CC BY
19
- © Е.П. Мельников, A.B. Ножкина,
Ю.А. Павлов, Т.Б.Теплова, B.C. Квагинидзе, А.П. Полежаев, В.Б. Ключикова, И.А. Науменко, B.C. Чернавнев, A.B. Кривоносов, 2013
Е.П. Мельников, А.В. Ножкина, Ю.А. Павлов, Т.Б.Теплова, B.C. Квагинидзе, А.П. Полежаев, В.Б. Ключикова, И.А. Науменко, B.C. Чернавцев, A.B. Кривоносов
ИНТЕГРАЦИЯ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ КАФЕДРЫ ТХОМ
Новым этапом развития технологий художественной обработки материалов стала интеграция образующих их научных школ, связанных с геолого-минералогическими, материаловедческими, дизайнерскими и производственно-технологическими направлениями. Процесс интеграции этих направлений охватывает все уровни учебно-методической работы кафедры, а также её организационные формы.
Ключевые слова: минералогия и художественное материаловедение, прикладная геммология, физика алмазов, техническая эстетика, компьютерный дизайн, технологии художественной обработки материалов, алмазные технологии, интеграция научных и образовательных процессов.
Характерной чертой современного мирового хозяйственного развития является переход ведущих стран к новому этапу формирования инновационного общества — построению экономики, базирующейся преимущественно на генерации, распространении и использовании знаний. Уникальные навыки и способности, умение адаптировать их к постоянно меняющимся условиям деятельности, высокая квалификация специалистов становятся ведущим производственным ресурсом и основным источником экономического роста. Центральное место в процессе формирования и накопления знаний принадлежит научным и образовательным структурам. В развитых странах повсеместно активизируются интеграционные процес-
сы, дающие синергетические эффекты за счёт координации усилий науки и образования [1].
Мировой и российский опыт однозначно свидетельствуют, что высшее образование и наука как специализированные области деятельности без взаимной интеграции и тесного взаимодействия между собой, а также с реальным сектором экономики теряют дееспособность и становятся все менее конкурентоспособными. Обособленное существование научных и образовательных структур снижает потенциал развития, уменьшает их вклад в преобразование экономики и общества, препятствует полноценному вхождению в мировое научно-образовательное пространство.
Таким образом, основной задачей российской научно-образовательной сферы становится обеспечение расширенного воспроизводства интеллектуального потенциала страны. Основным механизмом достижения указанной цели и средством кадрового обеспечения национальной инновационной системы является многоуровневая интеграция научной и образовательной деятельности. Интеграционные процессы должны обеспечивать повышение качества подготовки специалистов разных квалификационных уровней, обладающих современными знаниями на уровне новейших достижений науки и технологий и практическим опытом участия в научных исследованиях в процессе обучения. Совершенствование учебно-методической базы для подготовки специалистов основывается на разработке и внедрении образовательных программ, включающих учебные задачи и научные исследования на стыке разных наук; компьютеризации обучения с использованием информационных технологий; организации практик студентов, нацеленных на решение актуальных научных и производственных проблем.
Интеграция научных исследований и образовательной деятельности вузов имеет две стороны: внутреннюю, подразумевающую использование научной базы и научно-исследовательской работы кафедр как составной части подготовки современных специалистов; внешнюю, планирующую использование инновационной деятельности кафедр в их комплексном и взаимосвязанном виде совместно с научными институтами и
производственными предприятиями. Оптимальной для развития творческих способностей студентов является такая структура изучения учебных дисциплин, которая аналогична структуре научного исследования. В настоящее время во всем мире в подготовке специалистов осуществляется достаточно радикальный переход от учебно-образовательного процесса к научно-образовательному процессу. В связи с этим целесообразна организация учебно-исследовательской работы студентов как неотъемлемой части образовательного процесса.
Внешняя интеграция науки, образования и производства осуществляется в форме целевых инвестиционных программ, объединённых научно-образовательных структур (научно-учебно-производственных центров, инновационных и исследовательских университетов и межуниверситетских комплексов), региональных научно-образовательных кластеров для поддержки промышленного производства на данной территории. Важно, что у процесса интеграции науки и образования появилась законодательная база в виде соответствующих Федеральных законов и инвестиционных программ.
Дифференциация и индивидуализация профессионального обучения специалистов, на которые нацелены образовательные стандарты третьего поколения, являются основой интеграционных процессов, одним из которых является формирование и развитие образовательных кластеров [2, 6]. Кластеры имеют ряд преимуществ по сравнению с другими формами интеграции: эффективное использование внутренних ресурсов региона; многоуровневое и более высокое качество подготовки специалистов необходимых профилей; востребованность выпускников на рынке труда; сокращение сроков подготовки за счёт оптимизации содержания обучения в средних профессиональных и высших учебных учреждениях.
В настоящее время создание в нашей стране кластеров, как промышленных, так и научно-образовательных (инновационных) находится на начальной стадии. Региональные кластеры в Методических рекомендациях по реализации кластерной политики в субъектах РФ, утверждённых Минэкономразвития РФ 28.12.2008 г. № 20615-ак/д19, определены как объединения смежных предприятий, научно-исследовательских и образова-
тельных организаций, связанных отношениями территориальной близости и функциональной зависимости в сфере производства и реализации товаров и услуг. Кластеры могут размещаться на территории как одного, так и нескольких субъектов. Создание научно-образовательных кластеров предусмотрено Федеральной целевой программой развития образования на 2011—2015 годы. Для решения такой задачи необходимо приведение содержания и структуры профессионального образования в соответствие с потребностями рынка труда. На создание и развитие кластеров на базе учреждений высшего профессионального образования из федерального бюджета предусмотрено финансирование в размере 3150,48 млн рублей.
Принятое определение отражает социальную направленность научно-образовательного кластера, который обеспечивает процесс создания качественно новой рабочей силы, поддержания ее конкурентных преимуществ. Это достигается за счёт непрерывности профессионального образования, постоянного обновления знаний, умений специалистов в соответствии с изменениями в технологических процессах предприятий, внедрения инноваций различного вида, направленных на удовлетворение растущих потребностей населения в области качества выпускаемых товаров и услуг. Такая задача в кластере достигается за счёт интеграции различного уровня учебных заведений требуемого профиля между собой, с научными организациями и с работодателями. Также предполагается активное взаимодействие, в рамках государственно-частного партнерства, с органами власти: администрацией города, области и округа.
Кафедра ТХОМ может участвовать в создании регионального научно-образовательного кластера «Алмазы и цветные камни» в г. Москве, Московской области и Центральном федеральном округе, где размещены основные предприятия и организации камнеобрабатывающих, гранильных и ювелирных производств, а также находятся основные потребители их продукции и представляемых услуг населению. Предпосылкой такой формы внешней интеграции являются результаты выполненных научных и учебно-методических разработок коллектива кафедры [3 — 5].
Рассмотренные принципы научно-образовательной интеграции реализуются в настоящее время в процессе организации научных работ и учебного процесса на кафедре ТХОМ при подготовке специалистов по направлению 261400 — «Технология художественной обработки материалов».
СТРАТЕГИЯ ИНТЕГРАЦИИ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА НА КАФЕДРЕ
Исходя из специфических особенностей подготовки специалистов, бакалавров, магистров (с 2014 г.) и аспирантов на кафедре ТХОМ, в структуре организации научно-образовательного процесса выделяется несколько уровней его интеграции.
Базовый вузовский уровень интеграции, рассматривающийся как главный, опорный уровень объединения творческих усилий коллектива кафедры и многих других сотрудников общеобразовательных и выпускающих кафедр МГГУ. Такая интеграция обеспечивает максимальное использование накопленного научно-образовательного потенциала Университета с целью повышения качества подготовки инженеров-технологов, бакалавров и магистров техники и технологии художественной обработки материалов. В качестве примера можно привести постоянное научное и учебно-методическое сотрудничество кафедры ТХОМ с кафедрами геологии (зав. каф. проф. Гальперин А.М.), физики горных пород и процессов (зав. каф. проф. Наумов К.И.), технологии машиностроения и ремонта горных машин (зав. каф. проф. Вержанский А.П.) и другими.
Межвузовский (российский и региональный) уровень интеграции инициативно складывается из общих научно-образовательных задач, решаемых родственными научно-исследовательскими техническими университетами и другими высшими учебными заведениями. Целью такого взаимовыгодного объединения ресурсов вузов является создание единой научно-образовательной школы горнодобывающей промышленности и смежных обрабатывающих отраслей, фактически сложившейся в стране. Он может быть назван национальным уровнем интеграции научно-образовательного потенциала страны при решении актуальной задачи эффективного использования минерального сырья России.
Традиционными следует назвать постоянные контакты сотрудников кафедры ТХОМ с коллегами геологического, физического и химического факультетов МГУ, кафедры геммологии РГГРУ и кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ. Развиваются разносторонние связи с профессорско-преподавательским составом в Санкт-Петербургском и Уральском горных университетах, Магнитогорском государственном техническом университете и всех 38 вузах России, в которых имеются кафедры технологии художественной обработки материалов. Особенно эффективны в научно-образовательном процессе ежегодные научные конференции преподавателей и студентов родственных кафедр с одновременным проведением смотров-конкурсов творческих работ студентов и аспирантов.
Международный уровень интеграции представляют постоянные контакты коллектива кафедры ТХОМ по двум основным направлениям:
а) Межвузовские внешние связи — с Национальным горным университетом Украины (г. Днепропетровск), Казахским технологическим университетом, другими вузами СНГ и зарубежных стран;
б) Деловые и научные связи — участие в международных выставках (Экспокамень, ЮвелирТех и других), систематический мониторинг ювелирно-геммологических выставок в Таиланде, ОАЭ, Италии, и других странах.
Установление многосторонней функциональной взаимосвязи кафедры ТХОМ с научными и учебными учреждениями наглядно демонстрирует научно-образовательная деятельность в области геммологии, в которой такие связи реализованы как минимум с 16 научными направлениями. Подробнее данный вопрос будет рассмотрен в последующих публикациях.
Важным направлением инновационных разработок кафедры ТХОМ, выполняемых совместно с научными организациями различных уровней, являются исследования качества порошков из синтетических и природных алмазов, применяемых в процессах изготовления инструментов для обработки камня, и сверхтвёрдых кристаллов для различных монокристальных инструментов, а также для изготовления бриллиантов.
Результаты научных работ ряда студентов внесли весомый вклад в технологию углубленной сортировки алмазного сырья, разработанную ОАО «ВНИИАЛМАЗ в ГК «Ростехнологии» и внедренную на предприятии «Коммерал» в составе ОАО «Алроса». Итогом успешной научной работы студентов является продолжение обучения их в аспирантуре МГГУ, сочетаемое с работой над этой темой в качестве младшего научного сотрудника в ОАО «ВНИИАЛМАЗ».
Работы по выбору оптимальных саставов порошков из природных и синтетических алмазов, проведённые совместно с Институтом сверхтвёрдых материалов Национальной АН Украины, позволили получить композиционные материалы с повышенными физико-механическими свойствами. Результаты работы доложены на международной конференции «Породо-разрушающий и металлообрабатывающий инструмент — техника и технология его изготовления и применения» (Сборник научных трудов, Выпуск 13, Киев 2011).
Межвузовское сотрудничество проводится с рядом университетов, например, с МИТХТ им. М.В. Ломоносова, совместно с которым аспирантами кафедры разрабатываются и исследуются новые защитные покрытия на алмазах.
Научная работа по проблеме углублённой сортировки алмазного сырья с целью выделения специального его вида, преднозначенного для изготовления бриллиантов с нетрадиционными видами огранки, выполняется совместно с ОАО «ВНИИАЛМАЗ» посредством внутри-вузовского сотрудничества кафедр ТХОМ и ОПИ. В работах этого направления по программе инновационных работ ОАО «Алроса» участвуют преподаватели кафедры ТХОМ и аспиранты кафедры ОПИ, являющиеся выпускниками кафедры ТХОМ.
Создание условий для выполнения инновационных научных разработок студентами и аспирантами кафедры ТХОМ обеспечивается, в частности, внутрикафедральной интеграцией при подготовке и проведении занятий по таким дисциплинам, как «Физика алмазов» и «Геммология», «Технология синтеза алмазов» и «Синтез драгоценных камней», «Технология обработки алмазов» и «Практическая геммология» и ряда другим.
ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО УЧЕБНО-НАУЧНОГО КОМПЛЕКСА ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ МНОГОУРОВНЕВОЙ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ
Для перспективного развития направления 261400 — Технология художественной обработки материалов (ТХОМ) требуется новый подход в разработке учебных планов, которые позволят студентам получить квалификацию, не уступающую по своему базовому уровню выпускаемым сейчас инженерам — технологам. Реализация такой программы видится возможной путем системной логически-взаимоувязанной горизонтальной интеграции базовых модулей формирующих специфику данной специальности.
За период развития и становления кафедры ТХОМ, образовательный, научный и творческий процесс подготовки молодых специалистов на кафедре ТХОМ сложился из ряда относительно самостоятельных модулей, но в целом составляющих единый профессиональный комплекс, в том числе для реализации программы бакалавриата.
1. Общеобразовательный модуль.
2. Художественно-конструкторский модуль с явно выраженной эстетическо-технической направленностью, который реализуется следующей последовательностью дисциплин: «Рисунок» ^ «Живопись и цветоведение» ^ «Композиция» ^ «Начертательная геометрия и инженерная графика» ^ «Скульптура и лепка» ^ «Основы компьютерной графики» ^ «Основы технической эстетики и промышленный дизайн», «История искусств» ^ «Компьютерное проектирование», «Дизайн» «Конструирование ювелирных изделий».
3. Материаловедческий модуль, объединяющий следующий цикл дисциплин: «Физические основы материаловедения» ^ «Геология» ^ «Геммохронология и материально-эстетическая эволюция» ^ «Минералогия, петрография и кристаллография» ^ «Геммология» ^ «Синтез и модификация минералов» ^ «Сопротивление материалов» ^ «Производство и применение композиционных материалов» ^ «Классификация и кристаллофизика самоцветов» ^ «Основы физической химии» «Свойства и применение сверхтвердых материалов» ^ «Художественное материаловедение» ^ «Покрытия материа-
лов» ^ «Месторождения декоративных камней» / «Оценка декоративности камней» ^ «Технологические свойства горных пород и минералов» ^ «Сортировка природного камня» ^ «Методы контроля качества горных пород и минералов» ^ «Методы контроля качества самоцветов» ^ «Оценка ювелирных материалов и изделий» ^ «Минералогическая классификация алмазного сырья».
4. Технологический модуль, объединяющий научные основы и технологии обработки материалов. «Процессы и операции формообразования» ^ «Метрология, стандартизация и сертификация» ^ «Механика» ^ «Электротехника» ^ «Оборудование для реализации ТХОМ» ^ «Технология добычи и переработки камня» ^ «Технология обогащения и сортировки природного камня» ^ «Технология обработки материалов» ^ «Технология облицовочных работ» ^ «Технология мозаичных работ» ^ «Техники ювелирного дела» ^ «Основы автоматизации» ^ «Технология реставрационных работ» ^ «Системы автоматизированного проектирования технологических процессов» ^ «Управление качеством продукции» ^ «Основы проектирования камнеобрабатывающих производств» ^ «Организация и охранная безопасность ювелирных производств».
Взаимосвязь дисциплинарных модулей и их трудоемкость отражена в разработанных учебных планах по подготовки бакалавров в соответствии с ФГОС 3-го поколения.
Высокое качество образования и востребованность выпускника на рынке труда — это максимальное соответствие той задаче, которая должна быть решена в ходе подготовки специалиста — выпускника высшего учебного заведения. Следовательно, целесообразно сделать перспективную оценку профессиональной реализации выпускника на рынке труда.
На рис. 1 представлена концептуальная модель специальности, которая иллюстрирует, что ООП в рамках бакалавриата по направлению подготовки 261400 «Технология художественной обработки материалов» реализуется Московским государственным горным университетом (МГГУ) по двум профилям подготовки: 1) «Технология художественной обработки материалов»; 2) «Технология обработки драгоценных камней и металлов».
Рис. 1. Концептуальная модель образовательного процесса бакалавриата по направлению ТХОМ
Согласно стандарту, объектами профессиональной деятельности бакалавров является художественная и техническая продукция, изготовленная из материалов различных классов (металлы и сплавы, камень, стекло и т.д.), обладающая функциональной значимостью, эстетической составляющей и новизной. Иными словами, «Техническая эстетика и дизайн», как научная дисциплина, направленная на изучение социально-культурных, технических и эстетических проблем формирования гармоничной предметной среды, создаваемой для жизни и деятельности человека средствами промышленного про-
изводства, является центральным ядром в структурном комплексе научных направлений кафедры, определяет ее научно-практическую ориентацию и является интегратором накопленных знаний в различных областях науки и техники.
Областью профессиональной деятельности выпускника (областью изучения) являются — технологии (или материалы, методы обработки и технические средства), которая направлена на формирование профессиональных и иных компетенций указанных в стандарте нового поколения.
На основании положений данного стандарта и разработанных учебных планов (представленных выше) в рамках первой ступени высшего образования (бакалавриата) видится возможным подготовить выпускников занятых в следующих областях профессиональной деятельности: дизайнер-технолог, производственный менеджер — технолог, ювелир — технолог, технолог — маркетолог, геммолог — оценщик.
Однако, как показал опрос работодателей, такая реализация специальности ТХОМ уже не в полной мере удовлетворяет реальные запросы на рынке труда, как в камнеобрабатывающей, так и ювелирной отраслях. Поскольку особенно актуальными в данных отраслях в последние годы являются профессии с более углубленной инженерно — технической направленностью — проектировщик, конструктор — технолог, программист — технолог. При этом не должны быть искажены общесистемные принципы заложенные специальностью ТХОМ, а именно симбиоз науки, техники и художественно-образовательной базы. Таким образом, нам видится дальнейшее развитие специальности в разрезе синтеза инженерных и эстетико-технических дисциплин, который может иметь третью проекцию, на схеме рис. 1 обозначен как «профиль подготовки 3» с квалификацией «бакалавр/ магистр — программист — технолог». Реализовать такой профиль возможно в ходе дальнейшего специализированного обучения в магистратуре, поскольку данный профиль охватывает отдельный цикл специализированных дисциплин.
В проекте учебного плана подготовки магистров по направлению ТХОМ в вариационной части общенаучного цикла предусмотрены следующие фундаментальные дисциплины: «Философия естествознания», «Научная концепция устойчивого развития
глобальных систем», «Язык и средства делового общения», «Методы и приложения системотехники», «Топология», «Физико-химические эффекты в технике и технологии», «Теория и методы управления бизнес-процессами», «Методы и средства автоматизации научных исследований». В этот цикл входят следующие дисциплины по выбору студентов: «Правовые основы работы с драгоценными материалами и изделиями», «Когнитивные технологии в пост индустриальном обществе», «Методология высшего профессионального образования», «Новые идеи в науках о Земле», «Основы теории изображений», «Компьютерные системы управления производством», «Основы теории конструирования технических объектов».
Специальный цикл научных направлений содержит комплекс модульных дисциплин, выбираемых студентами в соответствии с выбранной магистерской программой.
В состав специального цикла по направлению «Прикладная геммология» включены следующие курсы: «Генезис и морфология самоцветов», «Алмазы в технике и ювелирном бизнесе», «Дефектоскопия цветных и драгоценных камней», «Оценка драгоценных камней и ювелирных изделий».
В специальный цикл дисциплин по направлению «Информатизация камнеобрабатывающего производства» входят следующие курсы: « Научная концепция гибкого компьютерно — интегрированного дискретного производства (КИП)», «Модульные технологии в камнеобрабатывающем КИП», «Технологическое оборудование и оснащение
камнеобрабатывающего КИП», «Проектирование
информационных систем в камнеобрабатывающем КИП».
Специальный цикл дисциплин по направлению «Техническая эстетика и дизайн» состоит из следующих курсов: «Научные основы технической эстетики», «Дизайн изделий из природного камня», «Технические средства создания изображений», «Программное обеспечение прикладных задач дизайна».
Научное направление «Системы машин для художественной обработки материалов» содержит следующий комплекс учебных курсов: «Системный анализ средств технологического оснащения производства», «Проектирование оборудования, оснастки для ТХОМ», «Моделирование и оптимизация рабочих
процессов обработки материалов», «Проектирование средств автоматизации производства».
Таким образом, вторая ступень образовательной программы направлена на комплексное исследование материаловедче-ских и технологических проблем, сопряженных с изготовлением промышленно — художественных изделий.
В дальнейшем выпускники магистратуры по направлению ТХОМ имеют возможность поступления в аспирантуру по следующим научным специальностям: 05.02.01 — «Материаловедение» (по отраслям), 05.02.07 — «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки», 05.02.22 — «Организация производства» (по отраслям), , 05.13.07 — «Автоматизация технологических процессов и производств», 17.00.06 — «Техническая эстетика и дизайн».
Таким образом, комплексная модель многоуровневой подготовки специалистов формируется на основе горизонтальной (мо-дульно-дисциплинарной) и вертикальной (уровневой) интеграции образовательных программ. Кроме того такая модель должна учитывать и базовый уровень, к которому следует отнести профильные (родственные по профессиональному направлению) школы, лицеи, колледжи, профессиональные училища, техникумы. Основной целью создания такого единого учебно-научного комплекса является обеспечение преемственности, непрерывности и вариативности реализуемых образовательных программ, повышение качества профессионального образования специалистов всех уровней квалификации, и рассматривается как эффективное средство удовлетворения требований работодателей к профессиональному образованию выпускников ВУЗа.
ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ КОЛЛЕКТИВА КАФЕДРЫ НА ГРАНИЦАХ СОЗДАННЫХ НАУЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ
Одной из инновационных разработок коллектива кафедры ТХОМ в области нанотехнологий является обработка поверхности твёрдых хрупких материалов (таких как алмаз, лей-косапфир и др.) в режиме квазипластичности. Квазипластичность — проявление пластичных свойств поверхностным слоем твёрдых хрупких минералов при обработке. Технология квазипластичной обработки твердых хрупких материалов ос-
нована на обеспечении механического воздействия на обрабатываемую поверхность материала при подаче шлифовального круга, составляющей доли мкм/ход. При этом поверхностный слой хрупких твёрдых материалов проявляет пластичные свойства и преобладающим механизмом становится не хрупкое разрушение, а квазипластичное удаление поверхностного слоя материала.
Разработки осуществлены в граничной области физики твёрдого тела, мезомеханики, теории дислокаций, термодинамики, механики сплошной среды.
В течение 10 лет исследованием квазипластичной обработки поверхности твёрдых хрупких материалов на кафедре занимаются к.т.н. Коньшин A.C., д.т.н. Сильченко О.Б., д.т.н. Гридин О.Н., д.т.н. Теплова Т.Б., к.т.н. Соловьев В.В. По направлению обработки твёрдых хрупких материалов на кафедре защищено 2 докторских, 3 кандидатских работы, более 10 дипломных проектов. Студенческие работы по этому направлению занимали призовые места на конкурсе «Неделя студенческой науки». Преподаватели, аспиранты и студенты кафедры участвуют в международных конференциях и симпозиумах. Опубликовано около 100 научных работ.
На кафедре проводились научно-исследовательские работы по гранту МГГУ «Исследование условий получения нано-метрового рельефа поверхности твёрдых хрупких минералов при их обработке». Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время наблюдается быстрый рост производства различной высокотехнологичной продукции на основе алмаза и сапфира, требующей высокого качества поверхности этих материалов (Ra = 1 — 10 нм). Такие жёсткие требования необходимы для возможности их использования в качестве конструкционных материалов мощных СВЧ транзисторов, светодиодов и лазеров голубово и ультрафиолетового диапазона и т.д. Например, применение таких транзисторов в спутниках связи позволяет существенно снизить массу системы охлаждения спутников и продлить срок их службы.
Особое значение приобретает качество обработки поверхности с минимизацией отходов сырья для применения кристаллической формы минералов, в том числе алмаза и лейкосап-
фира, в микроэлектронике при изготовлении подложек интегральных микросхем (ИМС).
Традиционным способом обработки твёрдых хрупких минералов (в том числе кристаллов) является механическое шлифование свободным и связанным абразивом. После такой обработки получается поверхность с шероховатостью около 200 нм и нарушенным подповерхностным слоем. Для достижения необходимой шероховатости (например, На = 0,2 нм — для лейкосапфира) при изготовлении подложек заготовка подвергается полированию и травлению в агрессивных средах. При таком способе проблематично достижение стабильно повторяющихся параметров процесса обработки, высок процент брака интегральных микросхем, связанный с обработкой поверхностей подложек.
Целью нового способа обработки является получение на этапе алмазного шлифования твёрдых хрупких материалов поверхности высокого качества нанометрового микрорельефа с практически ненарушенным поверхностным и подповерхностным слоем (без дефектов, привнесенных процессом обработки).
Суть способа состоит в том, что при шлифовании твердых кристаллов в определённом контролируемом интервале усилий прижима, обработка поверхностного слоя кристалла происходит в области квазипластичности, не переходя в область хрупкого разрушения элементов поверхностного слоя. В этом интервале усилий прижима шлифовального круга и обрабатываемого образца контактное взаимодействие зёрен шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью создаёт периодическое переменное механическое поле, под воздействием которого происходит направленное квазипластичное удаление поверхностного слоя материала с формированием поверхности нанометровой шероховатости.
В результате получается обработанная поверхность малой шероховатости (Иа = 2 — 10 нанометров) при минимуме дефектов, привнесенных технологическим процессом обработки. Процент брака составляет 10 % (в сравнении с 70 % брака, получаемого при традиционном шлифовании подложек). Выход годной продукции увеличивается на 10—12 % за счет
уменьшения потерь при шлифовании нарушенного слоя. Подложки, обработанные указанным способом, могут работать при более высоких температурах, за счет пониженной дефектности. Технология может применяться также в гранильном производстве для получения новых форм бриллиантов (одна из которых кабошон или элементы кабошона) т.к. огранка алмазов может производиться как в «мягком» так и в «твёрдом» направлениях.
Технология может быть применена и в других отраслях промышленности при создании высокотехнологичной продукции. Аналогов предлагаемого способа нет. В результате экспериментальной обработки по предлагаемой технологии на этапе алмазного шлифования были получены поверхности лейко-сапфира, поликристаллического и природного алмаза (ориентированного в твёрдом направлении) с нанометровой шероховатостью. Способ реализован практически на специализированном сверхпрецизионном оборудовании при оснащении его дополнительными приспособлениями, обеспечивающими контролируемое усилие прижима. Возможна автоматизация процесса.
При выполнении исследований по технологии нанообра-ботки сверхтвёрдых материалов реализуются как межкафедральный вузовский, так и внешний научно-промышленный уровень интеграции.
ИНТЕГРАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ ПРИКЛАДНОЙ МИНЕРАЛОГИИ И ГЕММОЛОГИИ
Методы подготовки студентов кафедры ТХОМ в области прикладной минералогии и геммологии включают в себя, как традиционные формы обучения — лекции, практические занятия и лабораторные работы на площадках кафедры, так и новые формы обучения (табл. 1).
В соответствии с концепцией многоуровневой научно-образовательной интеграции кафедра ТХОМ систематически организует просмотр экспозиций ведущих геолого-минералогических музеев Москвы, посещение государственных и частных ювелирных предприятий, анализ экспозиций международных и отечественных выставок в периоды их проведения в Москве, а в ряде случаев и участие в них (ЮВЕЛИР Года,
Таблица 1
Методы подготовки студентов
Традиционные методы обучения Новые методы обучения
Лекции Практические занятия Лабораторные занятия Производственная практика 5. Профессиональное обучение 1. Лекции-экскурсии (музеи, выставки и т.п.) 2. Практические занятия на выставках на тему «Мониторинг и маркетинг экспозиции» 3. Опытно-экспериментальные работы 4. Полевые наблюдения 5. Мастер-классы
Новый Русский стиль — ЛШШЕБТ, ЭКСПОКАМЕНЬ, Симфония самоцветов, Ювелирный Вернисаж, Гемма, Минерал-Шоу и др.). Некоторые лекции по прикладной минералогии для студентов проводятся в залах станций московского Метрополитена, где им демонстрируют лучшие декоративно-художественные композиций в интерьере, образцы камнерезного и мозаичного искусства.
Широкий обзор выставок и, особенно участие в них, позволяет будущему выпускнику кафедры отслеживать новые приёмы использования и способы обработки ювелирных, поделочных и декоративно-облицовочных камней, приучает к постоянной работе на выставках. В результате каждый студент получает практическую возможность стать квалифицированным специалистом, вполне готовым к самостоятельной работе в сфере ювелирного и камнеобрабатывающего производств.
Такая же интеграционная форма сочетания теоретического и практического обучения используется на курсах повышения квалификации специалистов данных отраслей, а также профессорско-преподавательского состава кафедры.
Большое значение в методике подготовки студентов имеет проведение геолого-производственной практики с выездом на геологические объекты, где студенты в природных условиях могут наблюдать естественные выходы продуктивных пород, содержащих цветные камни, проводить их изучение, знакомиться с методами обогащения сырья.
Одним из эффективных видов обучения является проведение мастер-классов. Для этого кафедрой привлекаются высококлассные специалисты вузов и предприятий, которые наглядно демонстрируют студентам особенности технологических процессов по обработке камня, делятся своими знаниями и профессиональными навыками.
Научно-образовательный процесс обучения переходит в научно-исследовательскую деятельность преимущественно на старших курсах, когда студенты, получив необходимый объём знаний, могут применять теоретические методы в практической работе и более глубоко заниматься изучением вещественного состава и свойств цветных камней. Краеугольным камнем в геммологии является минералогия как фундамент для изучения вещественного состава, физических свойств самоцветов, особенно в работе с алмазами. Изучение вещественного состава ювелирного сырья, имеет чрезвычайно важное значение при диагностике самоцвета и его оценке. Понимание студентом влияния вещественного состава на технологию обработки камня позволяет ему правильно выбирать процессы обработки и определять их оптимальные режимы. Например, выявление в сырье различных оптических эффектов (иризации, астеризма, дихроизма и других) помогает студенту разработать оригинальный дизайн, а затем технологию изготовления эксклюзивного изделия. Этому также способствуют опытно-экспериментальные работы по изготовлению камнерезных изделий или фантазийных огранок с учётом выявленных свойств, влияющих на повышение декоративности камня.
Большое внимание научными руководителями кафедры уделяется правильной постановке научных задач для проведения самостоятельных работ студентов. Лучшие студенты активно участвуют в научных работах и принимают участие в регулярных конференциях кафедры ТХОМ, а также в конкурсах среди родственных вузов страны.
ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ
Научная деятельность кафедры ТХОМ тесно увязывается с учебным процессом, охватывает научно-методическое и нау-
чно-исследовательское направления. За последние два года были подготовлены методические разработки по творческим дисциплинам, в том числе и по написанию студентами рефератов, курсовых и научно-исследовательских работ соответствующего профиля. Проводятся научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава с участием студентов по всем важнейшим проблемам совершенствования учебного процесса. Публикуются учебные и научно-методические пособия, сборники научных и методических статей наших преподавателей, материалов конференций, в том числе и на страницах электронного журнала «Научный вестник МГГУ», доступного для пользователей интернет-ресурса.
Результаты научно-методических исследований, в которых участвуют и студенты, используются в учебном процессе и оказывают непосредственное влияние на его качественное изменение. Это достигается как за счёт совершенствования структуры, содержания и последовательности изложения дисциплин в соответствии с ГОС ВПО, так и изменения характера проведения практических занятий, введения новых тем, разделов, курсов, отвечающих современным требованиям, а также организованного и содержательного проведения всех видов практики.
На кафедре с привлечением студентов проводятся опытно-экспериментальные работы по изготовлению и декорированию художественно-промышленных и сувенирных изделий, изучаются материалы для декорирования — краски, их состав, нанесение на поверхность, предварительная её подготовка, способы изготовления декоративно-художественных изделий, методы обработки материалов, используемые приспособления, технологические режимы и другое. Для будущего специалиста в данной области важно видеть тончайшие цветовые оттенки в различных материалах, с которыми приходится непосредственно работать, учитывать энергоёмкость процесса изготовления изделия и прочие художественные и технические аспекты. Всё это требует первоначального рассмотрения технологических этапов процесса изготовления и декорирования художественно-промышленных изделий, осуществления дополнительных исследований в данной области, выявления вопросов,
требующих более детальной проработки и проведения ряда экспериментов.
Технолог художественной обработки материалов должен уметь разбираться в технических характеристиках материалов, знать особенности и свойства обработанных поверхностей различных геометрических форм, а также иметь представление об инструментах и приспособлениях, специально предназначенных для работы с этими материалами. На рынке широко представлены разные виды декоративных материалов, которые изготовлены по самым современным технологиям и характеризуются своими эстетическими и функциональными качествами [8, 9]. Зная выразительные возможности и физические свойства материалов, с помощью различных инструментов и оборудования из одного материала можно добиваться имитации различных эффектов. Для этого необходимо следить за новациями, ориентироваться в предлагаемом ассортименте продукции, посещать различные выставки.
Известно, что большая часть созданной человеком техносферы является опасной не только для природы, но и для него самого. Необходимо знание таких факторов, как экологическая безопасность материалов и изделий, их долговечность, стойкость к механическому и химическому воздействию и прочее. Также крайне важно знание средств личной защиты при работе с различными веществами и материалами.
В целом методика обучения направлена на творческое интерпретирование изучаемых дисциплин, авторский подход к решению выбранных тем, его оптимизацию с использованием возможностей компьютерных информационных технологий. Решаются принципиально новые задачи посредством реализации единого научно-образовательного процесса, требующего определённого компетентного подхода. Такой подход позволяет студентам приобретать самостоятельные навыки и умения в поиске нужной информации, разрабатывать проекты, привлекая электронные, цифровые ресурсы и возможности, которые предоставляет Интернет.
На фоне социальных и экономических условий развитие интеграционных научно-образовательного процесса непосредственно связано с формированием у будущих специалистов умения по коммерциализации своей деятельности. Специалист должен уметь видеть результаты своей деятельности через экономическую составляющую, проводить некоторые маркетинговые исследования, исследовать рынок товаров и услуг, а также изучать существующие позиции в рамках спроса и предложения, создавать конкурентоспособную продукцию. Участие в выставках-конкурсах, выступления студентов с докладами на различных конференциях создают широкие возможности знакомства с существующими тенденциями в сфере будущей профессии. Направленность профессиональной подготовки обусловливается совокупностью общих профессиональных и специальных знаний, практических навыков и умений, способности к постоянному пополнению знаний, ориентации в интересующей сфере, даёт представление о разнообразии возможностей дальнейшего трудоустройства. Использование в научно-образовательном процессе информационных технологий способствует формированию у студентов навыков владения компьютерными средствами, что также предопределяет интеграцию будущих специалистов в информационную среду предприятия.
ЕДИНСТВО ТЕОРЕТИЧЕСКОГО И ПРАКТИЧЕСКОГО ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ В УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МАСТЕРСКИХ КАФЕДРЫ ТХОМ
Студенты кафедры ТХОМ в период обучения в МГГУ имеют возможность, начиная с 1-го курса, факультативно заниматься в лабораториях и мастерских кафедры. Объём получаемых знаний и навыков в этом случае определяется главным образом личной заинтересованностью студента в выполнении тех или иных работ, а также имеющемся у него опыте и творческими устремлениями.
Студенты, получающие факультативно навыки практической работы с материалом (металл, камень, стекло, эмаль и т.п.), в состоянии выполнить на старших курсах задания повышенной сложности на плановых учебно-практических заня-556
тиях по специальным дисциплинам. В отдельных случаях, т.е. тогда, когда мы имеем дело с особо одарёнными студентами, полученные навыки позволяют создать под руководством опытного мастера законченное декоративно-художественное произведение, достойное представлению на выставках и ярмарках.
В таких дисциплинах, как «Художественное материаловедение», «Основы технологии художественной обработки камня», «Мастерство», практические занятия с конкретным материалом в лабораториях должны идти параллельно с изучением теоретического курса, а в некоторых случаях, на наш взгляд, даже предварять его. Практические навыки, полученные студентами во время выполнения лабораторных работ, в значительной степени облегчают постижение теории.
Во время работы в лабораториях и мастерских кафедры ТХОМ учащиеся непременно должны иметь перед собой наглядные пособия в виде таблиц, схем и т.п., отражающих технологический процесс, последовательность операций, характеристики инструмента и приспособлений. Студенты ведут дневник, в котором фиксируется последовательность выполняемых ими операций и указываются вид инструмента и режимы обработки того или иного материала. Ведение дневника оказывает неоценимую помощь при работе над курсовыми проектами, выполнение которых без практической подготовки представляется проблематичным.
В дальнейшем, при работе над дипломным проектом, студент выпускного курса должен представить на защиту художественное изделие, выполненное собственноручно из выбранного им материала. Ясно, что чем больше практических навыков будет получено студентом при занятиях в лабораториях и мастерских кафедры ТХОМ в период обучения, тем выше окажется уровень представленного художественного изделия.
Таким образом, целесообразность практических занятий студентов, начиная с факультативных и далее основных дисциплин, входящих в учебный план, очевидна. Органичное сочетание, взаимопроникновение и взаимное дополнение теоретических знаний и практических навыков при непременном со-
блюдении принципа «от простого к сложному» служит залогом подготовки специалиста высокого уровня, востребованного предприятиями камнеобрабатывающих, гранильных и ювелирных производств.
Выводы
1.Выполненные в последние годы научные и учебно-методические разработки на кафедре ТХОМ позволяют создать единый учебно-научный комплекс многоуровневой целевой подготовки специалистов по направлению 261400 -«Технология художественной обработки материалов».
2. Внутренняя интеграция научных и учебных направлений даёт возможность кафедре ТХОМ участвовать в различных внешних интеграционных процессах, происходящих в сфере науки и образования.
3. Перспективным направлением интеграции может стать создание с участием кафедры ТХОМ специализированного научно-образовательного кластера «Алмазы и цветные камни», включающего научные исследования и многоуровневую подготовку специалистов для камнеобрабатывающих, гранильных и ювелирных предприятий и соответствующих организаций в сфере услуг населению г. Москвы, Московской и других областей Центрального федерального округа.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арасланова A.A. Интеграция науки, образования и производства: си-нергетический эффект // Философия образования, 2011, № 1 (34).
2. Журавлев М.В. Профессиональная подготовка кадров в образовательном нефтехимическом кластере // Интеграция образования, 2010, № 1.
3. Мельников Е.П., Морозов В.И., Павлов Ю.А., Миков И.Н., Теплова Т.Б. Состояние и развитие ювелирно-камнерезного направления образования и исследований в МГГУ. Труды научного симпозиума «Неделя горняка-2010»// Горный информационно-аналитический бюллетень, Отдельный выпуск: Изд-во МГГУ, 2010, с. 459—464.
4. Мельников Е.П., Ножкина A.B., Павлов Ю.А., Теплова Т.Б., Ключикова В.Б., Дубинин П.И. Научная школа художественной обработки материалов Московского государственного горного университета. Сб. // Труды международного научного симозиума «Неделя горняка 2011» Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. — М.: «Горная книга» 2011», с. 543—552.
5. Мельников Е.П., Ножкина A.B., Павлов Ю.А., Теплова Т.Б., Наумен-ко И.А. Инновационные технологии эффективной обработки цветных и драгоценных камней. Сб. // Труды международного научного симозиума «Неделя горняка 2012» Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. — М.: Горная книга, 2012», с. 547 -568.
6. Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б. Современный экономический словарь. — М: ИНФРА-М, 2006.
7. Чернецов П.И., Щадчин И.В. К вопросу о формировании готовности студентов вуза к научно-исследовательской деятельности // Электронный научный журнал / № 1 , 2012. http:// www.rae.ru (дата обращения: 29.09.2012).
8. http://www.maxdecor.ru (дата обращения: 29.09.12).
9. http://www.france-decor.ru/catalog/marble/ (дата обра ЕШ
Мельников Е.П. — профессор, доктор геолого-минералогических наук, заведующий,
Ножкина A.B. — профессор, доктор технических наук, Павлов Ю.А. — профессор, доктор технических наук, Теплова Т. Б. — профессор, доктор технических наук, Квагинидзе B.C. — профессор, доктор технических наук, Полежаев А.П. — доцент, кандидат технических наук, Ключикова В.Б. — доцент, кандидат искусствоведческих наук, Науменко И.А. — доцент, кандидат технических наук, Чернавцев B.C. — старший преподаватель, Кривоносов A.B. — доцент,
Московский государственный горный университет, [email protected]
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
