ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ В КОНЦЕПЦИИ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

И. В. Емельянова, В. Л. Зубенко

Самарский Государственный технический университет

E-mail:[email protected]

В соответствии с новыми учебными планами ряда специальностей и специализаций (дневной и заочной формы обучения) на кафедрах факультета МиАТ СамГТУ ведется разработка и внедрение в учебный процесс компьютерных технологий обучения, основанных на широком внедрении в учебный процесс средств вычислительной техники.

Актуальность решаемой проблемы заключается в том, что современный специалист (выпускник) должен приобрести навыки работы на компьютере. Для будущего конструктора или технолога – это обязательное, но далеко не главное требование. Необходимо еще, чтобы он был грамотным специалистом. Ни один компьютер не может заменить приобретенных знаний и опыта, которыми должны обладать молодые специалисты, однако компьютер может помочь такому специалисту работать с гораздо большей отдачей, значительно увеличить его творческий потенциал.

Новые технологии конструирования и проектирования должны базироваться на современных методиках обучения, в которых важное место занимают методы компьютерной графики – инструмента конструирования нового века.

Обучение компьютерным технологиям, с целью подготовки квалифицированных специалистов (конструкторов, технологов и др.) для работы с системами автоматизированного проектирования (САПР), требует применения принципа непрерывной подготовки в ВУЗе, начиная с первого курса на кафедре «Инженерная Графика» и заканчивая дипломным проектом по данной специальности на специализированных кафедрах факультета.

Для успешного проведения обучения новым технологиям необходимо широкое использование современных методов обучения с развитием творческой активности студента при выполнении самостоятельных, практических задач, курсовых работ и проектов.

При подготовке инженеров технических специальностей, магистров и бакалавров изучаются в первую очередь дисциплины «Машиностроительное черчение, Компьютерная графика, Начертательная геометрия», а в дальнейшем на базе полученных знаний – специальные дисциплины проектирования, технологии, эксплуатации и ремонта с широким использованием вычислительной техники ПК.

С этой целью студентами 1-го курса в рамках указанных дисциплин для получения компьютерной грамотности осваивается система «Компас 3D», в которой используется ПК для автоматизации графических работ, выполнения сборочных и рабочих чертежей, кинематических, электрических и гидравлических схем и др.

В рамках изучаемых курсов и, в частности, «САПР металлорежущих станков», в процессе обучения уделяется большое внимание методологическим вопросам, направленным на повышение эффективности усваиваемого материала, ввиду относительной сложности рассматриваемых вопросов: математическому и программному обеспечению – совокупности программ, специальных, специализированных и интегрированных пакетов, представленных в заданной форме.

При изучении данной (конкретной) дисциплины студент должен получить необходимые знания, приобрести практические навыки изображать в соответствии с требованиями ЕСКД различные механизмы, детали и узлы машины, обеспечивающе требуемые технико-экономические показатели при выполнении заданных ограничений и обязательных условий синтеза.

В процессе обучения студенты при выполнении самостоятельной работы, курсовых проектов, УИРС и др., сталкиваются с рядом задач, решение которых существенно упрощается с использованием компьютерных технологий.

К числу таких задач относятся:

- кинематические, силовые и динамические расчеты;

- поиск и обработка информации по данному вопросу;

- составление текстовых документов;

- вычерчивание деталей и сборочных узлов и др.

Новые технологии конструирования реализованы в универсальных графических системах проектирования типа Компас, ACAD и их приложениях.

В практике проведения лабораторных работ, практических занятий и других видов учебной деятельности можно выделить следующие области применения вышеуказанного программного обеспечения:

- геометрические и кинематические расчеты деталей и узлов, являющиеся также исходными данными для проведения силовых и динамических расчетов и другие;

- расчеты деталей и механизмов станков на прочность, жесткость и долговечность. Данные расчеты занимают большой объем работ, выполняемых при проектировании;

- динамические расчеты. Определение частот собственных колебаний валов и шпинделей, расчет вынужденных колебаний системы и др.;

- комплексные (интегрированные) расчеты, охватывающие широкий круг вопросов и учитывающие существенное количество факторов при определении характеристик узлов и подсистем изделия.

В рамках УИРС используется расширенное изучение «КОМПАС» и ряда программных продуктов типа DesignWorks – комплекс инженерных расчётов, разработанных фирмой CADSI (США).

В сочетании с другими приложениями типа ACAD, MS Office системы конечно-элементного анализа САЕ (Nastran, Cosmos, ANSYS, ADAMS, APM WinMachine, MathCADи др.) позволяют выполнять инженерные расчеты и аналитические исследования проектируемых объектов.

Их изучение проводится на инженерных и профилирующих кафедрах.

С целью освоения указанных программ, проводится методическая работа в следующих направлениях.

1. Созданы и разрабатываются на базе изучаемых курсов компьютерные учебники – Построение текстовых документов инженерной технической документации в соответствии с ЕСКД, Выполнение чертежей деталей машин, Начертательная геометрия, Моделирование и анализ систем управления технологического оборудования, Повышение точности обработки станков с ЧПУ и др.

Разработанное программное обеспечение позволяет осуществлять возможность быстрого поиска по тексту и создание – «своего» учебника для каждого студента с учетом тематики УИРС.

2. Применение мультимедиа (CD ROM и DVD) при изучении отдельных разделов курса и освоении программных продуктов типа Компас, ACAD, MatCAD, SPSS, Statistica, MatLab и др., что существенно повышает качество обучения в виде зрелищного пособия и наличия большого объема аудио и видео информации.

3. Ведутся также перспективные разработки по применению Internet - учебников для обычного и дистанционного обучения, выполнения самостоятельных и курсовых работ с разработкой программ, контролирующих знания студента (тестовый контроль) в совокупности с общением студента и преподавателя в реальном масштабе времени.

Инновационные технологии обучения используются также в УИРС - при учебно-исследовательской работе преподавателя со студентами, а на профилирующих кафедрах – также и в курсовом и дипломном проектировании

Проектные процедуры при выполнении процесса проектирования содержат совокупность алгоритмов, проектных операций и типовых проектных решений, которые выполняются с использованием новейших компьютерных САД/САМ/САЕ технологий. В результате изучения и практического применения программного обеспечения студент получает навыки проектирования сложных систем, осваивает алгоритмы расчета параметров механизма с выбором оптимального варианта.

Это способствует лучшему пониманию и усвоению теоретических и практических основ данного и последующих курсов, а также формированию инженерного и творческого потенциала будущего специалиста, призванного успешно работать на производстве, используя современные передовые информационные технологии.

Решению поставленных задач способствует широкое внедрение практики тестирования в учебном процессе, характеризующееся объективностью оценки результатов обучения на основе критериев, не зависящих от субъективности оценки конкретного преподавателя.

Внедрение тестирования на первом курсе позволяет оценить знания по конкретным предметам, преподаваемым преподавателями кафедры «Инженерная графика» таких курсов как: Начертательная геометрия, Машиностроительное черчение, Машинная и компьютерная графика и др.

При составлении тестов по конкретным предметам тестовые задания формулируются в форме утверждений, которые в зависимости от вариантов ответов (3 – 5) превращаются в истинные или ложные высказывания.

Тестовые задания при этом могут быть открытые, не имеющие готовых ответов, или закрытые, содержащие готовые ответы, один из которых является правильным.

На кафедрах факультета в настоящее время внедрена адаптивная система тестирования «АСТ–Тест», предусматривающая изменение последовательности, содержания и сложности заданий в процессе тестирования с учетом ответов студента.

«АСТ–Тест» позволяет составлять задания в различных тестовых формах (открытой, закрытой, на соответствие, на упорядочение), используя OLE – технологии и мультимедийные компоненты.

Система может осуществлять текущий, промежуточный и итоговый контроль знаний, а также репетиционное тестирование и самотестирование по аналогии с западными моделями обучения, в которых самостоятельная работа студента имеет большое значение (на основе широкого использования электронных учебников и учебных мультимедийных разработок).

Учебные электронные и мультимедийные объекты создаются в какой – либо программе типа: MS Word, Corel Drow, Power Point или в специальной педагогической инструментальной среде, например, Cadis for Windows и др.

На кафедре «Инженерная Графика» ведутся разработки по внедрению дистанционных образовательных технологий в обучении студентов очной и заочной формы обучения, составным элементом которых является создание тестов четвертого поколения на базе программного обеспечения СДО Прометей.

Функциональные возможности программного обеспечения позволяют организовать сдачу теста в режиме экзамена и в режиме самопроверки.

В соответствии с таксономией Блюма тестовые вопросы используются для оценивания и развития интеллектуальных навыков:

- знание (фактов, идей, формулировок и т.д.);

- понимание (причин, следствий и др.);

- применение (полученных знаний для решения новых задач, проблем);

- анализ (алгоритмов, частей, компонентов);

- синтез (новых идей, методов решения, выводов и заключений);

- оценка (идей, ценности теорий, представлений).

Возможность создания вопросов 10 типов (Да / нет, Соответствие, Поле ввода, Упорядочение, Область на рисунке, Развернутый ответ и др.), их перемешивание и выбор случайным образом способствуют повышению эффективности (достоверности) полученных результатов тестирования особенно при сдаче экзамена одновременно всей группой.

Такой подход к организации тестирования студентов заочной формы обучения (например, в режиме самопроверки – тренинга) способствует развитию интеллектуальных навыков при изучении разделов курса.

Сопровождение вопросов и вариантов ответов графическими файлами осуществляется в формате gif или jpq с предварительным выбором типа файла по условию минимизации его размера с целью повышения скорости загрузки рисунка по сети.

Сочетание современных методов тестирования и инновационных педагогических технологий позволяет существенно повысить качество учебного процесса.

УДК 518.5:681.3