Organizing project activities of students of mechanical engineering profile

Full Text

Введение. В процессе реформирования системы высшего технического образования постоянно ведется поиск наиболее эффективных методов изучения инженерной графики и её освоения студентами. В настоящее время, когда большая часть академических часов, отводимых на усвоение учебного материала, относится к самостоятельной работе студентов, актуальным является применение компьютерных технологий [9]. С целью повышения мотивации к самостоятельной познавательной деятельности система высшего образования предполагает вовлечение студентов в проектную деятельность [6].

Одной из педагогических проблем при организации самостоятельной работы студентов является отсутствие непосредственного контроля со стороны преподавателя. Поэтому при выборе темы проекта очень важен личностно-ориентированный подход, повышающий внутреннюю мотивацию к деятельности. Преподаватель консультирует студента в выбранной теме, помогает осознать цели проектной деятельности, выявить научно-исследовательские проблемы. В свою очередь свобода выбора помогает раскрытию личностных качеств, волевому подчинению решению поставленной проблемы других интересов и форм деятельности, самоорганизации при распределении учебной нагрузки, самоконтролю в процессе реализации проекта, развитию самостоятельного мышления.

Важным элементом проектной деятельности является презентация выполненного проекта. Через проектную документацию осуществляется сложный процесс взаимодействия специалистов, цель которого состоит в производстве реального объекта. Реализация проекта включает в себя совместную деятельность специалистов, где наряду с профессиональными актуализируются и социо-культурные компетенции.

Умение излагать технические мысли с помощью языка графики, является неотъемлемым для будущих инженеров. В высшей школе изучение ряда дисциплин непосредственно связано с изучением различных приборов, машин, технологических процессов по их изображениям – чертежам. В процессе совместной проектной деятельности студенты, выполняя чертежи в соответствии с требованиями ЕСКД, учатся обмениваться профессиональной информацией.

История вопроса. В настоящее время существует большое количество мультимедийных методических пособий для изучения инженерной компьютерной графики на базе систем автоматизированного проектирования. Разработке информационных образовательных ресурсов в курсе инженерной и компьютерной графики посвящены работы А.В. Веселовой [4], П.Г. Талалай [22], Ф.Н. Притыкина [13], Верстакова Е.В. [3], И.А. Сергеева, А.В. Петухова [21] В.Н. Гузненкова, П.А. Журбенко, Е.В. Винцулиной [7], А.Г. Буткарева, Б.Б. Земскова [2] и др. В данной работе рассматриваются концептуальные основы проектирования и использования в учебном процессе информационных ресурсов в сфере инженерно-графических дисциплин, разработанные авторами и внедренные в учебный процесс преподавания курса «Инженерная и компьютерная графика» на кафедре инженерной графики СамГТУ. Одной из составляющих проведенного исследования является компетентностный подход, позволяющий студентам закреплять полученные на занятиях знания и практические навыки через решение проблемных профессионально-ориентированных задач в проектной деятельности.

Методы исследования. Изучаемый в Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) курс «Инженерной и компьютерной графики» структурирован таким образом, чтобы у студентов с первого курса было сформировано правильное представление о современной технологии проектирования всевозможных инженерно-графических объектов. Курс разбит на четыре модуля:

1. Трехмерное моделирование отдельных деталей.
2. Разработка ассоциативных рабочих чертежей деталей.
3. Трехмерная сборки изделий.
4. Разработка проектно-конструкторской документации сборочных изделий.

В первом семестре студенты осваивают первые два модуля [15, 18] и выполняют проекты по темам, связанным с разработкой сложных моделей отдельных предметов и их чертежей. Во втором семестре, часто проекты становятся совместными и уже группой проектировщиков создаются сборочные узлы и оригинальные изделия. Наличие компьютерных технологий, моделирующих реальную предметную среду будущих специалистов, позволяет внедрять в учебный процесс и методику деловой игры [17]. Педагогическая практика показывает, что на данном этапе важно формировать у студентов умение самостоятельно мыслить, высказывать своё мнение и отстаивать его, базируясь на новейших научных знаниях и достижениях [11].

На базе СамГТУ [12] осуществляется образовательный проект «Технологическое предпринимательство» (рис. 1).

В ходе практики студенческие команды должны освоить технологии проектной командной работы:

• Научно-исследовательские проекты направлены на проведение фундаментальных и прикладных научных исследований;
• Инженерно-технологические проекты направлены на разработку новых технических продуктов (технологий, изделий);
• Предпринимательские проекты направлены на коммерциализацию, тиражирование и масштабирование результатов проектной деятельности, на поиск и реализацию вариантов коммерциализации прикладных разработок в сфере техники и технологий (промышленность, энергетика, транспорт и пр.).

 

Рис. 1. Структура образовательного проекта СамГТУ «Технологическое предпринимательство»

 

Наиболее перспективные проекты реализуются междисциплинарными проектными командами (МПК), в состав которых входят студенты различных групп, курсов и направлений подготовки, аспиранты и ведущие специалисты СамГТУ. Отбор проектов для МПК от инициаторов проектов, а также формирование МПК из студентов, обучающихся на различных курсах и по различным образовательным программам, осуществляется через общеуниверситетский сервис «Биржа проектов».

Образовательные мероприятия планируются руководителями практики или руководителями проектов под проектные задачи, решаемые студенческими командами с учетом образовательного запроса от обучающихся. В процессе совместной работы участники проекта учатся участвовать в дискуссиях, выслушивать альтернативные мнения, принимать продуманные решения [1]. Проекты междисциплинарных проектных команд участвуют в акселерационных программах СамГТУ. Трек [14] «Технологическое предпринимательство» является базовым и выступает стартом проектной деятельности студентов в период обучения по программе бакалавриата. На данной ступени обучения студенты оказываются в специально организованной образовательной среде, в которой происходит взаимодействие человеческих, информационных и технических ресурсов [10], способствующих формированию проектной культуры выпускников технических вузов.

Суть метода заключается в том, что в учебном процессе создаются конкретные проблемные ситуации, взятые из производственной практики. От студентов требуется глубокий и всесторонний анализ ситуации и выбор оптимального решения. В основе обучения, таким образом, лежат действительные, производственно-технические задачи со всеми присущими им особенностями, и их решение должно способствовать развитию технического мышления.

Проектирование есть процесс создания представлений об объекте, которое отражается в разнообразной технической документации. Результатом проектирования может стать создание нового технического устройства, замена старой конструкции новой или усовершенствование уже созданного устройства.

Проектная работа ведется в несколько этапов [16]. На подготовительном этапе студенты обсуждают предмет исследования с преподавателем, определяются с темой и устанавливают цели проекта. Затем осуществляется сбор и анализ информации по выбранной тематике, вырабатывается план действий, распределяются задачи, предлагаются идеи, высказываются гипотезы. В процессе исследования решаются промежуточные задачи, проводятся эксперименты, осуществляется сбор статистических данных. После анализа экспериментальных данных и обработки статистических материалов формулируются выводы по проделанной работе.

При подготовке презентации выполненного проекта студенты предоставляют преподавателю сначала устный отчет с демонстрацией материала, с учетом замечаний и рекомендаций оформляют электронные презентации в виде доклада.

Обычно оценка результатов проводится в несколько туров: отборочный, внутривузовский, межвузовский и т. д. Процедура оценивания может включать в себя метод суждений, эталонного сравнения, экспертных оценок. Эксперты оценивают усилия студентов, креативность, качество использования источников, неиспользованные возможности, качество презентации. Студенты осуществляют рефлексию путем коллективного обсуждения и самооценки.

Результаты исследования. Одним из результатов успешной реализации проектной деятельности является большое количество научно-исследовательских проектов, выполняемых студентами на базе САПР. Область машиностроения была выбрана потому, что в трех самарских университетах есть машиностроительные факультеты. Их специалисты консультировали и помогали студентам в грамотном подборе тем, практического и теоретического материала для реализации проектов. Лучшие студенческие работы были представлены на внутривузовских научно-практических конференциях, а также на Областной студенческой научной конференции (ОСНК) [20].

ОСНК проводится Советом ректоров вузов Самарской области в сотрудничестве с Ассоциацией вузов Самарской области. В конференции организуется работа секций (подсекций) по направлениям: «Естественные и технические науки» и «Общественные и гуманитарные науки». Заседания секций организуются на базе 14 высших учебных заведений Самарской области (МИР, СГСПУ, ПГУТИ, СамГТУ, СамГУПС, СГИК, Самарский университет, СамГАУ, СФ МГПУ, СамГМУ, НФ СамГТУ, ПВГУС, СГЭУ, ТАУ).

В 2023-24 уч. г. под научным руководством преподавателей нашей кафедры студентами было представлено 26 докладов. В секции «Механика и инженерная графика» 79-й научно-технической конференции в рамках мероприятий «Дней науки СамГТУ-2024» 15 докладов. На Областной СНК – 5 докладов в секции «Электроэнергетика», 4 доклада в секции «Математическое моделирование и компьютерный инжиниринг», 2 доклада в секции «Теория и практика социальной и социокультурной деятельности».

Доклады, отмеченные дипломами и грамотами, представлены в таблице №1.

 

Таб. №1. Итоги презентации проектной деятельности в 2023-24 уч. г.

Тема доклада	Докладчик	Научный руководитель	Итог
Подведение итогов проекта по исследованию заданий конкурсов профессионального мастерства для студентов вузов	Тимофеев Максим Алексеевич @ 27.04.2004 (студ. ИАИТ); Морояну Артём @ 30.05.2002 (студ. ИАИТ)	Черепашков Андрей Александрович	I место на 79 НТК СамГТУ
Модернизацияигрушки «Радиоуправляемая машина»	Бунин Владислав Андреевич @ 13.01.2006 (студ. ИНГТ)	Неснов Дмитрий Валерьевич	II место на 79 НТК СамГТУ
Трехмерное моделирование наушников в CAD «КОМПАС»	Жирин Антон Андреевич @ 23.02.2005 (студ. ИНГТ)	Неснов Дмитрий Валерьевич	III место на 79 НТК СамГТУ
Создание 3D-модели тисков	Гулак Владислав Андреевич @ 13.05.2005 (студ. ИНГТ)	Неснов Дмитрий Валерьевич	Грамота в номинации «Первые шаги в науке» на 79 НТК СамГТУ
Создание модели ювелирного изделия в среде КОМПАС-3D и Rhinoceros	Васильев Максим Андреевич @ 10.01.2005 (студ. ФММТ)	Пузанкова Александра Борисовна	Грамота в номинации «Перспективная идея» на 79 НТК СамГТУ
Компьютерные технологии в организации профориентационной работы с абитуриентами	Торпищева Ольга Николаевна @ 29.12.2003 (студ. ФММТ) Жданова Алина Викторовна @ 06.04.2004 (студ. ФММТ)	Пузанкова Александра Борисовна	III место на L Областной СНК Секция «Теория и практика социальной и социокультурной деятельности»
Модернизация игрушки «Радиоуправляемая машина»	Бунин Владислав Андреевич @ 13.01.2006 (студ. ИНГТ)	Неснов Дмитрий Валерьевич	III место на L Областной СНК Секция «Математическое моделирование и компьютерный инжиниринг»

 

В курсе «Инженерной и компьютерной графики» базовым инструментом решения инженерно-графических задач в настоящее время является отечественная среда «КОМПАС-3D». Студенты первого курса знакомятся с интерфейсом программы, основными способами формообразования геометрических объектов, получают навыки чтения и разработки машиностроительных чертежей, необходимых им для изучения последующих дисциплин [23]. В дальнейшем, приступая к научно-исследовательской работе, они синтезируют сформированные в процессе обучения компетенции с фундаментальными научными исследованиями [24] и индивидуальными познавательными интересами.

Например, при самостоятельном изучении раздела «Поверхностное и каркасное моделирование» в среде КОМПАС-3D [5, 19] молодыми исследователями были предложены оригинальные алгоритмы образования сложных поверхностей, изготовление заготовок и формообразование деталей (рис. 2).

 

Рис. 2. Поверхностное моделирование в КОМПАС-3D. Пуларгин Д.А., Фролов Я.В. (студ. ФММТ СамГТУ)

 

В другом (инженерно-технологическом) проекте (рис.3), студентами была разработана технология моделирования ювелирного изделия.

 

Рис. 3. Создание ювелирного изделия. Васильев М.А. (студ. ФММТ, СамГТУ)

 

В результате обсуждения представленных на конференции презентаций было предложено объединить некоторые темы для дальнейшей совместной работы. Например, на этапе разработки такого предпринимательского проекта, как маркетинговый ход, в качестве упаковки можно использовать различные дизайнерские модели шкатулок под ювелирные украшения (рис. 4).

 

Рис. 4. Разработка моделей «Шкатулка». Бочкова М.С. (студ. ФММТ, СамГТУ)

 

В дальнейшем через общеуниверситетский сервис «Биржа проектов» планируется командная работа по тиражированию и возможной коммерциализации предложенных разработок.

Из приведенных примеров мы можем видеть, что внедрение мультимедийных технологий в образование и развитие молодежи приобретает популярность. Искусственный интеллект [8] активно применяется студентами для улучшения их знаний и способностей, позволяет проводить анализ больших объемов данных, оперативно усваивать новую информацию. Визуальное изображение позволяет студентам передавать сложные идеи и развивать навыки работы с компьютерной графикой для демонстрации творческих проектов.

Выводы. Студенты университета, успешно проявившие себя в научно-исследовательской, инженерно-технологической и предпринимательской проектной деятельности, могут получить производственную практику на ведущих предприятиях города и в дальнейшем быть там трудоустроенными, а также развивать собственный бизнес. Это мотивирует студентов изучать инженерную компьютерную графику и активно участвовать в инженерно-графической проектной деятельности, получать более глубокие профессиональные практические умения и теоретические знания.

Если же на стадии отборочного тура или в результате выступления на конференции студент не переходит на новый уровень, ему предлагается самостоятельно подобрать в интернете конференцию, соответствующую тематике его проекта, и, оформив работу в соответствии с предъявляемыми требованиями, представить её результаты.

Таким образом, наряду с традиционными формами обучения внедрение в учебный процесс проектной деятельности способствует повышению мотивации, более эффективному и интенсивному обучению, осознанному пониманию и глубокому усвоению материала. Внедрение подобных методов становится возможным благодаря широкому распространению систем автоматизированного проектирования, которые позволяют значительно сокращать его сроки, повышают качество проектных работ и снижают их стоимость.

Современная вычислительная техника позволяет студентам усложнять конструкцию разрабатываемых изделий в короткие сроки, что при традиционных формах обучения невозможно из-за длительности процесса проектирования. Новые технологии конструирования помогают реализовывать идеи по моделированию сложных поверхностей и объемных конструкций, параллельно сопровождая их необходимой технической документацией.

About the authors

Alexandra В. Puzankova

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: puzankova.emigo@yandex.ru

Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Graphics

Russian Federation, Samara

Andrey A. Cherepashkov

Samara State Technical University

Email: eg@samgtu.ru

Doctor of Technics, Head of the Department “Engineering Graphics”

Russian Federation, Samara

References

Supplementary files