CC BY
18
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 378.14
ДИДАКТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ПОДХОДЫ БАЗОВОЙ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
В КОНТЕКСТЕ КОНЦЕПЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНЖИНИРИНГА
Е.В. Усанова
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н Туполева (КНИТУ-КАИ), г. Казань, Россия
usanovahelena@mail.ru
Резюме: Интегративный мультидисциплинарный характер проектно-конструкторской деятельности на базе технологий компьютерного 3D-моделирования в параллельном инжиниринге (CE/PLM-методологии) требует модернизации геометро-графической подготовки специалистов в области техники и технологий. На основе комплексного применения методологических подходов и дидактических средств, адекватных CE/PLM, выделены основные организационно-педагогические условия для модели общеинженерного базового геометро-графического образования, инвариантного к направлениям подготовки специалистов. Обновление ее содержания осуществляется по внутри- и междисциплинарно интегрированным образовательным программам в межкафедральной кооперации. Задача повышения производительности и качества обучения без увеличения количества аудиторного времени решается за счет активных обучающих технологий с применением интерактивных электронных образовательных ресурсов на базе графических средств представления обучающей информации и CAD-систем. Активизация познавательной деятельности осуществляется путем использования широкого спектра мультимедийных техник. Сжатие обучающей информации в графические формы сокращает время ее восприятия в 3^7 раз. Представление информации в виде структурно-логических схем с фреймами структурирует профессиональное знание. Используются активные формы обучения - проблемно-ориентированная и проектно-организованная работа в команде. Они предполагают обучение деятельностью, в которой можно не только усваивать содержание обучения, но и управлять его усвоением.
Ключевые слова: базовая геометро-графическая подготовка, методологические подходы, дидактические средства и принципы, организационно-педагогические условия, активизация обучения.
DIDACTIC TOOLS AND APPROACHES BASIC GEOMETRIC AND GRAPHIC TRAINING IN THE CONTEXT OF THE CONCEPT OF CONCURRENT ENGINEERING
E.V. Usanova
Kazan national research technical university (KNRTU-KAI), Kazan, Russia
usanovahelena@mail.ru
Abstract: The integrative multidisciplinary nature of design activities on the basis of computer 3D-modeling technologies in parallel engineering (CE/PLM-methodology) requires modernization of geometric-graphic training of specialists in the field of engineering and technology. On the basis of complex application of methodological approaches and didactic means adequate to CE/PLM, the basic organizational and pedagogical conditions for the model of General engineering basic geometric and graphic education, invariant to the directions of training of specialists are identified. Updating of its content is carried out by intra - and interdisciplinary integrated educational programs in cooperation between departments. The task of improving the productivity and quality of training without increasing the number of classroom time is solved by active learning technologies with the use of interactive electronic educational resources based on graphical means of presenting training information and CADsystems. Activation of cognitive activity is carried out through the use of a wide range of multimedia techniques. Grip training information in graphical form reduces the time of its perception in the 3^7 times. Presentation of information in the form of structural and logical schemes with frames is structuring ofprofessional knowledge. Active forms of teaching are used as well as problem-oriented and project-organized teamwork. They involve learning activities that can not only assimilate the content of learning, but also manage its assimilation.
Keywords: the base of geometric and graphic training, methodological approaches, didactic tools and principles, organizational-pedagogical conditions, activating learning.
Введение
Интенсивное развитие и применение передовых инфокоммуникационных технологий (ИКТ), наукоёмких компьютерных технологий (НКТ), нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий (НБИК), интеграция современных достижений науки, техники и передовых промышленных технологий определяют сегодня инновации в инженерном образовании. Переход высокотехнологичных предприятий к комплексной информатизации на базе концепции параллельного инжиниринга (CE - Concurrent Engineering) с информационной поддержкой жизненного цикла изделий (PLM - Product Lifecycle Management) меняет методологию инженерной деятельности и требует от вузов адекватного отражения в подготовке специалистов в области техники и технологий.
Особенно остро стоит вопрос подготовки кадров для проектно-конструкторской деятельности. Ее базу создает геометро-графическая подготовка с применением современных технологий компьютерного 3D-моделирования. Для всей профессиональной (и проектно-конструкторской в ее составе) инженерной подготовки в техническом вузе основополагающей является общеинженерная базовая геометро-графическая подготовка (БГГП). Она создает информационно-графическую базу для освоения понятий большинства технических дисциплин и является инструментальной и методологической пропедевтикой формирования проектно-конструкторской компетентности инженера, отвечающей требованиям CE/PLM-методологии. Для ее модернизации необходимы педагогические инновации, теоретическими основаниями которых служат методологические подходы, дидактические средства и принципы, содержание которых необходимо рассматривать в контексте CE/PLM.
Основные тренды модернизации БГГП в контексте CE/PLM
С учетом тенденций наукоемкого параллельного инжиниринга педагогические инновации в БГГП: совершенствование образовательных программ и технологий, обновление содержания инженерной подготовки - осуществляются на фоне сближения и интеграции отдельных дисциплин в меж-, мульти- и транс- дисциплинарные научные направления [1]. Общую стратегию системной модернизации БГГП, обеспечивающую поиск методологических подходов и новых форм организации учебно-информационного
взаимодействия в контексте СЕ/РЬЫ, показывает рис. 1, где выделены основные тренды ее модернизации, связанные с переходом на технологии .ЗБ-моделирования.
Рис. 1. Общая стратегия системной модернизации геометро-графической подготовки (ГГП)
1. Создание необходимых организационно-педагогических условий (ОПУ) для модели БГГП, отвечающей требованиям Профессиональных стандартов, ФГОС ВПО, запросам работодателей в контексте комплексной информатизации производства на базе СЕ/РЬЫ-методологии;
2. Создание методологии сквозного многоаспектного мониторинга эффективности подготовки для продуктивного корректирующего воздействия на значимые в процессе обучения факторы формирования геометро-графической компетентности.
Реализация такой стратегии предполагает структурные (структура и состав компетенций), конструктивные (необходимое содержание учебных модулей), технологические (продуктивные обучающие технологии) и параметрические решения (объемы в часах, зетах).
Базовый общеинженерный уровень геометро-графических компетенций - это способность/готовность обоснованно и рационально использовать современные графические информационные технологии и средства при анализе, синтезе, параметризации геометрии Ю-моделей изделий и их ассоциативных 2Б-изображений (чертежей) в процессе формообразования с применением САБ-систем; при разработке графической и текстовой документации в командном взаимодействии с применением графических информационных технологий; при разработке графических средств представления информации (ГСПИ). Он инвариантен к направлениям подготовки будущих специалистов и на его основе в процессе дальнейшего обучения формируется проектно-конструкторский уровень геометро-графических компетенций. Современные программные и аппаратные средства прикладных графических технологий и систем специфичны для различных направлений профессиональной подготовки специалистов в области техники и технологий. Поэтому геометро-графические компетенции проектно-конструкторского уровня логичнее формировать на этапе освоения ЗУВ в русле конкретных направлений подготовки на базе соответствующих им научно-образовательных подразделений: лабораторий, кафедр и т.д.
Основные конструктивные решения, связанные с переходом к СЕ/РЬЫ-методологии, как в России, так и за рубежом [2, 3], состоят в обновлении содержания, интеграции отдельных учебных модулей и учебных элементов, развитии инновационного геометро-графического инженерного образования. В содержании БГГП, формирующем общеинженерный базовый уровень геометро-графической компетентности, особая роль отводится применению обучающих модулей, имеющих отношение к перспективным потребностям модернизируемой промышленности и связанных с ними новых возможностей программных и аппаратных средств графических информационных технологий. Мультидисциплинарный (полидисциплинарный) характер проектно-технологической деятельности в СЕ/РЬЫ требует подготовки специалистов нового поколения по внутри-, меж- и мульти- дисциплинарно интегрированным образовательным программам. Для БГГП.
естественна модель ее интеграции со смежными и базирующимися на ней модулями проектной конструкторско-технологической подготовки: на внутри дисциплинарной основе с дисциплинами графического блока и междисциплинарной с дисциплинами конструкторско-технологического блока, обладающих общностью объекта, предмета, целей изучения, допускающих перенос методов исследования, присущих одним дисциплинам в другие. Освоение в БГГП системно структурированных интегрированных дисциплин способствует формированию у обучающихся целостности ЗУВ.
Необходимость прикладного начала создает предпосылки для интеграции курса БГГП, например, с основами конструирования. Возникает необходимость анализа внутри- и меж-предметных связей традиционных и вновь привлекаемых модулей блока «Геометрия и графика», логики их целей в соответствии с реальной информационно-коммуникативной проектно-конструкторско-технологической деятельностью в ЖЦИ. Поскольку технические объекты различных классификационных групп отличаются геометрической стилистикой, в рамках БГГП всегда необходимы знания и навыки чтения функциональной нагрузки (тектоники и объемно-пространственной структуры) геометрии технических объектов, включая эстетическую составляющую. Возможности современных CAD-систем позволяют осуществлять их SD-моделирование с учетом положений индустриального дизайна как системной методологии проектно-конструкторской деятельности. Тем более, что само формообразование в компьютерном SD-моделировании строится от объемно-пространственной структуры и композиции. Возникает необходимость интеграции содержания геометро-графической подготовки с учетом методологии дизайна, в чем убеждают исследования [4]. Это ведет к междисциплинарной кооперации, созданию совместных лабораторий, объединению кафедр.
Основные тренды выбора технологий обучения в БГГП связаны с системной интеграцией образовательных структур, проводимой с опорой на комплексное применение методологических подходов, концепций и дидактических принципов с учетом новейших достижений инженерной педагогики и психологических механизмов усвоения ЗУВ. Необходимо использовать функциональные возможности и дидактический потенциал графических информационных технологий и систем с учетом современных достижений науки и техники, идей и подходов мировых лидеров промышленной индустрии в соответствии с планируемыми целями и задачами БГГП в контексте концепции CE/PLM. При этом важным моментом в БГГП становится акцент на актуализацию практико-ориентированных составляющих учебной деятельности, деятельностные технологии. Деятельность становится основой процесса формирования компетентности, предметом усвоения. Основные дидактические условия осуществления такой БГГП в формировании геометро-графической компетентности:
t выстроенная по принципу сквозных модулей [5] гибкая структура информационно-технологического обеспечения образовательного процесса, проблемно-ориентированная содержательная часть которого строится на основе технологии проблемно-модульного обучения;
t использование обучающих технологий, позволяющих применять полученные знания и личностный опыт в конкретных профессиональных ситуациях;
t привлечение активных форм организации процесса обучения (активные формы предъявления обучающей информации, активные формы учебно-профессиональной деятельности: коллективная работа в команде, проектное и проблемное обучение)
Эти условия для БГГП, адекватной концепции CE/PLM, в отечественном высшем техническом образовании еще не исследованы и реализованы в полной мере.
Сквозной многоаспектный мониторинг результатов планируемых по выбранным технологиям подготовки (компонент компетентности), осуществляется универсальными системами управления образованием (LMS - Learning Management System), из которых наиболее выбираемыми являются Blackboard (43,26%) и Moodle (30,9%). Все LMS работают
в режиме размещения контента и фиксации качества обученности с возможностью коррекции и совершенствования основных факторов влияния на эффективность подготовки (качество, интенсивность, экономичность): ЭУМК, тьюторинг, материально-техническое обеспечение (МТО). Оптимизация управления эффективностью в ЬМБ осуществляется пока в ручном режиме, в основном, по схеме (рис. 2).
Рис. 2. Мониторинг результатов обучения в рамках технологии
В отечественном образовании уже ведется работа в направлении автоматизации управления качеством геометро-графической подготовки на основе мониторинга когнитивных составляющих компетентности. Вопрос в оценивании. В отчете Ассоциации европейских университетов (ЕПЛ) за 2013 г. [6] подчеркивается, что если удастся привести к удовлетворяющим всех нормам оценивания, определиться, как при освоении обучающих модулей его засчитывать, то информатизированное обучение сможет стать надежной альтернативой традиционному обучению, обеспечить его эффективность.
Методологические подходы и возможности дидактических средств в геометро-графической подготовке
Геометро-графическая подготовка, ориентированная на СЕ/РЬМ-методологию, основывается на комплексном применении педагогических подходов и концепций, реализуемых посредством принципов, конкретизирующих их основные идеи. Решение многофакторной задачи педагогического воздействия на БГГП продуктивно с позиций только их взаимодополняющего влияния. Системный подход в БГГП дает возможность строить ее, выделяя системообразующие факторы и функциональные связи между ними. Педагогическая интеграция ее содержания становится при этом средством формирования целостной системы знаний.
По мере стремительного развития прикладных графических информационных технологий и систем процесс системной интеграции геометро-графической подготовки на базе междисциплинарных и мультидисциплинарных научных подходов постоянно совершенствуется не только в российском образовании, но и в инженерном образовании всех индустриально развитых стран. Расширение поля профессиональной деятельности разработчиков, его мультидисциплинарность, повышение в связи этим требований к эффективности подготовки - вызывают необходимость разработки адекватного учебно-методического обеспечения. В отличие от тривиальной оцифровки обучающего материала, имевшей место в начальный период информатизации образования, в БГГП предпочтительны интерактивные электронные обучающие ресурсы (ЭОР), высокая эффективность которых отмечается как отечественными [7], так и зарубежными специалистами [8, 9]. Интерактивные ЭОР, стимулируя рост самостоятельности обучающихся, становятся потенциально равнозначимыми субъектами учебно-информационного взаимодействия [7, с. 30], закладывая и направляя формирование конструкторских умений, профессиональной интуиции, творческого инженерного мышления, владения необходимой визуальной культурой.
В создании ОПУ для формирования геометро-графической компетентности главные проблемы связаны с реализацией системной интеграции образовательных структур:
• отбором содержания геометро-графического образования, определяемого необходимостью должного прикладного начала, как на базовом, так и на проектно-
конструкторском этапе подготовки, выделением его структурных элементов - учебных модулей и связей между ними как средства построения целостного системного знания;
• организацией учебного процесса, его диагностикой, управлением формами и методами учебно-информационного взаимодействия при интеллектуально активном участии обучающегося, преподавателя и интерактивных источников обучающей информации в условиях многоуровневости и непрерывности образовательного процесса.
Деятельностно-компетентностный подход, при этом, позволяет осуществить отбор и структурирование содержания образования на основе соответствия принципов и форм организации учебного процесса профессиональной деятельности и профессиональным задачам на базе новых «студентоцентрированных» образовательных технологий, переносящих акцент их направленности на студента и предусматривающих обновление геометро-графической подготовки путем усиления ее практической направленности.
Информационный подход к формированию структуры и отбору содержания геометро-графического образования на базе ГСПИ с применением иерархических информационных моделей интенсифицирует развитие когнитивных способностей обучающихся, стимулирует создание целостного образа профессионального знания через различные техники визуализации обучающей информации. Эффективность приема, переработки и хранения визуальной обучающей информации базируется на психологии познавательных процессов и зависит от методов представления обучающей информации в образовательной модели.
Личностно-ориентированный подход в информатизации БГГП позволяет учесть персональные учебные возможности каждого обучающегося и рассматривается как помощь обучающемуся в его саморазвитии и самореализации.
Применение концепции проектного обучения в формировании геометро-графической компетентности дает возможность рассматривать проект не как средство обучения, а как его цель, как объект усвоения: вместо традиционного обучения посредством проектной деятельности осуществляется переход к обучению по выполнению проектов посредством группового проектного обучения в сочетании с индивидуализацией траекторий обучения. Концепция проблемного обучения, предполагая формирование изложения содержания учебного материала в виде системы учебных проблем, направлена на развитие продуктивного творческого мышления студента. Обе концепции стимулируют развитие именно творческого, а не репродуктивного мышления обучающегося - необходимого качества в инженерной деятельности.
Комплексное применение этих подходов и концепций в модели БГПП требует учета влияния изменений в строении графической деятельности при переходе к 3Б-моделированию, психологических аспектов визуализации обучающей информации, теорий усвоения ЗУВ в условиях информатизации геометро-графической подготовки в контексте концепции СЕ/РЬЫ.
Одной из важнейших задач модернизации БГГП на базе информационно-коммуникационных технологий - существенный рост производительности и качества обучения без увеличения количества аудиторного времени. В базовой подготовке основными решениями этой задачи становятся интерактивные ЭОР на базе ГСПИ и САБ-систем.
Реализация дидактического потенциала комплексного применения ГСПИ и САБ-систем в смысле эффективности обучения и формирования профессионально-ориентированных качеств специалиста, строится на системе дидактических принципов, содержание которых необходимо соотносить с результатами современных исследований в инженерной психологии и педагогике.
Применительно к ИКТ традиционные дидактические принципы наполняются новым содержанием, позволяющим конструктивно использовать их в БГГП. Содержание принципов научности, наглядности, повышения информативной ёмкости учебных
элементов (УЭ), индивидуализации, профессиональной направленности обучения, ускорение темпа учебных действий перестраивается в соответствии с требованиями вышеописанных подходов и концепций к БГГП.
В соответствии с принципом научности выделяются важные дидактические и специфические преимущества, относящиеся непосредственно к обучению на базе ГСПИ:
• научно обоснованное целенаправленное использование средств графической наглядности, а именно, определенного набора графических изображений и технологий их использования, возможность представления информации в современных мультимедиа формах, сокращает скорость восприятия в 3^7раз, интенсифицируя учебный процесс;
• передача графической информации с помощью телекоммуникаций, возможность ее записи и хранения на любых носителях.
Принцип предметной наглядности ГСПИ, используемый в БГГП, имеет свои конкретные особенности и реализуется с учётом следующих обстоятельств:
• наглядные изображения в используются с целью повышения качества обучения и приобретения профессионально значимых компетенций, а не с целью придания современной экипировки учебному процессу;
• при подготовке наглядных изображений в ГСПИ учитываются психологические аспекты влияния на их восприятие: графическая наглядность доходчиво воспринимается и эффективна в сочетании с вербализацией (совместно со словом), только при активизации мышления обучающихся.
Методы геометрического и математического моделирования, используемые в CAD-системах в качестве способов усвоения учебной информации адекватны современным научным методам познания. Их достоинства характеризуют качественно новый уровень в дидактическом и функциональном отношениях. Активная роль их состоит в том, что они выполняют не только функции инструментария для решения определенных педагогических задач, но и «стимулируют развитие дидактики и методики, способствуют созданию новых форм обучения и образования» [7, с. 5], стимулируя усиление познавательной деятельности обучающихся.
В соответствии с принципом научности можно выделить ряд специфических преимуществ, относящихся непосредственно к геометро -графической подготовке с применением САБ-систем:
• использование индустриальных (технологичных) подходов в обучении, внедрение унификации и стандартизации учебных процедур;
• создание условий для самостоятельной проработки учебного материала (самообразования), позволяющих выбирать индивидуальный темп учебной деятельности;
• значительное снижение процента рутинных работ;
• возможность работы с 3Б-моделями изучаемых объектов на протяжении всего процесса обучения;
• индивидуализация обучения и создание условий для его вариативности;
• возможность для преподавателя генерации большого числа неповторяющихся заданий и более объективное оценивание ЗУВ при автоматизированном тестировании.
Наиболее дидактическая значимая возможность, основывающаяся на современном понимании реализации принципа наглядности, состоит в том, что при построении геометрической модели изделия с помощью САБ-систем, обучающиеся не только воспроизводят форму изделия и его структуру, но и выполняют различные логические операции по изменению формы. Для обучающихся представляется наглядная возможность организовывать деятельность по преобразованию геометрии формы 3Б-модели в процессе которой:
• прочнее усваиваются теоретические знания;
• создается возможность для самостоятельного применения знаний при репродуктивном переходе на аналогичный материал;
• создается возможность для творчества, по крайней мере, в рамках возможностей инструментов СЛБ-систем;
• создается возможность эффективности учебной работы: последовательность действий и мыслительные операции в .^-моделировании «алгоритмизируются» заранее.
• наглядность решения графических задач, получение и восстановление при необходимости всего процесса формирования промежуточных и окончательных изображений;
• многовариантность создания наглядных графических изображений и текстовых документов позволяет достичь более качественного результата за более короткий, чем в «ручной» графике, период времени.
Принцип интенсификации с внедрением в учебный процесс наглядности на базе ГСПИ и СЛБ-систем позволяет повысить производительность, как труда преподавателей, так и учебной деятельности обучающихся.
Комплексное внедрение ГСПИ и САD-систем в обучение позволяет преподавателю осуществлять принцип индивидуализации обучения, мобильно разрабатывая и предлагая варианты индивидуальных заданий с учетом уровня подготовленности обучающихся. Интеллектуальная нагруженность индивидуальных заданий вызывает у них потребность осмысления и рационального решения графических задач с максимальным использованием имеющихся в их распоряжении инструментов обеспечения проектно -конструкторской деятельности. Современные САD-системы, имея развитую систему помощи пользователю, не требующую использования специальной литературы, и освобождающую от чрезмерного запоминания: в осмысленной учебной деятельности: часто используемая информация прочно фиксируется в долговременной памяти.
Принцип профессиональной направленности реализуется в профессиональной направленности содержания обучения. Ввод профессионально ориентированных обучающих заданий, формирующих знания о геометрии объектов технической формы на основе визуального анализа, размерности, контроля изделия с учетом типологических особенностей, типового состава изображений и размеров, дает базу для формирования общепрофессиональных компетенций - практических результатов БГГП.
Основные организационно-педагогические условия базовой геометро-графической подготовки в контексте СЕ/РЬМ
Наиболее значимые организационно-педагогические условия (ОПУ), выделенные на основании исследований подготовки специалистов для автоматизированного наукоемкого производства за период 1999-2013 г. и анализа материалов по подготовке специалистов в области геометрического моделирования, компьютерной и инженерной графики в высшем профессиональном образовании [10, 11], представлены в табл. 1.
Таблица 1
Основные организационно-педагогические условия базовой геометро-графической подготовки
№ ОПУ Мероприятия
1 Обеспечение довузовской подготовки Работа с мотивированной школьной молодежью в рамках профориентации, работа в ОУ начального и среднего профобразования в системе непрерывной подготовки.
2 Учет индивидуальных особенностей обучаемости студентов Выбор форм, методов и средств обучения, максимально обеспечивающих формирование геометро-графической компетентности в индивидуальном и массовом обучении.
3 Повышение квалификации преподавательских кадров Использование в преподавательской деятельности форм, методов и средств е-дидактики, обеспечивающих эффективность формирования геометро-графической компетентности, участие в научно-образовательной деятельности.
Продолжение таблицы
4 Организация научно-исследовательской работы со студентами Вовлечение студентов в научно-исследовательскую работу, контакты с учеными и специалистами в различных областях развития науки и техники.
5 Обеспечение современного материально-технического оснащения учебного процесса Обеспечение современного материально-технического оснащения учебного процесса: необходимые нормативные учебно-методические и контрольно-диагностические материалы, современные аппаратные и программные средства компьютерного моделирования с использованием технологий прототипирования, сканирования, виртуальной реальности.
6 Применение активных форм обучения Применение активных форм обучения: методы и средства обучения, информационные технологии на базе ГСПИ и СЛБ-систем, обеспечивающие эффективность БГГП.
7 Учет специфики графических дисциплин в структуре и содержании обучающего материала. Создание ЭУМК: - структурирование содержания учебного материала в ЭОР на базе внутри- и межпредметной интеграции; - интерактивные дидактические материалы для самостоятельной образовательной деятельности; - комплекты разноуровневых индивидуальных профессионально-ориентированных заданий; - средства диагностики и контроля.
Выполнение конкретных мероприятий по их реализации в содержательно -процессуальной модели БГГП призвано обеспечить эффективность подготовки специалистов в области техники и технологий:
1. Работа в рамках профориентации с мотивированной молодежью, выбравшей дальнейшее образование в области техники и технологии, позволяет повысить начальный уровень геометро-графической подготовки будущих абитуриентов. Для этого при КНИТУ-КАИ создана модульная система довузовской подготовки, в которой старшеклассники овладевают начальными знаниями и практическими умениями в области графических информационных технологий. Обучение как дополнительное профильное к программе среднего школьного образования проводится в удобное для старшеклассников время в течение учебного года, а также по летним программам и стажировкам во время каникул.
2. Специфика базовой геометро-графической подготовки с применением САБ-систем выделяется необходимостью развития у обучающихся пространственного мышления целостными графическими образами и, в дальнейшем, развития способности к комбинаторике формообразования (легомоделированию) и параметризации геометрических моделей технических объектов. Формирование в БГГП мыслительных операций, владение которыми позволяет создавать ЗБ-модели и по ним 2Б-чертежи: глазомерные, масштабные преобразования, трансформация (перенос и поворот) графических объектов, анализ и синтез геометрической формы - наиболее актуальны для профессиональной деятельности в компьютерном инжиниринге. Роль технологий обучения здесь весьма ответственна, поскольку именно на этапе БГГП представляется, быть может, последняя возможность восполнить те упущения, которые были допущены ещё в довузовском образовании.
3. В русле общей концепции информатизации БГГП необходимы педагогические кадры, способные осуществлять информатизацию этой предметной области, владеющие компьютерной дидактикой, компетентные в области реализации психолого -педагогических, научно-методических, технологических, социально-правовых аспектов
информатизации предметной области, способные осуществлять свою деятельность в условиях функционирования мирового информационно -образовательного пространства. В целенаправленном процессе учебно-информационного взаимодействия с применением интерактивных графических информационных технологий, преподаватель организует с обратную связь не только между ним и студентами, но и между студентами и интерактивными обучающими средствами, которые становятся полноправными субъектами образовательного процесса. Для формирования визуальной культуры обучающихся с преподавательским составом автором проводятся мастер-классы по приемам использования графических изображений, визуального структурирования обучающего материала и т.д. Материал выставляется в LMS (Blackboard) университета.
4. Вовлечение студентов в научно-исследовательскую работу, позволяет им контактировать с учеными и специалистами в областях, занимающих лидерские позиции в развитии науки и техники, способствует получению дополнительных знаний и опыта в выбранной профессии, усиливает мотивацию к повышению уровня геометро-графической компетентности, формируя готовность к ее применению в практике научно-исследовательской деятельности.
5. Оснащение необходимым для образовательного процесса соответствующим оборудованием учебных площадей, современными аппаратными и программными средствами компьютерного моделирования дает опыт владения ими и выпускникам вуза не требуется длительная адаптация к САПР, используемых в таких наукоемких отраслях промышленности, как авиа-, ракето-, автомобилестроение и др.
6. Основные резервы роста производительности БГГП — применение ГСПИ и CAD-систем. ГСПИ позволяют сократить время на предъявление обучающей информации и ее осознанное восприятие, CAD-системы сокращают время на выполнение графических работ. Это дает возможность увеличения количества многовариантных заданий и приобретения опыта большего, чем за то же время в традиционном обучении. Применение активных форм обучения, таких как: активизация познавательной деятельности с использованием широкого спектра техник ГСПИ, проблемно-ориентированная и проектно-организованная творческая работа в команде — предполагает обучение деятельностью, с помощью которой можно не только усваивать содержание обучения, но и управлять его усвоением. Умение работать в команде, согласовывая при этом самостоятельные решения, — одно из основных требований к специалистам, связанным с параллельным инжинирингом в области техники и технологии.
7. Геометро-графическая подготовка — часть процесса формирования профессиональной компетентности будущего специалиста. Для профессиональной деятельности в CE/PLM она требует большого объема новых специальных знаний и навыков, формируемых в ее рамках. Кроме базовых основ инженерной графики, требуются умение выполнять технические рисунки проектируемых в CAD-системах изделий производства, творческих идей, умение грамотно пользоваться цветовыми моделями компьютерной графики, знания и умения оформления технической документации, представления проектов в условиях конкуренции изделий производства, и т.д. Умение графически корректно, эстетично, с профессиональным вкусом представлять материалы своей учебной, а затем, и профессиональной деятельности, грамотно используя различные техники ГСПИ и прикладные графические ИКТ. Возникает необходимость освоения в БГГП основ иллюстративной и деловой графики. Это мировая практика в современной инженерной подготовке уже предлагается к освоению в рамках дисциплин графического блока в российских вузах. Кроме того, БГГП должна подготовить студентов к освоению общепрофессиональных и профильных дисциплин. Это вызвало пересмотр и обновление, внутри- и междисциплинарной интеграции содержания БГГП, использование связей со смежными и базирующимися на ней дисциплинами в межкафедральной кооперации.
Заключение
Анализ теоретико-методологических подходов, дидактических средств и принципов модернизации геометро-графической подготовки специалистов для профессиональной деятельности в параллельном инжиниринге позволил выделить организационно-педагогические условия и оценить степень их влияния на эффективность формирования базового общепрофессионального уровня геометро -графической компетентности в модели БГГП.
Комплексное применение в обучении ГСПИ и CAD-систем выводит процесс формирования базовых геометро-графических компетенций и развития творческих качеств обучающихся на качественно новый уровень. С одной стороны, креативные технологии, использующие наглядность знаково-символических средств, позволяют формировать творческое мышление, а с другой выполнение графических работ в 3D, в том числе и творческих, с возможностью многовариантных решений, использованием цвета, анимации и т.д. способствует возможности самовыражения обучающихся и, следовательно, их положительной мотивации к творческому поиску.
Проектно-организованная учебная деятельность на базе технологии проблемно -модульного обучения с комплексным применением ГСПИ и CAD-систем дает гарантии эффективности формирования базового уровня геометро-графической компетентности.
Литература
1. Горнов А.О., Кондратьев В.В., Усанова Е.В. Междисциплинарный подход к инженерной подготовке на основе естественной деятельностной логики. Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura. Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. 2017. № 1. С. 25. 2017;(1 (11)).
2. The research on graph, graphics and graphics science / Baoling Han et al. / Proceedings of the 16th International Conference on Geometry and Graphics, Innsbruck, August 4 -8, 2014. рр. 1055-1060.
3. A research of multimedia teaching materials for 3-dimension cad education/Hiroki Tominaga et al. // Proceedings of the 16th International Conference on Geometry and Graphics, Innsbruck, August 4-8, 2014. P. 1048-1054.
4. Соснин, Н.В. Дизайн как основа компетентностной модели инженерного образования // Высшее образование в России. М. 2009. № 12. С. 20-26.
5. Грязев, М.В С.А. Руднев, М.А. Анисимова, И.С. Бляхеров, Модульные планы для эффективной реализации образовательных программ университета на основе ФГОС 3+. Высшее образование в России № 11, 2014.
6. Agneta Bladh, Alessandro Schiesaro, Christian Bode, Jan Muehlfeit, Mary McAleese, Tea Petrin, Vincent Berger. Report to the european commission on New modes of learning and teaching in higher education. 2014. Available at: http://ec.europa.eu/education/library/reports/modernisation-universities_en.pdf
7. Роберт И.В. Методология информатизации образования // Сборник трудов XXI-ой Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании». М.: Издательский отдел факультета ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2011. Ч. 1. С .22-36.
8. E-learning in European Higher Education Institutions./ Michael Gaebel et al. [ Электронный ресурс].ЦКЬ: http://www.openeducationeuropa.eu/sites/default/ files/news/e-learning%20survey.pdf (дата обращения 28.05.2015).
9. Fullbright Norway. Engineering Education in the U.S. [Электронный ресурс].ЦКЬ: http: //www. fulbright.no/EducationUSA_-_Studier_i_USA/Inform-asjon_om_fo skrjellige_fag/ Engineering+Education+in+the+U.S..9UFRjY3C.ips (дата обращения: 5.04.2015).
10. Юрин, В.Н. компьютерный инжиниринг в инженерном образовании: эволюция / В.Н.Юрин // Труды межд. науч.-техн. конференции «Информационные средства и технологии». М.: Издательский дом МЭИ, 2014. Т. 2. С. 102-103.
11. Столбова И.Д. Обзор проблем графической подготовки в высшей школе // Сборник
трудов Международной научно-методической конференции по инженерной геометрии и компьютерной графике. М., Изд-во МИТХТ, 2010. С. 118—135.
Автор публикации
Усанова Елена Владимировна - канд. пед. наук, доцент кафедры «Машиноведение и инженерная графика» Казанского национального исследовательского технического университета (КНИТУ-КАИ).
References
1. Gomov A.O., Kondrat'yev V.V., Usanova E.V. Mezhdistsiplinamyy podkhod k inzhenernoy podgotovke na osnove estestvennoy deyatel'nostnoy logiki. Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura. Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura. Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura. 2017. № 1. S. 25. 2017;(1 (11)).
2. The research on graph, graphics and graphics science / Baoling Han et al. / Proceedings of the 16th International Conference on Geometry and Graphics, Innsbruck, August 4-8, 2014. рр. 1055—1060.
3. A research of multimedia teaching materials for 3-dimension cad education/Hiroki Tominaga et al. // Proceedings of the 16th International Conference on Geometry and Graphics, Innsbruck, August 4—8, 2014. P. 1048—1054.
4. Sosnin, N.V. Dizayn kak osnova kompetentnostnoy modeli inzhenernogo obrazovaniya // Vyssheye obrazovaniye v Rossii. M. 2009. № 12. S. 20 —26.
5. Gryazev, M.V S.A. Rudnev, M.A. Anisimova, I.S. Blyakherov, Modul'nyye plany dlya effektivnoy realizatsii obrazovatel'nykh programm universiteta na osnove FGOS 3+. Vyssheye obrazovaniye v Rossii № 11, 2014.
6. Agneta Bladh, Alessandro Schiesaro, Christian Bode, Jan Muehlfeit, Mary McAleese, Tea Petrin, Vincent Berger. Report to the european commission on New modes of learning and teaching in higher education. 2014. Available at: http://ec.europa.eu/education/library/reports/modernisation-universities_en.pdf
7. Robert I.V. Metodologiya informatizatsii obrazovaniya // Sbornik trudov XXI-oy Mezhdunarodnoy konferentsii-vystavki «Informatsionnyye tekhnologii v obrazovanii». M.: Izdatel'skiy otdel fakul'teta VMK MGU im. M.V. Lomonosova, 2011. Ch. 1. S .22—36.
8. E-learning in European Higher Education Institutions./ Michael Gaebel et al. [Elektronnyy resurs].URL: http://www.openeducationeuropa.eu/sites/default/ files/news/e-learning survey.pdf (data obrashcheniya 28.05.2015).
9. Fullbright Norway. Engineering Education in the U.S. [Elektronnyy resurs]. URL: http://www.fulbright.no/EducationUSA_-_Studier_i_USA/ Inform-asjon_om_foskrjellige_fag/ Engineering Education in the U.S..9UFRjY3C.ips (data obrashcheniya: 5.04.2015).
10. YUrin, V.N. komp'yuternyy inzhiniring v inzhenernom obrazovanii: evolyutsiya / V.N.YUrin // Trudy mezhd. nauch.-tekhn. konferentsii «Informatsionnyye sredstva i tekhnologii». M.: Izdatel'skiy dom MEI, 2014. T. 2. S. 102—103.
11. Stolbova I.D. Obzor problem graficheskoy podgotovki v vysshey shkole // Sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-metodicheskoy konferentsii po inzhenernoy geometrii i komp'yuternoy grafike. M., Izd-vo MITKHT, 2010. S. 118—135.
Author of the publication
Elena V. Usanova - сand. sci. (pedagogical), associate professor, Department «Mechanical engineering and engineering graphics», Kazan national research technical university (KNRTU -KAI).
Дата поступления 06.06.2018
