Назад

Базовая графическая подготовка в условиях компексной информатизации производства

Усанова Елена Владимировна (КГТУ им. А.Н.Туполева)


Основу комплексной информатизации технической деятельности современного наукоёмкого производства составляет интеграция инженерных информационно - коммуникационных технологий (ИКТ) проектирования и управления в корпоративных информационных системах (КИС) на базе методологии ИПИ – технологий (Информационной Поддержки жизненного цикла выпускаемых Изделий, международная аббревиатура - PLM - Product Lifecycle Management). Информационная поддержка проектирования и технологической подготовки производства изделий осуществляется с помощью CAD/CAM/CAE- систем, графическим ядром которых являются CAD - системы, ориентированные на трёхмерное графическое моделирование. Наряду с освоением фундаментальных основ цикла графических дисциплин, переход промышленности на PLM-технологии ставит новые задачи геометро-графической подготовки (ГГП) перед техническими ВУЗами:

Для удовлетворения потребностей современных предприятий в новом поколе¬нии специалистов и скорейшего их вступления в активную профессиональную деятельность в в ГГП необходимо применять методики и активные процедуры обучения, способствующие интенсификации формирования профессионально значимых компетенций. Логику их формирования в ГГП иллюстрирует рис.1.

Основные цели подготовки специалиста и формирование профильно - значимых компетенций специалиста в современной информатизированной ГГП (КГГП) - процесс обоюдный. Стандарт ФГОС ВПО, по крайней мере, его вариативная часть, может корректироваться быстро меняющимися производственными и научными задачами. Цели и задачи деятельности специалиста связаны с ними через виды профессиональной деятельности, которые определяются этими задачами.

Следуя этой логике, базовая графическая подготовка в НИУ должна давать основу для формирования общепрофессиональных компетенций с тем, чтобы на следующих ступенях обучения, при изучении специальных дисциплин, обеспечить формирование профильно-специализированных компетенций.

В соответствии с компетентностным подходом к обучению, обеспечение будущих специалистов качественной фундаментальной ГГП требует пересмотра традиционных взглядов на методику преподавания графических дисциплин. Реализация инноваций в ГГП, связанных с интенсификацией формирования необходимых компонент графических компетенций, возможна при этом только с опорой на технологический базис современных информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).

Начиная с 2005/06г. в КГТУ им. А.Н. Туполева проводятся исследования, направленные на интенсификацию формирования общепрофессиональных компетенций, накопление профессионального и когнитивного опыта, развитие творческих способностей в предвузовской и базовой ГГП с применением ИКТ. Формирование базовых компонент графических компетенций в жёстких условиях сокращения аудиторного времени и переноса основного акцента в обучении на самостоятельную работу осуществляется путём такой организации учебной деятельности, когда ведущим приёмом в обучении становится комплексное применение графических средств представления информации (ГСПИ) и систем автоматизированного конструирования  CAD – систем (Computer Aided Design). Графическое представление обучающего материала в декларативной части обучения (на лекциях, при объяснении), даёт значительные резервы учебного времени для формирования компонентов графических компетенций на практических занятиях, поскольку обладает оммультанностью восприятия (одновременно создаваемые мысленные образы при восприятии графических образов очень близки по форме), высокой скоростью декодирования и легко усваиваются.

Работа в CAD-системах, являющихся графическим ядром PLM-технологий, опирается на пространственные методы геометрического моделирования, развитые динамические пространственные представления, мышление графическими образами. Поэтому в базовой ГГП становится актуальным развитие пространственной интуиции и образного мышления с помощью методов многотельного 3D – моделирования.

При реализации инноваций в ГГП, связанных с комплексным применением ГСПИ и CAD-систем и направленных на формирование общепрофессиональных компетенций, ведущими процессуальными компонентами обучающих средств являются:

УМК для такого обучения должны создаваться с учётом современных достижений инженерной психологии и педагогики. В предлагаемой концептуальной модели УМК для базовой графической подготовки (рис. 2) в декларативной части обучающих средств используются графические средства представления информации (ГСПИ) на базе мультимедиа.

В качестве инструментальной составляющей процедурных обучающих средств применяются профессиональные CAD – системы и графические тесты – тренажёры, совмещающие диагностику с возможностью тренировки и обучения [1, с.124-127]. Мониторинг теоретической части учебного материала осуществляется с помощью самотестирования с помощью этих тестов. Практические умения и инструментальные навыки работы в CAD-системах отслеживаются с помощью выполнения батареи из 5-15 заданий для графического тренинга, выполняемых после просмотра обучающих видеороликов, и дальнейшего выполнения обязательных графических работ, при выполнении которых степень самостоятельности и уровень формирования необходимых компонент графических компетенций оцениваются преподавателем.

Содержательный компонент методики обучения в соответствии с представленной моделью УМК определяется принципами:

Процессуальный компонент характеризуется:

Базовая ГГП с комплексным применением ГСПИ и CAD-систем требует высокого уровня знаний и умений по визуализации информации. В этом аспекте новое значение для инженерного моделирования с помощью CAD - систем приобретает использование цвета в графической деятельности. С одной стороны, он оказывает помощь в идентификации пространственных объектов, с другой – формирует эстетические качества личности будущего специалиста. Всё это, в конечном итоге, способствует повышению конкурентоспособности и качества изделий производства, разрабатываемых этими специалистами в будущем.

Экспериментальной базой исследования и внедрения методики комплексного использования ГСПИ и CAD – систем в ГГП стали филиал КГТУ в г. Вятские Поляны и колледж информационных технологий (КИТ) при КГТУ им. А.Н. Туполева.

Базовая графическая подготовка в этих учебных подразделениях организована по модульному принципу. Принята следующая модель структуры учебных модулей: целевой блок - блок входного контроля - информационно - методический блок - выходной блок контроля и оценки результатов. Изучение материала учебного блока при этом возможно в разных вариантах: под руководством преподавателя, самостоятельно с консультацией преподавателя, полностью самостоятельно.

Сочетание визуальных (с применением ГСПИ) и практических (с применением CAD – систем) методов обучения в эксперименте было направлено на повышение качества графической подготовки, которое оценивалось по уровню обученности. Перечень обязательных компонент профессионально значимых компетенций (знать, уметь, владеть) базовой ГГП, по которым отслеживался уровень обученности, соответствовал требованиям рабочих программ для специальностей:

Индикаторами и критериями оценивания уровня освоения отслеживаемых компонент компетенций в педагогическом эксперименте служили:

  1. контрольные работы - балльно-рейтинговая система (БРС)/оценка;
  2. графические работы - степень самостоятельности выполнения, уровень усвоения теоретических знаний;
  3. самотестирование по теории - % верных ответов;
  4. результаты экзаменов и дифференцированных зачётов -БРС/оценка
Уровень обученности, являясь интегральной оценкой, определялся как среднее арифметическое суммы баллов по каждой группе в завершающем семестре обучения, и был нормирован относительно результата в завершающем семестре обучения по традиционной технологии, принятым за единицу. Результаты мониторинга влияния инновационных мероприятий на уровень обученности студентов представлены на рис.3.

Основные количественные и качественные оценки эффективности использования предлагаемой методики базовой ГГП следующие:

  1. Представление учебной информации в виде ГСПИ, на базе мультимедиа, в сравнении с соответствующими печатными аналогами имеет неоспоримое преимущество по качеству базовой графической подготовки. Уровень обученности при использовании ГСПИ в базовой ГГП по сравнению с традиционными формами учебного процесса возрастает в среднем на 10 - 12%.
  2. За время обучения уровень обученности при комплексном использовании ГСПИ и CAD-систем в базовой ГГП по сравнению с традиционными (ручными) формами учебного процесса возрастает в среднем на 17 - 20%. Прочность знаний и профессиональных умений увеличивается за счёт тренинга и мотивации к обучению.
  3. Эксперимент показал, что уровень владения инструментарием CAD – систем у слабоуспевающих студентов становится соизмеримым с уровнем хорошо успевающих студентов, но в плане когнитивной деятельности они остаются на алгоритмическом (репродуктивном) уровне.
  4. Наибольший эффект (до 20%) методика дает тогда, когда студент вовлекается в активную когнитивную деятельность по осмыслению, закреплению учебного материала и овладению им – в практическом применении этих знаний в профессиональной деятельности.
  5. Реализация методики требует обеспечения квалифицированными преподавательскими кадрами, с высоким уровнем психолого-педагогической, информационной и профессиональной культуры.
Рис. 1
Рис. 1 Формирование профессиональных компетенций специалиста


Рис. 2
Рис. 2 Модель УМК


Рис. 3
Рис. 3 . Влияние инновационных мероприятий на уровень обученности студентов: 2005/2006г.- традиционное обучение; 2006/2007г. - обучение с использованием ГСПИ; 2007/2008 - ГСПИ + тренинг-тестирование по теории; 2008/2009 - ГСПИ + тренинг-тестирование по теории + видеоролики для графического тренинга в CAD-системе


Вопросы и комментарии к докладу:



Назад