Оптимизация инженерно-графической подготовки студентов машиностроительных направлений

Постоянно обновляющиеся аппаратно-программные характеристики компьютерных технологий оказывают значительное влияние на развитие дидактических процессов в системе образования. По мнению И.В. Роберт [13], информатизация образования представляет процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных новых информационных технологий, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения и воспитания.

Б.С. Гершунский [2], рассматривая перспективы XXI века, выделяет четыре наиболее существенных направления использования компьютерной техники в данной области:

. Компьютерная техника и информатика как объекты изучения;

. Компьютер как средство повышения эффективности педагогической деятельности;

. Компьютер как средство повышения эффективности научно-исследовательской деятельности в образовании;

. Компьютер как компонент системы образовательно-педагогического управления.

В процессе подготовки будущего компетентного специалиста в вузе возрастает роль самостоятельной работы студентов, так как федеральные государственные стандарты нового поколения предусматривают этот вид работы студента, являющийся основой обучения в вузе и осуществляемый в нескольких направлениях: самостоятельное изучение материала в рамках занятий, внеаудиторная самостоятельная работа под руководством преподавателя, внеаудиторная индивидуальная научная и творческая работа.

Целью данного исследования является обоснование оптимальных условий формирования инженерно-графических компетенций студентов в курсе инженерной компьютерной графики, являющейся фундаментальной базой для инженерного образования, инженерного творчества и системы создания технической документации.

Средства и формы обучения, основанные на новых информационных технологиях, становятся важной составляющей любого педаго- гического процесса [1]. Эффективное обучение обеспечивается применением совокупности таких образовательных технологий, при которых взаимодействие студента и преподавателя осуществляется независимо от места их нахождения и распределения во времени на основе педагогически организованных телекоммуникационных средств. Если творческая составляющая научноисследовательской деятельности принадлежит самому студенту [6], то оформление всех необходимых этапов исследования [7] он осуществляет под руководством преподавателя.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Обязательным условием успешного обучения является активная познавательная деятельность студентов, направленная на достижение целей обучения. Задача преподавателя помочь студентам в четкой постановке целей обучения, в том числе по самоорганизации в их самостоятельной работе с учебным материалом. Важнейшей задачей обучения является формирование у студентов первого курса общих методов мыслительной деятельности, то есть обобщенных интеллектуальных умений. В процессе изучения графических дисциплин, студентам приходится решать большое количество проекционных позиционных и метрических задач. В процессе решения подобных задач у студента должен сформироваться обобщенный опыт анализа, способов и методов дальнейшей самостоятельной работы в данной области. Рассмотрим те условия, которые помогают преподавателю оптимизировать процесс инженерно-графической подготовки студентов машиностроительных направлений.

С целью повышения качества подготовки студентов на кафедре инженерной графики Самарского государственного технического университете на факультете машиностроения, металлургии и транспорта все занятия по инженерной и компьютерной графике проводятся в компьютерных классах, имеющих современное программное обеспечение, в частности среду КОМПАС-3D. «Железная логика» компьютерной системы приучает студентов к правильно организованной мыслительной деятельности, позволяет понять структуру решаемой задачи, овладеть основами аналитико-синтетических операций, усвоить вариативность приемов, выработать определенную схему рассуждений при решении однотипных задач. Для формирования системного мышления, под руководством преподавателя, студенты учатся вычленять, осознавать и формулировать определенные алгоритмы решения.

Объектом исследования выбрана учебная деятельность студентов по освоению блока ин- женерно-графических дисциплин. Предметом исследования стала способность студентов к применению освоенных инженерно-графических компетенций в научно-исследовательской и проектной работе.

В данном исследовании применялись следующие методы:

. Теоретический анализ литературы и научных исследований в области чтения, переработки и создания графической информации необходимой в наши дни специалистам машиностроительного профиля;

. Изучение и обобщение опыта работы специалистов предприятий, работающих в области машиностроения, техники и технологий;

. Беседы со студентами о применении компетенций, полученных при изучении инженерно-графических дисциплин;

. Анкетирование студентов по применению инженерно-графических компетенций на практике.

Для оптимального формирования и развития ИГК после освоения каждого блока учебной информации проводится диагностика уровня сформированности профессиональных компетенций с целью подбора последующих заданий более высокого уровня сложности [4]. Наряду с последовательным освоением учебного материала [3], студентам предлагаются индивидуальные проекты, научно-исследовательские, творческие задания и др. формы внеаудиторной деятельности, позволяющие оптимально сформировать и развить ИГК. Интеграционные процессы актуализировали вопросы реализации компетентностного подхода в подготовке будущих профессионалов, который направлен на активное применение получаемых знаний и умений на практике в ходе опытно-экспериментальной учебной и научной деятельности, что определяет его перспективность в реализации личностного содержания высшего образования, способствует проявлению студентами большей самостоятельности при изучении инженернографических дисциплин.

Следует подчеркнуть, важность роли преподавателя в связи с необходимостью побуждения студенческой мотивации к самостоятельной проектной деятельности, задача педагога убедить студентов в их личной заинтересованности в получаемых знаниях, их полезности в дальнейшей профессиональной деятельности [8]. Планирование под руководством преподавателя внеаудиторной самостоятельной работы позволяет уже с первого семестра учитывать различия в начальном уровне подготовки студентов [14] и вносить необходимую корректировку в их самоподготовку. Современные компьютерные технологии создают условия, которые могут обеспечить следующие возможности [10]: вовлечение каждого студента в активный позна- вательный процесс, для осознанного применения приобретаемых знаний на практике.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДНИЕ

Тенденции к постоянному обновлению программных составляющих компьютерных технологий [16] особенно важны для развития дидактических процессов в системе образования. Такая геометра-графическая дисциплина, как инженерная графика, в первоначальном своем виде, задумывалась как углубленное изучение методов начертательной геометрии (теории изображений)

для решения проекционных задач технического черчения. На современном этапе развития данной дисциплины [11], в процессе проектирования средствами 3П-графики, студенты по твердотельной модели получают проекционный плоский чертеж. Формирование 3П-моделей базируется на методах конструирования поверхностей, например, для тела, ограниченного поверхностью вращения, требуется задать положение оси вращения и форму плоской образующей. Применение 3П-моделей для получения реальных изделий при работе на станках с ЧПУ, приводит к необходимости выделения на поверхности изделия ли-

Для имитации канатов использовались цилиндрические спирали

При создании корабля использовались разнообразные чертежи

Творческая работало инженерной и компьютерной графике “Португальская каравелла”

Корпус корабля спроектирован с помощью операции выдавливания (элемент по сечениям)

Паруса также спроектированы с помощью операции выдавливания (элемент по траектории)

Работу выполнила: студентка 1-ФММТ-116 Шульга Д.М. Научный руководитель: доцент к.пн. Пузанкова А.Б.

(эти и многие другие)

А для упрощения процесса создания тросов - раздел Моделирование трубопроводов" и сплайны поточк

Рис. 1. Презентация доклада студентки 1-ФММТ-16 Шульга Д.М.

на 77 НТК в рамках Дней науки СамГТУ - 2023 г.: а) Титульный лист, б) Чертежи и схемы, в) Моделирование корпуса, г) Моделирование паруса, д) Моделирование канатов, е) Моделирование тросов, ж) Модель португальской каравеллы, з) Каркас модели.

нейчатого каркаса – линий траекторий движения режущей кромки обрабатывающего инструмента. Подготовка информации для построения массива траекторий, обеспечивающих получение нужной поверхности, без «подрезов» – является профессиональной проектно-конструкторской задачей, базирующейся на знании основ проективной геометрии.

Таким образом, для решения задач по созданию сложных технических форм, студенты должны освоить правила чтения технической документации (чертежа, эскиза, проекции), овладеть инструментарием трехмерного моделирования и в дальнейшем самостоятельно разрабатывать проектно-конструкторскую документацию изделий.

Компьютерная графика позволяет студентам создавать модели будущих изделий, коммерческих продуктов в объемном формате, учится использовать 3D-моделирование при проведении презентаций и демонстраций какого-либо продукта или услуги (рис. 1). Умения и навыки творчески провести презентацию продукта инновационной деятельности студенты приобретают, знакомясь с технологией проведения научных презентаций [9]. Цель презентации: так повлиять на поведение слушателей, чтобы суметь выгодно продать им идеи, проекты, модели, устройства, технологии. Выступления на научных конференциях позволяют студентам приобрести первый опыт в искусстве убеждения, продвижения интеллектуальной собственности и в дальнейшем осуществить переход от научно-технического творчества к оформлению патентного и авторского права. Большое значение для формирования будущих инженерных кадров России имеет и знакомство студентов, в процессе подготовки научно-технических работ, с опытом отечественных изобретателей и предпринимателей [15].

С целью оптимизации учебного процесса нами были разработаны и подобраны мультимедийные обучающие материалы к каждому разделу изучаемой дисциплины [12]:

. Геометрическое моделирование.

. Ассоциативная разработка чертежей деталей.

. Моделирование сборочных изделий.

. Разработка проектно-конструкторской документации сборочных изделий.

Данная дидактическая поддержка, помогает студентам рационально использовать резервное внеаудиторное время для более глубокого изучения или повторения пройденного материала, с целью дальнейшего применения полученных знаний на практике. Также студент может самостоятельно менять очередность работы над материалом, отбирать в каждом разделе наиболее важные для него вопросы, связанные с мотивацией к обучению, образовательными потребностями, карьерными планами и планированием результатов обучения [5].

Оптимизация процесса освоения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» помогает студентам эффективно применять теоретические основы, методы и приемы построения изображений и выполнения чертежнографических работ применительно к задачам машиностроения, технологии и производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На заключительном этапе экспериментального исследования качества применения студентами инженерно-графических компетенций (ИГК) на практике были проведены следующие мероприятия:

. Подготовлены вопросы для беседы со специалистами, работающими в области машиностроения;

. Разработано содержание оценки применения ИГК на практике;

. Осуществлена экспериментальная проверка применения сформированных ИГК студентами на практике.

В таблице № 1 приведены результаты опроса специалистов машиностроительных производств на предмет актуальности использования инженерно-графических компетенций в промышленном производстве.

В таблице № 2, приведены некоторые вопросы анкетирования на выявление уровня способностей студентов к применению профессиональных инженерно-графических компетенций на практике.

Приведенные в таблицах данные показывают, что 68 % студентов имеют хорошее знание предмета, студенты и специалисты очень высоко оценивают роль инженерной графики в фор-

Таблица 1. Опрос специалистов

Вопрос	Положительный ответ	Отрицательный ответ
Часто ли Вам приходиться пользоваться чертежами в вашей практической деятельности	10	0
Нужны ли знания дисциплины инженерная компьютерная графика в области машиностроения	10	0
Действительно ли выражение «Инженерная графика - профессиональный язык инженеров»	10	0

Таблица 2. Анкетирование студентов

Вопрос Положительный ответ Отрицательный ответ Количество положительных ответов в процентном отношении Можете ли вы смоделировать данные предметы и устройства 44 6 88 Могли бы вы объяснить, что за устройство изображено на чертеже 20 30 40 Могли бы вы собрать модель данного устройства из отдельных деталей 36 14 72 К какому чертежу относится изометрическое изображение 34 16 68 Действительно ли выражение «Инженерная графика -профессиональный язык инженеров» 46 4 92 мировании профессиональных компетенций специалистов машиностроительного профиля. Таким образом, подтвердилась гипотеза исследования, что компетентность будущего специалиста машиностроительного профиля будет более эффективной благодаря оптимизации курса инженерной и компьютерной графики.