Разработка инновационной рабочей программы по предмету Инженерная графика для технических вузов Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 514.2

РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННОЙ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПО ПРЕДМЕТУ ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ Жураев Тожиддин Хайруллаевич, PhD, и.о. доцента, tojiddin_1968@mail.ru

Бухарский филиал Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Узбекистан Наимов Санджар Тулкунович, старшый преподаватель Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан Эргашева Нафиса Камиловна, учительница Школа №13 г. Бухара, Узбекистан Рустамов Эркин Тохирович, ассистент

Бухарский филиал Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Узбекистан Жумаева Зухро Жамоловна, учительница Школа №28 Пешкунского района Бухарской области, Узбекистан Жураев Т.Х., PhD, и.о. доцента, tojiddin_1968@mail.ru

Бухарский филиал Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Узбекистан

Статья посвящена проблемам качества преподавания предмета «Инженерная графика» и вопросам разработки рабочей программы по нему. Предлагается отимальний вариант распределения тем по модулям, часов по занятиям и графических работ по темам. Предлагаемая рабочая программа применима как для традиционной системы образования, так и для рейтинговой и кредитной систем образования.

Ключевые слова: рабочая программа, модульная система обучения, кредитная система образования, распределение часов, инновационная УМК.

Как известно, предмет «Инженерная графика», состоящая из двух частей - «Начертательная геометрия» и «Машиностроительное черчение» является обязательным и основным предметом в цикле геометро-графической подготовки инженерно-технических кадров. Следовательно, обеспечение качества преподавания этого предмета педагогами и усвоения его студентами имеет важное значение в подготовки таких кадров, отвечающих современным требованиям производства [1,3,9,14]. Однако, анализ нынешнего состояния преподавания этого предмета и уровня знаний студентов по нему, проведенных в Республике Узбекистан и за рубежом показывает, что накопился ряд проблем, связанных между собой объективных и субъективных причин, негативно влияющих на вышеприведенные аспекты [11,12]. Перечислим следующие основные

проблемы, имеющиеся в высших технических образовательных учреждениях Республики Узбекистан:

1. Уменьшение количества отводимых часов на изучение предмета «Инженерная графика», а в некоторых случаях даже исключение его части «Начертательная геометрия» из перечня программы подготовки кадров может ослабить развитие пространственного воображения студентов и их способности решать задачи геометро-графическими методами;

2. Раздельное изучение предметов «Инженерная графика» и «Инженерная компьютерная графика» (Системы геометрического моделирования или CAD системы) в учебном процессе может привести к утрате естественной связи между ними и снижение эффективности использование этих знаний студентами;

3. Дальнейшее преподавание предмета «Инженерная графика» в его старом традиционном виде может ввести в такое заблуждение как замена его с предметом «Инженерная компьютерная графика».

Эти проблемы характерны и для Втузов России, что подтверждается многочисленными работами российских коллег, проведенных по данной тематике. Автором также ведется исследования над этими проблемами. Решение этих проблем требует пересмотра содержания предмета «Инженерная графика», процесса его преподавания и подготовки, соответствующих учебно-методических материалов. В результате многолетних работ автором была разработана типовая и рабочая программы, методические и учебные пособия, а также учебник по предмету «Инженерная графика». Совокупность этих разработок позволил создать инновационный УМК по данному предмету, который нацелен на преподавание предмета «Инженерная графика» с учетом положений геометрического моделирования, модульного обучения и кредитного образования. При его создании автор опирался на труды и опыт отечественных и зарубежных ученых по данному предмету, на результаты научных исследований проведенных им по геометрическому моделированию. Кроме этого был учтен передовой зарубежный опыт по преподаванию этой дисциплины, изученный непосредственно в ходе стажировок на кафедрах «Прикладная геометрия и дизайн» СПбГПУ (Россия, 2003 и 2006 г.), в «Центр CAD технологий» CITD (Индия, 2013 г.) и «Информатика и компьютерный дизайн» СПбГУТ (Россия, 2018 г.), а также по образовательным интернет ресурсам. Как многие специалисты, автор тоже подтверждает необходимость использования элементов геометрического моделирования в преподавании этого предмета. Проведен системный анализ предмета, что дал возможность переопределить внутри предметную связь. На основе внутри предметных связей была произведена перестановка изучаемых тем, разбитием предмета на модули, что позволил разработать гибкую инновационную рабочую программу (таб.1) [4-7].

Таблица 1

№ темы Названия, распределения и последовательность изучения тем. 2-х семестровая программа предмета с отведенными часами на теоретические, практические и самостоятельные занятия, соответственно 216=36+108+72, разделенных на 6 модулей № графич работы Распределен. часов

Итого Теорет. занятия Практ. занятия " Е ° £ ям на У ®

1-семестр. Часть-1. Начертательная геометрия. 3 кредита. 108 18 54 36

1-модуль. Моделирование и основы выполнения чертежей. 36 6 18 12

1 Правила оформления чертежей. 1 12 2 6 4

2 Геометрические построения. 2 12 2 6 4

3 Проецирование геометрических элементов. 3 12 2 6 4

2-модуль. Моделирование и задачи с применением плоских поверхностей. 36 6 18 12

4 Плоскость и ее проекции. 4 12 2 6 4

5 Способы преобразования эпюра. 5 12 2 6 4

6 Многогранники. 6 12 2 6 4

3-модуль. Моделирование и задачи с применением кривых поверхностей. 36 6 18 12

7 Задание кривых линий и поверхностей. 7 12 2 6 4

8 Пересечение поверхности с прямой и плоскостью. 8 12 2 6 4

9 Взаимное пересечение поверхностей. 9 12 2 6 4

Самостоятельная творческая работа студента по итогам I - семестра

II - семестр. Часть-11. Инженерная и компьютерная графика. 3 кредита 108 18 54 36

4-модуль. Моедлирование и основы технического черчения. 36 6 18 12

10 Аксонометрические проекции деталей. 10 12 2 6 4

11 Виды. Разрезы. Сечения. 11 12 2 6 4

12 Детали соединения и их элементы. 12 12 2 6 4

5-модуль. Моедлирование и основы компьютерного проектирования. 36 6 18 12

13 Системы геометрического моделирования. 13 12 2 6 4

14 Основы 2Б компьютерного моделирования. 14 12 2 6 4

15 Основы 3Б компьютерного моделирования. 15 12 2 6 4

6-модуль. Моедлирование и основы машиностроительного черчения. 36 6 18 12

16 Выполнение чертежей нестандартных деталей. 16 12 2 6 4

17 Выполнение чертежей общего вида изделий. 17 12 2 6 4

18 Выполнение схем машин и оборудований. 18 12 2 6 4

Самостоятельная творческая работа студента по итогам II - семестра

Итого по предмету 6 кредитов. 216 36 108 72

Как известно, модуль предмета может, включит в себе двух или более изучаемых тем предмета, являющихся логически завершенной частью учебного материала. При этом понятие «логически завершенная часть» имеет гибкость, и ее пределы можно изменить в зависимости объема отведенных часов. Кроме этого имеется возможность изменения последовательности прохождения тем внутри семестра, независимо какому модулю они принадлежат. Выбрав номинальное количество тем предмета равным на количество недель семестра, т.е. 18, определяем пределы количества модулей от 2 до 9. Процесс определения оптимального количества модулей можно связать с тремя критериями: содержанием изучаемых тем, объемом отводимых часов на предмет и организацией учебного процесса. Если один или две критерии из трех являются наперед заданными условиями, то оставшийся один или два критерии становятся оптимизируемыми.

Таблица 1 наглядно демонстрирует гибкость рабочей программы, заключающиеся в том, что она легко адаптируется на различные учебные планы подготовки кадров. Были определены ее компоненты: модули, темы и оптимальные соотношения отводимых часов, а также их количественные и качественные характеристики. Для этого были изучены содержания не только наших, но и десятки зарубежных учебников, как на русском, так и на английском языках [2,8,10,13,15]. Для достижения гибкости рабочей программы были сопоставлены ряд учебных планов. Пересмотрены теоретические вопросы с точки зрения геометрического моделирования, развивающей творческое воображение и практические вопросы, разработкой нестандартных тестов.

Приравнивание количества тем (к) к количеству недель (18) в семестре имеет универсальный характер кратностью к 18 для каждой темы аудиторного занятия (таб.2). Например, в таблицах 3а и 3б приведены темы и категории (А,В,С) графических работ, а также варианты их распределения (18*1, 18*2, 18*3) по количеству отводимых часов на практические занятия.

Таблица 2

Количество тем в семестре Количество часов за одну тему аудиторного занятия в неделе

1 семестровый к/1=18 18А= 1 36А=2 54^=3 72^=4

2 семестровый Ю=18/2 (9/9) 36/ k=2 1 / 1 72А =4 2/2,1/3 ,3/1 108/ k=6 (3/3,2/4 ,4/2) 144/ k=8 (4/4,2/6 ,6/2)

Таблица 3а

№ Тематика и категории графических работ, их балы по 54 36 18

аудиторным часам

1-семестр. Часть-1. Начертательная геометрия. (Максимум 40 балов) 40 40 40

Графическая работа №1 4 4 4

1. Правила оформлени A Выполнение титульного листа шрифтом (чертеж). 2 2 4

я чертежей B Масштабы и нанесение размеров (чертеж). 1 2 -

C Типы линий (чертеж). 1 - -

Геометри- Графическая работа №2 4 4 4

A Выполнение сопряжений (чертеж). 2 2 4

2. ческие B Построение лекальных кривых (чертеж). 1 2 -

построени я C Выполнение геометрических построений (чертеж). 1 - -

Проециро- Графическая работа №3 4 4 4

A Анализ прямой (чертеж). 2 2 4

3. вание геометриче B Построение ортогональной проекции прямой (чертеж). 1 2 -

ских элементов C Построение ортогональной проекции точки (чертеж). 1 - -

Графическая работа №4 4 4 4

Плоскость A Взаимоотношения плоскости с прямой 2 2 4

4. и ее (чертеж).

проекции. B Пересечение плоскостей (чертеж). 1 2 -

C Анализ плоскости (чертеж). 1 - -

Способы Графическая работа №5 4 4 4

5. преобразо- A Метод замены плоскостей проекций (чертеж). 2 2 4

вания B Метод параллельного переноса (чертеж). 1 2 -

эпюра. C Метод вращения (чертеж). 1 - -

Максимальные балы по итогам текущего контроля за 1-половину 1-семестра 20 20 20

Графическая работа №6 4 4 4

Многогран -ники. A Взаимное пересечение многогранников (чертеж). 2 2 4

6. B Развертка поверхности многогранников (чертеж). 1 2 -

C Пересечение прямой и многогранников (чертеж). 1 - -

Задание Графическая работа №7 4 4 4

7. кривых A Построение проекций поверхностей (чертеж). 2 2 4

линий и B Построение развертки поверхности (чертеж). 1 2 -

поверхнос C Построение проекций винтовой линии 1 - -

тей. (чертеж).

8. Пересечен ие поверхнос ти с прямой и плоскость ю. Графическая работа №8 4 4 4

А Пересечение поверхности с многогранником (чертеж). 2 2 4

В Пересечение поверхности с плоскостью (чертеж). 1 2 -

С Пересечение поверхности с прямой (чертеж). 1 - -

9. Взаимное пересечени е поверхнос тей. Графическая работа №9 4 4 4

А Пересечение поверхностей общего положения (чертеж). 2 2 4

В Пересечение поверхностей в частном положении (чертеж). 1 2 -

С Пересечение поверхностей вращения (чертеж). 1 - -

10. Творческая работа за 1-семестр. Моделирование поверхности (чертеж). 4 4 4

Максимальные балы по итогам текущего контроля за 2-половину !-семестра 20 20 20

Таблица-Зб

№ Тематика и категории графических работ их балы по аудиторным часам 54 36 18

П-семестр. Часть-П. Инженерная и компьютерная графика. (Максимум 40 балов) 40 40 40

1. Аксономет ри-ческие проекции деталей. Графическая работа №10 4 4 4

А Выполнение изометрической проекции детали (чертеж). 2 2 4

В Выполнение технического рисунка детали (рисунок). 1 2 -

С Построение проекции окружности в аксонометрии (чертеж). 1 - -

2. Виды. Разрезы. Сечения. Графическая работа №11 4 4 4

А Выполнение видов, разрезов и сечений детали (чертеж). 2 2 4

В Выполнение видов и разрезов детали (чертеж). 1 2 -

С Выполнение видов простой детали (чертеж). 1 - -

3. Детали соединени я и их элементы. Графическая работа №12 4 4 4

А Изображение резьбовых изделий и соединений (чертеж). 2 2 4

В Изображение шпоночных и шлицевых соединений (чертеж). 1 2 -

С Изображение неразъемных соединений (чертеж). 1 - -

4. Системы геометрич е-ского моделирования. Графическая работа №13 4 4 4

A Чертежи с элементами массива (файл/распечатка). 2 2 4

B Чертежи с элементами сопряжения (распечатка). 1 2 -

C Оформление чертежей в CAD системе (файл). 1 - -

5. Основы 2Б компьютер -ного моделирования. Графическая работа №14 4 4 4

A 2Б модель динамическим блоком и слоями (файл/распечатка). 2 2 4

B 2Б модель простым блоком и слоями (распечатка). 1 2 -

C 2Б модель слоями (файл). 1 - -

Максимальные балы по итогам текущего контроля за 1-половину II-семестра 20 20 20

6. Основы 3Б компьютер -ного моделирования. Графическая работа №15 4 4 4

A 3Б модель со сложной поверхностью (файл/распечатка). 2 2 4

B 3Б модель с примитивными телами (распечатка). 1 2 -

C 3Б модель примитивного тела (файл). 1 - -

7. Выполнен ие чертежей нестандарт ных деталей. Графическая работа №16 4 4 4

A 2Б и 3Б модели оригинальной детали (файл/распечатка). 2 2 4

B 2Б модель - рабочий чертежа оригинальной детали (распечатка). 1 2 -

C Эскизирование оригинальной детали (эскиз). 1 - -

8. Выполнен ие чертежей общего вида изделий. Графическая работа №17 4 4 4

A 2Б модель - общий вид и 3Б модель изделия (файл/распечатка). 2 2 4

B 3Б модель изделия (файл). 1 2 -

C Подготовка спецификации изделия (распечатка). 1 - -

9. Выполнен ие схем машин и оборудова ний. Графическая работа №18 4 4 4

A Моделирование схем машин и оборудований (файл/распечатка) 2 2 4

B Выполнение схем машин и оборудований (распечатка). 1 2 -

C Составление схемы машин и оборудований (эскиз). 1 - -

10. Творческая работа за II -семестр. Моделирование изделия (файл/распечатка). 4 4 4

Максимальные балы по итогам текущего контроля за 2-половину II-семестра 20 20 20

Выводы. Предлагаемая инновационная рабочая программа универсальна для преподавания предмета «Инженерная графика» не только по традиционной, но и по модульной системе обучения. Эту программу можно адаптировать как к пяти бальной, так и к 100 бальной (рейтинговой) системам оценивания. Гибкость программы позволяет легко перевести учебный процесс от традиционного к кредитной системе образования. В перспективе эту разработку можно совершенствовать в плане содержания учебных материалов. Предлагаемая методика разработки рабочей программы также применима при разработке рабочих программ и по другим предметам.

Список литературы

1. Арциховская-Кузнецова Л.В. О «головоломности» начертательной геометрии. Геометрия и графика. Научно-методический журнал, ISSN 2308-4898, 2014 3(2), DOI: 10.12737/6523, 29-33 c.

2. Большаков В.П., Чагина А.В. Инженерная и компьютерная графика. Теоретический курс и тестовые задания. - СПб., БХВ-Петербург. 2018, 382 с.

3. Жураев Т.Х. Методы и средства геометрического моделирования в установлении связей научных исследований и учебного процесса. Сборник научных статей МНПК «Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов» 22-23 декабря 2016 г. Курск. ЮЗГУ. 304-306 с.

4. Жураев Т.Х. Определение количественных характеристик компонентов силлабуса для адаптации учебных программ при моделировании учебного процесса подготовки инженеров. Научно-технический журнал «Развитие науки и технологий». №3 2017. С. 126-132 б. ISSN 2181-8193. www.beti.uz.

5. Жураев Т.Х. Предпосылки разработки инновационного учебного пособия по предмету «Инженерная графика». Сборник научных статей 2-й МНМК «Образование. Наука. Карьера». ISBN 978-5-907049-03-1. Т-1. 22 января 2019 года. Курск. ЮЗГУ. 210 -212 с.

6. Жураев Т.Х. Разработка инновационного учебно-методического комплекса по инженерной графике. Сборник научных статей МНМК «Образование. Наука. Карьера» 24 января 2018 года. Курск. ЮЗГУ. Т.2. 150-154 с. ISBN 978-5-907049-03-1.

7. Жураев Т.Х. Электронный УМК по предмету «Инженерная графика». Протокол №5 научно-методического совета Бухарского инженерно-технологического института от 05.03.2018, Бухара, 2018. 302 с. www.ZiyoNet.uz.,www.bmti.uz.moodle.uz.

8. Мурадов Ш.К. и др. Начертательная геометрия: Учебное пособие для ВУЗов. На узбекском языке. / Под общей редакцией Ш.К. Мурадова. -Ташкент: «IQTISOD-MOLIYA», 2008, 342 с.

9. Сальков Н.А. Место начертательной геометрии в системе геометрического образования технических вузов. Геометрия и графика.

Научно-методический журнал, ISSN 2308-4898, 2016 4(3), DOI: 10.12737/21534, 53-61 с.

10. Сальков Н.А. Начертательная геометрия. Базовый курс. Учебное пособие. - М., «ИНФРА-М». 2016, 183 с.

11. Turin Polytechnic University in Tashkent. Curriculum Plan for Mechanical Engineering. http://polito.uz.

12. Учебные планы по направлениям «Технологии и оборудования». Утверждено МВ и ССО РУз. от 16.04.2016 г. www.edu.uz.

13. Bhatt N.D. Engineering Drawing. 51 - Edition. «Charotar publishing house». Anand 388001 Gujarat, India. 2012, 727 p.

14. Juraev T.X. Creating the Geometric Database for Product Lifecycle Management System in Agricultural Engineering. ICISCT 2017 2-4 November, TUIT, Tashkent. IEEE Catalog Part Number: CFP17H74-CDR, ISBN:978-1-5386-2167-7. https://www.ieee.org.

15. Simmons C.H. (Colin H.), Maguire D.E. (Dennis E.). Manual of engineering drawing: a guide to ISO and ASME standards. UK. 2009.-328 p.

Juraev Tojiddin Khayrullayevich, PhD, acting associate professor (E-mail:tojiddin_1968@mail.ru)

Tashkent Institute of Irrigation and Agriculture Mechanization Engineers Bukhara Branch, Uzbekistan

Naimov Sanjar Tulkunovich, senior teacher Bukhara Engineering Technological Institute, Uzbekistan Ergasheva Nafisa Kamilovna, teacher Middle school №13, Bukhara city, Uzbekistan Rustamov Erkin Tokhirovich, assistant

Tashkent Institute of Irrigation and Agriculture Mechanization Engineers Bukhara Branch, Uzbekistan

Jumaeva Zuxro Jamolovna, teacher

Middle school №28, Peshku district, Bukhara region, Uzbekistan

DEVELOPMENT INNOVATIVE CURRICULUM ON SUBJECT ENGINEERING DRAWING FOR TECHNICAL HIGH SCHOOLS

Abstract: The article is devoted to teaching quality problems and curriculum development questions on subject "Engineering Drawing". It is offered optimal variant of themes by modules, hours by occupations and graphic tasks by themes. Proposed curriculum applicable for both education systems: traditional and modular-credit systems.

Keywords: curriculum, modular teaching system, credit education system, distribution of academic hours, innovative educational-methodical complex.