| Прец Мария Арнольдовна | (Казанский государственный энергетический университет) | |
|
|
Рукавишников Виктор Алексеевич | (Казанский государственный энергетический университет) |
Рассматриваются проблемы формирования и диалектика развития базового уровня геометромодельной компетентности.
Современные высокотехнологичные предприятия просто невозможно представить без цифровых 3D-моделей. Системы автоматизированного 3D-моделирования пришли на смену технологии двухмерного моделирования (черчения). Основным видом конструкторских документов стали цифровые 3D-модели, а чертежи носят всё больше вспомогательный характер и создаются по 3D-модели. Полностью изменился тип конструкторских документов и технология их создания.
Более того, современный мир находится на пороге четвертой промышленной революции, а это цифровые предприятия, создаваемые на основе искусственного интеллекта, роботов, аддитивных технологий и т.д. Ядром этих предприятий выступает 3D-модель.
Произошли принципиальные изменения и в ГОСТах ЕСКД. Появилось много новых или обновленных ГОСТов, ориентированных на трехмерный формат конструкторских документов. Большое количество положений в ГОСТах ЕСКД устаревают при наличии в ассоциативных чертежах видов «Изометрия».
Изменились технологии создания и тип (3D-модель) конструкторских документов, а значит должна измениться и система подготовки специалистов в современном вузе.
Однако на пути создания качественно новой системы подготовки специалистов, обеспечивающей формирование способностей создавать и использовать современные конструкторские документы, отвечающие требованиям высокотехнологичных предприятий, соответствующих современному уровню развития науки и техники, существует целый ряд проблем, требующих решения.
Можно выделить три группы проблем:
Общеобразовательные проблемы. Главное противоречие ФГОС заключается в следующем:
Университетские проблемы, заключаются в том, что отсутствует единая целостная системы формирования базовых компетентностей, в частности, проектно-конструкторской. В рамках этой политики университет должен был бы определиться какие именно системы автоматизированного проектирования должны использовать на всех уровнях её формирования (учебных дисциплинах). Такая политика должна быть гибкой и инвариантной, позволяющей в условиях стремительно развивающихся технологий быстро перестраиваться и адаптироваться к новым требования современных высокотехнологичных производств. Сейчас, к сожалению, каждая кафедра решает этот вопрос самостоятельно, в результате нет преемственности и страдает качество подготовки.
Внутрипредметные проблемы во многом результат проблем предыдущих уровней, но не только. Выделим некоторые проблемы формирования способностей специалистов создавать и использовать конструкторскую документацию:
1. Большинство ученых и преподавателей не обладают необходимыми знаниями и практическим опытом в области философии образования и науки и рассматривают данную область подготовки специалиста как нечто застывшее, неразвивающееся. Подходят к этому вопросу «зашоренными» (смотрят на проблему широко закрытыми глазами).
2. В прошлом веке было внедрено в наше сознание антинаучное утверждение, что целью изучения учебной дисциплины «Начертательная геометрия» является «развитие пространственного воображения». Это утверждение было актом спасения дисциплины. «Псевдоцель» несколько продлила срок жизни этой учебной дисциплины. Отсрочка давала возможность провести исследования и определить её реальную роль и место, цель и задачи, предмет изучения в образовательном процессе и внести соответствующую коррекцию, но этого не произошло.
3. Вошли в обиход понятия «графические дисциплины» и «геометро-графические дисциплины», «геометро-графическая подготовка» и т.д. Однако никто из коллег не потрудился:
4. К сожалению, понятия цель, предмет изучения, система подготовки и т.д. отсутствуют и в современных ФГОС, поэтому винить наших преподавателей в неспособности понять происходящее и принимать правильное решение будет не справедливо. Большинство из них искренне стремится исправить сложившуюся ситуацию и выйти из затяжного кризиса.
5. Сложно выстроить педагогическую модель формирования «геометро-графической» подготовки, не понимая, что является «базисом», а что «надстройкой» в системе подготовки. Именно базис направлен на достижение цели подготовки, а надстройка - это вспомогательные элементы системы подготовки. Базис определяет надстройку и её цель. Смена базиса, как известно, ведет к смене надстройки.
В нашем случае базисом всегда выступает учебная дисциплина, нацеленная на формирование способности специалиста создавать и использовать конструкторские документы на репродуктивном уровне, которая и эта учебная дисциплина - черчение (или инженерная графика). Методологической основой инженерной графики является профессиональная проектно-конструкторская деятельность. Начертательная геометрия как научная область, а затем и как учебная дисциплина появились гораздо позже в результате потребностей (проблем) в черчении. Начертательная геометрия предложила технологию решения проблем черчения. Методологической основой учебной дисциплины «Начертательная геометрия» выступает научная область геометрия.
Этот период в философии называется - этапом дифференцированного развития соответствующей области. Вслед за этапом дифференцированного развития приходит этап интеграции, в результате чего появляется качественно новая целостная учебная дисциплина, обладающая качественно новыми свойствами, которых нет в каждой из интегрируемых дисциплин по отдельности.
Такая интеграция произошла частично, появилась новая дисциплина «Машиностроительное черчение», а затем «Инженерная графика». Но при этом учебная дисциплина «Начертательная геометрия» осталась. Полной интеграции так и не произошло. В результате интеграции, на мой взгляд, должна была появиться качественно новая учебная дисциплина «Инженерное графическое моделирование». Многие разделы начертательной геометрии должны были быть интегрированы в эту дисциплину, которая имела бы единую цель, задачи, предмет изучения, терминологию и методологию.
Попытки объединить учебные дисциплины предпринимались неоднократно и позже, но это была не интеграция, а банальное сложение. Как можно сложить учебные дисциплины, имеющие разные цели и задачи, предметы изучения и методологическую основу? В результате все попытки заканчивались безрезультатно.
Без знания таких направлений философии как «интеграция наук и научных знаний» и др. не возможно понять происходящее. В тот период трудно было понять диалектику происходящего в на нашей области образования, представить, что скоро на смену чертежам придут трех- и четырехмерные цифровые геометрические модели. Казалось, что чертежу нет альтернативы и учебная дисциплина «Начертательная геометрия» вечна.
И наконец, появляется новая научная область «Компьютерная графика», а вслед за ней и учебная дисциплина - новый этап дифференцированного развития нашей учебной области. На начальном этапе эту развивающуюся учебную дисциплину рассматривали как новый инструмент двухмерного черчения, электронный кульман.
Однако, примерно в 2000 году на сцену выходят качественно новые системы автоматизированного проектирования, позволяющие создавать электронные трехмерные геометрические модели. Меняется парадигма моделирования, на смену графическому моделированию приходит цифровое геометрическое моделирование. Другими словами, происходит смена предмета проектно-конструкторской деятельности.
Аналогичные процессы (интегративный этап развития) начинают происходит и в области подготовки специалистов. В результате интеграции учебных дисциплин «Инженерная графика» и «Компьютерная графика» начинает формироваться качественно новая целостная учебная дисциплина, в основе которой лежит технология трех- и четырехмерного геометрического моделирования.
Диалектическая модель развития нашей области подготовки специалистов была представлена ещё 2003 году в работе [1]. В данной монографии также рассмотрены философские вопросы интеграции, языка, деятельности и т.д., что на прямую связано с развитием данной области подготовки специалистов. Без знания и понимания законов и диалектики развития не возможно правильно понять и оценить происходящее, а главное спрогнозировать направление её развития и работать на опережение.
Причина возникших проблем не в том, как хорошо мы знаем и эффективно обучаем студентов начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике, продолжая неистово искать им применение, придумывая новые, как нам кажется, названия дисциплины, меняя слова местами и соединяя их различными союзами, а в отсутствии общепринятой концепции ее развития.
Формирование дисциплины (и не только дисциплины) всегда начинается с определения проблемы для решения которой она и проектируется, а из проблемы вытекает и главная цель учебного модуля [2]. А это значит, что необходимо предварительно определить образовательную систему, элементом которой является разрабатываемая нами учебная дисциплина (тоже система), определить её роль и место в той системе, а затем, опираясь на проведенный анализ, сформулировать цель учебного модуля. И только после этого начинается процесс проектирования. Нет цели, нет учебной дисциплины. Нет цели, нет деятельности как образовательной, так и профессиональной.
Наши коллеги, называющие себя «геометрами» и достигшие высоких результатов в научной области «Геометрия», очень преданы этой науке, но мы говорим об учебной дисциплине «Начертательная геометрия». Учебная дисциплина «Начертательная геометрия» относится к общеобразовательным дисциплинам, поскольку её методологической основой является геометрия. Она носит надстроечный характер, как и любая друга дисциплина, методологической основой которой выступает научная область, и должна изучаться в цикле общенаучных дисциплин, если конечно будет потребность у профессиональных дисциплин в таких знаниях. К сожалению, уважаемые коллеги так и не определили цель, задачи и предмет её изучения. Никто не назвал её роль и место в современной системе подготовки с переходом на цифровые технологии трехмерного геометрического моделирования.
С появлением систем трехмерного автоматизированного проектирования, которые стали включать в себя также модули инженерных расчетов, технологической подготовки производства и т.д., проектно-конструкторская деятельность перешла на качественно новый уровень. На смену чертежам приходят качественно новые виды конструкторских документов - трехмерные электронные геометрические модели. По 3D модели можно получить любые ассоциативные чертежи, включающих виды, разрезы, сечения, изометрические виды и т.д. В ГОСТ 2.056-2014 допускается на чертеже размещать только один вид «Изометрия».
Изменился предмет проектно-конструкторской деятельности. А изменения в методологической основе должны автоматически приводить к изменениям и в системе подготовки специалистов в этой области деятельности.
Изменился базис, основным видом конструкторских документов становятся электронные 3D-модели. Пришло время определиться и с надстройкой. Для этого мы должны понять какие проблемы есть в 3D-технологии, какие новые знания необходимы для её эффективного использования. Возможно, какие-то новые знания сможет в дальнейшем предложить и наука «Начертательная геометрия». Одно точно можно сказать, что потребности в изучении учебной дисциплины «Начертательна геометрия» больше нет.
Учебная дисциплина «Инженерная графика», ориентированная на двухмерную бумажную технологию, устарела. Термин графика определяется как «начертание на плоскости». Поэтому с учетом новой цели и предмета (электронная геометрическая модель) изучения необходимо назвать новую учебную дисциплину «Инженерное геометрическое моделирование».
В связи с этим на кафедре "Иженерная графика" с 1 сентября 2016 года в учебный процесс КГЭУ была введена учебная дисциплина «Инженерное геометрическое моделирование». Дисциплина является интегративной. Она представляет собой результат интеграции таких дисциплин как НГ, ИГ и КГ. Учебная дисциплина «Инженерное геометрическое моделирование» имеет качественно новую идеологию, ориентированную на цифровое 3D моделирование. Дисциплина стала включать в себя также новые разделы 3D-сканирования и 3D-прототипирования (3D-печать).
Дисциплина является развивающейся, в дальнейшем планируется введение новых разделов, учитывающих требования современных высокотехнологичных производств.
Целью дисциплины является формирование у специалистов способностей создавать и использовать в своей профессиональной деятельности современные конструкторские документы на репродуктивном уровне. Предметом изучения являются современные конструкторские документы (электронные 3D и 2D документы). В рамках дисциплины формируется первый базовый уровень геометромодельной компетентности.
Дисциплина является развивающееся, а это означает, что в условиях стремительного развития технологий, она вновь может в ближайшее время перейти на качественно новый уровень. Понимая диалектику её развития, можно прогнозировать эти изменения, а главное быть готовыми к ним и смотреть вперед.
Хочется еще раз напомнить известную фразу «... практика без теории слепа!».
Вторым этапом при создании учебной дисциплины является с учетом определенных главной цели и задач проектирование её структуру, содержания и т.д. Этот вопрос достаточно сложный и противоречивый, постараемся представить его в следующей работе.
1. Рукавишников В.А. Геометрическое моделирование как методологическая основа подготовки инженера. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2003. –184 с.
2. Рукавишников В.А. Геометро-графическая подготовка инженера: время реформ/ В.А. Рукавишников // Высшее образование в России. № 5, 2008.- С. 132-136.
Федоренко Владимир Игоревич (24 марта 2017 г. 17:35) |
Уважаемые Мария Арнольдовна и Виктор Алексеевич! Мне понравилась структурированность работы. Когда знаешь " что?" и "откуда?" легче понять, а "куда?" потом . Особенно определение проблем. Не понял - сначала отказываемся от НГ ( и достаточно жестко), и тут же интегрируем ее в новый курс. Простите , в дисциплину.. Интересно было бы поближе познакомиться с педагогической составляющей Вашего подхода к интеграции. Может быть подскажете источники, кроме представленныхх ссылок? Я веду дополнительные занятия с отстающими по теории НГ и ИГ. Теперь не знаю, это сложение или интеграция.. И как-то без НГ будет скучно... Вот моя последняя работа по сферам так вообще появилась во время чтения лекции по НГ. Ну в письме все не скажешь и не спросишь. Может будете у нас проездом и можно будет пообщаться? С уважением, Федоренко В.И.
|
Бойков Алексей Александрович (30 марта 2017 г. 16:13) |
Здравствуйте, уважаемый Виктор Алексеевич и Мария Арнольдовна! Спасибо за доклад. Ловлю себя на мысли, что в последнее время Ваш, Виктор Алексеевич, термин "визуально-образный геометрический язык" все чаще приходит на ум в контексте преподавания графических дисциплин. С уважением, А.Бойков. |