CC BY
24
КОМПЕТЕНТНОСТНАЯ ИНЖЕНЕРНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ ДЛЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СРЕДЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
А.Б. Пузанкова1, А.А. Черепашков
Самарский государственный технический университет
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244 E-mail: [email protected]
Рассматриваются вопросы непрерывного образования в области автоматизированного машиностроения. Представлены структурные компоненты технологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций, актуальных для обучения студентов в виртуальной информационно-образовательной среде.
Ключевые слова: подготовка кадров, компьютерная графика, САПР.
Динамизм современной цивилизации, повышение роли личности в обществе и производстве, интеллектуализация труда, быстрая смена техники и технологий, появление таких понятий, как виртуальная реальность (ВР, virtual reality, VR), являющаяся одним из самых перспективных и зрелищных приложений компьютерной графики и геометрического моделирования, предполагает переход от традиционных образовательных технологий, нацеленных на воспроизводство образцов прошлого опыта человечества, к освоению инновационных способов преобразования действительно сти.
Виртуальную реальность можно определить как реалистическую имитацию искусственной компьютерной среды (виртуального мира), передаваемую пользователю автоматизированной системы через привычные для его восприятия ощущения материального мира [1]. Данные технологии позволяют уже на этапе обучения студентов в вузе применять виртуальные предприятия [2], при создании которых широко используются возможности интерактивной компьютерной графики, например, для визуализации электронных моделей изделий (ЭМИ) или отображения технологических процессов в реалистической графической среде.
Эффективная реализация компьютеризированной организационно-технической среды обучения требует предварительной как предметной, так и психологической подготовки студентов на самых ранних стадиях обучения. Для решения этой проблемы в учебный процесс СамГТУ внедрена инновационная технология обучения студентов 1-2 курсов основам компьютерной графики.
Концептуализация непрерывного образования основана на идеях самоорганизации человеческого сознания, преодолении ригидности мышления, проблематизации собственной деятельности с целью ее изменения на основе рефлексии, обеспечивающей возможность использования нововведений в учебном процессе. Реализация данной концепции возможна при использовании активных методов обучения.
Одним из условий активизации познавательной деятельности студентов является диверсификация применяемых педагогических технологий, сочетание различных стилей подачи и закрепления учебного материала.
В разработанной нами технологии каждый этап является подготовительным для реализации следующего, более сложного по форме, содержанию и методике реализации.
Как видно из табл. 1, в процессе освоения учебного материала происходит постепенный переход от пассивных к все более активным формам и методам обучения.
Таблица 1
Структурные элементы технологии формирования ПИГК
Модули дисциплины Формы обучения Методы обучения Средства обучения Формы отчетности
I Лекции Объяснительно- Тестирование
1 Пузанкова Александра Борисовна, ст. преп. каф. «Инженерная графика».
Черепашков Андрей Александрович (к.т.н., доцент), каф. «Технология машиностроения».
Основы Лабораторный иллюстративный, Интерактивная Выполнение
трехмерного практикум демонстрационный, среда, контрольных
моделирования Самостоятельная проблемно-поисковый, презентации работ
работа студентов исследовательский, лекций, Презентации
Тренинги эвристический обучающие творческих
Консультации фильмы, разработок
II Лекции методические
Ассоциативное Лабораторный Демонстрационные, указания к Защита
черчение практикум практические, лабораторным индивидуаль-
Индивидуальный проблемно-поисковые работам ных проектов
проект
III Электронная
Электронное Мастер-класс Демонстрационные, модель
моделирование Лабораторный коммуникативные, изделия
сборок практикум поисковые Электронный
IV Консультации самоучитель Доклад
Оформление СРС Деловая игра Фильмы-
конструкторской Бригадно- мультимедиа Распечатка
документации лабораторные электронного
занятия пакета
документов
Содержание учебного материала репродуктивного характера, в полной мере отвечающее образовательным «кейс-технологиям», в достаточном объеме представлено в информационносправочной системе, поставляемой производителями коммерческих программно-методических комплексов САПР. В нашем случае это комплекс стандартного методического обеспечения, разработанного специалистами фирмы «АСКОН» для инженерного корпуса пользователей САПР «КОМПАС-3D». Образовательные цели вуза значительно шире задач корпоративной подготовки пользователей САПР. В данной статье обсуждаются проблемы формирования сложного комплекса компетенций будущего инженера, развитие профессиональных способностей которого продолжается в течение ряда лет по принципу «от простого - к сложному». Так, например, основная задача на начальном этапе подготовки сводится к ознакомлению студентов с базовыми технологиями автоматизированного проектирования, связанными с применением инженернографического функционала ПМК САПР.
Для решения более сложных профессионально ориентированных задач продуктивного уровня предлагается использовать подходы модульного обучения, при котором студенты и преподаватель работают с учебной информацией, представленной в виде модулей. Каждый модуль обладает законченностью и относительной самостоятельностью [3].
Личностно ориентированная составляющая педагогической технологии способна обеспечить целостное решение многих образовательных задач [4]. Если развитие личности нельзя обеспечить механически воспроизводимой предметной деятельностью, то проектирование личностно ориентированного образования приводит к качественно новым педагогическим идеям. Суть их в том, что проектируется не только материал и способ его подачи, а целостная ситуация, в которой изучаемый материал выступает и как своеобразный повод для ценностно-смысловых исканий личности.
Что именно станет такой ситуацией для конкретного субъекта, что будут извлекать из учебного процесса силы его саморазвития, однозначно предсказать нельзя, хотя в самом общем виде можно предположить, что личностно-утверждающая ситуация может содержать в своей основе:
— нравственный выбор;
— самостоятельную постановку цели и её достижение под контролем собственного сознания и воли;
— реализацию роли соавтора учебного процесса;
— препятствие, требующее проявления воли и переживания радости собственного открытия;
— ощущение собственной значимости для других людей;
— самоанализ и самооценку своих достижений;
— отказ от своих прежних воззрений и принятие новых ценностей;
— осознание своей ответственности за явления природной и социальной действительности и
др. [5].
Для формирования творческих способностей в сфере инженерно-графической деятельности нами были использованы следующие формы активного обучения: творческий проект и деловая игра.
Работа с проектами занимает особое место в системе высшего профессионального образования, позволяя студенту приобретать знания, которые невозможно получить при традиционных методах обучения. Это становится возможным потому, что студенты сами делают свой выбор и проявляют инициативу.
Для достижения этой цели проект должен:
— иметь практическую ценность;
— предусматривать проведение студентами самостоятельных исследований;
— быть в одинаковой мере непредсказуемым как в процессе работы над ним, так и при ее завершении;
— обеспечивать гибкость в выборе направлений работы и скорости ее выполнения;
— предоставлять возможность решения актуальных проблем;
— давать возможность студенту учиться в соответствии с его способностями;
— содействовать проявлению способностей студента при решении задач более широкого спектра;
— способствовать налаживанию взаимодействия между студентами [6].
Современный анализ метода проектов, с нашей точки зрения, не может обойти концепцию «высших компетентностей» Дж. Равена и его анализ передовой педагогической практики. По Равену [7], компетентность - это специфическая способность, необходимая для эффективного выполнения конкретного действия в конкретной предметной области и включающая узкоспециальные знания, особого рода предметные навыки, способы мышления, а также понимание ответственности за свои действия.
Как показывает опыт, понимание ответственности происходит в результате рефлексии выполненных (или не выполненных) действий обучаемых. Возможность рефлексии у студентов появляется в результате участия в деловых играх, имитирующих будущую профессиональную деятельность.
Специфика обучающих возможностей деловой игры как метода активного обучения в сравнении с традиционными формами обучения состоит в следующем [8]:
— в игре воссоздаются основные закономерности движения профессиональной деятельности и профессионального мышления на материале динамически порождаемых и разрешаемых совместными усилиями участников учебных ситуаций;
— метод деловых игр представляет собой не что иное, как специально организованную деятельность по операционализации теоретических знаний, переводу их в деятельностный контекст.
К примеру, в курсе компьютерной графики итоговая аттестация проводится в форме деловой игры «Конкурс по модернизации машиностроительных изделий в системе «Компас-3D». Задание командам по модернизации сборочного узла сводится к следующему:
1. Выяснить назначение сборочного узла и входящих в него деталей.
2. Смоделировать детали сборочного узла по образцу, с учетом параметрических связей,
ограничений и вводом необходимого числа переменных с целью дальнейшего редактирования.
3. Используя возможности системы «КОМПАС-3D», модернизировать модель сборки, улучшив какие-либо из её качеств, например:
— уменьшить расход материала;
— улучшить дизайн;
— увеличить прочность и износостойкость;
— усовершенствовать функциональные свойства и т.п.
4. Представить электронную модель изделия, пакет конструкторской документации,
подготовить творческий отчет по проделанной работе в форме презентации.
После подведения итогов конкурса происходит обсуждение преподавателями и студентами результатов игры, внесение предложений и пожеланий.
Указанные выше и многие иные аспекты деловых игр обусловливают их преимущества по сравнению с традиционными методами обучения. В общем виде образовательный ресурс деловых игр усматривается в том, что в них моделируется более адекватный для формирования личности специалиста предметный и социальный контекст.
Конкретизировать этот тезис можно в следующем виде:
— игра позволяет радикально сократить время накопления профессионального опыта;
— игра дает возможность экспериментировать с событиями, пробовать разные стратегии решения поставленных проблем и т.д.;
— деловая игра позволяет приобрести социальный опыт (коммуникации, принятие решений и т.п.).
Проводимые в курсе компьютерной графики аттестационные деловые игры в то же время являются подготовительным этапом для дальнейшего обучения студентов машиностроительных специальностей в компьютерных лабораториях виртуальных производств. Это положительно скажется на их готовности практически использовать изученные в вузе компьютерные инновации.
В процессе аттестации оценивается не только предметное содержание формируемых профессиональных инженерно-графических компетенций, но и их компонентный состав и уровень сформированности, характеристики которых представлены в табл. 2.
Таблица 2
Матрица уровневых характеристик ПИГК
8 X £ О & £ 8 Н О X X Л а о & 8 г & о Компонентный состав профессиональных инженерно-графических компетенций
Когнитивный Деятельностный Ценностный
компонент компонент компонент
:Э 2 X і а 8 Н X О & X о Способен /готов Способен/готов Способен/готов
воспроизводить изученные решать профессиональные модифицировать
алгоритмы решения задачи по заданному имеющиеся образцы по
профессиональных задач алгоритму заданному алгоритму
Продуктивный Способен/готов Способен/готов Способен/готов
предлагать алгоритмы, решать стандартные модернизировать
аналогичные изученным, при профессиональные задачи изделия
решении стандартных задач по аналогии с изученным по оригинальным
алгоритмом алгоритмам
Творческий Способен/готов Способен/готов Способен/готов
разрабатывать свои применять оригинальные моделировать
оригинальные алгоритмы для алгоритмы в процессе нестандартные изделия,
решения профессиональных профессиональной обладающие эстетической
задач деятельности и функциональной новизной
Уровни сформированности компонентных составляющих профессиональных инженернографических компетенций фиксировались посредством оценивания тестовых (когнитивный компонент), контрольных (деятельностный компонент) и творческих (ценностный компонент) работ студентов. По результатам оценивания выполненных студентами разноуровневых заданий рассчитывался средний балл сформированности компонентов ПИГК с учетом весового коэффициента компонентных составляющих.
Результаты констатирующего и формирующего экспериментов по оценке сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов машиностроительных специальностей в контрольных и экспериментальных группах представлены в табл. 3.
Сравнительные результаты оценки уровня сформированности ПИГК у студентов экспериментальной и контрольной групп
Эксперимент Группа КК ПИГК ДК ПИГК ЦК ПИГК ИО ПИГК
Контр. 0,25 0,35 0,4 1
Констатирующий Экспер. 0,25 0,35 0,4 1
Контр. 0,8 1 1,2 3
Формирующий Экспер. 1,1 1,4 1,6 4,1
Интегральная оценка сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций рассчитывалась на основе оценок уровня освоения выделенных нами компонентов профессиональных инженерно-графических компетенций [9]:
ИО = аК +РД+уЦ ,
где К (Д, Ц) - средний балл сформированности когнитивного (деятельностного, ценностного) компонента формируемых ПИГК в модулях;
а, в, у - весовые коэффициенты значимости оценки уровня сформированности соответствующих компонентов ПИГК, рассчитанные методом экспертных оценок, численно равные а = 0,25, в = 0,35, у = 0,4.
Полученные данные представлены в виде диаграммы (см. рисунок).
КОНСТ. ЭКСП. ФОРМ.ЭКСП.
Сравнительная диаграмма интегральных оценок
Из диаграммы видно, что в экспериментальной группе интегральная оценка сформированности компонентов ПИГК устойчиво превышает результаты контрольной группы. Это свидетельствует об эффективности компетентностной инженерно-графической подготовки студентов и её практической значимости для их дальнейшей деятельности в среде виртуальных производств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Черепашков А.А. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении / А.А. Черепашков, Н.В. Носов // Волгоград: Издательский Дом «Ин-Фолио», 2009. -640 с. Допущено в качестве учебника для студ. высш. учеб. заведений учебно-методическим объединением вузов в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ).
2. Черепашков А.А. Технологии информационной поддержки виртуального предприятия в техническом вузе // Вестник Самарского государственного технического университета. - Вып. 41. Серия «Технические науки». - Самара, 2006. - С. 109-114.
3. Пузанкова А.Б. Педагогическая эффективность технологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в области автоматизированного машиностроения // Известия Самарского научного центра РАН. - Т. 14. - № 2. - Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2012. - С. 67-69.
4. Личностно ориентированное обучение: хрестоматия. - М.: СГУ, 2005. - 263 с. - ISBN 5-8323-0361-Х.
5. Сериков В.В. Образование и личность. Теория и практика проектирования педагогических систем. - М.: Логос, 1999. - С. 88-91.
6. Жак Д. Организация и контроль работы с проектами // Университетское образование: от эффективного преподавания к эффективному учению. Сборник рефератов по дидактике высшей школы / БГУ, Центр проблем развития образования. - Мн.: Пропилеи, 2001. - С. 121-140. [Источник: David Jaques. Supervising Projects/SEDA Further Induction Pack II. - 1992, April. - P. 6-35.]
7. Равен Дж. Компетентность в современном обществе: выявление, развитие и реализация / Пер. с англ. -М.: Когито-Центр, 2002. - 396 с.
8. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход: метод. пособие. - М.: Высш. шк., 1991. - 207 с.
9. Пузанкова А.Б. Педагогическая система формирования профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов машиностроительного профиля в процессе их обучения компьютерной графике / А.Б. Пузанкова, В.Н. Михелькевич // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Психолого-педагогические науки». - № 3 (13). - Самара, 2010. - С. 150-158.
Поступила в редакцию - 21/III/2012, в окончательном варианте - 30/III/2012.
UDC 519.688
ENGINEERING-GRAPHIC TRAINING OF STUDENTS FOR WORKING IN AN ENVIRONMENT OF VIRTUAL ENTERPRISE
A.B. Puzankova, A.A. Cherepashkov Samara State Technical University 244 Molodogvardeyskaya srt., Samara, 443100 E-mail: [email protected]
The article discusses the problems of education in the field of computer-aided design. Structural components of technology of professional engineering graphics competencies necessary for training students in the virtual educational environment are described.
Keywords: Training, computer graphics, CAD.
Original article submitted - 21/III/2012, revision submitted - 30/III/2012.
Aleksandra B. Puzankova, Senior Teacher of Egineering-Graphics department.
Andrey А. Cherepashkov, (PhD), associate Professor of Department Machine Building Technology.
