«Лёд тронулся, господа, присяжные заседатели!» или «грузите» в компьютеры лицензионные «апельсины»…

ПРОБЛЕМЫ И ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  НА КАФЕДРЕ «ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА»   САМАРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ  (СамГУПС)

 

[http://www.samgups.ru/photo/gallery/app/images/smgps/2-large.jpg]

Мулюкин О.П., доктор технических наук, профессор по кафедре   инженерной графики, Заслуженный деятель науки Российской Федерации

          Общие сведения о кафедре ИГ: согласно штатному расписанию  на кафедре - 6,75 ставок штатных преподавателей  и  1 совместитель (все со степенями, из них 2 доктора наук, профессора по кафедре инженерной графики). Объем учебной нагрузки на 2013-2014 учебный год равен 5773,5 часов, которая распределяется по 11 закрепленным за кафедрой специальностям:

          1. САУ  - Системный анализ и управление

          2.МР   -  Мехатроника и робототехника

          3. И   -  Информатика и вычислительная техника

          4. СМ  -  Стандартизация и метрология

          5. ТБ   -  Техносферная безопасность

          6. Д   - Эксплуатация железных дорог)

          7. АТС, ЭС, ОД   -  Системы обеспечения движения поездов

          8.  ЭЭ   -  Электроэнергетика и электротехника

          9. НТТС  -  Наземные транспортно-технологические средства

          10. ПС   -  Подвижной состав железных дорог (Вагоны, Локомотивы, Высокоскоростной    наземный транспорт, Электрический транспорт жел. дорог, Технология производства и ремонт подвижного состава)

          11. СЖД – Строительство ж/дорог, мостов и транспортных тоннелей

        Индивидуальность и неповторимость кафедры инженерной графики в том, что она развивает  у вчерашних школьников, вошедших в ряды студентов первого  курса, пространственное мышление и  конструкторско-компьютерные  навыки, уровень которых предопределяет  успешность освоения ими специальных дисциплин на старших курсах. И на повышение этого уровня нацелены  «обкатываемые» на кафедре ИГ  в настоящее время

инновационные  образовательные  технологии  при чтении курса лекций по теме «Компьютерная графика» с четко сформулированной целью – научить студента правильно и рационально использовать современный инструмент – компьютер для создания чертежа  на базе качественного освоения основных принципов конструирования и проектирования, закрепления полученных знаний при изучении требований стандартов ЕСКД (Единая система конструкторской документации) и СПДС  (Система проектной документации для строительства). Учебный процесс на кафедре ИГ построен  на первоначальном   изучении и усвоении  студентами 1 курса   дисциплин «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика» с последующим переходом к курсу «Компьютерная графика», в котором  инструментом является  «электронный кульман», позволяющий   создавать чертежи  конкретных изделий  с расчетно получеными размерами под требуемые  массо-инерционные заоактеристики из проделанного  инструментом прочностного расчета. Это позволяет, как  создавать самые разнообразные компьютерные модели с подобранным для нее соответствующими массо-инерционными характеристиками, так   и  выпускать   окончательные  чертежаи 3-х мерных твердотельных моделей (модели 3D).

         Три   этапа   освоения и внедрения инновационных образовательных технологий  на кафедре ИГ  для достижения поставленной  цели:

          I этап.  Формулирование профессорско-преподавательским составом кафедры (ППС)   задач по обеспечению  доступности  и качественного  освоения студентами  используемых  инновационных образовательных технологий:

         1. Подбор данных, приведенных в технической литературе, по развитию компьютерной графики, включая обзор наиболее применяемых в нашей стране и за рубежом компьютерных комплексов и программ.

         2. Ознакомление с принципами и направлением развития компьютерной графики, комплексным решением вопросов конструирования и проектирования от начального этапа до разработки  рабочего чертежа, оценка возможностей использования систем автоматизированного проектирования (САПР) а учебном процессе.

         3. Освоение наиболее популярных графических редакторов, к которым относятся AutoCad -  флагман трехмерной векторной графики, разработанной фирмой Autodesk (США) и КОМПАС-ГРАФИК  (КОМПАС 3D) – российский аналог программы AutoCad, выпускаемый компанией АСКОН (графические редакторы, позволяющие отображать на экране всю необходимую графическую и текстовую информацию, которая сопровождает разработку проекта).

         4. Изучение используемых в графических редакторах  «инструментов» и отработка навыков работы непосредственно на компьютере.

         5. Использование для построения  чертежа прикладных программ и библиотек.

         6. Отработка принципов построения и компоновки чертежа, рациональное использование видов и слоев, введение в рабочее пространство чертежа текстовой документации.

         7. Изучение  основ  и приемов трехмерного  моделирования, включающего  понятие  рабочего трехмерного пространства, режимы отображения и просмотра, методы каркасного и поверхностного моделирования, принципы создания ассоциативного чертежа.

         8. Освоение приемов строительного  черчения в составе графических редакторов  и особенностями  оформления  в них графической и текстовой документацией.

    

         II этап .  «Обкатка» лекций и практических (лабораторных) занятий по  курсу «Компьютерная  графика»

         В  настоящее время  указанная «обкатка» ведется  ведущим преподавателем кафедры, доцентом В.Л. Бересневым для студентов пяти групп (гр.СЖД21 … СЖД-25) специальности 271501 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство», причем курс включает два раздела: «AutoCad» и «КОМПАС». Количество часов по программе –  72 часа, из них – 18 час. –  на чтение лекций; 18 час. - на проведение лабораторных работ и 36 час. – на самостоятельную работу студентов. До начала «обкатки» была выполнена большая подготовительная работа:  темы читаемых лекций были согласованы с темами практических (лабораторных) работ; для практических занятий  разработаны и продолжают разрабатываться методические указания, непосредственно совпадающие с лекционным материалом. При этом учитывалось, чтобы  при использовании методических указаний студентами были проработаны ряд тестовых упражнений, позволяющих производить построения различными способами. Причем по завершению их выполнения в группах выдаются индивидуальные задания для самостоятельной работы. При этом  ППС кафедры исходил из твердой уверенности, что наиболее хорошие результаты изучения  предмета (курса «Компьютерная графика») при отведении  на  практические  работы только  18 академических часов могут быть достигнуты только при постоянном диалоге «преподаватель-студент» входе которого до каждого студента доводятся   понятность  условий   и  особенности выполнения равнозначных по сложности индивидуальных  занятий, которые, разумеется, по уровню сложности выше уровня  сложности тестовых заданий.

         Как правило, лекция начинается с анализа уже пройденного и отработанного ранее материала. Затем  делается плавный переход к новому материалу, который начинается с заранее подготовленных примеров. Эти примеры транслируются в виде последовательного показа слайдов и общего обсуждения. Далее, приводится основной материал лекции. При необходимости лекция заканчивается  непосредственным выполнением примеров построения изображений (одного или двух) на индивидуальном компьютере.

         На сегодняшний момент  в указанных группах прочитано 4 лекции из 9 лекций. В конце семестра запланирован зачет по выполненным работам и устной зачет по 90 вопросам, розданных студентам в начале семестра.

          Проявление признаков и привлекательности   инновационных  образовательных технологий в том,  что при их использовании не  задействуются традиционные плакаты и физические модели, а в компьютерном виде  по каждой отдельно взятой теме приводятся примеры построения  конкретных объектов или их фрагментов, - в частности, от простого к сложному, - и на каждой лекции дается пример построения простого чертежа  этих фрагментов,  детализируемых в последующем на практических (лабораторных) занятиях.

           III этап. Обработка результатов «обкатки» и выявление проблем , затрудняющих или ухудшающих  качество использования  инновационных образовательных технологий  в учебном процессе кафедры ИГ.

           Результаты «обкатки» и выявленные проблемы представимы в виде:

           1. При принятой  первоначально интенсивной программе изучения   тем практических занятий пропуск  студентом двух-трех практических занятий не позволит получить  полностью заявленный объем знаний. Кроме того, ориентировочно в каждой группе от 5% до 10%  имеются весьма успешные студенты,  выполняющие  задания с большим опережением  относительно основной массы студентов. Это обстоятельство  предопределяет необходимость  работы преподавателя  работать индивидуально с различными  студентами группы.

           2. Постановка лекций  без визуализации интерфейса компьютера, примеров построения и выполнения фрагментов чертежа и дополнительного сопутствующего материала по конкретным темам не эффективна и практически не имеет смысла. Выход видится в проведении лекций в  специально предназначенных для этого аудиториях, оборудованных большим экраном повышенной четкости (даже  в аудитории 5217 на   имеющемся  экран  невозможно  детальное, фрагментное  отражение  составных  элементов чертежей  и пояснение  отдельных составляющих интерфейса).

           3. Кроме инструкций и пособий  к графическим редакторам   не существует  учебников  по курсу «Компьютерная графика» в таком виде, как они представлены по курсам «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика» и сопровождающие их сборники  задач. Интересующий материал в принципе можно найти в популярной и технической литературе. Поэтому приходится в каждом конкретном случае  затрачивать значительное время на синтезирование   необходимого материала, выстраивая канву изложения в доступном и понятном виде.

         4. Предусмотренная программой самостоятельная работа студентов в количестве 36 час. по курсу «Компьютерная граика»  крайне не эффективна. Во-первых,  практически нет условий для такой работы. Компьютеры с требуемыми для занятий графическими редакторами,  включая необходимые библиотеки и приложения, студенты не имеют. Версии компьютерных программ различны и не позволяют «открывать» предоставляемый материал на цифровых носителях. В компьютерных классах нет приложений, позволяющих оперативно выполнять экспорт и импорт графического материала и  пользоваться передачей данных через Интернет.  Во-вторых, кафедра ИГ не иеет предназначенных для обучения компьютеров, более того, лицензионных программ изучаемых графических редакторов. В-третьих, для чтения лекций преподавателям приходится использовать  личную аппаратуру с  бесплатной, не лицензионной «начинкой», ибо  на лицензионную «начинку»   скромно живущий преподаватель тратиться  не хочет и не обязан. В-четвертых, рабочей программой не предусмотрены часы, позволяющие принимать  индивидуальные задания вне звонковых часов, а в пределах практических занятий это сделать практически проблематично, нет времени. Не спасет ситуация и практика некоторых вузов нашей страны, когда в качестве заданий для самостоятельной работы предлагают написание рефератов по отдельным  разделам курса «Компьютерная графика». Анализ данных о результатах рецензирования студенческих работ показывает, что представленные рефераты самостоятельно студентами не разрабатываются, а «перекачены» с Интернета или друг у друга с ошибками и неточностями. Учитывая данный фактор, необходимо принимать другие критерии при разработке рабочих программ и разделении учебных часов.

          Общие замечания  по негативным моментам, ухудшающих  качество учебного процесса:

      1.  На данный момент развития экономики в нашей стране для инженерных специальностей просто необходимо уделять значительно большее внимание  и время изучению базовых дисциплин. Фактически уровень подготовки студентов за последние пять лет резко снизился. Если раньше для специальности 271501 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» было предусмотрено по курсу «Начертательная геометрия» 18 лекций, то в настоящее время только  9. Раньше практические занятия по машиностроительному черчению и строительному  были разделены и проводились в разных семестрах. Сейчас эти  два больших раздела инженерной графики сведены в один семестр. Количество «звонковых» занятий осталось прежним. При этом по каждому из разделов должны выполняться соответствующие упражнения графического характера. Изучая предмет в одном семестре, по объективным причинам приходится уменьшать количество выполняемых упражнений более чем на 40%. При таком темпе проведения практических занятий до 60% студентов не усваивает получаемую от преподавателя информацию и не справляется с учебной нагрузкой. Получается, что преподаватели должны или уменьшить количество изучаемых разделов инженерной графики, или снизить уровень приемки выполняемых упражнений (графических работ). Для информации ещё один пример: по специальнеости 190109 «Наземные транспортно-технологические средства» рабочей программой  предусмотрено при изучении курса «Инженерная графика» на практические занятия  всего восемнадцать академических часов. В эти часы входит и изучение компьютерной графики. Ранее, для специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» только при изучении компьютерной графики выделялось двадцать академических часов.

            2. Пора  для каждого преподавателя  создать персональное автоматизированное рабочее место (АРМ).  Нынешний уровень  компьютаризации кафедр  крайне низок, а  большинство компьютеров  устарели (выпущены более 5-8 лет назад), трафик у компьютеров никудышный, компьютеры – «тугодумы», медлительны и порой вместо инструмента, предназначенного для ускорения работы, являются тормозящим инструментом, задерживающим  срочное предоставление  материалов бумаг, как в  электронном виде, так и виде твердых копий. Пока  АРМ  ППС кафедр, объединенные  в единую компьютерную сеть, не созданы  на серьезные прорывы и успехи в компьютаризации  учебного процесса кафедр и вуза в целом рассчитывать не приходится.

           Таковы укрупнено первые результаты «обкатывания» на кафедре ИГ инновационных образовательных технологий, принесших не столько успехов, сколько выявленных проблем.

       В заключении отметим, что  при  внедрении  инновационных образовательных  технологий  ППС кафедры ИГ был учтен  имеющийся опыт  учебного процесса  в виде  симбиоза  активных и интерактивных методов обучения студентов  на занятиях различного вида (лекционные занятия от проблемных  лекций  до лекций-дискуссий и лекций с запланированными ощибками;   практических и лабораторных занятий  от тренингов-тестов  до  освоения конкретных  приемов  инновационных компьютерных технологий, с задействованием  последних в самостоятельной работе студентов  и созданием условий для  дистанционного обучения на базе дистанционных образовательных технологий).