WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Министерство образования и науки Украины Национальный горный университет Г.Г. Пивняк В.П. Франчук К.С. Заболотный Е.В. Панченко КОНЦЕПЦИЯ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ В ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ SolidWorks (Учебно-методическое пособие. Электронное издание) Днепропетровск 2008 2 УДК 374.14 ББК 32.81 Ю 72 Ю 72 Концепция подготовки инженеров в виртуальных технологиях SolidWorks: Учебно-методическое пособие / Г.Г. Пивняк, В.П. Франчук, К.С. Заболотный, Е.В. Панченко. – Днепропетровск: Национальный горный университет, 2008. – 36 с.

В учебно-методическом пособии представлен опыт внедрения Концепции подготовки инженеров в виртуальных технологиях SolidWorks, в основе которой – поэтапная визуализация дисциплин инженерного цикла и непрерывное обучение студентов в трехмерном мире инженерии специальности. Как доказано теоретически и практически, погружение в виртуальный мир инженерии – действительно эффективный учебный инструмент. Изучение инженерии происходит в полном соответствии с законом теории познания: от чувственного, образного восприятия трехмерной виртуальной реальности – к идеализированной абстракции.

Пособие предназначено для преподавателей инженерных наук, руководителей высших учебных заведений, работников управления образования..

Ил. 15. Библиогр.: 21 назв ББК 32.81 © Г.Г. Пивняк, В.П. Франчук, К.С. Заболотный, Е.В. Панченко, 2008 © Национальный горный университет, 2008 3 Предисловие В рецензируемой работе рассматривается одна из важнейших проблем в современном образовании, имеющей наибольшую актуальность при обучении студентов инженерных специальностей. Авторы правильно отмечают, что традиционные технологии обучения инженерным дисциплинам, не только не способствуют появлению интереса у студентов, но даже снижают мотивацию молодежи идти учиться в инженерные вузы. Этот объективный процесс имеет две причины, первая молодежь привлекает более высокая оплата экономистов и юристов, и вторая причина обусловлена большей трудностью обучения студентов на инженерных специальностях, по сравнению с гуманитарными дисциплинами.

Есть ли стратегия в сфере образования для переориентации ценностей у молодежи. Как показано авторами работы есть. Нужно резко изменить технологию восприятия учебной инженерной информации в учебной деятельности студентов. Десятилетия подавляющее большинство традиционных систем обучения в школе и вузах делает акцент в учебном процессе на деятельность левого логического полушария мозга у учащегося, поскольку авторы традиционных систем обучения не знают, как решить проблему включения правого полушария мозга при восприятии информации.

Трехмерная визуализация инженерной информации с помощью компьютерного моделирования блестяще решает эту проблему. Следует согласиться с мнением авторов проекта, что только изменение парадигмы обучения, толчок которой дал проф. Юрин В.Н., разработав оригинальную программу инженерного образования, назвав ее «компьютерным инжинирингом». Эта программа предполагает использовать единый инструмент – базовую CAD/CAM/CAE/PDM-систему как сквозное средство обучения по всем техническим дисциплинам учебного плана. На основе этого подхода авторы проекта разработали технологию обучения инженерных дисциплин на основе целостной системы виртуальных образов (3D-моделей).

Согласно концепции факторов творчества, изложенной в книгах Е. Синицына, О. Синицыной «Тайна творчества гениев», «Система развития одаренных детей», в психике индивида существуют восемнадцать факторов творчества, которые является инструментом развития информационносмысловых структур или иными словами приращения знаний у обучаемого.

К ним относятся: вдохновение, воображение, удовольствие, чувство красоты и ряд других. Если вклады этих факторов в сознание и бессознательное велики, то происходит творческое восприятие информации, прочное запоминание. Когда учебная информация сопровождается высоким эмоциональным фоном, то это обеспечивает не только высокую мотивацию, но оставляет глубокий след информации в долговременной памяти. Эффективность обучения студентов инженерных специальностей с помощью предлагаемой целостной системы виртуальных образов объясняется тем, что авторы этой технологии сумели добиться того, что вклады творческих факторов в сознание студентов достаточно существенны. И в связи с этим картина обучения фантастически меняется. Студенты испытывают не отчуждение от процесса обучения, а напротив, оно становится радостным увлекательным процессом.

Даже краткий анализ того, как подается информация в целостной системе виртуальных образов позволяет увидеть еще одну интересную и важную деталь обучения, которая состоит в оптимальном пошаговом включении правого и левого полушария мозга у обучаемого в процессе восприятия образной и логической информации. Например, при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Машиностроительное компьютерное черчение» сначала дается целостный объект, причем в цвете. Так начинается в сознании студента переход от трехмерных моделей к чертежам. Первый шаг – целостное одновременное восприятие объекта, на этом шаге реализуется основной принцип гештальтпсихологии, заключающийся в целостном бессознательном схватывании объекта. С первого шага восприятия студентами трехмерного виртуального учебного объекта в целостной системе виртуальных образов в их психической системе стимулируются высокие вклады факторов творчест ва, особенно вдохновение, воображение и спонтанность, чувство красоты и положительные эмоции, и чувство новизны, целостный охват ситуации.



На этом шаге также при восприятии студентом информационного объекта у него сразу включается в деятельность правое образное полушарие мозга, одновременно восприятие информации обеспечивается работой двух юнговских психических функций: чувства и ощущения. Вклад этих психических функции более весом, чем вклад мышления и интуиции. Союз этих функций обеспечивает быструю ассимиляцию сознанием образной информации. Здесь же необходимо отметить большую роль цветовой палитры виртуальных образов. В сознании целенаправленными действиями конструктора системы (3D-моделей) создается очаг синтеза информационно-смысловых и образноцветовых смысловых структур. Не исключено, что синтез информационносмысловых и образно-цветовых смысловых структур является бессознательным и, по-видимому, инстинктивным.

На последующих шагах осуществляется постепенная логическая детализация изучаемого объекта. Это уже функция левого полушария мозга и логического мышления. Совместная работа правого и левого полушария мозга стимулирует мозг студента быстро усваивать информацию и получать удовольствие от творческого процесса, которое испытывают художники, писатели, поэты, музыканты и ученые. Потенциал виртуальных образных технологий в обучении необозрим и потому у этих технологий, особенно в инженерных специальностях, большое будущее. Авторы проекта создают платформу для бесконечного разнообразия этих систем обучения.

Несмотря на неоспоримые преимущества получения знаний студентами в этой технологии, есть еще одно, и может быть самое сильное достоинство целостной системы виртуальных образов в области преподавания инженерных дисциплин. И даже сами авторы этой системы возможно не подозревают о его существовании. В творческом процессе всё решают вклады психических факторов творчества. Только у гениев вклады этих факторов имеют максимальные значения, больше, чем у таланта и на порядок больше, чем у обычного человека. Нет сомнения, что эти все восемнадцать факторов, которые мы иногда называем факторами гениальности, интенсивно стимулируются и развиваются при использовании трехмерной визуализации образов в 3D-моделей. И с каждой лабораторной работой по системе визуализации образов в 3D-моделей у студента возникает привычка и стремление войти в область, в которой отмечается высокий уровень вкладов спонтанности, воображения, вдохновения, чувство красоты и т.д. А это уже есть сложнейший процесс психосинтеза гуманистически ориентированной личности, формирование которой совершенно недоступно традиционным системам обучения. У гуманистически ориентированной личности автономный психонейрофизиологический функциональный комплекс перемещается в психическом пространстве в сторону области творчества и даже смещается в направлении области гениальности.

Авторы проекта преодолевают труднейшую проблему в обучении – традиционные технологии обучения бессильны ликвидировать «белые пятна» в структурах информации в сознании студента после лекций, лабораторных работ, семинаров. С каждым курсом эти пробелы в знаниях накапливаются. Накопление «белых пятен» в сознании расчленяет учебную информацию на несвязанные смыслом участки и приводит к полной потере интереса у студентов к учебному процессу. В целостной системе виртуальных образов пробелы в информационно-смысловых структурах в сознании студента минимизированы. Поэтому приращение знаний на каждом шаге обучения в этой системе фактически оптимизированы.

«Концепция подготовки инженеров в виртуальных технологиях SolidWorks» имеет большие перспективы и заслуживает пристального внимания в сфере образования и внедрения в учебную практику инженерных вузов.

Евгений Синицын, кандидат технических наук, профессор Международной славянской академии наук, образования, искусств и культуры (г. Новосибирск).

Увидеть, чтобы понять! Состояние вопроса и постановка задачи. В своих обращениях к органам власти и средствам массовой информации известные ученые страны весьма обеспокоены катастрофическим снижением престижа инженерного труда.

И действительно, труд инженера достойно не оценен, в печати не популяризован, условия работы и перспектива не весьма привлекательны. Итак, напрашивается вывод: нынешнее поколение не стремится в инженерию. Проблема молодых инженерных кадров существует и в крупных промышленно развитых странах, прежде всего Европы и США, где большинство юношей и девушек также порываются в юристы, финансисты, экономисты. Как отмечается в докладе Еврокомиссии, на протяжении следующих 20 лет Европейский Союз еще будет испытывать потребность по меньшей мере в 20 миллионах молодых образованных иммигрантов. Для привлечения в страны ЕС высококвалифицированных мигрантов (инженеров, преподавателей, знатоков информационных технологий) со всего мира Евросоюз даже имеет намерение выдавать «синие карты», что увеличит масштабы «утечки мозгов» из Украины [1].

Но, может, дело совсем в другом... Почему так происходит Ни для кого не секрет, что с первых же шагов студенческой жизни недавние школьники начали прямо-таки бояться «сухих» технических дисциплин. Относительно указанного специалисты в сфере современной педагогики и психологии стараются заглянуть в корень этого непростого и тревожного явления. Например, в работе [2] ударение сделано на том, что при изучении таких учебных дисциплин, как математика, физика, черчение, начертательная геометрия, теоретическая механика, сопротивление материалов наблюдается несовместимость сложившейся логики развертывания предметного содержания с возрастной динамикой образного мышления учеников. Эта несовместимость создает дополнительные трудности юным умам при усвоении знаний, вызывая растерянность, разочарование, пассивность, затяжные отрицательные эмоции, связанные с потерей заинтересованности к восприятию информации. В традиционных методах обучения перед студентами, особенно первых курсов, таким стремительным потоком проносятся совершенно новые и чаще всего туманные абстрактные образы, что их напряженный и жаждущий понимания разум вынужден выстраивать защитный барьер, поскольку материал лекций и не трогает, и не вызывает отклика. Поэтому сначала они теряют интерес к конкретному предмету, а со временем – и к будущей специальности вообще.





У педагогики как науки – давняя история. За это время немало сделано и открыто, родились сотни разных образовательных концепций, методик, программ, написано тысячи и тысячи монографий, брошюр, статей. Главный тезис современной педагогики: «...обучение необходимо строить как процесс творчества учащихся» [3].

Еще великие говорили, что студент – не сосуд, который нужно наполнить знаниями, а факел, который необходимо зажечь. Но как зажечь того, кто к дисциплинам инженерного цикла остается безучастным И такая позиция в некоторой степени логична, ведь объем абстрактной информации в них значительно превышает и так мизерную долю образной, что отнюдь не способствует развитию внутренних психофизиологических характеристик обучаемых [2], а наоборот: лишь отдаляет от инженерного поприща. Конечно, слушая преподавателя, влюбленного в свою дисциплину и способного преподать ее выразительно, толково и доступно, студенты, получая знания высочайшей пробы, не только с интересом, а подчас восторженно ловят каждое слово и в итоге – легко и быстро усваивают материал. К сожалению, не так много среди нас тех, которые бы, имели врожденную педагогическую мудрость, достаточный запас знаний и богатый жизненный опыт.

По данным когнитивной психологии, около 80 % информации об окружающем мире мы получаем с помощью зрительного восприятия. Каждые лет объем накопленной информации возрастает вдесятеро. А чтобы эта информация превратилась в знание, необходимо проанализировать гигантские массивы данных и при этом – постоянно учиться. Постоянно! Вот почему все большую популярность приобретают различные системы 3D-визуализации, виртуальной реальности (виртуального окружения). Так, из создания нового научного направления, названного "научной визуализацией", усовершенствуются далее методы, расширяются границы и средства понимания решаемых проблем с привлечением к анализу информации о способности видеть и воспринимать изображения. В процессе развития визуализации как научной дисциплины глубоко осознанно, что человек лучше всего сможет достичь сути исследуемого явления, если "углубится в мир этого явления", т.е. в пространство модели, и когда это "углубление" усилено возможностью непосредственного манипулирования объектами в пространстве модели [4].

На основе изложенного и была сформулирована концепция виртуальной реальности (начало 90-х годов прошлого века) как высокоразвитая форма компьютерного моделирования в реальном масштабе времени, что давало пользователю возможность погружаться в искусственный мир – имитацию окружающей среды с высокой степенью реализма, с обратными связями в виде специальных сенсорных приборов. Вскоре появились (как же вовремя!) крупномасштабные установки виртуальной реальности, используемые в разных областях науки и техники. Ожидаемое предвидение: полномасштабная виртуальная инженерия с учетом интенсивного развития программноаппаратных средств автоматизированного проектирования уже в ближайшем будущем станет объективной реальностью [5].

Сознавая необходимость радикальных преобразований в преподавании инженерных дисциплин, в изменении парадигмы, проф. Юрин В.Н. разработал в своем фундаментальном труде [6] оригинальную программу инженерного образования, назвав ее «компьютерным инжинирингом». Эта программа предполагает использовать единый инструмент – базовую CAD/CAM/CAE/PDM-систему как сквозное средство обучения по всем техническим дисциплинам учебного плана. С внедрением в учебный процесс компьютерных технологий трехмерного моделирования профессора Каманин Л.Н., Якунин В.И., Горшков Г.Ф. (ВВИА им. Н.Е. Жуковского) призывают к переосмыслению устаревшей методологии давно сформированных программ инженерных дисциплин [5].

Построение модели учебного процесса для подготовки инженера современного уровня, когда благодаря творчеству при изучении дисциплин инженерного цикла можно достигать рационального соотношения абстрактной и образной информации с акцентом на развитие личности, да еще и с эмоциональной свежей струей, максимально раскрывая когнитивные и креативные качества у студентов, – актуальная задача выпускающих кафедр наших вузов.

Изложение результатов. Идеи профессоров Юрина В.Н., Каманина Л.Н., Якунина В.И., Горшкова Г.Ф. получили свое дальнейшее развитие в НГУ – Национальном горном университете (г. Днепропетровск), в частности, на кафедре горных машин и инжиниринга (ГМИ). Именно в этом коллективе родилась и детально разработана концепция подготовки инженеров в виртуальных технологиях (далее – Концепция подготовки инженеров), в основе которой – поэтапная визуализация дисциплин инженерного цикла и непрерывное обучение в трехмерном мире инженерии специальности [7, 8].

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.