Материал и методы исследования
Основополагающей дисциплиной в подготовке бакалавров технического профиля к проектно-конструкторской деятельности является «Начертательная геометрия. Инженерная графика», которая изучается на первом курсе. Это обусловлено тем, что на начальном этапе обучения именно инженерная графика составляет основу инженерно-технического образования, обеспечивая студента минимумом фундаментальных инженерно-геометрических знаний, навыками в области графического и геометрического моделирования конкретных инженерных изделий, на базе которых будущий бакалавр в области техники и технологии сможет успешно осваивать последующие дисциплины, такие как «Теоретическая и прикладная механика», «Основы проектирования технических систем», «Детали механизмов и устройств», «Основы конструирования технических систем и устройств» и др., а также выполнять расчётно-графическую часть курсовых проектов и выпускной квалификационной работы (ВКР).
Проектирование, изготовление и эксплуатация машин и механизмов, а также современного оборудования связаны с изображениями: рисунками, эскизами, чертежами. Это ставит перед графическими дисциплинами ряд важных задач, которые должны обеспечить будущих бакалавров в области техники и технологии знаниями общих методов построения и чтения чертежей, а также решения большого числа разнообразных инженерно-геометрических задач, возникающих в процессе проектирования, конструирования, изготовления и эксплуатации различных технических объектов и систем.
Результаты
Особую значимость в активизации учебно-познавательной деятельности студентов в инженерном образовании приобретают технологии проблемно-ориентированного и проектного обучения, являющиеся важнейшим источником саморазвития, самореализации и стимулом для дальнейшего личностного роста студентов. В связи с этим в последнее время в высших учебных заведениях усилился интерес к применению именно технологии проектного обучения (метод проектов), т.к. базовая характеристика компетенции связана со способом её формирования: она формируется и проявляется только в процессе деятельности, а её качество определяется мерой включенности в деятельность. Поэтому на метод проектов в образовании стали возлагать огромные надежды, связанные с его возможностями организовывать обучение в процессе деятельности, развивать способность применять знания, умения и навыки для решения практических, жизненно важных задач. В этом смысле проектирование стало рассматриваться как средство для развития ключевых компетенций. При этом список компетенций, формируемых в процессе проектирования, как правило, уточняется и изменяется в разных образовательных практиках [5].
Как и у любого метода, у метода проектов есть свои ограничения и слабые стороны в использовании: недостаточный уровень сформированности у обучаемых, особенно на младших курсах, способностей к проектной и исследовательской деятельности; низкая мотивация студентов к участию в проекте; нерегламентируемый объем знаний, требуемый программой обучения; невозможность приобретения узкопрофессиональных навыков в ходе проектной деятельности; сложность определения критериев оценивания результатов проектной деятельности; ограниченность ресурсов, трудоёмкость, риск. Но все эти недостатки могут быть компенсированы путём сочетания данного метода с другими подходами в обучении, на основе интегративного подхода [4].
Например, для повышения уровня сформированности, особенно на младших курсах, способностей к проектной и конструкторской деятельности необходимо с первого курса прививать культуру проектной деятельности через такие дисциплины, как «Начертательная геометрия. Инженерная графика», показывая студентам связь изучаемой дисциплины с их будущей профессиональной деятельностью [1].
Для достижения этих целей в учебный процесс вводятся элементы проектного и проблемного обучения, связанные с пересмотром постановки и решения поставленных перед студентами задач. Учебный процесс на данной ступени обучения выстраивается через решение проблемно-творческих расчётно-графических задач, не имеющих алгоритма решения, посредством работы в малых группах или индивидуальной работы.
Также активизация учебно-профессиональной деятельности студентов осуществлялась за счёт использования преподавателями различных педагогических приёмов, таких как привлечение студентов к организации практических и семинарских занятий: подбор демонстрационных материалов (плакаты, узлы и детали механизмов или технических изделий); подготовка индивидуальных заданий для выполнения творческих работ; подготовка рефератов или докладов по заранее выданной теме семинарского занятия; активное привлечение их к участию в конференциях, конкурсах, олимпиадах разного уровня, выполнению научно-исследовательских работ в научно-образовательных и инновационных центрах [2; 3].
Результатом обучения по данному предмету является выполнение проекта инженерной направленности, тему которого студенты определяют самостоятельно или совместно с профильной кафедрой, учитывая сферу будущей профессиональной деятельности. Например, студенты направления подготовки «Мехатроника и робототехника» выполняют проект по разработке 3D-модели и конструкторской документации различных робототехнических систем с использованием системы автоматизированного проектирования Autodesk AutoCad и Autodesk Inventor. Схема поэтапного выполнения проекта представлена на рис. 1.
Рис. 1. Пример поэтапного выполнения курсового проекта сборочного узла в Autodesk Inventor и Autodesk AutoCAD
При выполнении работы была выделена парная работа на практических занятиях с применением терминологии других дисциплин, также проводились групповые и индивидуальные консультации. Парная форма организации учебного процесса позволила получить наилучший результат тогда, когда каждый из студентов начинал выполнять расчётно-графические задания индивидуально, но по истечении некоторого времени они объединяли свои усилия.
Результаты работы над проектом позволяют определить базовый уровень развития первичных навыков инженерного проектирования (умение читать и выполнять чертежи). Критериями оценивания базового уровня развития первичных навыков инженерного проектирования являются разработка проектно-конструкторской документации сборочного узла технического устройства и выполнение его трёхмерной модели. Самостоятельная деятельность студента в этом случае рассматривается как вид учебного труда, позволяющего целенаправленно формировать и развивать его самостоятельность в процессе решения практико-ориентированных задач.
В качестве примера можно привести работу, выполненную студентами 1 курса Института кибернетики ФГБОУ ВПО «НИ ТПУ». Объект представленной работы - это манипулятор с техническим зрением И-00001 (рис. 2), расположенный в робототехнической лаборатории кафедры интегрированных компьютерных систем управления (ИКСУ) Института кибернетики. По данной лабораторной установке на кафедре не имелось проектно-конструкторской документации, в связи с чем возникла идея разработки полного пакета проектно-конструкторской документации манипулятора и его трехмерной модели.
Рис. 2. Фотография манипулятора И-00001
Манипулятор используется кафедрой ИКСУ для обучения студентов и закрепления навыков программирования такого рода комплексов. Робот является частью сборочного комплекса и позволяет производить перенос деталей с конвейеров на площадку сборки.
В результате проделанной работы были получены чертежи всех деталей, их трехмерные модели. А также получена следующая трехмерная модель и сборочный чертеж, представленный на рисунках 3 и 4. Все размеры, полученные в процессе выполнения работы и сбора информации, оригинальны, и по полученным чертежам можно собирать подлинную копию исследованного манипулятора, а также проводить ремонт и обслуживание данной лабораторной установки. Итоги работы используются на кафедре ИКСУ в качестве проектно-конструкторской документации к данному роботу.
Рис. 3. Модель манипулятора И-00001
Рис. 4. Сборочный чертеж манипулятора И-00001
Заключение
Анализ результатов обучения при сочетании предлагаемых методов позволяет сделать вывод о том, что такая организация обучения способствует формированию субъектной позиции студентов по отношению к проектно-конструкторской деятельности, формированию ценностного отношения к проектно-конструкторской деятельности, продуктивному применению приобретённых проектно-конструкторских и общекультурных компетенций в процессе дальнейшего профессионального обучения.
Применение предлагаемых методов, начиная с первого курса бакалавриата, позволяет студентам активно и плодотворно включиться в проектную и научно-исследовательскую деятельность, успешно участвовать в различных конкурсах и олимпиадах, что подтверждается дипломами и сертификатами различного уровня.
Рецензенты:
Минин М.Г., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой инженерной педагогики, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск;
Смышляева Л.Г., д.п.н., доцент, заведующая кафедрой социальной педагогики, ФГБОУ ВПО «Томский государственный педагогический университет», г. Томск.
Библиографическая ссылка
Вехтер Е.В., Сафьянникова В.И. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА» // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=17414 (дата обращения: 19.04.2024).