CC BY
83
КОНТ ткпт
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -
^о-^оьи^ ЩР,ш. "-04 "гоЛ: - US:
ART 13189 УДК 378.147:004.9 Эл № фс 77-49965. - issn 2304-120X.
Скобелева Ирина Юрьевна,
старший преподаватель кафедры инженерной графики ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгород
skobeleva [email protected] Ширшова Ирина Александровна,
кандидат педагогических наук, доцент кафедры инженерной графики ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгород [email protected]
Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций
Аннотация. В статье рассмотрены основные компетенции, формирующие профессиональную направленность графической подготовки студентов технических вузов. Представлен опыт подготовки студентов к будущей профессиональной инженерной деятельности с использованием возможностей различных систем автоматизированного проектирования.
Ключевые слова: графическая подготовка студентов, профессиональные графические компетенции, профессиональная направленность, выбор программного обеспечения.
Перед профессиональным техническим образованием стоит сложная задача формирования профессиональной компетентности специалиста, основанной на совокупности знаний, умений и навыков, а также опыте самостоятельной деятельности и личной ответственности, которые обеспечивают наиболее полную реализацию профессиональных функций. Тенденции изменения социально-экономической среды и стремительно развивающегося процесса информатизации требуют достаточно быстрой адаптации будущего инженера к часто меняющимся условиям, а, следовательно, повышения значимости следующих компетенций [1, 2]:
- умение ориентироваться на рынке труда, менять профиль деятельности в зависимости от изменений стратегии развития предприятия или существующих технологий;
- способность работать в различных структурных подразделениях предприятия, быстро адаптироваться к специфическим требованиям рабочего места;
- способность и желание постоянно учиться, готовность связывать свою карьеру с продолжением образования;
- использовать возможности современной компьютерной техники и технологий;
- умение самостоятельно работать с информацией, принимать решения. Данные требования к личности будущего специалиста и качеству его образования побуждают несколько переосмыслить опыт структуры профессиональной подготовки в целом и графической подготовки в частности. Полное овладение чертежом как средством выражения мысли конструктора и как производственным документом осуществляется на протяжении всего процесса обучения в техническом высшем учебном заведении. Однако фундамент инженерно-графической подготовки закладыва-
f\j ■Л f\j
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
научно-методический электронный журнал ART 13189 УДК 378.147:004.9
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -2013. - № 09 (сентябрь). - ART 13189. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13189.htm. - Гос. рег.
Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120X.
ART 13189
ется при изучении таких дисциплин, как начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика, на базе которых будущий специалист сможет успешно изучать другие конструкторно-технологические и специальные дисциплины.
Рассмотрим основные обобщенные компетенции, которые, на наш взгляд, формируют профессиональную направленность графической подготовки студентов в процессе изучения инженерной компьютерной графики в техническом высшем учебном заведении. Согласно ФГОС студент в результате обучения должен обладать следующими компетенциями:
- способностью и готовностью применять методы графического представления объектов;
- способностью в составе коллектива участвовать в разработке проектной и рабочей технической документации новых или модернизируемых технических объектов, оформлении законченных проектно-конструкторских работ в соответствии со стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами в области профессиональной деятельности;
- готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию и обоснованию технических решений в рамках своей профессиональной компетенции;
- способностью и готовностью использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в своей предметной области;
- способностью приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий;
- способностью проектировать и обеспечивать моделирование технических объектов с использованием стандартных средств автоматизации проектирования в соответствии с техническим заданием в своей предметной области.
В Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева и его филиалах дисциплину «Инженерная компьютерная графика» студенты изучают на базе программного продукта AutoCAD компании Autodesk. При изучении дисциплины выполняется лабораторный практикум, основная функция которого - практическое освоение студентами научно-теоретических положений изучаемого курса в процессе решения учебно-исследовательских, экспериментальных и практических задач, формирование и развитие графических умений и навыков, реализация профессиональной направленности. Итогом изучения дисциплины является выполнение курсовой работы по теме «Чтение, деталирование и моделирование чертежа общего вида», когда уже сформированы необходимые умения как в традиционной, т.е. ручной, так и компьютерной технологии и студенты переходят к овладению приемами решения более сложных инженерных задач, составляющих основу проектно-конструкторской деятельности.
Как показывает практика, уровень аппаратного и программного обеспечения технических вузов достаточно высок, но потенциал информационно-коммуникационных технологий как средства повышения качества подготовки специалиста в образовательной практике используется недостаточно; ключевая для обучения и самообразования информационная компетенция студентов формируется слабо и не играет определяющей роли в становлении профессиональной компетентности студентов технического вуза [3]. Следовательно, одним из наиболее актуальных вопросов является разработка методологических основ теории и практики применения информационных образовательных ресурсов как фактора эффективного формирования профессиональных компетенций [4].
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
КОНТ TFFÍT
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -
^о-^оьи^ ЩР,ш. hSPÆpSï’Æ3™9- "-0'4 "гоЛ: - US:
ART 13189 УДК 378.147:004.9 Эл № фс 77-49965. - issn 2304-120X.
Поэтому в рамках выполнения курсовой работы по инженерной компьютерной графике студентам автомобильного института и факультета автоматики и электромеханики было предложено использовать наряду с AutoCAD дополнительное программное обеспечение. К рассмотрению были представлены версии известных пакетов, предназначенные для проектирования, конструирования, моделирования, визуализации, создания технической документации в самых разных областях производства: Mechanical Desktop, MechaniCS, Inventor, 3D Studio Max, SolidWorks, T-FLEX CAD, CATIA, Компас и др. После самостоятельного сравнительного анализа студентами было выбрано дополнительное программное обеспечение: в основном студенты остановили свой выбор на программах Inventor и 3ds Max компании Autodesk. Причем выбор обосновывался, как правило, двумя основными причинами:
- данные программные продукты были уже знакомы студентам;
- возможностью свободного доступа к учебному лицензионному бесплатному программному обеспечению, предоставляемому разработчиком.
Варианты использования выбранных программ не регламентировались. В процессе работы студенты самостоятельно освоили выбранные программные продукты. Причем средства информатизации рассматривались, во-первых, как объект изучения, во-вторых, как специфический инструмент инженерного познания, используемый в процессе обучения, и, наконец, как средство, с помощью которого производилось обучение. Как показала практика, данная работа потребовала более высокого уровня самостоятельности, умения сравнивать, как одна и та же задача решается в разных системах проектирования. Студенты научились перерабатывать и систематизировать знания, обобщать их и делать собственные выводы, приобретая, таким образом, первоначальные навыки исследовательской и профессиональной деятельности. Таким образом, можно сделать вывод о том, что педагогически целесообразное использование нескольких систем автоматизированного проектирования обеспечило:
- предоставление студентам больше инструментальных возможностей исследования, конструирования, моделирования;
- индивидуализацию и дифференциацию процесса обучения;
- повышение мотивации обучения;
- расширение и углубление изучаемой профессиональной области знаний;
- расширение сферы самостоятельной профессионально-ориентированной деятельности студентов.
В результате данного эксперимента были получены следующие варианты выполнения курсовых работ: для создания модели использовали чаще AutoCAD, реже - Inventor, для визуализации использовали чаще 3ds Max, реже - Inventor, для создания анимационного ролика использовали чаще 3ds Max, реже - Inventor, для создания документации, как правило, использовали AutoCAD. Результаты некоторых работ приведены на рис. 1, 2.
Студенты, принявшие участие в данном эксперименте, отметили, что знания, умения и опыт, приобретенные при изучении инженерной компьютерной графики, в дальнейшем могут быть использованы при освоении других программных продуктов в курсе обучения общетехническим и специальным техническим дисциплинам, при выполнении курсовых и дипломных проектов. Также они выразили желание и готовность освоить и другие программы автоматизированного проектирования, необходимые для использования в области профессиональной деятельности.
В рамках подготовки студенческой научно-практической конференции НГТУ им. Р. Е. Алексеева по графическим дисциплинам [5] перед студентами была поставлена
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -2013. - № 09 (сентябрь). - ART 13189. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13189.htm. - Гос. рег.
Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120X.
КОНТ ТЕПТ
научно-методический электронный журнал ART 13189 УДК 378.147:004.9
более серьезная задача. Студентам института ядерной энергетики и технической физики было предложено создать произвольную техническую конструкцию с достаточной степенью достоверности. По предложению студентов была выбрана модель робота, предназначенного для сбора нефти с поверхности воды. Прежде чем приступить к работе, студенты получили возможность самостоятельно определить критерии выбора программного обеспечения в зависимости от поставленной перед ними конструкторской задачи. По результатам данного этапа была составлена сравнительная таблица возможностей использованного программного обеспечения (табл. 1).
Рис. 1. Сборочная единица ««Ролик поддерживающий» в системе AutoCAD
Рис. 2. Сборочная единица «Ролик поддерживающий» в системе 3ds Мах
После самостоятельно проведенного сравнительного анализа и обоснования выбора программного обеспечения студенты были разделены на конструкторские бюро, целью которых являлась разработка конструкции робота в разных системах автоматического проектирования: AutoCAD, Inventor, 3ds Max, КОМПАС и SmartPlant 3D. В процессе работы студенты не только самостоятельно освоили данные программные
гм yj nj
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
КОНЦЕПТ
научно-методический электронный журнал ART 13189 УДК 378.147:004.9
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -2013. - № 09 (сентябрь). - ART 13189. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13189.htm. - Гос. рег.
Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120X.
продукты, но и решили некоторые конструкторские задачи, не предусмотренные классическим курсом инженерной компьютерной графики, например, разработали конструкцию привода транспортера и гребного винта.
Таблица 1
Сравнительная таблица возможностей используемых программных продуктов
Программный продукт Достоинства Недостатки
AutoCAD компания Autodesk - полный набор инструментов для эффективного проектирования и создания документации; - мощные инструменты моделирования; - большие возможности визуализации объектов и достаточно реалистичное изображение; - легкий импорт и экспорт - отсутствие проводника операций; - отсутствие возможностей для создания анимационных роликов
Inventor компания Autodesk - большая база международных стандартов; - большая библиотека стандартных изделий и материалов; - полный набор инструментов для эффективного проектирования и создания документации в любой отрасли промышленности; - широкие возможности моделирования, анимации и рендеринга; - удобные средства моделирования движения и расчета напряжений и динамических нагрузок; - большие возможности редактирования в любой стадии разработки изделия - невозможность редактирования трехмерных твердотельных моделей, экспортированных из AutoCAD
3ds Max компания Autodesk - мощные средства моделирования, анимации и рендеринга; - легкий импорт моделей из других программ - невозможность создания точного 3D-прототипа изделия; - возможность использования в машиностроении только для визуализации
ê ¡= 9 ^ % s§ - простой и высокоэффективный чертежноконструкторский редактор; - готовые библиотеки для различных областей применения; - поддержка российских стандартов; - наличие встроенного обучения; - автоматическое получение чертежа по модели - недостаточные возможности для создания реалистичного изображения; - проблемы с импортированием трехмерных моделей из других программ
SmartPlant 3D компания Intergraph - простота использования; - автоматизированное генерирование изометрических и ортогональных чертежей из созданных трехмерных моделей; - возможности вывода готовых чертежей в AutoCAD; - возможности сетевого использования - ограниченная сфера применения (нефтегазовая, атомная промышленность, тепло- и электроэнергетика) - сложности в создании реалистичного изображения
При выполнении поставленной задачи студентам необходимо было осуществить:
(V Г /V
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
научно-методический
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -
дет 13189
- поиск типичных приемов решения конструкторской задачи, знакомых из предыдущего учебного опыта или технической литературы;
- графическое отображение начальных этапов поиска для нескольких вариантов решения (эскизный проект);
- анализ полученных вариантов решения и выбор наиболее оптимального варианта;
- умение разработать форму объекта с точки зрения его конструкторских, технологических и даже эстетических параметров;
- уточнение формы конструируемого объекта и способов соединения составляющих его частей между собой;
- разработку и анализ объекта на основе исходных данных и дополнительных предметно-графических опор (умение разработать форму объекта с точки зрения его геометрических, конструкторских и технологических параметров; умение обосновать необходимость использования состава изображений);
- моделирование механизма в целом и его отдельных частей и анимация процесса его работы;
- создание комплекта конструкторской документации;
- анализ и презентация результата.
Учебная деятельность была менее регламентированной, а задания - более сложными и разноплановыми. В ходе работы конструкция механизма уточнялась, а иногда и существенно изменялась, т.е. студентами были проанализированы ошибки и установлены пути их исправления. Все это побуждало студентов к оперированию дополнительными справочными материалами (например, для подбора современных крепежных изделий), более глубокому анализу получаемой информации и прочному ее усвоению, необходимости расширения и углубления изучаемых предметных областей, интеграции изучаемых предметов или отдельных тем, отработке приемов рациональной работы и формированию индивидуальных стратегий творческой деятельности. Систематический и индивидуально направленный контроль за учебно-творческой деятельностью студентов включал контроль, самоконтроль, взаимоконтроль в зависимости от этапа работы и степени самоорганизации каждого студента. Все это позволило закрепить, углубить, систематизировать знания; позволило научиться грамотно, свободно оперировать графической и общетехнической терминологией, доказательно отвечать на возникающие вопросы и отстаивать собственную точку зрения. Результаты некоторых работ приведены на рис. 3, 4.
По результатам проведенного эксперимента предполагается дальнейшая работа с целью более глубокого исследования вопросов о методах и организационных формах эффективного формирования профессиональных инженерно-графических компетенций с использованием информационно-коммуникационных технологий в рамках учебного процесса, направленных на профессиональное становление будущего специалиста.
В качестве результатов эксперимента отметим углубление знаний в предметной области, профессиональное развитие студентов, формирование интереса к профессиональной деятельности, осознание необходимости постоянного расширения кругозора в области информационно-коммуникационных технологий. Кроме того, эксперимент позволил его участникам утвердиться в правильности выбора направления профессиональной деятельности. Для некоторых студентов данный эксперимент послужил стартовой площадкой для начала профессиональной деятельности на одном из
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
КОНЦЕПТ
научно-методический электронный журнал ART 13189 УДК 378.147:004.9
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проектирования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. -2013. - № 09 (сентябрь). - ART 13189. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13189.htm. - Гос. рег.
Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120X.
предприятий Нижнего Новгорода, непосредственно связанной с геометрическим конструированием и моделированием.
Готовность к непрерывному поиску нового, актуального знания, к грамотному осуществлению информационных процессов - одна из профессиональных компетенций специалиста в любой отрасли, которая определяет успешность его личностного роста и социальную востребованность. Активное применение в обучении информационно-компьютерных технологий и формирование творческого мышления и конструкторских навыков позволит сделать обучение более эффективным и интересным для студентов, а также станет основой для последующего их обучения и будущей профессиональной деятельности [6].
Рис. 3. Робот в системе Inventor Рис. 4. Робот в системе КОМПАС
Ссылки на источники
1. Матвеева Т. А. Формирование профессиональной компетентности студентов технического вуза в условиях информатизации образования: автореф. дис. ... доктора пед. наук.- Н. Новгород, 2008. - 46 с.
2. Лятецкая В. И. Особенности изучения графических дисциплин при подготовке бакалавров техники и технологии // Школа университетской науки: парадигма развития. - 2010. - № 1 (1), том II. - С. 271-273.
3. Матвеева Т. А. Указ. соч.
4. Пузанкова А. Б. Формирование профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике (на примере специальностей машиностроительного профиля): автореф. дис. ... канд. пед. наук. - Самара, 2012. - 24 с.
5. Черноталова К. Л. Организация самостоятельной работы студентов как фактор формирования профессиональной инициативы // Концепт. - 2012. - № 11 (ноябрь). - ART 12147. - 0,3 п. л. - URL: http://www.covenok.ru/koncept/2012/12147.htm.
6. Там же.
Skobeleva Irina,
Senior lecturer of the Department of engineering graphics, Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev, Nizhny Novgorod skobeleva [email protected] Shirshova Irina,
Candidate of Pedagogical Sciences, Associate professor of the Department of engineering graphics, Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev, Nizhny Novgorod [email protected]
Choice, studying and using cad/cam systems like means of forming professional graphics competencies
nu -7 nu
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
КОНТ ТШТ
научно-методический электронный журнал ART 13189 УДК 378.147:004.9
Скобелева И. Ю., Ширшова И. А. Выбор, освоение и применение систем автоматизированного проекти рования как средство формирования профессиональных графических компетенций // Концепт. 2013. - № 09 (сентябрь). - ART 13189. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13189.htm. - Гос. рег.
Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120X.
Annotation. Examined main competencies that forms professional trend of graphics studying in technical universities. We are showing experiences of teaching students for using CAD/CAM systems for future use in professional engineering and using different systems in projecting.
Keywords: engineering graphics studying, professional graphics competencies, professional trends, choosing software.
Рекомендовано к публикации:
Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
977230412013509
http://e-koncept.ru/2013/13189.htm
