4.2.4. Курсовое проектирование и экспериментально-конструкторская работа

Изучение многих общепрофессиональных и профилирующих предметов в вузах завершается разработкой проектов, которые называются курсовыми, так как выполнение их обычно занимает целый учебный год или семестр и относится к определенному курсу (году) обучения. В дидактическом отношении разработка курсовых проектов (работ) вместе с контролем знаний студентов образует заключительный этап дидактического цикла обучения как по данному предмету, так и по группе предметов, реализующих конечные цели по определенному циклу учебных дисциплин. Основное содержание этой формы обучения — углубление общепрофессиональной подготовки студентов в процессе самостоятельного творческого применения полученных ими знаний для практических задач, оценка уровня профессиональной квалификации будущего специалиста.

В этой связи курсовое проектирование в вузе можно рассматривать не только как один из видов самостоятельной учебной и экспериментально-творческой работы студентов, но и в качестве организационной формы контроля их знаний.

Разработка курсовых проектов наиболее широко практикуется в вузах с техническими специальностями. Типичной формой курсовых проектов является решение студентами комплексных заданий, предусматривающих выполнение законченного инженерно-технического проекта.

Курсовое проектирование обычно завершает изучение конкретного общепрофессионального (общетехнического) или профилирующего предмета учебного плана и в этом смысле затрагивает вполне определенные, наиболее важные стороны подготовки специалистов. Так, изучение предмета "Техническая механика" в вузах с инженерно-технологическими специальностями завершается разработкой и защитой курсового проекта по деталям машин, который содержит решение комплексной инженерной задачи по всему предмету. При этом важно, что такой сложности задачу студенты решают впервые и в основном самостоятельно. Таким образом, курсовое проектирование по этому предмету является одним из видов обучения с наиболее характерными чертами творческой инженерной деятельности.

В процессе курсового проектирования студентам прививаются первичные навыки основ конструирования и понимание принципов машиностроения. Вместе с этим в процессе первой самостоятельной проектно-конструкторской разработки под руководством ведущего преподавателя студенты учатся конструктивно мыслить, "чувствовать" механизм или машинный агрегат.

В широком смысле под конструкторским мышлением понимают строго предметное, конкретное логическое и образное мышление, способность вообразить, представить себе образ какого-либо механизма, его устройство и функциональное назначение и мысленно оперировать с его деталями и узлами (анализировать, комбинировать основными его частями и т.д.). Именно при обучении конструиро- ванию студенты впервые сталкиваются с необходимостью реализации абстрактных представлений и с проектированием как деятельностью, направленной на материализацию знаний, полученных в процессе изучения теоретической части предмета и выполнения лабораторно-практических работ.

Овладение этим процессом — дело не из легких. Успеха в овладении студентами методологией конструирования и методами поиска оптимальных решений, умения пользоваться справочной литературой, выражать техническое решение посредством графического изображения можно достичь при системной подготовке, т.е. такой организации процесса обучения, которая позволяет выработать у будущего инженера основы алгоритмического характера мышления и действий. Это особенно важно на ранней стадии обучения основам конструирования, т.е. при изучении теоретической части курса и закреплении этого вида мышления в процессе курсового проектирования. При этом под творческим техническим мышлением следует понимать инженерное мышление как синтез творческого, наглядно-образного и технического мышлений с присущими им признаками и структурой.

Для воспитания и развития у студентов такого стиля мышления возникает необходимость расчленения каждой темы (проблемы) курса на логически завершенные части (блоки), затем ее представление в наглядной графической форме — укрупненном алгоритме (УА), который обеспечивает связи между этими отдельными частями (блоками). Такой дидактический подход будет развивать у студентов системный диалектический стиль мышления, т.е. способность охватывать все явления в целом и одновременно выделять элементы связи между ними. Такая форма подачи учебной информации обеспечивает не только процесс формирования системного мышления, но и учит методологии этого процесса, активизирует творческую мысль, не только ориентирует студента на работу будущего инженера с вычислительной техникой и ПЭВМ, но и обеспечивает подготовку к работе с ней, т.е. развивает умения алгоритмически записывать свою мысль. Иллюстрация сказанного приведена на рис. 4.2.

Определение допускаемых контактных напряжений
Определение основных параметров передачи из условия контактной усталости аw$ b; m; z; d (Проектный и проверочный расчеты)
Определение допускаемых напряжений изгиба
Проверочный расчет зубьев колес на изгибную усталость
Проверочный расчет зубьев по пиковым нагрузкам
Расчет дополнительных геометрических параметров колес прямозубной цилиндрической передачи

Рис.4.2. Укрупненный алгоритм расчета закрытых цилиндрических зубчатых передач

В каждом блоке УА сжато записано содержание этапа расчета, а ниже дается символическая запись цели расчета. Информация любого блока УА может быть развернута в информационно-графическую модель, а затем — в активную блок-схему алгоритма проблемных ситуаций.

На лекции постоянное обращение к УА обеспечивает для студентов непрерывную зрительную связь с теорией рассматриваемой частной проблемы и выявляет ее место в общей комплексной задаче. На практическом занятии УА служит своеобразным связующим звеном, с помощью которого активизируется прочитанный на лекции теоретический материал по конкретной теме.

Развитие творческого технического мышления связано с овладением студентами целым рядом достаточно сложных умений, навыков, приемов логического мышления, например таких, как умение выделять главное (информационное ядро) в излагаемой информации, сворачивать и разворачивать ее, анализировать взаимосвязи и взаимовлияния явлений, объектов, их параметров, предвидеть возможные результаты своего решения и т.д. Процесс формирования технического мышления должен начинаться уже на лекции. Именно здесь преподаватель подробно раскрывает содержание темы в строгом соответствии с УА. После раскрытия содержания темы, например, первого блока УА, преподаватель с участием студентов, пользуясь) графическим языком блок-схем алгоритмов, "свертывает" изложенный материал в информационно-графическую модель на доске.

В соответствии с требованиями инженерной психологии к отражению массива информации на примере одной из тем курса "Деталей машин" в сжатой и наглядной форме представлена методика расчета задач данного класса в обобщенном виде (см. рис. 4.2). Такая форма подачи информации позволяет студенту одним взглядом охватить все структурные единицы действия: цель, объект, этапы, общий план, в том числе связи параметров и т.п.

Блочная форма построения учебного материала требует от студента строгого порядка в подготовке расчетных данных для дальнейшего решения задачи, дисциплинирует мысль, постоянно напоминая, что скоро наступит момент его общения с ПЭВМ, которая "не поймет" нечеткой информации.

На основе рассматриваемого приема студент учится составлять алгоритмы своих решений задач для каждой конкретной ситуации, предвосхищать возможные расчетные ситуации, разрабатывать тактику расчетов, видеть резервы методик, управлять ими до приступления к решению задачи в конкретных цифрах, "видеть за деревьями и сам лес".

Перспективным направлением совершенствования рассматриваемой формы обучения в вузе является организация курсового проектирования по реальной производственной тематике. Такой подход может быть реализован на примере "сквозного" курсового проектирования с выходом на дипломный проект. Это означает, что тематика заданий на первый курсовой проект (по деталям машин) согласовывается с последующими курсовыми проектами по спецдисциплинам вплоть до дипломного проекта, который, конечно же, должен отражать специфику производства, на которое ориентирована подготовка специалиста. Такая организация курсового проектирования способствует развитию элементов мотивационной стороны обучения. А если проект будет носить конкретное задание реального производства с изготовлением опытного образца изделия, то очевидная актуальность решаемой задачи увлечет студентов еще больше, будет способствовать формированию творческих коллективов, стимулировать поиск, творчество, стремление овладеть конкретными знаниями. Участие в коллективной работе по созданию реальных объектов повышает чувство ответственности за конечные результаты выполняемых работ (проектно-конструкторских и производственно-технологических).

В сегодняшней ситуации практически отсутствующего финансирования развития учебной материальной базы вузов такая технология организации курсового проектирования заслуживает особого внимания. Тенденция к усилению экспериментально-исследовательского характера курсовых проектов, совмещению проектирования с выполнением научно-технического эксперимента несет в себе элементы новизны и творчества, дает значительно больший учебно-воспитательный эффект, чем задания репродуктивного типа.

Моделирование профессиональной деятельности будущих специалистов в процессе курсового проектирования требует максимально активного и всеобъемлющего использования студентами знаний, умений и навыков, способствует формированию самостоятельно и творчески мыслящего специалиста. Именно в процессе курсового проектирования для студентов окончательно проясняются смысл и значение изучения отдельных тем и вопросов данного курса и других предметов, взаимосвязь и взаимообусловленность мировоззрения, научно-теоретической и практической подготовки. Высокая дидактическая эффективность курсового проектирования как одной из организационных форм контроля знаний студентов обусловлена возможностью интегральной оценки уровня профессиональной квалификации будущего специалиста. В этом отношении курсовые проекты (работы) значительно превосходят прочие формы контроля знаний в вузе.

Дипломным проектированием как формой организации учебного процесса в высших профессиональных учебных заведениях закан­чивается обучение. Дипломные проекты (работы) предусматривают:

• систематизацию, закрепление, расширение теоретических знаний и практических умений по специальности, ориентированных на выполнение конкретных научных, технических, экономических, производственных и иных задач;

• развитие навыков самостоятельной работы и овладение мето­дикой исследования и эксперимента, связанного с темой проекта (работы).

Контрольные вопросы

1. Почему форма обучения "Курсовое проектирование" получила такое определение?

2. Назовите основные цели и задачи, определяющие суть этой формы обучения.

3. Какие виды учебной деятельности развиваются у студентов в процессе работы над курсовым проектом?

4. Что вы понимаете под термином "алгоритмический стиль мышления"?

5. В чем суть и по какому принципу создаются блок-схемы изучения той или иной учебной темы проблемы?

6. Как вы понимаете термин "реальное курсовое проектирование"?