Технология организации научно-технического творчества студентов машиностроительного профиля

В настоящее время основные тенденции развития систем образования напрямую связаны с развитием информационных технологий. Научно-исследовательская работа со студентами также является объектом информатизации.

Постоянно растущие требования к уровню подготовки студентов – будущих инженеров диктует необходимость поиска новых подходов к организации студенческой научно-исследовательской деятельности в высшей технической школе. Одним из таких подходов в современной системе образования является технологический подход, способом реализации которого являются информационно-коммуникационные технологии.

В процессе научно-исследовательской деятельности студенты работают с количественно определенными математическими и компьютерными моделями изучаемых объектов, основанными на закономерностях естественнонаучных и математических дисциплин. В подавляющем большинстве случаев им приходится оперировать трехмерными объектами и соответствующими геометрическими моделями, включая их компьютерное представление. Эта деятельность предусматривает проведение компьютерных экспериментов на реальном, часто весьма дорогостоящем, оборудовании, включающем в себя средства автоматизации и информатизации.

В высшей технической школе постоянно идет процесс обеспечения и обновления материально-технической базы средствами вычислительной техники. Оперативность, точность, надежность передачи и обработки информации в инженерном образовании могут и уже делают сегодня более эффективным весь учебный процесс и особенно научно-техническую деятельность студентов.

Целью данного исследования является организационно-методологическое обоснование и практическая апробация технологии формирования научно-технической компетентности студентов в процессе их обучения инженернографическим дисциплинам на базе компьютерных технологий.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования является педагогический процесс обучения бакалавров машиностроительного профиля дисциплине «Инженерная и компьютерная графика» на первом курсе факультета «Машиностроения, металлургии и транспорта» СамГТУ. Предметом исследования является технология формирования научно-технической компетентности студентов в процессе их обучения инженерно-графическим дисциплинам на базе компьютерных технологий.

Новизна разработки состоит в том, что:

• .    в учебном процессе подготовки бакалавров машиностроительного профиля по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика» применяется разработанная автором технология организации научно-технического творчества студентов машиностроительного профиля;

• .    ускоренное формирование творческого мышления студентов осуществляется за счет практического использования объемного геометрического моделирования;

• .    в процессе научно-технического творчества у студентов формируются научно-исследовательские компетенции, необходимые в дальнейшей профессиональной деятельности.

Например, компетенции ОПК-5, относящиеся к категории научных исследований, при подготовке бакалавров по направлению «Материаловедение и технология новых материалов», направлены на формирование способностей решать научно-исследовательские задачи при осуществлении профессиональной деятельности с применением современных информационных технологий и прикладных аппаратно-программных средств.

Теоретической базой исследования являются работы раскрывающие основные понятия и определения научно-технического творчества студентов [3-5, 7]. Обосновывают перспективы развития и проводят анализ практико-ориентированных исследований, связанных со спецификой организации студенческой научно-исследовательской работы в вузах современные авторы [11, 14, 9, 15, 6, 8].

В разработанной технологии также большое внимание уделяется профессиональной подготовке преподавателей по эффективному использованию информационных ресурсов и технологий в научно-исследовательской работе студентов [1, 12, 16]. В процессе научно-исследовательской деятельности и технического творчества студенты создают компьютерные модели и программы, дистанционно взаимодействуют с преподавателями и другими студентами, используя современные мультимедийные и телекоммуникационные технологии, системы компьютерного проектирования, и тем самым повышают уровень информационной культуры в научных исследованиях.

Работа основана на исследовании материалов научно-технических конференций студентов машиностроительного профиля, проводимых на базе Самарского государственного технического университета, в рамках мероприятий «Дни науки СамГТУ», областных и региональных конференций, а также международных конкурсов технического творчества студентов.

Организационная работа в рамках разработанной технологии начинается со студентами первого курса с первого семестра. На первых занятиях проводится тестирование студентов по выявлению уровней первоначальной готовности к проектно-технической деятельности на базе информационных технологий. Затем в процессе собеседования выявляются индивидуальные интересы студентов в сфере технического творчества. Во все виды деятельности преподавателя со студентами включаются дидактические материалы, способствующие возникновению интереса и мотивации студентов к научно-исследовательской деятельности. В качестве дидактических средств используются статьи из научных журналов [10], презентации научно-исследовательских работ студентов прошлых лет, научно-популярные фильмы, беседы со старшекурсниками, имеющими опыт научно-исследовательской деятельности и достижения в сфере научно-технического творчества и многое другое.

Регулярно со студентами проводятся консультации, позволяющие в зависимости от их базовой подготовки и индивидуальных способностей, определить уровень притязаний, готовность к затрате времени на самоподготовку и на работу под руководством преподавателя, с целью планирования объема, тематики, способов и средств организации научных исследований и технического творчества.

В процессе исследования был выявлен различный уровень творческой самостоятельности представленных работ, в результате чего они были разделены на три группы.

В первую группы вошли работы носящие репродуктивно-реферативный характер. Отметим, что работы отличаются интересным энциклопедическим материалом, содержат малоизвестные факты, в них показано глубокое знание студентами базового материала и широкое использование дополнительных источников. Данная учебно-поисковая деятельность поощряется преподавателями и способствует развитию у студентов таких качеств как, способность к глубокому анализу изучаемого материала, его систематизации и творческому осмыслению.

Во вторую группу были включены работы, носящие продуктивно-деятельностный характер. В этих работах студентами под руководством преподавателей был использован материал аналогичный, предлагаемым в ходе курсового проектирования, но имеющий более высокий уровень сложности. В результате выполнения работ такого уровня студенты получают более высокие профессиональные навыки, позволяющие им решать задачи, востребованные на современном машиностроительном производстве.

К третьей группе были отнесены работы, носящие креативный самостоятельный характер. При выполнении подобных работ студенты чаще всего на первоначальном этапе разрабатывают оригинальные модели, воплощая в них свои собственные идеи. В этих работах проявляется творческая индивидуальность студентов.

В протоколы оценивания научно-исследовательских студенческих работ включены такие критерии, как актуальность, научная новизна, оригинальность, самостоятельность, качество презентации.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДНИЕ

Опыт показывает, что применение современных информационных технологий в научно-исследовательской работе со студентами дает высокие результаты научно-технического творчества уже на первом курсе обучения.

На первоначальном этапе научно-исследовательской работы со студентами, их знакомят с творческими работами прошлых лет, обсуждают интересующую их тематику научно-техни-

Рис. 1. Эскизный вариант модели автомобиля

Рис. 2. Электронная модель автомобиля

Рис. 3. Аддитивная модель автомобиля

ческого творчества, предлагают темы на выбор или обсуждают собственные оригинальные идеи первокурсников. После утверждения тем преподавателем, студенты преступают к планированию работы и разработке первоначальных вариантов в виде набросков (см. пример на рис. 1).

На следующем этапе, когда студенты во время практических занятий, уже овладевают базовыми навыками геометрического компьютерного моделирования, им предлагается воплотить свои идея с помощью систем автоматизированного проектирования (см. пример на рис. 2).

На заключительном этапе, студенты готовят презентации своих разработок, часто выполняют модели на базе аддитивных технологий (см. пример на рис. 3), делают выводы, планируют дальнейшее развитие тематики или приступают к разработке новых проектов с учетом замечаний экспертов.

Анализ выборки НИРС по кафедре инженерной графики за последние три года, участвовавших в научно-технических конференциях и конкурсах приведен в таблице 1.

Данные приведенные в таблице, доказывают, что применение информационных технологий в научно-исследовательской работе со студентами, позволяет за короткий срок добиваться высоких результатов.

Успешно выполненные научно-исследовательские работы студентов могут получить практическую реализацию через организацию в дальнейшем проектной деятельности.

Следствием реализации инновационных проектов, как правило является формирование общекультурных и профессиональных компетенций. Профессиональные компетенции формируются в процессе изготовления продукта интеллектуальной деятельности, общекультурные через взаимодействие и сотрудничество участников проекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компетентное использование педагогом мультимедийных технологий позволяет студентам в процессе решения различных научно-исследовательских проблем на базе современных технологий, заниматься творческими исканиями, формирующими личностные качества будущего изобретателя. Неоценимую услугу для упражнений в творческих исканиях оказывает возможность использования технологии многовариантного конструирования в системах автоматизированного проектирования. Существует множество методов формирования конструкторской документации в среде графических систем [2, 13], позволяющих создавать электронные версии моделей и проектов изделий. С помощью специальных приемов, таких как ввод переменных и выражений, использования пара-

Таблица 1. Участие студентов в научно-технических конференциях

Период Количество студентов, принявших участие в научных конференциях и конкурсах Кол-во студентов, занявших призовые места на научных конференциях и конкурсах 2019-20 уч. год 20 9 2020-21 уч. год 18 10 2021-22 уч. год 26 10 метрических связей и ограничений, возможно создать гибкую модель, которую легко видоизменять для создания разнообразных вариантов изобретаемых объектов.

Другая важная задача научно-исследовательской деятельности состоит в осознании студентами связи между усваиваемым теоретическим материалом и практической деятельностью, направленной на развитие пространственного представления, аналитической умственной деятельности и творческого технического мышления.

Важной коммуникативной составляющей научно-исследовательской    компетентности специалиста является способность донести свои идеи до окружающих. На этапе презентации происходит приобщение студентов к культуре машиностроительного производства, усваиваются правила, формы передачи инженерных идей и разработок.

Все выше перечисленные факторы способствуют улучшению качества организации научно-исследовательской работы со студентами в результате применения технологии организации научно-технического творчества студентов машиностроительного профиля.