ПРАКТИКА ИННОВАЦИЙ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ

Рассматриваются технологические инновации в рамках геометро-графической подготовки студентов.

Глобальная цифровизация всех сфер жизни общества кардинально изменяет модель проектно-конструкторской деятельности и, соответственно, ведет к изменению парадигмы инженерной подготовки. Актуализируется задача приобретения обучаемыми информационно-коммуникационных технологических навыков и профессиональных компетенций на основе современных информационных технологий. 
Уже сейчас многие университеты активно занимаются «оцифровкой» своих образовательных ресурсов и прогнозируют результат обновленной технологии как повышение качества подготовки [1,2]. При этом эффективность таких технологий должна определяться не только качественной «оцифровкой» учебных материалов и модернизацией их содержания, но и созданием развитой системы сетевых сервисов, обеспечивающих доступность образовательных ресурсов и позволяющих осуществлять постоянный мониторинг успеваемости обучаемых.
В настоящее время широко обсуждается переход к смешанному обучению, когда в рамках традиционного классического обучения  применяются дистанционные образовательные ресурсы, используемые обучаемыми самостоятельно в любом месте и в удобное время. Однако,  решение вопросов рационального сочетания традиционного образования и коммуникационных образовательных инноваций находятся на уровне экспериментов. Прослеживается устойчивая тенденция увеличения часов самостоятельной работы студентов за счет снижения аудиторной нагрузки. В этой связи получение дополнительных практических данных по организации системы инновационного обучения представляет интерес.
В Пермском национальном исследовательском политехническом университете разрабатывается инновационный курс геометро-графической подготовки (ГГП) с наполнением традиционного образования технологическими инновациями. 
В качестве новаций рассматриваются электронные образовательные ресурсы, включающие трехмерное моделирование и проектное обучение [3,4], позволяющие приблизить процесс обучения студентов к будущей профессиональной деятельности. В учебном процессе выделяются основные направления, на которых реализуются унифицированные программы ГГП. Они включают: представление теоретического материала; решение практико-ориентированных задач; индивидуальные проектные задания; разработку проектной конструкторской документации.
Теоретическая база геометрических основ проектирования (начертательная геометрия), обеспечивает приобретение студентами знаниевых компетенций. Этот этап по содержанию поддерживает традиционное обучение, а современные возможности компьютерных технологий используются при подготовке иллюстративного электронного материала. Заметим, что проекционные построения и знание законов проецирования (технология 2D) сохраняют и в наши дни свою актуальность.
На стадии практической реализации получаемых студентами базовых геометрических знаний и умений решать практико-ориентированные задачи в равной степени используются технологии 2D и 3D. Полезным для студентов на этом этапе может быть практическое сопоставление возможностей обеих технологий, а также сравнительный анализ достоинств и недостатков каждой из них при решении прикладных геометрических задач.

В табл.1 представлены варианты решения задачи, предлагаемой студентам в рамках самостоятельной исследовательской работы в начале освоения курса, в традиционном выполнении (технология 2D) и с использованием пакета КОМПАС-3D.

Отраженные в таблице результаты совместно с отзывами студентов о проделанной работе позволяют сделать вывод об эффективности в данном примере использования 3D технологий в сравнении с традиционной (2D) за счет снижения трудоемкости выполнения и упрощения визуального восприятия 3D модели объекта.

Индивидуальная исследовательская работа студентов над проектными заданиями носит практико-ориентированный характер и учитывает профиль осваиваемой программы обучения [5]. Задания ориентированы на применение технологии 3D и предусматривают разработку алгоритмов геометрического моделирования при создании виртуальных моделей объектов из области будущей профессиональной деятельности.

В табл.2 приведены примеры заданий, выполняемых студентами при изучении модуля «Поверхности» для направления «Строительство». В качестве прототипов проектирования использованы разнообразные варианты реальных архитектурных конструкций купольной формы.

Таблица 2

Варианты заданий проектирования объектов купольной формы

Как видно из табл. 2 в рамках типового учебного задания индивидуальность проектной работы определяется оригинальностью формы конструкции и рациональностью выбранного алгоритма построения.

Аналогичные задания подготовлены для студентов химико-технологического факультета, где в качестве создаваемых объектов выбрана технологическая оснастка, известная как соединительная арматура. Студенты находят информацию об устройстве обозначенных специализированных объектов и создают свою креативную конструкцию, получая в процессе проектирования навыки создания 3D модели с использованием геометрических знаний темы пересечения поверхностей. Примеры таких разработок представлены в табл. 3.

На завершающем этапе освоения дисциплины в модуле «Разработка и оформление проектной документации на специализированное изделие» студенты работают над техническими заданиями, направленными на формирование профессиональных компетенций проектно-конструкторской деятельности. Такие задания в большей мере касаются студентов машиностроительного направления обучения.

Приведем пример одного из комплексных учебных заданий в рамках базовой графической подготовки студентов аэрокосмического факультета, предусматривающего разработку конструкторской документации на основе технологии создания 3D модели сборочной единицы, представляющей аналог конструкции реального изделия. В качестве вариантов аналогов выбрана группа типовых изделий, относящихся к пневмогидроарматуре (в частности, обратных клапанов), конструкция которых соответствует профилю будущей специальности студентов [6].

Практическая часть работы над техническим заданием складывается из ряда последовательных действий, требующих от студентов согласования своих решений с полученными ранее базовыми геометро-графическими знаниями, умелого владения выбранным инструментарием, умения получать и использовать требуемую справочную информацию.

Инновационная часть проектного задания, включающая работу по созданию оригинальных составных частей конструкции и изделия в целом, приведена в табл. 4, которая представляет собой своеобразную технологическую карту сборки конструкции.
 

Общий вид разработанной модели изделия изображен на рис. 1.

Рис.1

Заключение

Как показывает практика исследовательской работы студентов, использование цифровых образовательных технологий совместно с методом проектов, отражающих происходящие изменения в социокультурной и экономической жизни, актуализирует качество геометро-графической подготовки студентов, создает условия преемственности образовательной и производственной сред, а также способствует формированию принципиально новой модели подготовки специалиста.

Список литературы

Лепаров Михаил Николаевич (18 марта 2019 г. 15:34)	Здравствуйте, уважаемые Евгения Петровна, Людмила Владимировна, Константин Григорьевич и Ирина Дмитриевна! Хороший подход и интересные задачи, поздравления! Вопрос о табл.4: какое задание для студента? Пожалуйста, извините мой русский. С уважением млепаров
Горнов Александр Олегович (18 марта 2019 г. 19:03)	Уважаемые  авторы, здравствуйте!  Ваша инновационная работа и соответствующий доклад задают, на наш взгляд, направление, в котором, наряду с работой самарских  коллег и коллег из Рыбинска, видится формирование обновленной парадигмы ГГП. Это то,  что надо активно обсуждать. Полагаем, что и в нашем  докладе, хоть и не столь конкретно, но с обоснованием базовых положений,  изложены аналогичные идеи.    Извините, но единственное, с чем  трудно согласиться, так это с тем “что Теоретическая база геометрических основ проектирования  начертательная геометрия…”. Пожалуй  это  не так.  Что такое геометрические основы проектирования?... И геометрические методы будет не очень точно..  Проектирование как таковое – создание представлений о будущем объекте, процессе, состоянии.. Или по Джонсу , на память, - проектирование: “ Вдохновенный прыжок от настоящего к возможностям будущего “. Методы НГ, как таковые,  не направлены на  генерацию новых геометрических объектов и состояний, что  реализуется в рамках собственно геометрии и эвристики, мыслительно,  а методы НГ – один из способов их отображения.     … Проектно-деятельностное обучение на основе ГИТ дает возможность  совершить “прорыв” в ГГП.  Для  организации и становления системы инновационного обучения,  на основе уже полученных результатов,   требуются расширение  сетевого профессионального сообщества  для  обмена живым опытом  и соответствующие  организационные результаты.   Тогда наша общая задача - получение обучающимися достойной качественной  ГГП - будет решаться.  Спасибо  за очень  нужный для дела доклад.  Еще раз с уважением: Александр Олегович, Людмила Анатольевна, Елена Владимировна …..
Столбова Ирина Дмитриевна (18 марта 2019 г. 19:12)	Здравстуйте, уважаемый Михаил Николаевич! Благодарим за высокую оценку нашего доклада и даем пояснения по возникшему вопросу. Техническое задание состоит в следующем: по заданным функциональным и геометрическим характеристикам объекта и его составляющих необходимо выполнить общую компоновку изделия, увязать взаимное расположение составных частей и соединяющих их элементов, выполнить подбор стандартных деталей. Табл. 4 — краткое методическое руководство к порядку действий студента и содержит последовательность выполнения основных операций при создании 3d модели сборочной единицы с использованием моделей ее составных частей. С уважением, И.Д. Столбова
Столбова Ирина Дмитриевна (18 марта 2019 г. 19:59)	Здравствуйте, уважаемые Александр Олегович, Людмила Анатольевна, Елена Владимировна! Благодарим за внимание к нашему докладу! Наши экспериментальные разработки вызваны нарастающим диссонансом между практикой обучения, утвержденной программой ГГП и реалиями современной проектно-конструкторской деятельностью. Но... Невозможны резкие революционные перемены. Как на открытии сказал М.Н. Лепаров, образовательная система - одна из самых консервативных. Отказаться от НГ совсем не получается психологически, помнится, на одной из первых КГП я говорила, что НГ - это тест на профпригодность... Безусловно, назрела  новая программа ГГП на основе системного подхода, разработанная компетентной методической комиссией, состав которой, наверное, должен определить ГНМС... А пока нарабатываем новые подходы, как говорится, на свой страх и риск... С уважением, И.Д.Столбова
Хейфец Александр Львович (18 марта 2019 г. 20:32)	Уважаемые коллеги, с Ваши докладом согласен. Согласен и с замечанием Александра Олеговича, назову замечание так как понял: "о некоторой робости в выводе о нененужности начертательной геометрии". Пусть витиевато, но зато по сути - Вы не решаетесь на радикальные выводы. Может, сейчас это и правильно. Ваш доклад показывает, что Вы во главе движения за обновления ГГП. Поскольку с нами Ирина Дмитриевна, мы победим. Вызвала интерес терминология: оцифровка и проектное обучение. У нас тоже требуют внедрять метод проектов. Я понял, что нужно просто назвать КГЗ, которые у нас те же, что приведены в докладе, проектом по построению 3d модели, а само внедрение 3d - оцифровкой. И все отстанут. Понравилось сравнение эффективности методов 2d и 3d при решении традиционных задач. Ваш Вывод в пользу 3d радует. Досадно, что Вам, видимо, неизвестны мои многочисленные работы на эту тему (иначе, Вы бы на них, конечно, сослались). Последняя из них: А.Л. Хейфец. Сравнение методов начертательной геометрии и 3D компьютерного геометрического моделирования по точности, сложности и эффективности. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия “Строительство и архитектура”. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. 2015. – Т. 15. №4, с. 49–63. https://vestnik.susu.ru/building/article/view/4335/3867   С уважением. А.Л. Хейфец.
Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич (18 марта 2019 г. 20:33)	НГ и до сих пор остаётся тестом на профпригодность для конструктора.
Горнов Александр Олегович (18 марта 2019 г. 20:58)	Александр Львович , здравствуйте !  Мне кажется мы выразились достаточно ясно, настолько, что интерпретация  не предполагалась ... А.О. Л.А. Е.В.
Рукавишников Виктор Алексеевич (21 марта 2019 г. 18:58)	Добрый день Ирина Дмитриевна! По Вашей статье у меня возникло несколько вопросов: Что такое «Заниевая компетенция»? Какова цель (компетенция или уровень сформированности компетенции) курса геометро-графической подготовки. Название учебного модуля вытекает из цели курса, как Вы назвали свой курс. Является ли Ваш учебный модуль элементом формирования другой профессиональной компетенции или это самостоятельная компетенция? Какие именно стереометрические задачи Вы решаете на плоскости при создании цифровых проектно-конструкторских документов? Спасибо! С уважением В.А.Рукавишников.