О ТРАДИЦИЯХ И ИННОВАЦИЯХ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТУДЕНТА-ЛЕСОТЕХНИКА

Черемных Н. Н., Загребина Т. В., Арефьева О. Ю., Тимофеева Л. Г. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)

ABOUT THE TRADITIONALS AND INNOVATIORS IN GEOMETRY-GRAPHIC EDUCATION OF THE STUDENT WOOD BRANCH

Общеизвестно, что техническое образование, как и образование в целом, составляет основу прогресса человечества – это, прежде всего, история изобретения, создания и совершенствования различных изделий и технологий. Общество весьма сильно зависит от своих ученых и инженеров и в свою очередь оно требует постоянно от них новых творческих идей, так как в развивающемся обществе рождается потребность иметь изделие с более новыми или значительно лучшими параметрами и характеристиками. По этой причине от будущих инженеров лесопромышленного комплекса все более настойчиво требуется активизация их интеллектуального потенциала, проявление всяческой инициативы, предприимчивости (при любой форме собственности), профессиональной компетенции, коммуникабельности, творческого и ответственного отношения к решению производственно-технических проблем. В этой связи проблема повышения качества инженерно-технической подготовки в лесотехническом образовании в целом и геометро-графической, как ее основы в частности, становится особенно актуальной.

Геометро-графической подготовке на инженерных специальностях лесотехнического профиля отводилось и отводится особое место в общей системе профессиональной подготовки будущих инженерно-технических специалистов отрасли. В начертательной геометрии, черчении, машинной (компьютерной) графике закладываются основы знаний и умений, крайне необходимых для успешного освоения последующих дисциплин механико-технологического профиля. Касаясь роли начертательной геометрии, следует заметить, что это – математическая дисциплина и ее задача заключается не только в обслуживании курса черчения, но и других дисциплин (здесь речь идет о начертательной геометрии (линейной и нелинейной) многомерных пространств с различной структурой и метрикой).

Конструктор, технолог и даже экономист и социолог постоянно решают оптимизационные задачи, как правило, многопараметрические и многофакторные, методами математического программирования, геометрическую основу которых составляют многомерные линейные и нелинейные формы и отношения между ними. Расширяя рамки использования основ начертательной геометрии приведем в качестве примеров анализ пространственно-временных ситуаций при работе двух и более погрузчиков автоматизированного склада продукции, запчастей, товаров. при решении экономических, социологических задач по строению временных рядов, факторный и другие виды анализа базируются на геометрических понятиях; к примеру многомерный факторный анализ представляет собой отображение многомерного аффинного пространства на другое пространство меньшей размерности. У химиков – это построение зависимостей типа «состав-свойство» при получении многокомпонентных химических растворов с заданными свойствами.

Более «приземленные» случаи использования начертательной геометрии в машиностроительном черчении продемонстрируем хотя бы следующими примерами:

· линии перехода литых деталей (основание и крышка корпуса редуктора, корпуса подшипников качения холостых и приводных туеров лесотранспортеров, канатных барабанов грузовых и тяговых лебедок ит.д.) – это линии пересечения поверхностей;

· линии пересечения конуса с призматическим отверстием (пробковый кран);

· ломаный разрез – совмещение секущих плоскостей методом вращения;

· развертки сложных технических форм (пневмопроводы, отсосы-сметки, приемники станков, циклоны и бункеры пневмотранспорта) – методы преобразования чертежа;

· построение линий пересечения двух тел (врезки-соединения труб пневмотранспорта) – методом сфер;

· определение истинного расстояния между шарнирами крепления амортизатора автомобиля, когда он наклонен к двум плоскостям проекций и ни одна из проекций не дает истинного размера – метод прямоугольного треугольника; метод перемены плоскостей проекций; метод плоскопараллельного перемещения; метод вращения вокруг проецирующей прямой или вокруг линий уровня.

Следует заметить, что содержание рассматриваемых нами дисциплин входит в жизненный цикл изделия (ЖЦИ), где первым этапом является маркетинг, а последним – утилизация с учетом экологических требований. До недавнего времени первого и второго в ЖЦИ не было.

В графическом образовании инженера-лесотехника должны «уживаться» устоявшиеся традиции и современные инновации. Интеллект будущего инженера закладывается при изучении графических дисциплин и подготовка к инновационному инженерному труду начинается на 1-3 семестрах в ВУЗе. Достаточно высокий уровень учебного материала, в частности по начертательной геометрии, для всех поколений инженеров являлось характерным для данной дисциплины на первом семестре обучения в техническом ВУЗе. В последние годы это особенно проявилось по причине стремительного падения уровня и качества подготовки учащихся в школе и растущей массовости образования. В лучшем случае первокурсник имел для знакомства с черчением в школе 60 часов (в рамках курса «Технология») или при наличии в школе региональной или школьной компоненты, как правило, когда школа расположена вблизи промышленного производства). Наши опросы показывают, что зачастую это событие присутствовало в 15-17% случаев. Заметим (это мы испытали во время учебы), что необходимость выполнения значительного числа чертежей требует больших временных и даже физических затрат.

Учебники и учебные пособия, по которым мы сами учились, написаны ведущими «начертальщиками» СССР и России и характеризуются оторванностью от дальнейшего образовательного процесса. Их авторы – заслуженные ученые и методисты с высшими учеными степенями и званиями из ведущих ВУЗов авиационного, машиностроительного и архитектурно-строительного профиля. Для большинства ведущих специальностей конструкторско-технологического профиля в этих ВУЗах характерным является тесное взаимодействие со школьными классами вышеозначенного профиля. В нашем случае – Малая лесная академия УГЛТУ – помощник кафедры начертательной геометрии и машиностроительного черчения, но, к сожалению, число выпускников её – наших студентов – весьма мало.

Для подъема мотивационного настроя студентов первокурсников в вопросах оптимизации методики преподавания инженерно-графических дисциплин, в первую очередь, начертательной геометрии, кафедра уделяет особое внимание профессиональной направленности дисциплин. В необходимости этого нас убеждает и многолетняя работа одного из авторов на кафедре «Детали машин» УГЛТУ, в том числе работа с конструктивными частями дипломных проектов студентов-лесоинженеров и дипломников двух специальностей кафедры автоматизации производственных процессов.

Составляющие адаптации кафедр инженерно-графических дисциплин к требованиям потребителей их услуг – последующим кафедрам – все же есть. Начальным этапом мы считаем систематическое отслеживание структуры потребностей в знаниях и навыках, непосредственно используемых в курсовом проектировании привода технологической или транспортирующей машины, механизма грузоподъемной машины (кафедра деталей машин); в малых архитектурных формах из дерева, элементах входных групп зданий (кафедра механической обработки древесины, кафедра древесиноведения и специальной обработки древесины); в развертках бумажной тары и емкостей для технологической щепы; циклонов пневмотранспорта; приемников станков (кафедры технологии ЦБП и станков и инструментов). У лесоинженеров это – в технологических планировках обычных и малых нижних лесопромышленных складов для всех условий примыкания лесовозной дороги (кафедра технологии и оборудования лесопромышленного производства) и т.д. Используем также примеры и материальных объектов, сегодня пока не имеющих отношения к нашей отрасли производства и профессиональной деятельности (ученые-педагоги называют это витагенно-ориентированными задачами). Это связано с тем, что традиционно фундаментальная профессиональная подготовка инженеров (специалистов), характерная для высшей школы СССР и РФ, означает соединение сквозных системообразующих научных знаний с инженерными знаниями, умениями и навыками.

На основе результатов входных тестов (а они, как правило, плачевны) с начала семестра проводятся групповые и индивидуальные консультации. Средством текущего контроля является тестирование по темам (разделам). Итоговое тестирование (перед экзаменом, зачетом) дает достаточно объективную характеристику готовности студента перед настоящей проверкой знаний.

Повсеместное приложение геометрических знаний в различных сферах инженерной деятельности вряд ли кто сегодня будет оспаривать. Формирование основных компетенций должно отвечать требованиям производственно-технологической и проектно-конструкторской деятельности инженера-лесотехника. Сегодня потенциально-приоритетными в графической подготовки специалиста являются те компетенции, которые связаны с машинной (компьютерной) графикой, умением работать в графических редакторах, разрабатывать графические программы или программы с графическим интерфейсом. Однако при этом нельзя забывать, что для работы с графической документацией, чертежами, схемами, диаграммами и т. д. необходимы знания о методах построения изображения, алгоритмах обработки графической информации, технологии визуализации данных. А это требует владения базовыми понятиями фундаментальных дисциплин – начертательной геометрии и инженерной графики.

Таким образом, сочетание традиций и инноваций в геометро-графической подготовке инженера, при отсутствии возведения в абсолют компьютера (который является всего лишь инструментом), позволяет понизить уровень абстрактности учебного материала по указанным дисциплинам, столь характерной для студентов младших курсов.