CC BY
27
УДК 378.147
РЕАЛИЗАЦИЯ СКВОЗНОГО КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Шведов Г.В., канд. техн. наук, доцент
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва Контакты: э1п>ес1ол^л>(cbmpei.ru
В статье показана необходимость сквозного проектирования при реализации образовательных программ высшего образования. Описывается реализация экспериментальной методики сквозного проектирования на примере образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Электроснабжение» направления «Электроэнергетика и электротехника».
Ключевые слова: инженерное образование, практико-ориентированная образовательная программа, курсовой проект, сквозное проектирование, междисциплинарный проект, электроэнергетика.
Учебные планы подготовки бакалавров по направлению «Электроэнергетика и электротехника» (в частности по профилю «Электроснабжение») и инженеров по специальности «Электроснабжение» традиционно предусматривают выполнение курсовых проектов (КП) по базовым дисциплинам «Электрические машины», «Электрические станции и подстанции», «Электроэнергетические системы и сети» и дисциплинам вариативной (профилирующей) части [1], а также большого количества расчетно-графических работ (РГР).
Анализ положений о курсовом проектировании различных вузов показывает, что под КП по дисциплине в образовательном процессе понимают учебный проект, ограниченный предметной областью учебной дисциплины и дисциплин, логически предшествующих ей,
152
направленный на решение задач, связанных с созданием продукции, предполагающий обоснование рационального варианта решения, выполнение расчётных, исследовательских или конструкторских работ.
В действительности же КП и РГР по отдельным дисциплинам выполняются под руководством преподавателей соответствующей кафедры без учёта смежных дисциплин.
В работе [2] обобщены некоторые основные проблемы организации учебного процесса, связанного с неучётом при преподавании дисциплины смежных с ней дисциплин:
- отсутствие у студентов переноса знаний и умений, полученных при изучении одной дисциплины, в другую;
- непонимание назначения многих дисциплин, чему существенно способствует несовпадение требований, основных понятий по смежным дисциплинам (из-за разобщённости кафедр и преподавателей [3; 4]);
- высокая доля в учебной нагрузке студента рутинной работы за счёт дублирования и просто повторов материала в различных дисциплинах;
- низкий уровень мотивации у многих студентов к быстрому и качественному выполнению проектов, в том числе из-за отсутствия единого видения объекта проектирования.
Например, в дисциплине «Экономика отрасли», как правило, в качестве исходных данных задаются в «готовом виде» абстрактные значения инвестиций в электрическую сеть без учёта реальных схем-но-параметрических решений. С другой стороны, в дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» студентам в том же «готовом виде» преподносятся как единственный показатель технико-экономического обоснования развития электрических сетей — дисконтированные затраты. Причём нужно ли учитывать в составе данного показателя, например, издержки на амортизацию, остаётся без объяснений с отсылкой в курс «Экономика отрасли». Кроме того, в этих дисциплинах одни и те же коэффициенты, параметры и показа-
153
тели зачастую даже обозначаются по-разному. В результате, вопросы ценообразования и оценки финансово-экономической эффективности инвестиций в развитие электрических сетей рассматриваются не мультидисциплинарно, что приводит к непониманию студентом как единства и взаимосвязи соответствующих разделов двух вышеназванных дисциплин, так и важности этих вопросов для будущего специалиста, особенно в реалиях сегодняшнего дня.
Как следствие, на предприятиях требуется «дообучение» выпускника до требуемого уровня необходимых компетенций в течение нескольких лет. Устранение вышеотмеченных проблем можно осуществить, перейдя на систему сквозного курсового проектирования.
При сквозном проектировании результаты курсового проектирования по дисциплине фактически являются исходными данными для выполнения КП и РГР по последующим дисциплинам учебного плана, что соответствует реальному проектированию технических систем, когда результаты текущего этапа передаются на все другие. Таким образом, создаётся логическое целостное обучение в привязке к одному комплексному профессионально ориентированному проекту, причём как в результате последовательного (вертикального), так и параллельного (горизонтального) выполнения КП и РГР в соответствии со структурно-логическими связями дисциплин, для целенаправленного формирования профессиональных компетенций у выпускника [5; 6].
Отметим преимущества сквозного проектирования:
- студент решает единую комплексную задачу, связанную с реальными объектами проектирования, а не с абстрактными, как при дисциплинарном проектировании, самостоятельно обнаруживая логические связи между КП и РГР по отдельным дисциплинам;
- у студента формируется целостная, а не дисциплинарная, система знаний;
- обеспечивается устойчивая взаимосвязь процесса обучения с будущей профессиональной деятельностью студента, что стимулиру-
154
ет у него осознанную и целенаправленную работу в течение срока обучения в вузе;
- существенно уменьшается время на анализ исходных данных, исключаются дублирующиеся, как правило, рутинные, расчеты;
- стимулируется совершенствование содержания смежных дисциплин.
При полной интеграции сквозного проектирования в процесс подготовки выпускника оно может быть представлено как подготовительный этап выпускной квалификационной работы (ВКР), а результаты выполнения сквозного проекта могут стать составной частью ВКР [7]. В.В. Соболева и М.И. Шафиев считают, что сквозное проектирование должно пронизывать весь учебный процесс в вузе, а студент должен приступать к поэтапному выполнению ВКР через сквозные КП и РГР уже на первом курсе [3; 8]. По мнению В.Э. Штейнбер-га [9], свою эффективность показала система сквозного проектирования, при которой постепенно под руководством преподавателя в рамках выполнения РГР и КП с регулярным расширением и углублением разрабатывается тема ВКР. Именно выполнение КП и РГР по теме будущей ВКР является одним из мощных стимулов для включенности студента в учебный процесс (например, в виде быстрого и качественного выполнения КП и РГР) на протяжении всего периода обучения. Спорным остается вопрос о сроках выдачи студенту темы квалификационной работы.
Выдача студентам задания на ВКР бакалавра хотя бы в начале шестого семестра (т.е. за полтора года до ее защиты, а не в восьмом заключительном семестре, как это общепринято) позволяет последовательно разрабатывать отдельные части проекта, сократить сроки, выделяемые в учебном плане непосредственно на выполнение ВКР, а студентам - своевременно быть готовым к ее защите.
Несмотря на достаточно большое количество публикаций по сквозному и междисциплинарному проектированию, отмечающих преимущества такого подхода и описывающих результаты его вне-
155
дрения в учебный процесс, отсутствуют работы с четкими практическими рекомендациями по начальному построению системы сквозного проектирования, особенно применительно к направлениям подготовки в области энергетики и электротехники. В основном все публикации [2^-13 и другие] посвящены сквозному проектированию в области строительства и машиностроении либо проектированию в единой среде.
Проведённая работа позволяет сформулировать укрупнённые этапы, необходимые для построения системы сквозного проектирования: произвести декомпозицию реального проекта технической системы на отдельные относительно законченные составляющие, представляющие собой взаимосвязанные КП и РГР по отдельным дисциплинам; выбрать «отправную точку» - дисциплину, КП и РГР по которой станет поставщиком исходных данных для остальных КП и РГР, учитывая последовательность дисциплин в учебном плане; адаптировать учебный план и основную профессиональную образовательную программу в части порядка следования дисциплин и их структурно-логических связей.
В настоящее время по основной профессиональной образовательной программе подготовки бакалавров по профилю «Электроснабжение» направления «Электроэнергетика и электротехника» в Национальном исследовательском университете «МЭИ» в сквозное проектирование включены КП и РГР по следующим дисциплинам: «Электрические станции и подстанции», «Электроэнергетические системы и сети», «Системы электроснабжения» и «Экономика энергетики» (рис.).
Поскольку основной частью ВКР студентов данного профиля является проект районной электрической сети, то за стартовую точку сквозного проектирования был выбран КП по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети», изучаемой одной из первых (одновременно с дисциплиной «Электрические станции и подстанции»), В рамках данного КП студенты выполняют «эскизное проектирование»
156
ио определению схемно-параметрических решений связи источника питания с будущими понижающими подстанциями.
Рис. Связи КП и РГР в сквозном проектировании.
Исходными данными для КП по дисциплине «Электрические станции и подстанции» является рациональный вариант схемы районной электрической сети, выбранный в рамках предшествующего КП по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети», и расчётная нагрузка нового района города, планируемого к подключению к подстанции сети, определённая в рамках РГР по дисциплине «Системы электроснабжения». В рамках данного КП для одной из подстанций «своей» районной электрической сети студент рассчитывает токи короткого замыкания на шинах всех классов напряжения подстанции и выбирает основное электрооборудование. По значению расчётной нагрузки нового района города оценивается возможность подключения дополнительной нагрузки к данной подстанции, исходя из допустимой нагрузки и перегрузки трансформаторов подстанции. В свою очередь, по рассчитанным значениям токов короткого замыкания в РГР по дисциплине «Системы электроснабжения» определяется термическая стойкость кабельных линий, питающих новый район города.
157
На заключительном этапе сквозного проектирования в рамках РГР по дисциплине «Экономика энергетики» студенты рассчитывают основные технико-экономические показатели выбранных решений вышеперечисленных КП и РГР.
Представленная реализация сквозного проектирования программы бакалавриата по профилю «Электроснабжение» направления «Электроэнергетика и электротехника» позволяет:
- подготовить выпускника к решению предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом [14] профессиональных задач: сбор и анализ данных для проектирования, участие в расчетах и проектировании объектов профессиональной деятельности в соответствии с техническим заданием, проведение обоснования проектных расчетов;
- повысить уровень сформированности предусмотренных [14] профессиональных компетенций: способность принимать участие в проектировании объектов профессиональной деятельности в соответствии с техническим заданием и нормативно-технической документацией, соблюдая различные технические, энергоэффективные и экологические требования (ПК-3) и способность проводить обоснование проектных решений (ПК-4).
Для оценки влияния сквозного проектирования были сопоставлены результаты выполнения и защиты ВКР студентами групп, выполнявших КП и РГР по модели сквозного проектирования и выполнявших КП и РГР по традиционной схеме, когда задание на одну работу не связано с заданием на другие. В группе, выполнявшей КП и РГР по модели сквозного проектирования, существенно возросла мотивация к выполнению отдельных КП и РГР, а как следствие, увеличилась доля студентов, своевременно выполнивших КП и РГР и допущенных в плановый срок к защите ВКР, повысился уровень обоснования проектных решений и глубина проработки требуемого материала, средний балл защиты ВКР.
158
Таким образом, предлагаемая организация сквозного проектирования позволила: улучшить качество выполнения ВКР (содержательная часть ВКР изменилась как по глубине проработки, так и в отношении объема рассматриваемых задач); оптимизировать сроки выполнения ВКР и процедуру допуска ВКР к защите; повысить результативность защиты ВКР.
Однако опытное внедрение сквозного проектирования выявило «слабое звено» в организации учебного процесса - это взаимодействие как между отдельными преподавателями при консультировании студентов по КП и РГР, так и между кафедрами при согласовании содержания рабочих программ дисциплин и методик преподавания смежных разделов (модулей) дисциплин. Причём это согласование в значительной степени усложняется по мере роста количества кафедр, участвующих в сквозном проектировании. В настоящее время вся система сквозного проектирования реализована только на устных договорённостях. Поэтому для полноценного внедрения системы сквозного проектирования в первую очередь необходимо наладить командную работу кафедр и преподавателей, участвующих в подготовке студентов одной образовательной программы.
Источники
1. Примерный учебный план подготовки бакалавра по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника. Примерная основная образовательная программа высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 140400 Электроэнергетика и электротехника. М.: МЭИ (ТУ), 2010.
2. Ростовцев А.Н., Кульгина Л.А., Ивагценко Г.А. Математическая модель организации обучения инженеров-строителей сквозному курсовому проектированию с учётом компетентно-стного подхода // Сибирский педагогический журнал. 2008. №11.
3. Соболева В.В. Теоретические основы метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности инженера-строителя при изучении курса общей физики // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3.
4. Кожевников A.B. Реализация междисциплинарных проектов при разработке практико-ориентированных инженерных образовательных программ в рамках международных стандартов CDIO // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6.
159
5. Рыжкова Е.В. Формирование проектной компетентности будущих бакалавров туризма в вузе искусств и культуры на основе методики сквозного проектирования // Личность, семья и общество: вопросы педагогики и психологии: сб. ст. по материалам LVIII междунар. науч,-практ. конф. № 11 (56). Новосибирск: АНС «СибАК», 2015.
6. Кульгина JI.A. Междисциплинарная интеграция как основа разработки технологии сквозного курсового проектирования // Вестник Кузбасской государственной педагогической академии. 2013. №3(28).
7. Гринберг Г.М., Лукьяненко М.В., Пак Н.И. Организация непрерывной учебно-исследовательской деятельности студентов при выполнении дипломного проекта // Вестник Красноярского гос. пед. университета им. В.П. Астафьева. 2008. № 1.
8. Соболева В.В. Шафиев М.И. Современные проблемы подготовки инженера строительного профиля к проектировочной деятельности на занятиях по физике // Международный журнал экспериментального образования. 2012. № 12-1.
9. Штейнберг В.Э. Синергетика и технологии обучения // Образование и наука. 2005. № 1.
10. Горячев Н.В., Юрков Н.К. Опыт применения систем сквозного проектирования при подготовке выпускной квалификационной работы // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского. 2011. № 26.
11. Иванова И.Б. Курсовое проектирование по экономике со студентами технических специальностей // Альманах современной науки и образования. 2007. № 4 (4).
12. Завалишин Ю.К, Денисова Н.А. Сквозное проектирование как цикл дисциплин машиностроительных специальностей вуза: из опыта работы // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта CAD/CAM/PDM - 2012: сб. ст. XII международной научно-практической конференции. М., 2012.
13. Палкин Е.В., Розанова Т.С., Верт О.В. Развитие самостоятельной деятельности студентов посредством курсового проектирования // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2014. № 3.
14. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (уровень бакалавриата), утв. Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 3 сентября 2015 г. № 955.
THE IMPLEMENTATION OF THROUGH-THE-COURSE DESIGNING METHODS WHILE PLANNING THE PRACTICAL-ORIENTED EDUCATIONAL PROGRAMS IN THE FIELD OF ELECTRICAL ENGINEERING Shvedov G.V.
The article shows the necessity' of through-the-course designing in educational programs of high school and describes the experimental implementation of through-the-course designing methods in educational programs of bachelors in the field of Electric Supply.
Keywords: engineering education, the practical-oriented educational program, coursework, through-the-course design, interdisciplinary project, electrical power engineering.
Дата поступления 09.07.2016.
160
