Компьютерные технологии проектирования в учебном процессе агроинженерных вузов

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 378.147:004.415.2.041

М.Н. Ерохин, академик Россельхозакадемии, доктор техн. наук, профессор С.П. Казанцев, доктор техн. наук, профессор А.С. Дорохов, канд. техн. наук, доцент

ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ

Производство различных изделий современными промышленными предприятиями трудно представить без использования CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support). Их появление обусловлено необходимостью эффективно управлять процессами разработки, производства, эксплуатации, сервиса и утилизации изделий путем информационной поддержки их жизненного цикла на основе автоматизации процессов представления и обмена данными, проектирования, технологической подготовки, управления производством и т. д.

Одним из основных компонентов CALS-технологий являются системы автоматизированного проектирования (САПР). Применение САПР в производстве позволяет существенно снизить затраты времени и средств на создание новых и модернизацию существующих объектов, что доказывает ее высокую эффективность в автоматизации работ конструкторских и технологических подразделений. Так, по данным различных источников, внедрение САПР позволяет на 25.. .30 % повысить эффективность производственных процессов.

Современные САПР обеспечивают возможность создания как двухмерных, так и трехмерных изображений изделий. Проектирование изделий сра-

82

зу в виде трехмерных параметрических моделей позволяет работать не с точками, кривыми и цветом, а с реальными объектами, которые наглядно демонстрируют конструкцию изделия, а также получать чертежи с необходимым количеством видов, разрезов и сечений, определять массу и площадь поверхности изделия. Трехмерную модель изделия можно использовать для исследования методами компьютерного анализа ее поведения в различных эксплуатационных условиях, технологической подготовки производства, а также для оборудования с ЧПУ

Благодаря компьютерным технологиям проектирования, инженер освобождается от рутинной, нетворческой информационной работы при решении научно-исследовательских, про ектно-конструктор-ских и технологических задач, что повышает производительность его труда.

Таким образом, преимущества на рынке труда имеют специалисты, хорошо владеющие современными информационными технологиями.

Аналогичная ситуация обстоит в науке и образовании. Высшие учебные заведения максимально уделяют внимание применению информационных технологий при обучении студентов. Осваивается работа с компьютером, изучаются самые перспективные технологии автоматизированного проек-

тирования и системы компьютерной графики. Это позволяет студентам выполнять курсовые и дипломные проекты с использованием компьютерных программ, а получив такое образование, быть конкурентоспособными на рынке труда. Применение САПР требует повышения квалификации и преподавателей, которые изучают информационные технологии, а затем разрабатывают новые методики и используют их в учебном процессе.

По агроинженерным специальностям многие вузы достаточно широко используют автоматизированное проектирование курсовых и дипломных работ.

В учебном процессе ФГОУ ВПО МГАУ по дисциплинам кафедр «Инженерная графика», «Детали машин и ПТМ» и других студенты обучаются работе с такими САПР, как AutoCAD, КОМПАС-3D, АРМ "^пМасЫпе и др. Обучение ориентировано на выполнение графических, курсовых и дипломных работ.

В результате у студентов вырос интерес к использованию САПР при выполнении графических работ по дисциплине «Инженерная графика». Так, по итогам опроса студентов, изучивших программу AutoCAD, выявлено 86 % желающих продолжить обучение в направлении трехмерного моделирования.

По итогам обучения в 2009/2010 учебном году по дисциплинам «Детали машин и основы конструирования» и «Подъемно-транспортирующие механизмы» в группах, где обучение проходило с применением КОМПАС-3D, отмечено увеличение в 2,5 раза количества студентов, успешно и в установленный срок сдавших курсовые проекты. Значительно повысилось качество выполняемых работ. Средний балл при защите курсовых проектов в наблюдаемых группах составил 4,1.

Стоит отметить, что пока в процессе подготовки инженера теряется взаимосвязь использования ранее накопленных знаний по САПР в новом изучающем материале, а также имеется недостаток дисциплин, напрямую связанных с CALS-технологиями.

В связи с этим актуальным является непрерывное обучение студентов компьютерным технологиям проектирования и анализа изделий, а также автоматизации технологической подготовки производственных процессов на протяжении всего периода обучения в вузе [1, 2].

Целью непрерывного обучения студентов компьютерным технологиям проектирования является повышение уровня теоретических знаний и практических навыков работы выпускников вуза с современными информационными технологиями.

К основным задачам непрерывного обучения студентов компьютерным технологиям проектирования относятся:

• повышение успеваемости студентов при подготовке расчетно-графических и курсовых работ;

• повышение уровня качества курсового и дипломного проектирования;

• максимальное приближение процесса обучения к практике;

• создание электронных баз данных, необходимых для выполнения курсовых и дипломных проектов;

• совершенствование навыков самостоятельной работы;

• усиление эмоционального фона обучения. Затраты на организацию учебного процесса

с использованием информационных технологий значительно существеннее и связаны с созданием интерактивных компьютерных классов, лицензированием программного обеспечения, повышением квалификации профессорско-преподавательского состава (ППС) и учебно-вспомогательного персонала. Для того чтобы затраты окупались, необходимо их эффективно использовать.

Наилучший эффект применения САПР при подготовке инженера может быть достигнут с помощью комплексного научно-методического подхода к использованию информационных технологий в учебном процессе. Важным для студента является не только изучение возможностей автоматизированного проектирования, но и как оно используется в учебной и научной деятельности, а также при решении практических задач, связанных с будущей профессиональной деятельностью.

Сейчас в вузах студенты изучают дисциплину «Информатика», приобретая навыки работы с компьютером и базовыми компьютерными программами Word, Excel, PowerPoint и другими, а также получают знания о процессах сбора, накопления и обработки информации. На этом информационная подготовка студентов в дальнейшем разрывается или реализуется бессистемно.

Таким образом, на протяжении всего срока обучения необходимо интегрировать в традиционные курсы подготовки специалистов компьютерные технологии проектирования (см. рисунок).

Например, в системе непрерывной информационной подготовки студентов, на первом курсе, можно предусмотреть изучение дисциплины «Автоматизированное проектирование» с применением таких базовых компьютерных программ, как AutoCAD, KOMnAC-3D и T-FLEX CAD, включающих в себя системы двух- и трехмерного моделирования с различными библиотеками. Данные системы позволяют создавать модели деталей и сборочных единиц, а также подготавливать электронную версию конструкторской документации.

На последующих курсах такое обучение компьютерным технологиям проектирования, в зависимости от специальности, может быть продолжено.

83

1 КУРС

Информатика

Word Excel PowerPoint

V

Получение знаний о процессах сбора, накопления и обработки информации

Компьютерная графика

Photoshop

CorelDRAW

V

Основы САПР

AutoCAD

коыпас-

ЗБ

T-FLEX

CAD

Подготовка электронной версии конструкторской документации

3 КУРС

Компьютерное

конструирование

коыпас- APM

3D WinMachine

V-

Расширение навыков работы с компьютерными технологиями создания и обработки инженерной информации

"V

Подготовка графических рисунков

2 КУРС

Автоматизация инженерного анализа

APM

WinMachine

T-FLEX

Анализ

V

Компьютерная обработка и анализинженерных данных

САПР технологических процессов

ВЕРТИКАЛЬ T-FLEX Технология

s

Приобретение навыков работы с системами компьютерного проектирования технологических процессов

Курсовое и динломное проектирование с применением современных компьютерных технологий

Схема непрерывного обучения студентов компьютерным технологиям проектирования

Так, на втором курсе учебным планом можно предусмотреть дисциплину, где студенты смогут изучать компьютерные технологии обработки анализа инженерной информации.

Это может быть «Автоматизация инженерного анализа изделий» в рамках курса «Сопротивление материалов», которая позволит, изучая программу APM "^пМасЫпе или T-FLEX Анализ, производить расчеты кинематических и энергетических параметров, прочности, динамических характеристик, жесткости и устойчивости конструкций. Данные программы включают в себя набор средств расчета и анализа. Эти средства в зависимости от назначения могут функционировать как в составе системы, так и отдельно.

На третьем курсе, в рамках дисциплин кафедры «Детали машин и ПТМ», можно продолжить изучение программ КОМПАС-3D и APM "^пМасЫпе, которое будет нацелено на углубление теоретических знаний и развитие практических навыков работы с САПР.

84

Далее можно перейти к изучению курса «САПР технологических процессов» в рамках дисциплины «Технология машиностроения» с использованием программ ВЕРТИКАЛЬ или T-FLEX Технология, которая позволяет проектировать технологические процессы в нескольких автоматизированных режимах.

Следующим шагом может стать изучение по дисциплинам кафедры «Ремонт и надежность машин» курса «САПР процессов технического сервиса» с использованием систем автоматизации конструкторской и технологической подготовки производства.

Таким образом, на пятом курсе студенты будут ориентированы на комплексное применение систем автоматизированного проектирования в курсовых и дипломных работах.

Все предлагаемые для изучения компьютерные программы проектирования были выбраны не случайно. Например, такие программные продукты Российской компании ЗАО «АСКОН», как КОМПАС-3Б и ВЕРТИКАЛЬ, могут работать в комплексе, т. е. модели изделий, спроектированные в КОМПАС-3Б, возможно транслировать в программу ВЕРТИКАЛЬ для последующей подготовки технологического процесса их производства. Также КОМПАС-3Б взаимодействует с APM WinMachine (компания НТЦ «АПМ»).

Программные продукты САПР, разработанные ЗАО «Топ Системы» (Россия) — T-FLEX CAD, T-FLEX Технология, T-FLEX Анализ, T-FLEX Динамика, T-FLEX ЧПУ и компанией «Autodesk» (США) — AutoCAD, Autodesk Inventor и другие, также позволяют охватить весь процесс проектирования изделий и подготовки их производства.

Каждая из программ проектирования имеет мощную базу данных для моделирования специализированных объектов, которая полностью соответствует ГОСТ и ЕСКД. При выполнении курсовой работы и конструкторской части дипломного проекта это позволяет экономить время на вычерчивание стандартных изделий.

Основными рекомендациями по внедрению системы непрерывного обучения автоматизированному проектированию являются:

формирование единого научно-методического подхода к решению проблемы внедрения САПР в учебный процесс вуза;

повышение квалификации ППС, направленное на освоение компьютерных технологий проектирования;

закрепление на кафедрах ответственных преподавателей, отвечающих за внедрение и развитие непрерывного обучения САПР согласно дисциплинам кафедры;

организация взаимодействия преподавателей для скоординированного и планомерного обучения компьютерным технологиям проектирования;

оснащение вуза материально-техническими ресурсами;

создание соответствующего методического обеспечения;

отслеживание развития САПР; проведение практических семинаров совместно с разработчиками САПР;

• осуществление контроля и анализа результатов внедрения непрерывного обучения САПР.

Таким образом, внедрение компьютерных технологий проектирования в учебный процесс позволит совершенствовать организацию обучения и управление знаниями студентов и в конечном итоге повысить конкурентоспособность выпускников вуза на рынке труда.

Список литературы

1. Ерохин, М.Н. Автоматизированное проектирование в учебном процессе кафедры «Детали машин и ПТМ» / М.Н. Ерохин, С.П. Казанцев // Основы проектирования и детали машин — XXI век: материалы Всерос. научно-мето-дич. конф., г. Орел, 9-10 сентября 2007 г. — Орел: ОрелГТУ, 2007. — С. 90-93.

2. Дорохов, А.С. Использование САПР в учебном процессе по дисциплинам кафедры «Инженерная графика» / А.С. Дорохов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Теория и методы профессионального образования. — 2009. — № 5 (36). — С. 19-22.

УДК 378

Л.И. Назарова, канд. пед. наук, доцент

ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ АГРОИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

В связи со вступлением России в Болонский процесс все большую актуальность приобретает модернизация высшего профессионального образования, в том числе агроинженерного, связанная с необходимостью улучшения качества подготовки специалистов. Только гибкая, мобильная, оперативно реагирующая на изменяющиеся потребности общества система агроинженерного образования может обеспечить подготовку конкурентоспособных кадров для агропромышленного комплекса.

С введением федеральных образовательных стандартов, разработанных в соответствии с ком-петентностным подходом, изменяется сама образовательная парадигма. Формулировка результатов образовательного процесса в терминах знаний и умений практически изжила себя, на смену ей приходит подробная характеристика компетенций выпускника — общих и профессиональных, включающих в себя не только совокупность знаний и умений, но и опыт личности, ее ценностные ориентации, позиции, ответственность и готовность реализовать свой профессиональный потенциал на практике. Особенно важным в новых стандартах представ-

ляется акцент на универсальные способы деятельности специалиста, основанные на инновационном мышлении.

Среди основных задач, направленных на повышение качества подготовки в российских вузах в условиях их вхождения в европейское образовательное пространство, особое место занимает разработка и освоение инновационных образовательных технологий [1], в том числе информационно-коммуникационных, мультимедийных. Они позволяют реализовать возможности свободного доступа обучающихся и педагогов к учебной и научной информации, для ее оперативной обработки, осуществления педагогического мониторинга, управления учебно-воспитательным процессом, распространения научно-методического опыта и др. Решение этих важных задач должно осуществляться комплексно, в рамках единой педагогической системы — инновационной образовательной среды вуза. Под образовательной средой понимают совокупность различных подсистем — информационных, технических и учебно-методических, направленно обеспечивающих учебный процесс; также в эту си-

85