ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ КАЧЕСТВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОСНОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучены возможности внедрение цифровых технологий и современных методов учебного процесса в инженерном образовании, использование компьютерной графики и геометрического моделирования для повышения качества подготовки инженеров.

ABSTRACT

This article explores the possibilities of introducing digital technologies and modern methods of the educational process in engineering education, the use of computer graphics and geometric modeling to improve the quality of training for engineers.

Ключевые слова: инженерная графика, Компас 3d, AutoCAD, SolidWorks, моделирование, компьютерной графики

Keywords: engineering graphics, Compass 3d, AutoCAD, SolidWorks, modeling, computer graphics

Одним из главных и приоритетных задач высшего технического и профессионального образования является налаживание системы подготовки высококвалифицированных кадров, способных найти свое место на рынке труда, внести достойный вклад в стабильное развитие социальной сферы и отраслей экономики.

В целях определения приоритетных направлений системного реформирования высшего образования в Республике Узбекистан, поднятия на качественно новый уровень процесса подготовки самостоятельно мыслящих высококвалифицированных кадров с современными знаниями и высокими духовно-нравственными качествами, модернизации высшего образования на основе передовых образовательных технологий была утверждена «Концепцию развития системы высшего образования Республики Узбекистан до 2030 год» [1]. Это позволило в условиях перехода к уровневой структуре высшего образования стратегические ориентиры модернизации отечественного образования определяющих в качестве результата подготовки выпускников сформированность их общекультурных и профессиональных компетенций.

Согласно статистическим данным Агентства статистики при президенте Республики Узбекистан в ВОУ (университеты, академии, институты) количество студентов в 2017/2018 учебном году составляет 140,2 тысячи, 2018/2019 – 192,3 тысяча, 2019/2020 – 244,0 тысяча, 2020/2021 - 328,7 тысяча и в 2021/2022 – 461,0 тысяча обучающихся [2].  При этом рост за последние пять лет  превысил 300 тысяч человек, 25% которых приходятся на технологические ВОУ [1], подготавливающие инженеров технологов способные возглавлять современные производственные технологические процессы.

Технологические ВУЗы Республики Узбекистана в основном ориентированы, которые готовят специалистов для предприятий химической, нефтеперерабатывающей, биохимической отрасли, строительных материалов, фарфора-фаянсовой, мебельной, деревообрабатывающей, масло-жировой, мука-мольной, консервной, мясо-молочной промышленности и других [3].

Поиск педагогических условий, средств и методов обучения, внедрение которых в образовательный процесс способствует формированию профессионально значимых качеств при изучении таких дисциплин как «Инженерная графика», «Компьютерная графика» являются актуальными  при подготовке инженеров-технологов. Эти дисциплины дают базовые графические знания, которые формирует пространственно-образное мышление будущих технологов, без которого невозможно представить производственно-техническое образование.

В системе высшего образования сложились различные подходы по обеспечению качества профессиональной подготовки выпускников. Каждый из подходов имеет свои определенные преимущества. Одним из наиболее перспективных подходов выступает интегративно (кредитно)-модульный, позволяющий на основе модульного построения учебного процесса, интегрировать изучаемый материал и выходить на более высокий качественный уровень в профессиональной подготовке инженеров технологов. В связи с этим актуален поиск новых путей совершенствования их подготовки через создание методических систем обучения, разработанных на интегративно-модульной основе и ориентированных на подготовку конкурентоспособных специалистов.

Для построения учебного процесса по кредитно-модульной системе обучения были изучены учебные планы и программы 1 курса бакалавриата, так, например, для освоения предмета «Инженерная графика» студентам выделено 4 кредита, это 120 часов. Из них 24 часа лекции и 24 часа практических занятий и 72 часа на самостоятельную работу. Стоит отметить, что увеличение доли самообучения в образовательном процессе, особенно по предметам «Инженерная графика» и «Компьютерная графика» даёт возможность студентам самостоятельно закрепить полученные на лекционных занятиях знаний путем приобретения навыков осмысления и расширения их содержания, подготовки к практическим работам, сдаче промежуточных и итоговых контрольных работ. Самостоятельная работа даёт возможность студенту самостоятельно планировать освоение учебных материалов, чтобы в будущем стать конкурентоспособным профессионалом в выбранной области. В то же время это способствует совершенствованию системы оценивания и образовательных технологий преподавания, включающие выполнение индивидуальных заданий способствующих развитию навыков самостоятельной работы по предмету. Для самостоятельной работы были подготовлены учебно-методические пособия, позволяющие развить пространственное воображение обучающихся, закрепляя их навыки и знания по чтению чертежей. Многие иллюстрации к учебно-методическим пособиям выполнялись в графических редакторах «AutoCAD», «SilidWorks», «Компас».

Рисунок 1. Компьютерное моделирование червячных передач

При подготовке специалистов особое место имеет педагогические работники, так освоение вышеуказанных дисциплин в техническом ВУЗе необходим приоритет преподавания специалистам с техническим образованием, так преподаватель дисциплины должен быть технологом выбранной отрасли, обладающий компетенциями, владеющим методикой преподавания и технологии и в совершенстве знать содержание учебного материала преподаваемого предмета. В целом преподаватель является частью методической системы, направленной на повышение методической подготовленности и способности успешно решать образовательные задачи в условиях подготовки технических специалистов. Данный факт диктует необходимость проектирования методической системы учебного процесса и обеспечения целенаправленной подготовки инженеров технологии, способных качественно осуществлять профессиональные навыки. Такая подготовка может осуществляться на основе кредитно-модульного построения учебных курсов, обеспечивающих профессиональной подготовки инженеров технологов гибридными методами преподавания специалистами одновременно владеющими дисциплинами «Инженерная графика», «Компьютерная графика» и технологическими процессами, что диктует необходимость соответствующего развития методической системы.

Современное техническое образование подразумевает хорошую подготовку в области инженерного черчения, начертательной геометрии, 3D моделирования, владение программами компьютерной графики и технологическим оборудование и процессами. Графический язык рассматривается как язык делового общения, принятый в науке, технике, искусстве, содержащий геометрическую, эстетическую, техническую и технологическую информацию.

В процессе преподавания «Инженерной графики» студенты изучают курсы «Стандартные резьбовые крепежные детали и их условные обозначения» (2 часа лекции и 2 часа практических занятий), учитывая , что этот курс является основным разделом в развитии производственно-технического образования, и для формирования  полного представление о разъёмных и неразъёмных соединениях нужно изучить соединение деталей болтом; соединение деталей шпилькой; соединение деталей винтами; разъёмные и неразъемные соединения; соединение клином; соединение штифтом; шпоночное соединение и т.д.

Кроме этих курсов необходимо освоить курсы «Передачи и их элементы», «Фрикционные передачи», «Ременные передачи», «Цепные передачи», «Зубчатые передачи», «Реечные передачи», «Червячные передачи» и уметь выполнять расчет параметров детали, выполнить рабочий чертеж элементарного звена передачи, уметь построить изображения червяка и червячного колеса образующих червячную передачу и т.д.

При внедрении кредитно-модульной системы, позволяющий на основе модульного построения учебного процесса необходимо пересмотреть аудиторные и самостоятельные часы, выделенные дисциплине, учитывая, что для подготовки инженеров-технологов дисциплина является основой технических и технологических решений.

Рисунок 2. Компьютерное моделирование сборки механизма с червячной передачей

Методическим решением этой проблемы является 3Д моделировании элементов, позволяющие с помощью компьютерной графики во-первых, реалистическое изображение деталей, во вторых можно графически воссоздать процесс сборки соединений, выбрать типы резьбы, вставить из «библиотек» приложений гайки, винты, болты и т.д., вывести на чертеж, сделать разрез, составить спецификацию и т.д. Имеется возможность воссоздать в 3Д реальности элементы передачи, зубчатые, ременные, червячные передачи можно смоделировать в программе SolidWorks, и задать готовым моделям передач «движения». И еще, преимуществом 3D-моделирования в процессе обучения и в целом, заключается в свойственной этой технологии ассоциативности. Стоит изменить размер одной детали в сборке, как соответствующим образом поменяются размеры связанных с нею элементов, причем эти перемены будут отражены на чертежах и в спецификациях. В результате значительно сокращаются объем ручной работы и число ошибок, в то время как использование 2D-инструментов превращает внесение изменений в каждом чертеже и сборке.

Таким образом, на сегодняшний день в учебном процессе одновременно применяют оба метода преподавания инженерной графики – традиционная двухмерная графика в чертежах и современная трехмерная графика в моделях. Но, несмотря на такие многочисленные достоинства, до полной победы 3D над 2D еще далеко. По данным опроса не все преподаватели применяют компьютерную технологию в процессе образования, а склоны к традиционному преподаванию.

Почему же преподаватели продолжают держаться за "плоское" проектирование? На это есть целый ряд причин. Прежде всего, не стоит забывать, что чертежи никто не отменял. Но есть графически приложения, с которыми легко чертить с помощью компьютера, а не вручную. Во-вторых, не все преподаватели имеют навыки работы с новыми технологиями. И для этого есть решение, можно их обучить новым навыкам.

Проведенные нами исследования и очередной опрос выявил ряд недостатков в преподавании и в процессе усвоении технического характера дисциплины, в частности именно «Инженерной графики» (в скобках указаны процентное значение из всех опрошенных студентов):

• Не достаточное количество аудиторных часов по предмету (85%);
• Не достаточное количество современной технической литературы на государственном языке (10%);
• Не связанность данных тем по предмету с практической реальностью (55%);
• Плохое материальное обеспечение аудиторий, в частности компьютерами (63%);
• Нет в графических заданиях реальных деталей, применяемых в инженерной деятельности (71%);
• Нехватка квалифицированных преподавателей по предмету (34%)

В исследовательских целях нами были проведены несколько опросов, для улучшения качества образования именно в этом направлении. Следует отметить, что предмет «Инженерная графика» входит в группу сложных для усвоения дисциплин. Сложившаяся за последние десятилетия тенденция к сокращению аудиторных часов, отводимых на предмет, диктует необходимость разработки интенсивных методик обучения. Исходя из специфики преподавания предмета «Инженерная графика» нами предложены методические рекомендации по преподаванию дисциплины:

• Как известно дисциплине свойственны материалы графического характера требующие изложения материала на доске графическими чертежами, что приводит к нерациональному использованию лекционного времени. Для этого рекомендуется использовать мультимедийные проекторы для содержательного, наглядного и понятного изложения лекционного материала.
• Для рационального и содержательного использования образовательного времени рекомендуется преподавателям обеспечить студентов рабочими тетрадями, в которых уже в кратком содержании будет изложен лекционный материал, а графическую часть студент должен заполнить в ходе лекции. Это сократить время и для студента, и для преподавателя.
• Составить тематический план дисциплины с учётом пререквизитных и постреквезитных дисциплин. Это даст возможность понять связь и значимость между дисциплинами.

• Использовать учебные планы и программы, разработанные на основе зарубежного опыта с привлечением международных экспертов. Изучить зарубежный опыт при создании силлабуса по дисциплине. Это способствует подготовке высококвалифицированных кадров.
• Использовать компьютерные технологии, привить навыки 3Д моделирование к каждой теме по дисциплине. Этим мы достигнем формированию и развитию современных навыков студентов.
• Обязательно добавить в графические задания детали используемые в промышленности, задавать задания графического изображения чертежа реальных деталей, с конкретными соответствующими названиями. Это даст возможность в будущем легко ориентироваться в наименовании деталей.

Список литературы:

1. Указ Президента Республики Узбекистан, от 08.10.2019 г. № УП-5847
2. Информационные ресурсы Агентства статистики Республики Узбекистан (https://stat.uz/ru/press-tsentr/novosti-goskomstata/27193-o-zbekiston-universitetlaridagi-talabalar-soni-2)
3. Материалы официальных сайтов технологических ВУЗов.