CC BY
37ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ
DOI 10.7442/2071-9620-2021-13-1-61-68
УДК 378.14 ББК 74.480.25
И.Л. Железняк, З.Н. Калеева, Н.А. Краевая
(Филиал федерального государственного казенного военного образовательного учреждения высшего образования «Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «<Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации в г. Челябинске, Россия)
ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
о
ния компьютерных технологий обучения. Описываются области и раскрываются |
Актуализируется проблема применения в системе профессионального образова-
принципы применения формируемых компетенций с использованием компьютерных технологий. В статье представлено обобщение опыта работы по использованию информационных технологий в по обучении общетехническим дисциплинам, описываются примеры использования разнообразных информационных ресурсов на занятиях, раскрывается значимость применения информационных технологий.
Ключевые слова: компьютерные технологии, Компас-3D, общетехнические дисциплины, графическая задача, моделирование.
WAYS TO IMPROVE THE EDUCATIONAL PROCESS BASED ON THE USE OF COMPUTER TECHNOLOGIES
<u
I—
X
_D X CP
<u
I— 2 _D С
ГО m о
СО
_о
о
ф
m
0
1
о о
I.L. Zheleznyak, Z.N. Kaleeva, N.A. Kraevaya §
(Branch of «Аir Force Academy named after Professor g
N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin» in Chelyabinsk, Russia)
Ю <u
T
X
ro m о
CG
The article summarizes the experience of using information technologies in teaching general technical disciplines, describes examples of using various information resources in the classroom, and reveals the significance of using information technologies. g
Keywords: computer technologies, Compass-3D, general technical disciplines, graphic problem, modeling.
iz
Современное общество ставит перед высшей школой задачу подготовки специалиста, знающего, мыслящего, владеющего современными информационными технологиями, умеющего самостоятельно добывать и применять знания на практике. Ведущие отечественные специалисты в области компьютерных технологий обучения отмечают, что в современной системе образования при возникновении потребности в качественно новых учебно-методических средствах предпочтение будет отдаваться компьютерным обучающим системам [4; 7; 10].
Компьютерные технологии обучения - это подготовка, переработка средствами вычислений, графических по-
строений, моделирования, исследования и передача информации с помощью компьютера, что является приоритетным направлением совершенствования традиционных методов обучения в общетехнической подготовке обучающихся
[3; 2; 8].
Перед преподавателями общетехнических дисциплин стоит задача - спроектировать образовательный процесс, сочетая различные подходы к технологии обучения. В вузе применяется идея сквозного проектирования и конструирования, что подтверждается междисциплинарными связями, формирующими значимые общепрофессиональные компетенции (табл. 1).
Таблица 1 - Область применения формируемых компетенций с использованием компьютерных технологий
к го
со ф
го
а.
^
<
I
(О
со ф
ф Ц
го ^
I
со
ф
с; ф
Область применения Курс, специальность Формируемые профессиональные компетенции
Дисциплина «Прикладная геометрия и инженерная графика» 1 курс 25.05.05 способность и готовность приобретать новые знания, использовать различные формы обучения, информационно образовательные технологии (ОК-21); способность использовать языки и системы программирования, инструментальные средства компьютерного моделирования для решения различных исследовательских и производственных задач (ПК-30).
Курсовая работа по дисциплине «Механика» 2 курс 25.05.04 25.05.05 способность к поиску, переработке и передаче актуальной информации из различных источников, готовность квалифицированно использовать современные информационные компьютерные технологии (ОК-8); способность решать прикладные инженерно-геометрические задачи и оформлять техническую документацию согласно Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) (0ПК-10); умение организовывать и осуществлять сбор и анализ информационных исходных данных для проектирования (ПК-172).
Дисциплина «Электротехника и электроника» 2 курс 25.05.05 готовность использовать основные законы математических и естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, в том числе с использованием программных средств (ОПК-8).
Деятельность преподавателей требует переосмысления системы дидактических, методологических, методических приёмов, содержания дисциплин в связи с использованием на практических, лабораторных занятиях и в курсовой работе графического пакета K^ra^D V18.1. [1]. Это позволяет повысить интерес к изучаемым дисциплинам, познавательную активность, сократить затраты времени на изучение дисциплин, повысить качество графической документации, проектировать изделия, существенно сокращая период их разработки, а главное - дает свободу творческой фантазии. Курсанты имеют возможность расширить свои представления о чертежно-конструктор-ской деятельности, повысить интерес к выполнению расчетно-графических, курсовых работ [5].
Компьютерные технологии позволяют в полной мере реализовать такие общедидактические принципы, как сознательное выполнение учебных заданий, наглядность, доступность, последовательность, дифференциация и индивидуализация учебного процесса, а также повысить эффективность обучения [10]. Кроме того, «они должны способствовать оптимизации сочетания виртуальных и традиционных технологий обучения» [11, с. 60]. Использование электронного материала увеличивает скорость и качество его усвоения, существенно усиливает практическую направленность в целом и повышает качество образования [9]. Так, компьютерные презентации применяются на занятиях по дисциплинам «Прикладная геометрия и инженерная графика», «Механика», «Электротехника и электроника», а также на лабораторных работах дисциплин «Механика» и «Электротехника и электроника».
Мультимедиалекция включает в себя работу с определениями, схемами, блок-схемами, эскизами, чертежами изучаемого устройства, графиками, диаграммами (могут быть созданы в Excel), таблицами, анимацией, видеоматериалами, демонстрирующими изготовление, устройство,
принцип действия или особенности применения изучаемых объектов, моделями (натурными, математическими, физическими, механическими) для объяснения принципа действия изучаемого устройства. Их желательно совмещать с печатными рабочими тетрадями, которые по оформлению согласованы с содержанием лекции, предусматривают творческую работу над соответствующим учебным материалом (в виде обобщающих таблиц, логических и графических заданий). Сборник заданий в электронном виде, пошаговая инструкция к выполнению рас-четно-графических заданий позволяют организовать самостоятельную работу на занятиях и в внеаудиторное время на более высоком, качественно новом уровне.
Отметим, что на каждом практическом занятии преподаватель проводит тестирование средствами компьютерной графики, позволяющее проверить прочность знаний. По разделам общетехнических дисциплин разработан электронный учебник, содержащий тесты для каждого занятия. Организация и проведение тестирования требует большой подготовительной работы, которая включает в себя разработку содержания тестов и тестовых заданий, определение основных принципов и порядка тестирования, разработку критериев оценок. Составленные тесты можно использовать с разными целями: определение уровня предшествующей подготовки, проверка уровня текущей подготовки в режиме реального времени, рубежный контроль уровня подготовки. Интерактивное тестирование позволяет увидеть количество ответов, а также быстро, автоматизировано, беспристрастно обработать полученные результаты и получить сразу объективную оценку компьютера.
Успешно освоенный курс общетехнических дисциплин в последующем является базой для профессиональных знаний, связанных с военной топографией, навигацией, бомбометанием и самолетовождением у штурманов, теорией и методикой управления авиацией и методикой
о ц
0
1
X ф
н X _0 I
Ф
н
_о с
го ш о
СО _0
о
ф
ш
0
1
о о
го о
о ф
J
о
с
ю ф
т
I
го ш о ш
ф
э
ф
ш
о о
IZ
наведения авиации о будущих офицеров боевого управления. Перспективно использование модульных тренажеров на базе ЭВМ и кабинных терминалов, на которых может отображаться информационная среда любого типа самолета [6].
Приведем примеры постепенно усложняющихся учебных графических заданий, благодаря которым происходит усвоение новых способов выполнения действий в Компас -3D. Отметим, что разработка модели и чертежа проходит поэтапно: обдумывание плана их разработки, выполнение расчетов, реальное исполнение моделей (например, компьютерное моделирование), контроль (проверка результата), корректировка (устранение неточностей и ошибок). На каждом этапе при разработке требуются графические компетенции и профессионально важные качества исполнителя.
На практических занятиях дисциплины «Прикладная геометрия и инженерная
графика» обучающиеся будут создавать документы: «Деталь» (для создания модели - трехмерного объекта), «Чертеж» (для создания двухмерного объекта), «Спецификация» (текстового документа). Для эффективного использования аудиторного времени и времени самостоятельной подготовки обучающиеся руководствуются раздаточным материалом, содержащим пошаговую инструкцию и рекомендации, алгоритмы построения чертежей. Пошаговая инструкция дополняется библиотекой видео с элементами обучающей анимации.
В процессе выполнения задания «Изометрия» обучающиеся изучают методы создания трехмерного объекта в режиме Деталь (режиме эскиза) по заданному чертежу. Создание трёхмерного объекта позволяет наглядно представить его форму. Пошаговая инструкция содержит команды и приемы, особенностями моделирования (табл. 2).
Таблица 2 - Пошаговая инструкция задания «Изометрия»
к го
со ф
го
а
^
<
I
(О
со ф
ф Ц
го ^
I
со
ф с; ф
Название команды Действия
Запуск программы На рабочем столе на ярлык системы «Компас»
В диалоговом окне «Новый документ» выбрать пункт «Деталь»
Изометрия ХУ^ В главном окне на панели «Вид» ^ «Изометрия ХУ2»
Дерево модели Для выбора главной плоскости проекции в «Дерево модели» ^ «Начало координат» ^ для создания первого эскиза под операцию «Вращение» выбрать «Плоскость 2Х» ^ в главном окне «Эскиз»
Многоугольник «Многоугольник» ^ на панели управления напечатать на клавиатуре число сторон 6, диаметр 70, угол 90 0 ^ на чертеже построить основание ^ отжать кнопку «Эскиз»
Например, построение модели нужно начинать в определенной плоскости, отверстие в шестигранной призме можно получить выдавливанием оригинальных контуров командой «Вырезать выдавливанием». Смоделировав объект, поворачивая и рассматривая его с разных сторон
«Операцией вращения», можно развить наглядно-образное мышление. Ассоциативный чертеж, построенный на основе модели объекта, позволяет исправить допущенные ошибки.
В результате выполнения задания, обучающиеся должны освоить приемы
трехмерного моделирования в программе Компас^ V18.1.
Работа в системе автоматизированного проектирования (САПР) будет востребована на 2 курсе при изучении дисциплины «Механика» (в разделе «Детали машин и основы конструирования») в графической части курсовой работы, являющейся первой самостоятельной конструкторской работой курсанта.
Курсовая работа выполняется с помощью информационных технологий в
графическом редакторе КОМПАС-3D V18. Курсанты подходят к выполнению ее подготовленными, так как обладают знаниями в области общеобразовательных и общетехнических дисциплин. Это позволяет при выполнении курсовой работы, изучить конструкцию узлов и механизмов, основы их расчета и конструирования, а также приобрести опыт самостоятельного решения задач конструирования типовых узлов и деталей машин (рис. 1).
Рис. 1. Рабочий чертеж ведомого вала
Применение анимации помогает в использовании проблемного подхода в изучении наиболее важных моментов [11]. Например, из предложенных элементов «собрать» схему усилителя. На экране появляется сначала «скелет», основные части заданного устройства. Затем конструкция дополняется или заменяется элементами, которые определяют разновидность устройства (неопределённый усилитель превращается в усилитель низкой частоты, на следующей лекции -в усилитель высокой частоты). Причём подбор этих элементов логически обосновывается. Это важная работа по выделению главного и второстепенного. И её можно проделать в обратном поряд-
ке (быстро и аккуратно именно с помощью анимации): проанализировать конкретную схему усилителя, затем убрать все второстепенные элементы, получив обобщённый вариант. Анимация и в прямом и в обратном движении помогает объяснить суть любой системы на примере усилителя.
Индивидуальному осмыслению алгоритма решения типовых задач служат информационные технологии. Решение задач осуществляются в рабочих тетрадях, а компьютер выполняет направляющие, контролирующие функции, предоставляет необходимые справочные и учебные материалы, вычислительные и графические инструменты (табл. 3).
Таблица 3 - Этапы решения типовой задачи, материальное и программное обеспечение
Алгоритм решения типовой задачи Материальное и программное обеспечение
Анализ условия задачи Условие задачи, поясняющие иллюстрации; Microsoft Word, Microsoft PowerPoint.
Обсуждение методов решения задачи Представление методов с кратким их описанием; Microsoft Word, Microsoft PowerPoint.
о ц
0
1
X ф
I— X _0 I
ср ф
I—
_о с
го m о
СО
_о
о
ф
ш
0
1
о о
го о
о ф
J о ср а о
0
1
ю ф
т ^
I
го ш о
CG
Ф
Э
ср ф
ш
о о
IZ
Алгоритм решения типовой задачи Материальное и программное обеспечение
Выполнение схемы, чертежа, диаграммы, необходимых для решения задачи Последовательность выполнения графического материала или представление готовых схем или чертежей на выбор; Microsoft PowerPoint (анимация).
Выбор законов, формул, применимых для входных данных Представление законов, формул; Microsoft Word, Microsoft PowerPoint.
Численный расчёт искомых величин Представление численного примера решения задачи; Microsoft Word, калькулятор, Microsoft Excel.
Обсуждение и осуществление проверки полученных результатов Представление методов проверки с кратким их описанием; Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel.
к го
ш
ф
го
<t i
го"
ш
ф
ф ц
го
i
т
ф с; ф
Таблица приводит обобщённый вариант алгоритма решения.
Таким образом, реализация современных технологий в образовательном процессе с целью повышения качества обучения, активизации учебно-познавательной деятельности курсантов является одним из эффективных, творческих направлений обучения. При проектировании с использованием современных информационных технологий реализуются креативные возможности личности курсантов, повышается их самооценка; развиваются невостребованные в учебном процессе личностные качества.
Библиографический список:
1. Большаков В.П. Твердотельное моделирование деталей в CAD-системах: AutoCAD, КОМПАС-3Ц SolidWorks, Inventor, Creo. - Питер: 2014. - 304 с.
2. Голубятников В.П., Баданов A.A. Информационные технологии в образовательном процессе военного вуза // Информационные технологии, связь и защита информации МВД России. -2012. - № 2. С. 71-73.
3. Крайнова Е.А. Особенности использования информационных технологий интерактивного обучения в военном вузе // Вестник ТГПУ -2018. - № 3. С. 115-120.
4. Красильникова В.А. Концепция компьютерной технологии обучения. -Оренбург: ОГУ, 2008. - 42 с.
5. Кошелева Е.Д., Чугузов Е.П. Основы компьютерной графики и системы КОМПАС-Ш в образовании автоматизированного проектирования: электронное учебно-методическое пособие для студентов ИТАИ всех специальностей. - электрон. текстовые, граф., зв. дан. - Барнаул: АГАУ, 2008. - 1 электрон. опт. диск (СDROM).)
6. Мамаев В.Я., Чернов В.А. Приборное оборудование рабочего места обучаемого СНТШ «Рефрен - Н»: учеб.-ме-тод. пособие. - СПб., 2006. - 87 с.
7. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии - Учебное пособие. - М.: Народное образование, 1998. - 256 с.
8. Современные образовательные технологии в учебном процессе вуза: методическое пособие / авт.-сост. Н.Э. Касаткина, Т.К. Градусова, Т.А. Жукова, Е.А. Кагакина, О.М. Колупаева, Г.Г. Солодова, И.В. Тимонина; отв. Ред. Н.Э. Касаткина. - Кемерово: ГОУ «КРИРПО», 2011. - 237 с.
9. Хавалина Е.А. ИКТ при преподавании дисциплины «Инженерная графика» // Актуальные вопросы психологии и педагогики в современных условиях: сборник научных трудов по итогам Международной научно-практической конференции. - № 2 - Санкт-Петербург, 2015. -С. 153-156.
10. Черткова Е.А. Компьютерные технологии обучения: учебник для вузов. -М.: Издательство Юрайт, 2019. -250 с.
11. Чернышева М.В., Львов Л.В., Чернов В.А. Применение технологий вир-
туального обучения для повышения качества образования // Современная высшая школа: инновационный аспект. - 2017. - Т. 9. - № 2. С. 54-63.
Поступила 09.03.2021
Об авторах:
Железняк Инна Леонидовна, доцент дисциплины «Электротехника и электроника», кафедра «Общетехнических дисциплин», филиала федерального государственного казенного военного образовательного учреждения высшего образования «Военный научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации в г. Челябинске (г. Челябинск, Россия), кандидат педагогических наук, доцент, профессор Академии военных наук, [email protected]
Калеева Зинаида Николаевна, профессор дисциплины «Механика», кафедра «Общетехнических дисциплин», филиала федерального государственного казенного военного образовательного учреждения высшего образования «Военный научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации в г. Челябинске (г. Челябинск, Россия), кандидат педагогических наук, доцент, профессор Академии военных наук, [email protected]
Краевая Наталья Александровна, доцент дисциплины «Прикладная геометрия и инженерная графика», кафедра «Общетехнических дисциплин», филиала федерального государственного казенного военного образовательного учреждения высшего образования «Военный научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации в г. Челябинске (г. Челябинск, Россия), кандидат педагогических наук, доцент, профессор Академии военных наук, [email protected] |
о
го
Для цитирования: Железняк И.Л., Калеева З.Н., Краевая Н.А. Пути совершенствования учебного процесса на основе использования компьютерных технологий // § Современная высшая школа: инновационный аспект. - 2021. - Т. 13. - № 1. С. 61-68. £ DOI: 10.7442/2071-9620-2021-13-1-61-68 §
References:
1. Bolshakov V.P Solid modeling of parts in CAD systems: AutoCAD, KOMPAS-3D, SolidWorks, Inventor, Creo. - Piter, 2014. - 304 p. [in Russian]
2. Golubyatnikov V.P., Badanov A.A. Information technologies in the educational process of a military university // Information technologies, communication and information ° protection of the Ministry of Internal Affairs of Russia. - 2012. - No. 2. S. 71-73. [in Russian]
3. Krainova E.A. Features of the use of information technologies of interactive education in a military university // Vestnik TGPU. - 2018. - No. 3. P. 115-120. [in Russian]
4. Krasilnikova VA The concept of computer training technology. - Orenburg: OSU, 2008. - 42 p. [in Russian]
5. Kosheleva E.D., Chuguzov E.P. Fundamentals of computer graphics and the S KOMPAS-3D system in computer-aided design education: an electronic teaching aid for ITAI students of all specialties. - Barnaul: AGAU, 2008. - 1 electron. optical disk (CDOM).) [in Russian]
6. Mamaev V.Ya., Chernov V.A. Instrumentation of the workplace of the trainee SNTSH «Refren - N». - SPb., 2006. - 87 p. [in Russian]
Ю <D T
IZ
7. Selevko G.K. Modern educational technologies. - M.: Narodnoe obrazovanie, 1998. -256 p. [in Russian]
8. Modern educational technologies in the educational process of the university: methodological manual. Comp. by N.E. Kasatkina, T.K. Gradusova, T.A. Zhukova, E.A. Kagakina, O. M. Kolupaeva, G.G. Solodova, I. V. Timonin; otv. Ed. N.E. Kasatkina. -Kemerovo: GOU «KRIRPO», 2011. - 237 p. [in Russian]
9. Khavalina E.A. ICT in teaching the discipline «Engineering Graphics» // Aktualnye voprosy psikhologii i pedagogiki d covremennykh usloviyakh. Conference proceedings. -2015. - No. 2. P. 153-156 [in Russian]
10. Chertkova E.A. Computer teaching technologies: a textbook for universities. - M.: Yurayt, 2019. - 250 p. [in Russian]
11. Chernysheva M.V., Lvov L.V., Chernov V.A. The use of technology of virtual teaching for improving the quality of education // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. - 2017. - Vol. 9. - No. 2. P. 54-63.
About the authors:
Zheleznyak Inna Leonidovna, Associate Professor of the discipline «Electronics» Department of Technical subject, branch of Federal State Military Educational Institution of Higher Education «Military research centre of military-air forces «Military-air Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of defense of the Russian Federation in Chelyabinsk, Chelyabinsk, Russia, Candidate of Pedagogy, Academic title of Associate Professor, Professor of the Academy of Military Sciences, [email protected]
Kaleeva Zinaida Nikolaevna, Professor of the discipline «Mechanics», Department of Technical subjects, branch of Federal State Military Educational Institution of Higher Education «Military research centre of military-air forces «Military-air Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of defense of the Russian Federation in Chelyabinsk, Chelyabinsk, Russia, Candidate of Pedagogy, Academic title of Associate Professor, Professor of the Academy of Military Sciences, [email protected]
Kraevaya Natalia Alexandrovna, Associate Professor of the discipline «Applied Geometry and Engineering Graphics», Department of General Technical Disciplines, branch of the Federal State Military Educational Institution of Higher Education «Military Research Center of the Air Force» Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of Defense of the Russian Federation in Chelyabinsk, Chelyabinsk, Russia, Candidate of Pedagogy, Academic title of Associate Professor, Professor of the Academy of Military Sciences, [email protected]
For citation: Zheleznyak I.L., Kaleeva Z.N., Kraevaya N.A. Ways to improve the educational process based on the use of computer technologies // Contemporary < Higher Education: Innovative Aspects. - 2021. - Vol. 13. - No. 1. P. 61-68. x DOI: 10.7442/2071-9620-2021-13-1-61-68
к го m <u ro a
