Практические аспекты инновационной деятельности общетехнической кафедры в контексте интеграции образования

Инновационная деятельность кафедры в техническом вузе рассматривается исследователями, как правило, в двух основных аспектах, которыми соответственно являются:

— методический, предполагающий организацию высокотехнологичного учебного процесса, основанного на использовании новых методик обучения, управления и мониторинга;

* Работа выполнена при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе Microsoft Бизнес-Старт 2008 (контракт 5769р/8418), по программе У.М.Н.И.К. 2010, в рамках базового соглашения о сотрудничестве с компанией SolidWorks Russia и партнерской программы SolidWorks Corp. Research.

— исследовательский, предполагающий создание и освоение на практике новых наукоемких технологий, их активное продвижение на рынок товаров и услуг.

Первый аспект реализуется чаще всего в создании электронного образовательного пространства и включает в себя разработку комплексных электронных учебных курсов, обеспечивающих мобильное распространение знаний, а также средств управления учебным процессом [3]. Второй — проявляет себя в каждом конкретном случае по-разному, в зависимости от специализации кафедры. Однако инновационная деятельность в целом прямо связана с интеграцией образования в следующих формах:

• —    как межпредметная интеграция учебных курсов, поскольку инновационный продукт создается чаще всего на стыке разных научных направлений и, таким образом, является предметом специальных интегрированных спецкурсов;

• —    как интеграция образования, науки и бизнеса [4], что следует из самого определения инноваций.

Для машиностроительного вуза в качестве основного интегрирующего элемента мы выбрали технологии и системы автоматизированного проектирования (CAD/CAM/CAE/PDM), их использование, адаптацию и разработку. Эти технологии являются весьма востребованными на современном рынке IT-технологий и систем, но нуждаются в постоянном расширении и повышении эффективности своего функционала.

Необходимо иметь в виду, что рынок IT-технологий, и в частности САПР, давно освоен крупными компаниями, поэтому создать конкурентоспособный инновационный продукт малым коллективом разработчиков «с нуля» крайне сложно. В этой связи нам представляется перспективной задача разработки приложений для существующих САПР, расширяющих и дополняющих их базовый функционал на базе API (Application Program Interface). Так называют набор готовых классов, функций, структур и констант, предоставляемых приложением для использования его во внешних програм мных продуктах [5]. В качестве базовой системы мы выбрали широко распространенную на мировом рынке и хорошо зарекомендовавшую себя систему SolidWorks (Dassault Systems, SolidWorks Corp.). Данный факт обусловлен следующими основными причинами:

— SolidWorks обладает открытой архитектурой и позволяет использовать свой функционал на основе API [1];

— SolidWorks, по нашему мнению, наилучшим образом сочетает в себе исследовательский (CAE) функционал с CAD-функционалом, необходимым в повседневной конструкторской деятельности инженера, и может рассматриваться в качестве интегрирующего элемента.

Рис. 1 иллюстрирует межпредметные связи основных учебных курсов. Так, вопросы, связанные с изучением математического обеспечения САПР, рассматриваются в соответствующем качестве в курсах «Математика» и «Основы САПР». Программная реализация численных методов требует привлечения как математического аппарата, так и средств, являющихся прерогативой курса «Информатика». Вопросы формирования моделей различного вида проявляют себя на стыке курсов «Информатика» и «Основы САПР», с одной стороны, и с дисциплинами общетехнического цикла: «Инженерная графика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Детали машин» — с другой. Центральное место в этом ряду занимает разработка приложений для САПР на базе API, поскольку требует привлечения методов и средств всех указанных дисциплин и, таким образом, рассматривается как интегрирующий элемент.

Поставленные цели определяют конкретное наполнение учебных курсов соответствующим содержанием. В качестве среды разработки и соответственно системы программирования, используемой как базовая в курсе «Информатика», мы выбрали MS Visual Studio C++. Эта система поддерживает объектно-ориентированное программирование, диалоговый графический интерфейс Windows, организацию

COM-интерфейсов [5], т. е. все то, что отвечает поставленной цели. Среди численных методов в курсе «Основы

САПР» достаточно подробно рассматриваются метод конечных элементов, методы оптимизации и др.

Р и с. 1. Объекты межпредметной интеграции

С целью повышения эффективности учебного процесса был разработан комплекс взаимосвязанных электронных учебных пособий в мультимедийной форме, включающий в себя средства навигации и поиска, а также инструментальные средства, реализующие метод конечных элементов и методы оптимизации, предназначенные для решения задач из рассматриваемой предметной области: «Параметрическая оптимизация» (авторы — М. В. Чугунов, А. М. Ермушев, А. Г. Фоминов); «Практический курс программирования на C/C++» (М. В. Чугунов, И. Н. Полунина); «Анализ прочности и жесткости плоских стержневых систем (на основе метода конечных элементов)» (М. В. Чугунов, А. С. Тюряхин, И. Н. Полунина); «Лабораторный практикум по сопротивлению материалов на базе установки СМ-1» (М. В. Чугунов, А. С. Тюряхин, И. Н. Полунина). При этом ставилась задача максимально приблизить их по качеству и содержанию к соответствующему методическому обеспечению, предоставляемому компа ниями-разработчиками в рамках авторизованного обучения.

Важнейшей проблемой инновационной деятельности в данной постановке является коммерциализация разработанного программного обеспечения. Большое значение приобретает рассмотрение особенностей инновационного бизнеса, связанное с анализом современного рынка САПР и IT-технологий в целом.

Наиболее целесообразной нам представляется практическая реализация концепции «тройной спирали» [2] в форме, которую иллюстрирует рис. 2. В качестве основы мы выбрали свое участие в партнерской программе, реализуемой SolidWorks Corp. Эта программа характеризует собой одну из составляющих «тройной спирали», а именно бизнес. Корпорация на разных уровнях (стадиях) программы обеспечивает компании-партнеру либо техническую (уровень Research), либо техническую и маркетинговую (уровни Solution и Gold) поддержку. На первой стадии осуществляется венчурное фи- нансирование выполняемых работ (в нашем случае Фондом содействия развитию малых форм предприятий в на учно-технической сфере). В этом заключается роль второй составляющей — государства (власти).

Р и с. 2. Реализация концепции «тройной спирали»

Наконец, ключевой составляющей «тройной спирали» является университет, который, собственно, и реализует как получение инновационного продукта (в данном случае программного обеспечения), так и подготовку специалистов, способных заниматься инновационной деятельностью. Последнее следует понимать как развитие у студента компетенции, обеспечивающей способность выпускника технического вуза к созданию и реализации собственного инновационного бизнеса.