ОБ ОПЫТЕ ПРОФОРИЕНТАЦИОННОЙ РАБОТЫ СО ШКОЛЬНИКАМИ В ИНЖЕНЕРНЫХ КЛАССАХ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ

В статье рассматриваются основные теоретические и практические вопросы, связанные с проектной деятельностью школьников в инженерных классах, организованных на базе университета с целью освоения трехмерного компьютерного моделирования САПР «Компас-3D».

Вопросы о ведении профориентационной работы со школьниками не сходят с повестки дня при решении важных вопросов, касающихся развития вузов страны. Причины этому вполне очевидны, перечислять их не имеет смысла.

Стоит признать, что в последние годы ведущие университеты страны стали существенно повышать требования к качеству набора контингента, решая задачи привлечения в вузы абитуриентов, имеющих достаточно высокий уровень начальной подготовки по ряду профильных предметов, часть из которых подтверждается результатами успешно сданных ЕГЭ. Университеты заинтересованы в будущих студентах, стремящихся получить качественное образование, способных ответственно подходить к решению задач, касающихся выбора будущего направления обучения и т.д. Чтобы привлечь мотивированных и заинтересованных в своем будущем обучении абитуриентов, вузы регулярно проводят дни открытых дверей и аналогичные мероприятия.

Теме профориентационной работы посвящен ряд статей и докладов. Среди них стоит выделить активные и пассивные методы этой работы в высших учебных заведениях, которые подробно рассмотрены авторами в статье [1]. С.В. Титова [2] обосновывает актуальность разработки целостной педагогической системы профориннтационной работы с учащимися на различных уровнях обучения. Ключевые направления работы по привлечению абитуриентов в вузы предлагают авторы в работе [3]. Т.Г. Гдалина и М.Ю. Челпанов выделяют следующие направления: применение интернет-технологий, использование различных форм интеллектуальных и творческих соревнований, включающих олимпиадное движение, тесное взаимодействие преподавателей вузов с представителями школьного учебного корпуса и т.д.

Наряду с вышеперечисленными методами профориентационной работы в последнее время в университетах все чаще обсуждается проектная деятельность учащихся. Метод проектов, зародившийся во второй половине ХIХ века в школах США, получил подробное освещение в трудах таких американских педагогов, как Дж. Дьюи и У.Х. Килпатрика («Метод проектов. Применение целевой установки в педагогическом процессе», 1925год) [4]. Основой метода проектов является приобретение учащимися знаний и умений в процессе выполнения конкретных практических заданий.

 В настоящее время преподаватели вузов используют этот метод в рамках профоринтационной работы в мероприятии «Инженерный класс».

По данным mоs.ru [5], проект «Инженерный класс в московской школе» был запущен властями Москвы совместно с лучшими техническими вузами и высокотехнологичными предприятиями города в 173 московских школах. Проект стартовал в 2015 году, в нём задействовано более 100 предприятий. В 2016 году в 50 школах появились цифровые лаборатории, оборудование для 3D-моделирования, нанотехнологические комплексы, электронные пушки, наборы для архитектурного конструирования, изучения электротехники. Как отмечается на сайте НИТУ «МИСиС» [6], основной задачей проекта «Инженерный класс в московской школе» является создание современных форматов обучения, которые позволили бы школьникам использовать уникальные образовательные возможности столицы. Организация инженерных классов подразумевает не только создание специализированных компьютерных аудиторий, но и разработку особой программы обучения, включающей факультативные занятия по техническим дисциплинам. Программа введена для школьников 10 – 11 классов. При поступлении в НИТУ «МИСиС» успешным выпускникам инженерных классов к результатам ЕГЭ будут добавлены дополнительные баллы.

В частности, метод проектов применяется на кафедре Автоматизированного проектирования и дизайна (АПД) НИТУ «МИСиС». Преподаватели, занимающиеся со школьниками, получают дополнительные баллы при избрании на новый срок работы. К участию в инженерных классах приглашаются ученики 10 – 11 классов.

На общем собрании школьники выполняют профоринтационный тест, по результатам которого организаторы рекомендуют им выбрать подходящий проект. Преподаватели кафедр НИТУ «МИСиС» заранее передают темы проектов организаторам мероприятия. В данной статье будет рассмотрена работа над проектом, имеющим название «Конструирование модели робота в CAD системе».

Для работы в инженерных классах создана общеобразовательная программа дополнительного образования детей «САПР «Компас-3D» как инструмент развитие творческого потенциала школьников» для обеспечения приема в университет студентов из числа профессионально-ориентированных поступающих.

Целью данной программы является развитие творческих и интеллектуальных способностей учащихся в области трехмерного компьютерного моделирования на примере разработки модели робота. Среди поставленных задач стоит выделить: приобщение учащихся к графической культуре путем формирования целостного представления пространственного моделирования и проектирования объектов на компьютере, повышение интереса школьников к трехмерному компьютерному моделированию, популяризация профориентационной работы в области освоения 3D графики в системе «Компас-3D», укрепление сотрудничества между школьным и высшем инженерным образованием, активизация научно-технического творчества.

К планируемым результатам освоения программы относится владение навыками решения практических задач при работе с техническими устройствами, владение навыками создания трехмерных моделей в САПР «Компас-3D», демонстрация практических навыков для решения задач и реализации проектов в области трехмерного моделирования, развитие способности, эффективно обрабатывать и хранить информацию.

На контактную работу обучающихся с преподавателем выделяется 16 часов, 26 часов приходится на самостоятельную работу школьников.

Итогом освоения данной программы является разработка индивидуального проекта, предполагающего прохождение всех этапов разработки 3D-модели робота от построения отдельных эскизов до создания трехмерной сборки.

Для школьников разработаны краткие рекомендации, в которых в доступной для ребенка форме отмечается роль учения в жизни человека, важность активной, творческой жизненной позиции, разъясняется понятие «метод проектов». Там же конкретизируется название проекта, перечисляются его цель и задачи, требования к конечным результатам выполнения. Рекомендации содержат план работы над проектом, в котором отмечается, в какие сроки должен быть сдан определенный этап работы, ответственность сторон (школьника и преподавателя) за успешное завершение мероприятия, форма работы и место проведения занятий.

Опыт показывает, что далеко не всегда в школе есть специалисты, готовые оказать школьникам педагогическую поддержку на всех этапах разработки проектов. Для преподавателей графических дисциплин ситуация осложняется тем, что в школах черчение преподается редко, а о трехмерном компьютерном моделировании большинство школьников имеют смутное представление.

Неоценимую помощь в работе со школьниками оказывают магистранты, обучающиеся на кафедре АПД по программе «Дизайн света пространственной среды». В рамках прохождения педагогической практики студенты разработали методическое руководство, которое помогало школьникам готовить проекты. На примере разработки трехмерной модели робота в системе «Компас-3D» в руководстве рассматриваются возможности применения инструментария программы и выполнение различных операций трехмерного компьютерного моделирования. Разделы руководства имеют логическую взаимосвязь, поддерживают работу школьников в вопросах прохождения всех этапов обучения и тренировки по схеме «от простого к сложному». О содержании подобной разработки мы писали в статье [7]. Кроме создания методического руководства, магистранты помогали преподавателям на занятиях в аудитории и консультировали школьников дистанционно.

Школьники с большим интересом взялись за освоение системы «Компас-3D», выполняя работу в аудитории и закрепляя полученные знания дома. Первые трудности возникли на этапе выбора робота для индивидуальной разработки, так как, в рамках выполнения проекта, учащиеся должны придумать не фантазийного персонажа, а смоделировать робота, который будет служить интересам людей. После долгих размышлений и обсуждений были утверждены варианты разработки робота-спасателя, роботизированного медицинского кресла, робота-снегоуборщика, робота-пожарного. На этапе эскизной проработки школьники рисовали своих роботов карандашом, продумывая особенности будущих моделей.

Процесс моделирования отдельных деталей робота и их сборку учащиеся вели самостоятельно. В случае необходимости они задавали вопросы в электронных письмах. В этот период стало ясно, что не все школьники справятся с поставленными задачами. Это объясняется рядом факторов: учащиеся перегружены школьными заданиями, часть факультативных занятий вынесена на вторую половину дня, учителя недооценивают важность проектов своих учеников и не способствуют тому, чтобы школьники закончили работу в срок. Отсутствие таких предметов как черчение и информатика лишает учащихся возможности обсудить в школе с кем-либо возникшие вопросы. Наконец, далеко не все умеют самостоятельно работать и решать поставленные задачи.

До того момента, как началась непосредственная работа в инженерных классах, автором статьи был проанализирован ряд школьных проектов, многие из которых представлены в интернете. В результате был сделан неутешительный вывод о том, что для достижения высоких показателей, учителя и преподаватели порой работают над созданием проектов больше своих учеников. В результате на защиту выносятся проекты, которые школьники самостоятельно не способны разработать. Тут возникает вопрос, как поступить, если с одной стороны шаблоны данной работы уже есть и их нельзя игнорировать, а с другой – надо дать возможность школьнику продемонстрировать свои реальные, а не мифические достижения

В результате было решено, что на этапе трехмерного моделирования школьники самостоятельно работают над проектом, реализуя собственное видение робота (см. рис.1). Преподаватель оказывает  консультацию, если возникают вопросы и непосредственно не участвует  в 3D разработке. После того, как была создана трехмерная модель сборки, на ее основе школьниками был  выполнен сборочный чертеж (см. рис. 2) и заполнен лист спецификации (см. рис. 3).

На сегодняшний день к защите подготовлено два проекта, включавших презентации  и тезисы докладов на конференции. Первый доклад будет посвящен разработке модели роботизированного медицинского кресла, второй – моделированию робота-снегоуборщика.

Главным, с нашей точки зрения, является то, что школьники 10 класса освоили работу в системе «Компас-3D» на уровне, не уступающем студентам первого курса. Кроме этого, они научились вести поиск и обработку информации, создавать презентации, писать тезисы к докладу на конференцию и готовить сам доклад. Защита готовых проектов состоится в апреле 2017 года.

Список литературы

1. Безусова Т. А., Шестакова Л. Г. Методы профориентационной работы высшего учебного заведения [Электронный ресурс] / Т. С. Безусова, Л. Г. Шестакова. – URL:http://novainfo.ru/article/8479 (дата обращения: 25.02.2017)

2. Титова, С. В. Эффективный метод профориентационной деятельности вуза / С. В. Титова // – Мир современной науки. – 2011. – № 6. – С.3-18

3. Гдалина, Т. Г., Челпанов, М. Ю. О деятельности университета по привлечению абитуриентов / Т. Г. Гдалина, М. Ю. Челпанов // – Universum: Вестник Герценовского университета. – 2010. – №11. – С. 26-29.

4. Томина, Е. Ф. Педагогические идеи Джона Дьюи: история и современность [Текст] / Е. Ф. Томилина  // ВЕСТНИК ОГУ. – 2011. – №2 (121) – С. 360-366.

5. Инженерные классы появились в 173 столичных школах [Электронный источник]. – URL: https://www.mos.ru/news/item/16173073 (дата обращения: 1.03.2017)

6. НИТУ «МИСиС» открыл 9 инженерных классов в школах Москвы [Электронный ресурс] https://www.ucheba.ru/article/1431# (дата обращения: 25.02.2017)

7. Головкина, В. Б., Мокрецова, Л. О., Ефименко, С. М. Тренажерный комплекс как инструмент развития творческого потенциала и навыков трехмерного компьютерного моделирования у учащихся [Текст] / В. Б. Головкина, Л. О. Мокрецова, С. М. Ефименко // Высшее образование сегодня. – 2015. – № 12. – С. 27-30.

Рисунки к докладу

Промежуточные этапы моделирования роботизированного медицинского кресла

Сборочный чертеж роботизированного медицинского кресла в CAD «Компас-3D» (разработчик Новиков А. А. ГБОУ Школа №1324 корпус «Сеченовский»)

Лист спецификации к сборочному чертежу роботизированного медицинского кресла 

Лепаров Михаил Николаевич (13 марта 2017 г. 1:23)	Здравствуйте, уважаемая Валерия Борисовна! Интересный доклад. Спасибо большое. Вы сумели за 16 часов обучать школьников в геометрическое проектирование СЕ с помощью CAD систем. Если Вам удалось - это замечательно. У меня вопросы: Какие функции «Компас-3D» строения детали использовали при обучения (мне интересует глубина обучения)? То же самое по отношению к сборки? Одно замечание: вряд ли рис.2 можно назвать сборочный чертеж. Пожалуйста, извините мой русский. С уважением млепаров
Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич (13 марта 2017 г. 10:57)	Уважаемые коллеги, упрощение и искажение документации "в учебных целях", как показывает опыт, приводит к необходимости затраты больших усилий на переучивание. Чертёж на рис.2 конечно не является сборочным (по содержанию, по оформлению). В спецификации сборочные единицы названы деталями...  Тихонов-Бугров.
Головкина Валерия Борисовна (25 марта 2017 г. 17:24)	Здравствуйте, Михаил Николаевич и Дмитрий Евгеньевич! Благодарю вас за внимание к докладу. Это наш первый опыт работы со школьниками в подобном мероприятии. Вы сделали справедливые замечания в адрес рисунков, представленных в статье. Со своей стороны перечислю те задачи, которые были поставлены перед десятиклассником, а именно: он должен обосновать актуальность работы, определить цель, выделить объект и предмет исследования, поставить задачи. Он должен изучить историю развития робототехники, ознакомиться с терминами, провести анализ роботов в той области, в которой  решил вести свою разработку, освоить САПР для реализации своей идеи. В результате, созданная учащимся модель должна иметь некоторую уникальность, т.е. должна иметь отличие от реально существующих аналогов. При таком многообразии поставленных задач детальное рассмотрение, например, «дисплея с видеокамерой» в листе спецификации не представляется возможным, как собственно и моделирование самого дисплея. Понимаю, что в работе можно было вообще не переводить 3D модель  в 2D чертеж и не касаться вопросов разработки листа спецификации. Мы думали на эту тему, и  в настоящее время нашли возможность обойти «проблемные места». На конференции «Нейрокомпьютеры и их применение» доклад о разработке роботизированного медицинского кресла отмечен дипломом как одна из лучших работ. С уважением, Головкина В.Б.
Лепаров Михаил Николаевич (25 марта 2017 г. 17:52)	Здравствуйте, Валерия Борисовна! Спасибо за ответ. Оцениваю важность работу с школьником и конечно учитываю необходимость  снижения критерием при обучения младших. Желаю Вам всего доброго.   Пожалуйста, извините  мой  русский. С уважением лепаров
Горнов Александр Олегович (25 марта 2017 г. 18:04)	Здравствуйте, Валерия Борисовна !  Ваша работа важная и интересная, это бузусловно. А  в  какой форме она поддерживается руководством университета ? C уважением, А.О.
Лепаров Михаил Николаевич (25 марта 2017 г. 21:54)	P.S. Валерия Борисовна, можеть быть лучше в задание искать 4 вида чем сборочный чертеж?