Одним из важных направлений развития профессионального образования в России является ориентация на требования работодателя и реализацию компетентностно- ориентированных Федеральных государственных стандартов. Поэтому актуальным является внедрение в образовательных учреждениях инновационных программ, направленных на изменение образовательных технологий, моделей управления технологическими процессами с учетом потребностей работодателей, региональной специфики, ресурсного обеспечения [2].
В связи с этим в Томском политехническом университете в 2011 году был создан центр инновационных технологий в машиностроении для разработки конкурентоспособных изделий машиностроения и создания ресурсноэффективных технологий их изготовления, а также подготовки бакалавров для высокотехнологичных производств.
Научными направлениями деятельности центра являются:
- создание современных технологий обучения будущих специалистов для высокотехнологичных производств;
- оптимизация геометрических параметров режущих инструментов;
- разработка и исследования сборных инструментов со сборными многогранными пластинками;
- обработка деталей чистовым пластическим деформированием и др.
Одной из целей создания центра декларировалось создание системы подготовки бакалавров, специалистов и будущих магистров для высокотехнологичных предприятий машиностроения. Создание центра инновационных технологий в машиностроении необходимо, т.к. в нем сконцентрированы материально-технический, кадровый, методический и информационный ресурсы, и отрабатываются новые педагогические и информационные технологии с применением уникального оборудования, прикладного программного обеспечения, электронных образовательных ресурсов.
Созданная система обучения решила следующие актуальные для современного высокотехнологичного производства проблемы:
- дефицит квалифицированных специалистов для инновационной экономики;
- неудовлетворенность работодателей уровнем развития компетенций выпускников;
- устаревшая и недостаточно оснащенная материально-техническая база;
- отсутствие у предприятий целевого перспективного заказа на подготовку кадров.
Первоначально для подготовки специалистов для высокотехнологичных отраслей промышленности была создана материально-техническая база – аппаратно–программный комплекс [3,4]. Аппаратно-программный комплекс предназначен для проведения расчетов, компьютерного моделирования технологических процессов с заданными свойствами в различных условиях эксплуатации. Важной особенностью комплекса является возможность объемного моделирования. 3D-модели деталей передаются по локальной сети в системы инженерных расчетов САЕ. Проверенные в расчетах объемные модели передаются в системы подготовки производства САМ, которые автоматически создают управляющие программы для соответствующих типов станков с ЧПУ. На базе 3D-моделей возможна организация сквозного автоматизированного проектирования технологической подготовки производства изделий на станках с ЧПУ, исключая трудоемкие операции ручного труда.
Для подготовки кадров по специальностям и профессиям машиностроительного профиля создана информационно-образовательная технология (ИОТ) на базе электронных образовательных ресурсов [3,4]. Основные характеристики созданной технологии: целевая направленность, пошаговое освоение всеми студентами запланированных массивов знаний, диагностические процедуры после каждого этапа и в конце обучения.
При создании ИОТ мы руководствовались следующими принципами:
- обеспечение непрерывной информационной подготовки студентов;
- включение в содержание общепрофессиональных и специальных дисциплин информационно-технологической составляющей, которая обеспечивает системное использование прикладных информационных технологий.
Обучение проходило на базе интегрированной дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности», которая оснащена индивидуальной учебной программой и разбита на модули. Отдельные модули оснащены структурными схемами, где четко прописан объем выполняемых студентами работ (лекций, тестов, лабораторных, практических и контрольных работ), что обеспечивает гибкость обучения и позволяет осваивать дисциплину с индивидуальной скоростью в зависимости от базовой подготовки студента и его интеллектуального развития.
Дисциплина «Информационные технологии в профессиональной деятельности» содержит 4 модуля (плоское черчение, трехмерное моделирование, проектирование технологических процессов, создание управляющих программ и наладка станка) и реализуется в течение 4 семестров. Содержание каждого модуля интегрировано с общепрофессиональными и специальными дисциплинами для достижения единых целей.
Таблица 1
|
Модули |
Этапы ИОТ
|
Дисциплины, интегрированные по содержанию |
Основные цели Модуля |
|
1 модуль |
Плоское черчение |
Инженерная графика |
Научить студентов читать и создавать эскизы, чертежи деталей |
|
2 модуль |
3D моделирование |
Детали машин Режущий инструмент |
Проектировать 3D модели и по ним чертежи деталей |
|
3 модуль |
Сборочные чертежи |
Метрология. Технологическое оборудование Технологическая оснастка |
Научиться создавать и назначать технические требования на сборочные чертежи, выполнять деталировку. |
|
4 модуль |
Составление технологических процессов, управляющих программ для станков |
Технология машиностроения Программирование для станков с ЧПУ |
Проектирование технологических процессов, оформление технологической документации, создание управляющих программ, наладка станка на операцию |
Для организации обучения были созданы программно-методические и дидактические средства обучения, которые включают в себя: обучающие программы в среде Delpfi [1], структурно-логические схемы, задания для практических и лабораторных работ, для курсовых и дипломных проектов, диагностический комплекс – тесты текущего и итогового контроля знаний, тесты и контрольные работы для оценки уровней сформированности профессиональных компетенций, задания для комплексной итоговой аттестации и задания для дипломного проектирования. Пример обучающей программы для выбора режущего инструмента по различным исходным условиям на операцию технологического процесса приведен на рисунке 1.
Рис.1. Обучающая программа для лабораторных работ
Спроектированная и реализованная ИОТ (рис. 2) направлена на развитие технического интеллекта и формирование профессиональных компетенций у студентов при подготовке к профессиональной деятельности и содержит следующие этапы: диагностический, мотивационный, когнитивный, деятельностный, рефлексивно-оценочный.
1 этап – диагностический, предусматривает оценку начального уровня развития технического интеллекта и сформированности профессиональных компетенций у студентов.
2 этап – мотивационный, его целью является отработка положительного отношения и проявление устойчивого интереса к будущей профессиональной деятельности у студентов – будущих бакалавров, что достигается установлением междисциплинарных связей и проведением обучения в реальных производственных условиях с применением высокотехнологичного оборудования.
Рис. 2. Этапы информационно-образовательной технологии формирования профессиональных компетенций и технического интеллекта у будущих бакалавров
3 этап – когнитивный, приобретение знаний и основных навыков работы с прикладными профессиональными программами, выполнение простых схем, чертежей и трехмерных моделей будущих изделий.
4 этап – деятельностный, развитие технического интеллекта и формирование профессиональных компетенций при выполнении практических работ и проектов в интеграции с общепрофессиональными и специальными дисциплинами; мониторинг развития технического интеллекта и формирование профессиональных компетенций; на этом этапе студенты выполняют курсовые проекты с использованием прикладных профессиональных программ, позволяющих творчески решать поставленные проблемы.
5 этап – рефлексивно-оценочный, включает окончательную оценку уровня развития технического интеллекта и сформированности профессиональных компетенций, внесение корректировок в технологию обучения.
Все проекты выполняемые студентами развивают технический интеллект, формируют профессиональные компетенции и способствуют их профессиональному развитию [5]. В реальной производственной ситуации велико количество вариантов решений изучаемых проблем, и студентам предлагается алгоритм решения поставленной задачи. Тем самым студенты учатся учитывать наиболее важные факторы, анализировать их, оценивать влияние каждого фактора и в будущем принимать наиболее правильные решения при решении производственных задач. При этом после всесторонне проведенного анализа студенты синтезируют и обобщают имеющийся материал и могут выполнить конструкторский или технологический проект без дополнительной подготовки на предприятии.
Приобретение профессиональных компетенций осуществляется на лабораторных, практических занятиях и курсовом проектировании. Студенты самостоятельно разрабатывают технологические процессы изготовления изделий, проектируют операции на станках с ЧПУ, моделируют управляющие программы, исследуют влияние геометрии режущего инструмента на точность обработки, т.е. решают инженерные задачи или проводят научные исследования [1].
Таким образом, студенты все профессиональные проектные работы выполняют в условиях, приближенных к реальным высокотехнологичным производствам. Это является мотивацией к качественному выполнению проектных работ будущими бакалаврами машиностроения. В процессе обучения студентами компьютерной графики, прикладных профессиональных программ, которые используются для проведения лабораторных и практических работ, курсовых и дипломных проектов в центре инновационных технологий, способны самостоятельно моделировать различные технологические процессы и решать профессиональные задачи для высокотехнологичных производств в будущем.
Рецензенты:
Мищенко В.А., д.п.н., профессор кафедры педагогики и психологии ФГОУ ВПО Югорский государственный университет, г. Югра.
Соколова И.Ю., д.п.н., профессор кафедры инженерной педагогики Томского политехнического университета, г. Томск.