ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ НОВОГО УЧЕБНОГО КУРСА "ОСНОВЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ"

В соответствии с требованиями обновлённых стандартов ЕСКД рассмотрены требования производства к геометро-модельной подготовке специалиста. Определены уровни компетенций в начале и по окончании освоения курса, являющегося базовым для осуществления «сквозной» подготовки. Обсуждены компетенции ФГОС ВО 3+, которые необходимо сформировать в результате освоения курса. Представлено содержание рабочей программы.

Необходимость нового подхода к преподаванию дисциплин графо-геометрического цикла (точнее, геометро-модельного цикла) для, в первую очередь, подготовки технических специалистов продиктована современным состоянием проектно-конструкторской и технологической деятельности работников промышленных предприятий, когда, в связи с очевидным преимуществами использования автоматизированных средств поддержки проектирования, производства, сборки, контроля и эксплуатации изделия, функционирование специалистов, занятых разработкой и сопровождением, в частности, технической документации на различных этапах жизненного цикла изделия необходимо осуществлять в соответствии с требованиями обновлённых стандартов [1 - 10] в среде единого информационного пространства.

Процесс формирования содержания и компетенций в области геометро-модельной подготовки (ГМП) современного технического специалиста в институте двигателей и энергетических установок (ИДЭУ) Самарского университета рассмотрим в контексте реинжиниринга: фундаментального переосмысления существующего учебного процесса и радикального его перепроектирования с целью достижения нового уровня качества, снижения себестоимости и времени подготовки.

Для формирования содержания необходимо учитывать уровень подготовки обучаемого. Если в "до компьютерную эру" средняя (а ещё раньше даже семилетняя) школа обеспечивала уровень подготовки школьников, позволявший им после её окончания занять место (должность) чертёжника, копировщика, слесаря, токаря и пр. за счёт изучения обязательных в то время черчения и дисциплин трудового обучения (столярного, слесарного, токарного дела), освоение содержательной части которых предполагало, в первую очередь, знание черчения и включала приобретение  знаний о конструкции и правилах работы с инструментами (в частности, карандашом, рейсфедером, чертёжным пером и пр.), а также навыков их использования на практике, так необходимых в условиях традиционного подхода, то современный стандарт обучения в школе изучение вышеперечисленных дисциплин не предполагает [11].

Таким образом "на входе" в предметную область геометрического моделирования имеем уровень знаний и навыков практически близкий к нулевому, в то время как "на выходе" необходимо обеспечить "повышенный" (по отношению к традиционному) уровень, для изучения дисциплин общетехнического цикла и специальных дисциплин выпускающих кафедр, содержание учебного материала которых также предполагает решение задач предметных областей современными способами [12]. Поэтому курс основ геометрического моделирования в машиностроении предназначен выполнить роль базового по отношению к курсам последующих технических (и не только) дисциплин и быть основой реализации "сквозной" подготовки специалистов.

В то же время "повышенный" уровень требований к геометро-модельной подготовке, например, с точки зрения технолога современного авиадвигательного производства, предполагает обеспечить:

• создание геометрических моделей объекта производства в виде сборок, его деталей, технологического оборудования и его схем, средств технологического оснащения, формообразующего, обрабатывающего и мерительного инструмента на основе 3D моделирования, в том числе параметрического, для стандартных и типовых изделий;
• автоматизированный выпуск комплектов конструкторской и технологической документации (2D) по 3D моделям различных изделий на основе технологии баз данных в среде автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога.

Профессиональные компетенции выпускника в области графо-геометрической подготовки, установленные ФГОС ВО 3+, например, для специальности 15.03.05 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств" [13]:

• способность использовать современные информационные технологии, прикладные программные средства при решении задач профессиональной деятельности (ОПК-3);
• способность участвовать в разработке технической документации, связанной с профессиональной деятельностью (ОПК-5);
• способность выполнять работы по моделированию продукции и объектов машиностроительных производств с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, применять алгоритмическое и программное обеспечение средств и систем машиностроительных производств (ПК-11).

Иными словами, профессиональные компетенции, в частности, технолога при решении задач профессиональной деятельности, в первую очередь, при разработке технической документации, моделированию объектов машиностроительных производств предполагают использовать в качестве инструмента информационные технологии и программные средства: стандартные пакеты и средства автоматизированного проектирования.

Как "сгенерировать" эти способности, какие методики при этом использовать речи не идёт. В то же время и ограничений на способы достижения компетенций, при реализации каких именно дисциплин ФГОС ВО 3+ не накладывает, указывая лишь на необходимость учёта примерной основной образовательной программы (ПООП).

Необходимость приобретения знаний, умений и овладения навыками по 3D и 2D геометрическому моделированию (что читается "между строк") стандарт прописывает в общем виде, а о параметрическом моделировании не упоминает совсем.

При формировании содержания и способов достижения заявленных компетенций студентами в новом курсе учтены требования к структуре основных образовательных программ бакалавриата, в частности, к предметам графо-геометрического цикла, которые ещё недавно должны были обеспечить "традиционный" уровень, соответствующий тому времени. В соответствии с ФГОС ВО по направлению 151900 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств", утверждённого 24.12.2009 г. [14] (и отменённого новым стандартом [13]) в процессе освоения начертательной геометрии и инженерной графики (входящих в базовую часть профессионального цикла перечня дисциплин для разработки примерных программ, а также учебников и учебных пособий) применительно к геометро-графической подготовке бакалавр должен знать:

• методы построения обратимых чертежей пространственных объектов; изображения на чертежах линий и поверхностей; способы преобразования чертежа;
• способы решения на чертежах основных метрических и позиционных задач;
• методы построения разверток с нанесением элементов конструкции на развертке и свертке;
• методы построения эскизов, чертежей и технических рисунков стандартных деталей, разъемных и неразъемных соединений;
• построение и чтение чертежей общего вида различного уровня сложности и назначения;
• правила оформления конструкторской документации в соответствии с ЕСКД;
• тенденции развития компьютерной графики, ее роль и значение в инженерных системах и прикладных программах;
• методы и средства геометрического моделирования технических объектов;
• методы и средства автоматизации выполнения и оформления проектно-конструкторской документации,

уметь:

• снимать эскизы, выполнять и читать чертежи и другую конструкторскую документацию;
• проводить обоснованный  выбор и комплектование средств компьютерной графики;
• использовать для решения типовых задач методы и средства геометрического моделирования;
• пользоваться инструментальными программными средствами интерактивных графических систем, актуальных для современного производства,

владеть:

• навыками работы на компьютерной технике с графическими пакетами для получения конструкторских, технологических и других документов;
• навыками оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с  требованиями ЕСКД,

чего, кстати, в полной мере, как показала практика, в отведённые часы учебных занятий в условиях отсутствия до вузовской подготовки на приемлемом уровне достичь невозможно.

Для реализации новых подходов в формировании нужных производству компетенций необходимо, по нашему мнению, последовательность изучения содержания дисциплин, обеспечивающих геометро-графическую подготовку поставить "с головы на ноги": не заканчивать компьютерной графикой, а начинать с неё (точнее, начинать всё же с геометрического моделирования - его месте в жизненном цикле изделия (ЖЦИ), примерах решения задач "сквозного" проектирования; видах моделей, принципах и приёмах построения объёмных объектов в среде современного интегрированного программного обеспечения и пр.). Затем освоить компьютерную графику в качестве инструмента, предназначенного для преобразования созданных моделей, "понятных компьютеру", в форму, привычную для чтения человеком (объяснить студенту, "как рисует машина"). Одновременно (параллельно) изучать инженерную графику, суть которой в изучении и практическом использовании содержания действующих стандартов ЕСКД.

Вновь разработанная программа курса основ геометрического моделирования для подготовки специалистов по специальности 24.05.02 - «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» предполагает проведение в первом семестре (с 2016-2017 учебного года) аудиторных занятий (чтение лекций в объёме 20 часов, 22 часа практических занятий, 60 часов лабораторных работ), самостоятельную работу в объёме 150 часов, зачёт и экзамен.

Цель дисциплины: подготовка специалистов, способных быстро осваивать современные способы геометрического моделирования и применять их для решения задач, возникающих в практике разработки и реализации конструкторских и технологических проектов в машиностроительном производстве изделий.

Задачи дисциплины:

1. Развить у студентов пространственное воображение, манипулируя с объёмными базовыми элементами формы (3D БЭФ) и создавая их композиции в пространстве, без использования эскизов и чертежей;

2. Научить создавать и использовать электронные (3D и 2D), в том числе параметрические модели изделий, а также технические документы в соответствии с действующими стандартами (ЕСКД);

3. Приобрести компетенции профессиональной работы в среде современной CAD/CAM/CAPP системы.

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны знать:

• передовой отечественный и зарубежный опыт в области создания и использования сложных автоматизированных систем геометрического моделирования;
• возможности современных систем, обеспечивающих информационную поддержку процессов конструкторского и технологического проектирования;

уметь:

• мысленно представлять проектируемые объекты;
• создавать и использовать электронные (3D и 2D), в том числе параметрические модели изделий, а также технические документы в соответствии с действующими стандартами ЕСКД;

владеть:

• навыками профессиональной работы в среде современной СAD/CAM/CAPP системы.

Список литературы

Шахова Алевтина Бруновна (27 февраля 2019 г. 20:16)	Добрый день Леонид Андреевич, то о чем Вы пишите реализуется у нас в ПНИПУ уже 5-6 лет. Лабораторные работы, позволяющие сразу пользоваться прикладными пакетами как инструментом проводятся с самого начала семестра, параллельно с практическими занятиями и лекциями, см. материалы прежних КГП., но ведь сейчас все пишут о том , что инструментарий заменил знания ИГ и КГ, Ваше мнение? Про эскизы, где и когда они выполняются.? Что должны знать и уметь студенты прописано в образовательных стандартах, хотелось бы более конкретной расшифровки, вашего учебного процесса, из каких видов занятий состоит, сколько часов и семестров отведено на дисциплину, как она называется и т. д и конечно графическое и методическое сопровождение, и с примерами выполняемых работ. С уважением Шахова Алевтина Бруновна.
Чемпинский Леонид Андреевич (28 февраля 2019 г. 0:07)	Здравствуйте уважаемая Алевтина Бруновна! Спасибо за проявленное внимание к содержанию нашего сообщения.  В докладе, написанном в соответствии с требованиями по объёму, не ставилась цель объяснить и рассказать всё и сразу (кашу, как известно, едят с краю). Мы делимся своим опытом создания системы подготовки специалистов в ИДЭУ Самарского университета, в частности, особенностями подготовки, являющейся для нас "базовой", обеспечивающей "сквозной" процесс освоения специальности в новых условиях. Мы с уважением относимся к  опыту ПНИПУ и всех, кто имеет свой опыт и собственное мнение и не настроены обсуждать наши вопросы по принципу "кто кого перекричит".  Для пользы дела, пожалуйста, посмотрите наш доклад на этой конференции 2016 года и материал, представленный в списке литературы к нему, а также более внимательно материалы наших докладов на этой конференции.  С готовностью продолжить конструктивный диалог и искренним уважением к Вам, Чемпинский Леонид Андреевич