Условия связи начального и профессионального уровней в графо-геометрической подготовке инженеров

166

Высшее образование в России • № З, 2009

В.И. ИВАЩЕНКО, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет

Условия связи начального и профессионального уровней в графо-геометрической подготовке инженеров

В статье представлены результаты исследования компонентов, определяющих содержание графических дисциплин для подготовки специалистов по автоматизированному проектированию и производству изделий. Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)». Проект РПН 3.1.1. 11077 «Разработка учебно-методического комплекса и образовательной технологии подготовки элитного инженерного корпуса для инновационной деятельности в наукоёмких высокотехнологических отраслях машиностроения»».

Ключевые слова: графо-геометрическая подготовка инженера, многоуровневая педагогическая система, геометрическое моделирование, CAD/CAM-системы.

Графо-геометрическая подготовка специалистов по автоматизированному проектированию и производству должна базироваться, по нашему мнению, на следующих концептуальных принципах.

1. Основу общеинженерных дисциплин составляет глубокое понимание физической природы процессов и их результатов, в частности законов формообразования и феномена геометрической формы, являющейся обязательным атрибутом твердого тела.

2. В основе умений лежит уверенное владение электронными средствами моделирования в такой степени, чтобы на визуально-тактильном уровне проектант мог, образно выражаясь, ощущать инструменты CAD/ CAM-программы как продолжение своих рук.

3. Навыки основываются на мышлении, оперирующем ассоциативными стереотипами, комбинация которых образует оптимальное с позиций конкретной учебной задачи проектное решение.

Поскольку навык отражает уровень приобретенных знаний и умений, то с его помощью можно оценивать эффективность обучения решению таких теоретико-прикладных задач, как проектирование. В самом понятии навыка содержится компонент активного действия, готовность к ко-

торому формируется, закрепляется и проверяется упражнениями. Повторение целых операций и отдельных процедур, отработка алгоритма известной стратегии свидетельствуют о том, что в навыке присутствует элемент действия, доведенного до автоматизма, когда выбор осуществляется на интуитивно-подсознательном уровне. Процесс формирования навыка содержит компонент креативного мышления, когда приобретённый опыт и сама логика построения предмета побуждают проектанта к экспериментированию, направленному на поиск нового алгоритма, новой технологии создания геометрической модели. Студент становится автором не просто хорошей конструкции или удачного процесса, обеспечивающего её изготовление, но и нового метода проектирования, даже если эта новизна сомнительна с точки зрения профессионала. Обучение специалистов по автоматизированному проектированию методологически должно быть построено на практическом освоении геометрических атрибутов формы, на умении манипулировать параметрами формы, на формировании чувства формы [1].

Наиболее важную роль в экспертной оценке компьютерной модели, визуально воспринимаемой как плоская картина на экране, играет, по нашему мнению, именно

Редакционная почта

167

перцептивно-интуитивная идентификация формы. Использование атрибутов геометрической фигуры свойственно человеку любого возраста, оно закладывается в раннем детстве и связано с генезисом математических знаний. Недостатки техники отображения пространственных фигур на плоскости, характерные для раннего детского возраста, послужили основанием для создания «интеллектуалистической» теории, согласно которой «ребенок рисует то, что знает, а не то, что видит» [2, с. 158]. В противовес этому Р. Арнхейм выводит закон дифференциации, в соответствии с которым «перцептивная особенность воспринимаемого объекта, пока она еще не дифференцирована, воспроизводится по возможности наипростейшим способом », например в форме окружности [3, с. 171]. Опыт преподавания основ проекционного черчения в школах (лицеях) и на первом курсе технического университета свидетельствует о том, что демонстрация закономерностей, связанных с принадлежностью точки и линии (окружности) сфере, оказывает положительное влияние на восприятие любой поверхности вращения. Это особенно актуально для учебных заведений, где технологические дисциплины преподаются в сокращённом объёме или отсутствуют.

Дисциплиной, оказывающей решающее влияние на всю графо-геометрическую подготовку в общеобразовательной школе, может стать курс «Основы автоматизированного проектирования и производства изделий» на базе компьютерного геометрического моделирования [4]. При изучении данной дисциплины естественные, бытовые представления учащегося о форме и её отображении эволюционируют в строгую и логичную систему знаний и навыков о свойствах геометрии предмета и закономерностях образования требуемой формы. Базовый уровень подготовки достигается в результате обучения в учреждении общего и начального профессионального образования. Собственно обучение автоматизиро-

ванному проектированию и производству проводится в системе высшего профессионального образования, однако благоприятным фактором является наличие промежуточного этапа - среднего профессионального образования в техникумах и колледжах.

Для проектирования многоуровневой педагогической системы необходимо обеспечить сопряжение информационных образовательных подсистем. Такая задача может быть решена при выделении определённых параметров, оценивающих способность учащегося к оперированию ассоциативно-пространственными образами, которые реализуются через совокупность конструкторских и технологических представлений. Данное качество обучаемого может быть выражено количественно с помощью объёма конструкторских и технологических знаний. Кажущаяся исключенность геометрии устраняется тем обстоятельством, что в процессе обучения приобретаемые знания актуализируются через геометрические модели, которые документируются средствами 2D- и 3D-графики.

На протяжении всего срока обучения в техническом университете информационная подсистема студента эволюционирует. Учебная среда обеспечивает совершенствование профессиональных мыслительных функций учащегося, если при её проектировании учитываются условия гармоничного соединения этапов и уровней обучения. Методологически это определяется правильным выбором задач и граничных условий. В качестве наиболее важных нами выделены следующие задачи:

1) обучение средствам и методам геометрического моделирования на бумаге и в среде профессиональной CAD/CAM/CAE-системы;

2) развитие образного графо-геометри-ческого мышления на основе шаблонов конструктивных решений;

3) развитие образного графо-геометри-ческого мышления на основе типовых технологических приёмов;

168

Высшее образование в России • № 5, 2009

4) творческое осмысление принципов

формообразования в компьютерном моделировании и реальном процессе производства, в результате чего рождается системное конструкторское и технологическое мышление.

Любая система знаний в учебном процессе должна способствовать формированию у студентов активной и конструктивной технической позиции, т.е. системного проектно-конструкторского мировоззрения. Эту работу необходимо начинать на младших курсах при изучении геометрического моделирования и инженерной графики. Мощным благоприятствующим фактором в этой работе выступает пропедевтика графо-геометрической подготовки в рамках современного информационно-технологического курса в общеобразовательной школе. Учитывая непрерывный характер дополнения и углубления графо-геометрических знаний и навыков на всех технических кафедрах, следует считать обязательным условием непрерывность (сквозной характер) такой подготовки.

Выполненные исследования позволили установить следующее.

1. Формирование навыков, обусловливающих высокое качество графо-геометри-ческой подготовки специалистов по автоматизированному проектированию, происходит эффективнее, если педагогическая система предоставляет возможности для творческого экспериментирования, модернизации стратегии построения проектного решения, совершенствования технологических приёмов.

2. Поскольку в силу определённых

возрастных психофизиологических свойств учащегося решение данной задачи в рамках одного этапа обучения не представляется возможным, необходимо создавать многоуровневую систему подготовки с использованием современных высокоэффективных электронных сред, в частности CAD/ CAM-программ.

3. Для оценки подготовленности обучаемых к успешному переходу на следующий, более высокий уровень подготовки предлагается использовать в качестве критерия способность учащегося к оперированию ассоциативно-пространственными образами, которые реализуются через совокупность конструкторских и технологических представлений.

Литература

1. См.: Хокс Б. Автоматизированное проек-

тирование и производство: пер. с англ. М.: Мир, 1991. 296 с.

2. Пиаже Ж. Избранные психологические труды. Психология интеллекта. Генезис числа у ребенка. Логика и психология. М.: Просвещение, 1969. 659 с.

3. Арнхейм Р. Искусство и визуальное вос-

приятие / Пер. с англ. В.Н. Самохина, общ. ред. В.П. Шестакова. М.: Прогресс, 1974. 392 с.

4. См.: Иващенко В.И., Бейлин А.Б., Фрад-

ков А.И. Компьютерное моделирование и автоматизированное изготовление изделий. Практикум по CAD/ CAM-технологиям: учеб. пособие для учащихся старших классов общеобразовательных школ и учреждений среднего профессионального образования. М.: Вентана-Граф, 2006. 176 с.

IVASCHENKO V.I. THE ENGINEER GRAPHIC TRAINING BASED ON CAD/CAM PROGRAMS

This paper describes the transitional processes typical of multilevel continuous educational system. The results of the research of components, defining graphic discipline contents for training of specialists on computer aided design and manufacturing are presented.

Keywords: drawing and geometrical training, multilevel pedagogical system, geometric simulation, CAD/ CAM program.