Направления модернизации компетентностно-ориентированной базовой графической подготовки студентов в техническом вузе

В целом разработанная нами модель предполагает, что у преподавателя аграрного вуза проявится готовность осуществлять профессиональную деятельность на качественно новом уровне; появится убежденность в необходимости развивать профессионально значимые качества; сформируется потребность повышать профессиональную направленность. В конечном счете, это приведет к развитию профессиональной направленности.

Все это, в совокупности, с нашей точки зрения, должно способствовать тому, что преподаватель аграрного вуза совершено по-новому посмотрит на ту профессиональную деятельность, которой он занимается. У него появится стремление выполнять эту деятельность на качественном, эффективном, а значит, современном уровне, что в свою очередь будет влиять на

потребность развивать свою профессиональную направленность.

Литература:

1. Ефремов Л. Г., Абруков В. С. Проблемы моделирования процессов в системе образования. Новые подходы / Известия Российской академии образования. 2002. -№1. - С.139-142.

2. Канке В. Философия. Исторический и систематический курс. Учебник для вузов / В. Канке. — М.: Логос, 1998. - 354с.

3. Маркова А. К. Психология профессионализма / А. К. Маркова.- М., 1996. - 308с.

4. Образование в мире на пороге XXI века: сб. науч. тр. / Под ред. З. А. Мальковой, Б. Л. Вульфсона. М.: Изд. АПН СССР, 1991. - 97 с.

5. Столяренко А. М. Психология и педагогика: учебное пособие для высших учебных заведений./А. М. Столяренко. -М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. - 423с.

НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ БАЗОВОЙ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Е. В. Усанова

Представлены результаты исследования влияния комплексного использования CAD-систем и графических средств представления обучающей информации с применением медиа - технологий на формирование компонентов общепрофессиональной компетенции в модели базовой графической подготовки студентов, ориентированной на профессиональную деятельность в условиях комплексной информатизации технической деятельности современного наукоёмкого производства.

Ключевые слова: модель базовой графической подготовки, графические средства представления информации, CAD - системы, учебно-методический комплекс, общепрофессиональная графическая компетенция.

The results of researches in field of CAD-systems and graphics resources integrated usage influence are presented in this work. This integration of CAD-systems and graphic resources is directed to educational information presentations by using media - technologies to form common-professional's competence in basic graphics student's education that is oriented to professional activities in conditions of integrated technical informatization in modern science intensive manufacturing.

Keywords: basic graphics training and education model, graphics resources of informational presentation, CAD - systems, educational and methodic complex, common-professional graphic competence.

Основу комплексной информатизации технической деятельности современного высокотехнологичного наукоёмкого производства составляет интеграция инженерных информационно - коммуникационных технологий проектирования и управления в корпоративных информационных системах (КИС) на базе методологии PLM (Product Lifecycle Management) -технологий информационной поддержки жизненного цикла изделий (ЖЦИ). Информационная поддержка проектирования и технологической подготовки производства в PLM-тех-нологиях осуществляется с помощью CAD/CAM/CAE/PDM1 и ERP2 -систем, принципиально меняющих традиционно существующую схему разработки изделий на схему сквозного автоматизированного проектирования, технологической подготовки, инженерного анализа и изготовленияизделий, электронного управления технической документацией. Графическим ядром

1 CAD - Computer Aided Design, проектирование с помощью компьютера.

CAM - Computer Aided Manufacturing, производство с помощью компьютера.

CAE - Computer Aided Engineering, инженерные расчеты с помощью компьютера.

PDM - Product Data Management, управление потоком данных.

2 ERP - Enterprise Resource Planning, планирование и управление предприятием. 24

этих систем являются CAD - системы, основная функция которых - создание SD-моделей разрабатываемых изделий, автоматическая генерация их 2D-чертежей и сопровождение электронных моделей-макетов

(ЭМ), адекватных реальным изделиям в едином информационном пространстве (ЕИП) промышленной корпорации. Фактически создается проектно-технологическая среда для одновременной работы в режиме реального времени всех участников создания изделия с единой виртуальной ЭМ.

Переход наукоемких отраслей машиностроения на методологию PLM-технологий приводит к качественно новым требованиям в геометро-графической подготовке специалистов для профессиональной деятельности в среде CAD/CAM/CAE/PDM и ERP-систем. Опыттакойподготовкиобобщен автором в модели компетентностно -ориентированной базовой геометро-графической подготовки (ГГП) в техническом вузе. В ней реализован переход на качественно новые технологии обучения с комплексным применением графических средств представления обучающей информации (ГСПИ) и CAD - систем, обеспечивающий современную базовую ГГП специалистов.

С целью обеспечения высокого уровня готовности выпускников к про-ектно-конструкторской деятельности в ЕИП промышленных корпораций на базе 3D-моделирования при разработке модели ГГП были поставлены следующие задачи:

- смена парадигмы ГГП как исходной концептуальной модели, основного базового понимания задач обучения и их реализации на методологию 3D - геометрического моделирования с оптимизацией геометрических моделей, параметрическим моделированием и т.д.;

- информатизация содержания ГГП на основе внедрения в процесс обучения графических информационных технологий (ГИТ) и графических информационных систем (ГИС);

- обязательное владение сертифицированными прикладными приемами ГИТ и ГИС [1, с.177], т.к. сотрудничество промышленных корпораций на уровне мировых стандартов предполагает представление всей технической документации в электронном виде. Разрабатываемые изделия и их производство подлежат международной сертификации, подтверждающей их характеристики. Сертифицированию подлежат как сами изделия, так и методы их проектирования, изготовления, способы и формы передачи информации о них.

Компетентностный формат ФГОС ВПО 3-его поколения оценивает качество профессионального образования через компетенции выпускника. Главным требованием к качеству ГГП выпускников технического вуза, ориентированных на профессиональную деятельность в условиях комплексной информатизации производственной деятельности, является высокий уро-

вень графической компетенции - совокупности знаний, умений, владения способами графической деятельности как меры качества профильной подготовки.

Приоритетной составляющей графической компетенции является про-ектно-конструкторская деятельность на основе SD-моделирования современных CAD-систем. Графическая компетенция при этом выступает как комплексный интегральный результат освоения:

• образовательной программы по инженерной графике и смежных дисциплин, обеспечивающих подготовку для совместной работы в интегрированном модуле CAD/CAM/CAE/ PDM и ERP- систем;

• той части комплекса социально-личностных и общекультурных (общеинтеллектуальных) качеств, которые формируются при освоении ГИТ и ГИС и позволяют выпускнику вуза успешно работать в избранной профессиональной сфере.

Для формирования графической компетенции, соответствующей требованиям высокотехнологичного наукоёмкого производства на базе методологии PLM, необходима модернизация модели ГГП в техническом вузе по следующим значимым направлениям:

1. Организация учебного процесса. В современной уровневой системе высшего образования логична реализация такой модели ГГП, когда сначала, в процессе базовой графической подготовки, приобретается общепрофессиональная компетенция, а далее в проектно-конструкторской и профильной конструкторской подготовке профильно - ориентированная и специальная (рис.1).

Рис.1. Модель ГГП в техническом вузе

В течение 1 и 2 курсов закладывается базовая ГГП с опорой на освоение методов 3D - моделирования и развитие визуальной грамотности обучаемых. Для этого в базовой ГГП необходимы качественно новые технологии обучения, отличающиеся от применявшихся ранее и ориентированных на 2D-графику. Базовая ГГП в техническом вузе должна быть ориентирована на развитие визуальной культуры на основе мышления целостными пространственными (3D) образами, естественными для человека, с помощью которых строится функционирование современных графических средств обработки и передачи информации в современных CAD/CAM/CAE/PDM и ERP-системах.

2. Разработка структуры ГГП в контексте её интеграции с общепрофессиональными дисциплинами,

обеспечивающими подготовку для модуля CAD/CAM/CAE. Необходим пересмотр структуры и содержания ГГП не только в связи с ее информатизацией и инновационными технологиями обучения, но и наполнения и последовательностью изучения ее разделов в контексте интеграции с дисциплинами, обеспечивающими подготовку для CAM/CAE-систем, определяемую выпускающими подразделениями (кафедрами) вузов - междисциплинарная интеграция.

3. Разработка и внедрение технологий обучения, основанных на 3D-моделировании. Необходим пересмотр традиционных взглядов на преподавание инженерной графики. В связи с переходом на компьютерные 3D - технологии развитие пространственной интуиции и инженерного конструкторского мышления проис-

ходит большей частью посредством трехмерного компьютерного моделирования на основе приемов формообразования CAD-систем. Основным источником информации об изделии для всех пользователей в CAD/CAM/ CAE/PDM и ERP-системах является 3D-модель и обучение студентов, ориентированных на деятельность в CAD-системах PLM-технологий, должно осуществляться от 3D- моделирования к 2D-чертежу как графической форме представления конструкторской документации.

4. Разработка УМК. Для формирования графической компетенции студентов в условиях роста информационных объёмов обучающей информации (во многом совершенно

новой, как предметной, так и общеинтеллектуальной) при возрастающих требованиях к результатам обучения в компетентностных терминах - знания/умения/владение (ЗУВ), традиционные технологии обучения графическим дисциплинам оказываются малопригодными. Требуются иные способы передачи возрастающих информационных объёмов обучающей информации с целью их надёжного усвоения, как в декларативной, так и в процедурной части, и адекватные этим способам технологии ГГП, опирающиеся на использование ИКТ. Модель УМК на основе комплексного применения ГСПИ и САD-систем, используемая в данном исследовании, представлена на рис.2.

Рис. 2. Модель УМК на базе ИКТ

Создание учебной информационной среды на базе УМК (рис.2.) с целью формирования

базовых компонент графической компетенций обеспечивает профильную графическую подготовку, способствующую социальной мобильности и профессиональной востребованности будущих специалистов нового поколения в наукоемких отраслях машиностроения [2, с. 98-102].

5. Интенсификация ГГП. В условиях увеличения объема обучающей информации обеспечение будущих специалистов фундаментальной подготовкой с целью формирования необходимой для современной 3D - графики графической компетенции требует интенсификации процесса обучения. Мощным средством интенсификации базовой ГГП являются ГСПИ на базе multimedia (как на этапе предъявления обучающей информации, так и в процессе приобретения профессиональных умений и навыков) и применение профессиональных CAD-систем.

Основаниями идеи использования мультимедийных технологий для ГСПИ в целях интенсификации базовой ГГП служат:

2 эффект оммультанности восприятия графических образов в ГСПИ:

создание мысленного образа происходит настолько быстро, что человек воспринимает этот процесс как «мгновенный», создаваемые мысленные образы и передаваемые модели при этом близки по форме;

2 большая информационная ёмкость и скорость восприятия графической информации: среднее время реакции на предмет (пространственный 3D-образ) - 0,4 сек., на цветной рисунок - 0,9сек., а на слово (символ) - 2,8сек.[3, с. 142].

Пользуясь представлением информации с помощью изображений можно, в рамках отведённых программой часов, получить значительные резервы времени для усвоения обучающей информации.

Для осмысления и надежного запоминания в процессе восприятия информационных потоков при применении компьютерных, мультимедийных, интерактивных технологий из-за ограниченных возможностей рабочей памяти требуется многократное повторение обучающей информации. С целью повышения надежности формирования компонент графической компетенции используется следующий алгоритм (рис.3):

Рис. 3. Алгоритм формирования графический компетенции

Для надежного усвоения теоретического материала модели УМК используется автоматизированное самотестирование, для освоения инструментария CAD-систем применяется графический тренинг с применением обучающих видеороликов: самостоятельно выполняются 5 ч 15 заданий, аналогичных рассмотренным на практическом занятии.

Дополнительные резервы времени возможны при автоматизации (где это целесообразно) мониторинга формирования компонент графической компетенции в базовой ГГП. Таким образом, модель базовой ГГП с комплексным использованием ГСПИ и профессиональных CAD - систем с их высокой скоростью генерации изображений, способна дать синергетический эффект в интенсификации обучения. С применением CAD-систем, где построение чертежей занимает меньшее время при несравненно лучшем, чем в ручной графике, качестве исполнения, повышается производительность учебной работы и качество её результатов.

6. Организация предвузовской подготовки. Необходимо осуществлять начальную предвузовскую подготовку старшеклассников. Для этого необходимо использовать технологическую базу вуза, заинтересованного в формировании мотивации и предварительной подготовки школьников и абитуриентов к профессиональному обучению основам инженерной графики с помощью современных инженерных ИКТ, создавая для этого инновационную информационно-образовательную среду в рамках профориентации, чтобы будущие абитуриенты могли иметь представление об основах ин-

женерных информационно-коммуникационных технологий. На базе CAD/ CAM-центра КГТУ им. А. Н. Туполева инновационная информационно-образовательная среда организована с привлечением всех последних достижений в области 3D - визуализации для занятий со старшеклассниками в иммерсионном 3D-CAD зале.

7. Участие в научно-исследовательской работе (НИРС). Создание и расширение партнерских связей вуза с кластерами, в которые входят предприятия наукоемких отраслей региона и различные обслуживающие их структуры (отраслевые НИИ и т.д.), способствующие повышению конкурентоспособности этих наукоемких отраслей, должно быть направлено на изучение новых технологий, используемых в этих отраслях. Это позволяет студентам получать дополнительные знания и опыт деятельности в НИРС, быть готовыми к научно-исследовательской и практической деятельности, поскольку они смогут общаться с учеными и специалистами в областях, занимающих лидерские позиции в развитии науки и техники.

Экспериментальной базой внедрения модели компетентностно-ори-ентированной базовой ГГП были филиал в г. Вятские Поляны и колледж информационных технологий (КИТ) при КГТУ им. А. Н. Туполева.

Базовая графическая подготовка в этих учебных подразделениях организована по модульному принципу. Принята следующая структура учебных модулей: целевой блок ^ блок входного контроля ^ информационно - методический блок ^ выходной блок контроля и оценки резуль-

татов. Изучение материала учебного блока при этом возможно в разных вариантах: под руководством преподавателя, самостоятельно с консультацией преподавателя, полностью самостоятельно в соответствии с индивидуальной траекторией освоения.

Сочетание визуальных (с применением ГСПИ) и практических (с применением CAD - систем) методов обучения в эксперименте было направлено на повышение качества графической подготовки, которое оценивалось по интегральным показателям уровня формирования компонент графической компетенции. Перечень обязательных профессионально значимых компонент графической компетенции (ЗУВ) базовой ГГП, по которым отслеживался интегральный уровень, соответствовал требованиям рабочих программ для специальностей:

• 160801 - Ракетостроение,

• 150202 - Оборудование и технология сварочного производства,

• 220201 - Управление и информатика в технических системах.

Индикаторами и критериями оценивания уровня освоения отслеживаемых компонент компетенции в педагогическом эксперименте служили:

1) контрольные работы - балль-но-рейтинговая система (БРС)/оценка;

2) графические работы - степень самостоятельности выполнения, уровень усвоения теоретических знаний;

3) автоматизированное самотестирование по теории - % верных ответов;

4) результаты экзаменов и дифференцированных зачётов - Б Р С / оценка

Интегральный уровень освоения компонент графической компетен-30

ции определялся как среднее арифметическое суммы баллов по каждой группе в завершающем семестре обучения. Он был нормирован относительно результата обучения по традиционной технологии в завершающем семестре, принятым за единицу. Результаты влияния инновационных мероприятий на уровень освоения компонент графической компетенции студентов на рис.4.

Основные количественные и качественные оценки эффективности использования предлагаемой модели базовой ГГП следующие:

1. Представление учебной информации с применением ГСПИ, на базе мультимедиа, в сравнении с соответствующими печатными аналогами имеет неоспоримое преимущество по качеству базовой графической подготовки. Уровень формирования компонент графической компетенции в результате использования ГСПИ в базовой ГГП в сравнении с традиционными формами учебного процесса возрастает в среднем на 10 -г- 12%.

2. За время обучения уровень формирования компонент графической компетенции при комплексном использовании ГСПИ и CAD-систем в базовой ГГП в сравнении с традиционными формами учебного процесса возрастает в среднем на 17 -г- 20%. Прочность знаний и профессиональных умений увеличивается за счёт тренинга и мотивации к обучению.

3. Эксперимент показал, что уровень владения инструментарием CAD -систем у слабоуспевающих студентов становится соизмеримым с уровнем хорошо успевающих студентов, но в плане когнитивной деятельности они

Рис.4. Влияние инновационных мероприятий в ГГП на уровень освоения компонент

графической компетенции: 2005/2006г. - традиционное обучение; 2006/2007г. - обучение с использованием ГСПИ; 2007/2008 - ГСПИ + тренинг-тестирование по теории;

2008/2009 - ГСПИ + тренинг-тестирование по теории + видеоролики для графического тренинга в CAD-системе

остаются на алгоритмическом (репродуктивном) уровне.

4. Наибольший эффект (до 20%) методика дает тогда, когда студент вовлекается в активную когнитивную деятельность по осмыслению, закреплению учебного материала и овладению им - в практическом применении этих знаний в профессиональной деятельности.

5. Реализация модели ГГП требует обеспечения квалифицированными преподавательскими кадрами, с высоким уровнем психолого-педагогической, информационной и профессиональной культуры.

Литература:

1. Якунин В. И., Сидорук Р. М., Рай-кин Л. И., Соснина О. А. Реализация стратегии информатизации геометрической графической подготовки инженеров в соответствии с требованиями информационной поддержки жизненного цикла и инфраструктуры. Сб. материалов семинара-совещания заведующих графическим кафедрами вузов РФ. -Казань: Изд-во Казанского государственного технического университета, 2006. -с.24-34.

2. Тунаков А. П. Чертежи будущего// Известия вузов. Авиационная техника. - 1997. - № 2. - С.98-102.

3. Душков Б. А. и др. Основы инженерной психологии. Учеб. пособие./ Под ред. Б. Ф. Ломова. М.: « Высш. школа», 1977, 335с.

ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО МАТЕМАТИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ В УСЛОВИЯХ БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ НА ПРИМЕРЕ КГУ

Е. К. Каштанова

В статье описывается модель организации самостоятельной работы, которая сопровождает лекционный курс. За основу самостоятельной работы берется метод задач, который иллюстрируется на примере преподавания математической статистики для гуманитарных специальностей. Балльно-рей-тинговая система рассматривается как один из способов активизации обучения студентов.

Ключевые слова: самостоятельная работа, метод задач, балльно-рей-тинговая система

Organization independent work of the mathematical disciplines in conditions of rating system by the example of the KSY. The article describes the model of student's independent work. The base of student's independent work is tasks method. This method is illustrated by examples teaching mathematical statisticsfor humanitarian disciplines. Rating system is considered as one of the method active learning students.

Key words: student's independent work, tasks method, rating system