и условий обработки. Это возможно при условиях применения вместо существующих эмпирических моделей процессов резания — численных, которые позволяют проводить моделирование с целью построения алгоритмов управления.
Следует отметить, что каждые 10 лет поток технической информации удваивается, и традиционная форма преподавания технической дисциплины, которая насыщена эскизами, диаграммами и графикой, вошла в противоречие с нынешним временем. Объем информации увеличивается, а методы передачи ее — устаревшие и представляют на сегодня «узкое место».
На определенный период такую ситуацию можно решить с помощью повышения качества информационного потока, привлечения раздаточного материала. Но будущее — за интерактивными методами и симулятивными моделями.
Решить это противоречие возможно путем соответствующей подготовки всех преподавателей и технического оснащения лабораторий профильных кафедр. Этот путь неотвратимый и нуждается в значительных расходах, но весь мир знает, что наибольшая и самая быстрая отдача бывает от ресурсов, которые вложены в образование. Поэтому нужно вкладывать средства в средства производства.
На примере университета это, прежде всего, компьютерное оборудование, прикладное программное обеспечение, люди — научная молодежь.
Согласно стратегии быстрого технического развития важны не знания сами по себе, а понимание. Нужно создавать не конкретные продукты, а технологии. Современные технологии следует строить по классической схеме теории автоматического управления: от обобщенной модели к конкретному процессу и дальше — его оптимизация с быстрыми методами поиска.
В связи с этим чрезвычайно важным является привлечение европейских станкостроительных фирм к учебному процессу путем предоставления им в бесплатную аренду лабораторий для расположения и демонстраций современных металлорежущих станков с программным управлением. Принимая во внимание то, что срок действия металлообрабатывающего станка пять лет и их стоимость может достигать миллионов евро, производители постоянно обновляют свою экспозицию, что позволит кафедрам технологии машиностроения передать «головную боль» по возобновлению материальной базы иностранным партнерам.
Таким образом, может быть построен взаимовыгодный тандем, который работает на интеллектуальное будущее Украины.
Современная система инженерного образования должна обязательно отражать тенденции мирового развития машиностроения. Это значит, что источником высококачественной продукции должны стать высокие технологии, основными признаками которых являются: наукоемкость; структурная параметризация рабочих процессов; компьютеризация и автоматизация; многофункциональное прецизионное металлообрабатывающее оборудование; использование инструмента из алмазоподобных материалов и на основе плотных модификаций нитрида бора; диагностика и мониторинг всего цикла обработки; альтернативные способы формообразования, основанные на использовании энергии высокой плотности; интегрированные технологии.
В связи с этим, со всей очевидностью, должны быть кардинально пересмотрены программы основного блока профессиональных дисциплин, в которых найдут отражение перечисленные выше основные признаки высоких технологий. Тематика дипломного проектирования в подавляющем большинстве должна быть реальной и связанной с решением конкретных задач производства, в условиях которого выполняется данный проект.
Следует ввести практику защиты дипломных проектов непосредственно на заводах, привлекая для их оценки в состав экзаменационных государственных комиссий ведущих специалистов предприятия. К большому сожалению, сегодня система подготовки инженерных кадров напоминает улицу с односторонним движением.
Парадоксально, но факт, что бизнес, структуры и предприятия различных форм собственности практически самоустранились и не оказывают никакого влияния на систему и процесс подготовки специалистов в высшей школе. Казалось бы, кто, как не «заказчик», в роли которого выступают представители бизнеса и промышленных предприятий, должен быть глубоко заинтересован в подготовке классных специалистов?
Этот риторический вопрос сегодня остается, к сожалению, без ответа. Современный уровень подготовки инженерно-технических кадров должен развиваться опережающими темпами по сравнению с развитием техники и технологий действующих предприятий, ибо малейшее отставание и промедление в системе образования делают его бессмысленным, малоэффективным и скорее напоминают имитацию образовательного процесса, чем отражают его действительное предназначение.
Только используя исторический опыт отечественной высшей школы, опираясь на ее лучшие традиции с учетом реалий сегодняшнего времени, совместными усилиями можно решить проблему качественной подготовки специалистов. Для этого необходимо, в первую очередь, осуществить модернизацию лабораторной базы кафедр, оснастив их современными устройствами, предназначенными для моделирования технологических процессов, приборами измерения точности с нанометрическим уровнем разрешения и др.
Эффективно использовать студенческий потенциал в период практик, дипломного проектирования с целью адаптации в условиях производства и участия в решении конкретных задач предприятия. Активно использовать в учебном процессе опыт представителей управленческих и производственных структур.
Разработать совместные интегрированные программы специальных дисциплин, отразив в них специфику и технологическую направленность выпускаемой продукции. Разумеется, в данной статье невозможно отразить все многообразие накопившихся проблем в системе подготовки специалистов в высшей школе, которая переживает не лучшие времена. Многие соображения носят декларативный характер, но и они заставляют серьезно задуматься над проблемой подготовки инженерных кадров, удовлетворяющих требованиям и задачам современного машиностроения.
Источник