249

Реализация образовательной структуры NL допускает, сохраняя фрактальность, разные траектории на структуре рис. 3. Цикл анализ – синтез может быть предусмотрен последовательно на каждом деятельностном уровне (как показано на рис. 1, 3) или осуществлен по аналитической ветви до верхнего уровня, а спуск по синтетической ветви. Cквозная фрактальность структуры сохраняется в любом случае, от решения любой частной задачи до структуры подготовки в целом.

Снова о ГГП

Вернемся к ГГП, но уже в рамках NL. Инженерная графика (включая ее компьюторные технологии), как дисциплина о специфических методах и средствах моделирования технических объектов, входит в группу дисциплин, посвященных моделям и моделированию. И, как и все дисциплины-модели, предполагает быть распределенной по содержанию и методам по соответствующим уровням моделей деятельностной подготовки. Заметим, что начало ГГП в рамках NL предполагает освоение иллюстративно-презентационных технологий (РРТ и т.п.). Это логично, так как, во-первых, на репродуктивном и следующем уровне эти средства естественно затребованы в любом учебном процессе, а вовторых, необходимы студенту как средство представления и фиксации информации в учебном процессе. Далее, естественно, уже знакомая подструктура ГГП в виде PLM/CE – методологии на основе CAD/CAE/CAM-cистем и завершение ГГП на когнитивном уровне. Разница в положении средств, соответствующих современным точкам зрения на ГГП, в традиционном плане ООП и NL очевидна. В NL ГГП «находится» в среде систематиpованной потребности в ней и гармонично взаимодействующих между собой дисциплин (или их разделов), подчиненных одной и ясной деятельностной цели.

Еще о преимуществах NL

Фрагментарные признаки NL в педагогике высшей технической школы, конечно, не единичны. Это и упомянутые PLM и СE, практика организации инженерной подготовки и ГГП, в частности, в некоторых университетах США [3], метод проектов, элементы подготовки в МФТИ (Россия), опыт и практика проф. В.А. Шаталова (в школе). Но в негармонизированной в целом структуре их эффективность невысока. Видимо поэтому «метод проектов» за более чем сто лет с момента формулировки его Д. Дьюи, так и не стал ведущим в практике инженерного образования.

Продолжим сравнение структур традиционной для России инженерной подготовки и вытекающей из общечеловеческого опыта… Из структуры на рис. 3 следует, что дисциплины, оперирующие моделями высокого уровня абстракции, – фундаментальные, NL предлагает сместить ближе к завершающему циклу подготовки. Известно, что традиционный аргумент основательности отечественной системы высшего технического образования базируется на ее фунда-

82

elib.pstu.ru

ментальности. А понимается и трактуется она, образно говоря, буквально. Но ведь и сам фундамент-то должен опираться на твердую почву… В традиционном положении дисциплин естественно-научного цикла они изучаются без поддержки непосредственной потребности и на стадии специальных дисциплин практически повторно осваиваются на прикладном материале. Фундаментальным должен быть итог подготовки в целом, что и предполагает NL.

Естественность NL приводит структуру образовательного процесса в соответствие со структурой его мощнейшей надсистемы в виде повсеместной совокупности деятельностей обучаемых в других сферах и социальных проявлениях. Не нарушается фрактальность логики всей их жизнедеятельности.

Естественность структуры NL практически исключает необходимость ее коррекции. Она не потребует пересмотра при параметрической или конструктивной коррекции. Ее исторически-эволюционная основа облегчила бы межгосударственные коммуникацию и унификацию в области высшего технического образования. Структура NL-подготовки более гуманна по отношению к тем, кто вынужден прервать обучение. Они остаются с конкретным комплексом деятельностноориентированных знаний, навыков и умений, понятным работодателю.

Ясность структуры позволяет четко профилировать подготовку и создает предпосылки программирования и автоматизации составления учебных планов. Ее структура фрактальна от методики решения отдельной задачи до методологического портрета самой NL.

Проблемы реализации NL

Основные объективные признаки NL, определяющее проблемы ее реализации, как видно из рис. 3, состоят в том, что на начальных стадиях подготовки ЕНД предполагают акцентированное прикладное начало, переходя к абстрагированным моделям по мере приближения подготовки к ее завершающей стадии. Это требует расширения межпредметной эрудиции преподавателей, унификации терминологии, а в идеале более широкого деления и укрупнения кафедр по деятельностному признаку (есть же частично отвечающие этому кафедры «эксплуатации…», «технологии…», «конструирования…»). Учебный процесс предполагает большую дробность, подачу дисциплин порциями в соответствии с этапами модели данной деятельности. Но это не означает необходимости большего числа «переключений» обучаемого. Наоборот, в каждый момент он сосредоточен на анализе или синтезе решения единой деятельностной задачи с предметно сформулированной целью и желаемым результатом.

Обратим также внимание на то, что NL согласуется с естественными для человека процессами и состояниями в малом. Например, восприятие окружающей действительности любым органом чувств (сенсором) начинается с общих представлений (образа) c последующим анализом его носителей… NL также предлагает начинать с целого. Человек полнее и эффективнее, с большим эмоциональным подъемом реализует свои потенции, когда целиком поглощен решением одной целевой задачи.

83

elib.pstu.ru

В заключение

Долгое время при изложении концепции NL автор затруднялся с ответом на вопрос, который следовал от аудитории после согласия с изложенными доводами: «Так почему же тогда инженерное образование исторически сложилось так, как сложилось?» Ответ подсказала статья проф. Лауро де Оливейро Лима (журнал ЮНЕСКО «Перспектива», 1987 г., № 7), в которой обсуждались проблемы образования. Дело в том, что многие тысячелетия образовательную функцию, наряду с воспитательной, выполняла семья. Совмещение этих функций исторически определило назидательный методический характер семейной педагогической логики. Над родителями довлеет страх потери или роковых ошибок потомства при самостоятельных, без предварительного наставления, действиях. Поэтому в основе логики процесса семейного воспитания и обучения лежит назидание – «теория деятельности» на базе собственной жизненной практики проб и ошибок. Образовательная функция семьи практически давно исчерпана, но в силу инерции человеческой ментальности ее главные методологические принципы сохранились. Традиционно считается, что лекция (коллективное «назидание») в учебном процессе номинально должна опережать другие формы занятий по дисциплине. Даже в рамках новых информационных технологий, которые позволяют индивидуализировать учебный процесс, сделать его более камерным, все равно теоретические аспекты в ЭОР, как правило, предшествуют другим аспектам учебного материала.

И еще. Иногда в защиту утвердившейся классической структуры говорят, что современный абитуриент высшей школы подготовлен к абстрактному началу инженерной подготовки. Вряд ли это так. Человечество «умнеет» абсолютно, но не относительно своего накопленного опыта и возможностей, материализованных в объектах окружающей среды…

Концепция NL возникла в рамках работы методологического семинара в МЭИ по проблемам инженерного проектирования под руководством проф. В.Ф. Взятышева. Кроме того, автор опирался на точки зрения по различным аспектам познания, образования и проектирования Я.А. Коменского, проф. А.И. Субетто, А.И. Половинкина, Н.Ф. Ильинского, М.В. Капранова, Ю.В. Кандырина.

Список литературы

1.Горнов А.О., Анисимов В.А. Естественные и искусственные структуры учебного процесса // Информ.-аналит. сб. НИИВО. – М., 1994. – С. 1–45

2.Меховников В.Ю. Моделирование профессиональной подготовки курсантов в военном вузе: дис. ... канд. пед. наук / Волж. фил. гос. инж.-пед. ун-та. –

Н. Новгород, 2007. – 189 c.

84

elib.pstu.ru

3. Горнов А.О., Усанова Е.В., Шацилло Л.А. ГГП – состояние, тенденции, прогнозы. – (Статья в наст. изд.).

ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА: TO BE OR NOT TO BE

Инженерная графика (ИГ) в работе является условным термином, обозначающим дисциплины с различными наименованиями, но с почти одинаковым предназначением – разработка и использование рабочей документации. Подобные дисциплины в Болгарии носят названия «Инженерная графика», «Техническое документирование», «Техническое черчение и стандартизация» и др.

Целью настоящей работы является раскрытие тенденций развития ИГ и определение путей ее будущего развития.

Документирование является заключительным этапом процесса проектирования, и закономерности его развития предопределяются прежде всего процессом проектирования. В настоящее время основными факторами развития процесса проектирования являются тенденции в развитии вычислительной техники и прежде всего САD-систем.

Факторы (Ф) развития процесса проектирования

Под фактором понимаются причины, движущие силы, определяющие существенные обстоятельства в каком-либо процессе, явлении [1]. Основными факторами развития процесса проектирования в настоящее время являются изменения, происходящие в развитии вычислительной техники.

Ф1. Развитие возможностей компьютеров происходит высокими темпами. Основания:

–начиная с 1965 г. производительность компьютеров удваивается каждые 1,5–2 года, что соответствует закону Мура;

–с учетом возможностей компьютеров периодичность появления новых САD-систем составляет 1–1,5 года.

Ф2. Происходит непрерывное усиление «приятельского настроения» (User friendly) САD-систем к потребителю.

85

elib.pstu.ru

Основание: в каждом следующем поколении САD-систем их использование становится все более простым и интуитивным, что способствует ускорению процесса их внедрения в практику.

Тендеции (Т) развития ИГ

Под тенденцией здесь понимается направление, в котором совершается изменение, развитие чего-либо [1]. Проведенный анализ современного состояния процесса проектирования и документирования дал возможность сформулировать некоторые тенденции. Наряду с формулировкой отдельных тенденций приводятся и основания для подобных выводов.

Т. Непрерывное усиление органической связи между отдельными этапами процесса проектирования, что способствует все большему объединению процессов проектирования и документирования в единный общий процесс.

Основание: наличие общей материальной базы (ЭВМ) и общей единой методики осуществления отдельных процессов.

На основании тенденции Т возможно определение конкретизованных тенденций (КТ) развития проектирования и документирования:

КТ1. Традиционное бумажное документирование, проходя через современное бумажно-электронное, переходит к электронному документированию.

Основания:

–при проектировании слаботоковых изделий, в которых техническим объектом (ТО) чаще всего является печатный узел, процессы проектирования и документирования объединяются и проводятся в электронном виде, а документом становится изображение на экране, являющееся результатом проектирования;

–с учетом факторов Ф1 и Ф2 и необходимости решения ряда сложных проблем проектирования, производства и сборки других ТО вопросом времени является массовый переход к электронному документированию.

Одна из форм перехода к электронному проектированию проявляется в КТ2. КТ2. Расширение использования 3D-проектирования в технике, что приводит к постепенному переходу от традиционного 2D-документирования к 3/2D-

документированию.

Под 3/2D-документированием в работе понимается равнинное (2D) изображение 3D-модели, которое содержит всю необходимую информацию для производства и сборки ТО. При таком обозначении учитывается, что визуализация 3D-модели на экране-плоскости (псевдо 3D-изображение) является 2Dдокументом. Условно можно говорить и о 3D-документировании.

Основания:

–3D-модель весьма близка к восприятию человеком окружающих его объектов, благодаря чему он интуитивно воспринимает соответствующую геометрическую информацию;

86

elib.pstu.ru

–переход от 2D- к 3/2D-документированию упрощает деятельность по восприятию и составлению документа;

–современные методы проектирования могут быть использованы одновременно для получения как 2D-, так и 3D-моделей, в том числе и разработки атрибутов (сетки размеров, требований точности и шероховатости) с помощью САD-систем.

Осуществление данной тенденции проявляется как в расширении влияния факторов Ф1 и Ф2, так и в увеличении публикаций, обсуждающих вопросы, связанные с 3/2D-документированием (без использования указанного термина),

ипоявлении первых международных стандартов. Так, находящийся на стадии обсуждения стандарт ISO/CD 16792:2011 (Е) регламентирует нанесение атрибутов на 3D-модель [2]. Приведенные в работе фигуры 1–3 заимстваны из стандарта [2]. Следует отметить, что один из авторов еще в 70-е гг. прошлого века видел на крупном металлургическом заводе Украины рабочий чертеж большого сложного корпуса в виде аксонометрического изображения. На вопрос, почему не использовалось изображение по методу Монжа, ответили, что, во-первых, вместо использования 1 листа формата А0 было необходимо использование 3–4 листов, а во-вторых, потребителям – инженерам и рабочим – было очень трудно на основании многих плоских изображений на различных листах воссоздать в сознании пространственный объект.

КТ3. Происходит постепенное исчерпывание интеллектуального содержания процесса графического документирования.

Основания:

–осуществление тенденций Т и КТ2;

–изучение многих вопросов начертательной геометрии и рамках ИГ превращается в дань традиции при возможности получения их автоматизированных решений.

КТ4. Происходит уменьшение творческого начала ИГ как самостоятельной научно-учебной дисциплины в результате осуществления тенденции КТ3.

Осуществление настоящей тенденции ведет к потере ИГ статута самостоятельной научной дисциплины и постепенному ее превращению в чисто прикладную профессиональную деятельность.

Основания:

–осуществление тенденции КТ3;

–непрерывный и нередко успешный (по крайней мере в Болгарии) натиск со стороны как специальных, так и общетехнических кафедр с целью уменьшения норматива (учебных часов) ИГ в учебных планах отдельных специальностей.

Обобщенная оценка факторов и тенденций развития процессов проектирования и документирования и преподавание последнего в виде ИГ в вузах дает основание ставить вопрос, быть или не быть ИГ? По мнению авторов, назрела необходимость обсуждения вопросов о содержании и путях принципиального изменения ИГ.

87

elib.pstu.ru

Требования (Тр) и пути развития новой дисциплины

Под требованием здесь понимается средство конкретизации цели, т.е. определение содержания дисциплины и путей принципиального изменения ИГ, которая далее называется новой дисциплиной.

Тр1. Необходимо введение научной дисциплины, рассматривающей проектирование и документирование как единый общий процесс.

Основание: необходимость осуществления тенденции Т. Дополнительное обоснование Тр с учетом вышесказанного едва ли необходимо.

Тр2. Новая дисциплина должна обладать необходимой степенью научности, позволяющей рассматривать ее содержание как достаточно интеллектуальное (КТ3) для осуществления творческого процесса ее усвоения (КТ4).

Рассмотрение проблемы научности новой дисциплины требует анализа вопроса, исходя из 3 точек зрения: современное состояние теории проектирования, равноправности и базовости новой дисциплины по сравнению с аналогичными дисциплинами на специальных кафедрах и уровни научности, которые следует осуществлять на различных этапах развития новой дисциплины.

Рассмотрение современного состояния теории проектирования (проектология) следует начинать с понятия теория. Под теорией часто понимается высшая форма организации научных знаний, основными блоками которой являются формализация, аксиоматизация и концептуализация, алгебраизация, представление, характеризация, проблематика, методы. Очевидно, что в настоящее время говорить о подобной теории проектирования невозможно и обсуждать следует лишь основы проектирования. Основы теории проектирования и конструирования следует формировать на базе трудов таких авторов, как Г.С. Альтшуллер, Я. Дитрих, Б.И. Кудрин, П.Г. Кузнецов, А. Половинкин, В. Хубка, F. Hansen, R. Koller, K. Otto, G. Pahl. Исходя из сказанного новая дисциплина могла бы носить наименование, например, «Основы инженерного проектирования (ОИП)».

Дальнейшее рассмотрение поставленных вопросов авторы проводят на базе практики работ кафедр ИГ в Болгарии и в первую очередь кафедры основ и технических средств конструирования (ОТСК) ТУ–София. Вопросы равноправности и базовости ИГ и будущей ОИП с соответствующими дисциплинами, преподаваемыми на специальных кафедрах, являются весьма сложными и связанными с конкретными условиями отдельных вузов. Долгие годы ИГ существует в условиях определенного пренебрежения и давления со стороны преподавателей специальных и общетехнических машиностроительных кафедр. В определенной степени причиной этого является отсутствие необходимой научности ИГ и постепенное превращение последней в чисто прикладную дисциплину. В то же время даже слабые попытки введения в ИГ каких-либо вопросов, связанных с проектированием, вызывают конфронтационные действия со

88

elib.pstu.ru

стороны преподавателей проектирования конкретных изделий. В практике всего высшего образования существует твердое правило: конкретным дисциплинам предшествуют обобщающие дисциплины. Так, существуют обобщающая технология машиностроения и вопросы технологии производства конкретных изделий, но правило отрицается, когда речь заходит о пректировании. Авторы твердо придерживаются мнения, что в инженерных вузах должна существовать дисциплина, формирующая общий подход к проектированию и конструированию, задающая общие рамки, общие требования, общие постановки, расматривающая философию проектирования. Подобная дисциплина навряд ли (нам не известны подобные попытки) сможет возникнуть в рамках отдельных специальных кафедр, которые всегда будут органически связаны с проектированием и производством конкретных изделий. Ее естественным местом должны стать кафедры, преподающие сегодня ИГ и пытающиеся разработать ОИП.

Базой для решения конкретных вопросов превращения ИГ в ОИП должна стать структуризация процесса повышения научности новой дисциплины. Но перед рассмотрением этого вопроса нам бы хотелось помечтать. В 70-80-е годы прошлого столетия в России усилиями проф. Б.И. Кудрина и его учениковсоратников возникла новая наука технетика. В настоящее время технетика рассматривается как наука о документированной реальности, о технической форме существования (движении) материи и ее идеального отображения. Технетика должна включать в себя такие науки (научные направления, теории), как философия и теория технетики (в том числе законы и закономерности), техносистематика и технотерминология, научно-технический прогресс и техноэволюция, техноценология, техногенез (в том числе и проектология) и др. Авторам кажется, что наиболее удачным вариантом создания в будущем кафедры технетики, которая должна будет превратиться в одну из основополагающих кафедр каждого инженерного вуза, могут стать сегодняшные кафедры, преподающие ИГ и ОИП и будущие кафедры ОИП, если этого желают преподаватели. Конечно, это не вопрос совсем близкого будущего. Но постановка такой, на первый взгляд, фантастичиской цели («идеальный конечный результат», по Альтшуллеру) может стать действенным средством насысещения научностью сегоднешнего ИГ и завтрешнего ОИП.

Достижение определенных уровней научности новой дисциплины должно быть увязано с этапами развития последней. Такими этапами могут быть:

– без изменения (с косметическими изменениями) учебной программы внесение изменений в ИГ, связанных с подготовкой учебных материалов и преподавателей и экспериментальным обучением студентов, сущностью всех атрибутов (точность, шероховатость и т.п.), наносимых на чертежах, и их выбором (в том числе и решения задач размерных цепей) с помощью вычислительной техники. К этой группе следует отнести и такие вопросы для сборочных единиц, как описание функционирования изделия, порядок сборки, функции

89

elib.pstu.ru

объекта и составных элементов и т.п., а для отдельных деталей – главная функция детали и ее отдельных поверхностей, связь сетки размеров с технологией ее производства и др. Срок осуществления этого этапа – 1–2 года;

–изменение учебной программы в результате включения новых тем, как, например, возможности современных CAD, общие методы проектирования произвольного ТО на базе, например, функционального метода [3–9 и др.], основанного на видах функций и физическом принципе действия, функциональностоимостный и размерно-точностный анализ, определение теоретически необходимых расчетов, варианты форм деталей, описание причин нефункционирования изделия и т.п. Успехом этого этапа следует считать и изменение имени учебной дисциплины с ИГ, например, на ОИП. Срок осуществления этого этапа – 2– 3 года;

–изменение имени кафедры, например, «Основы инженерного проектирования». Изменение имени кафедры ведет к созданию институциональных форм для значительного расширения возможностей научного роста преподавателей, что неминуемо отражается на росте научности курсов. Подготовка этого этапа связана прежде всего с подготовкой и чтением курсов факультативных и выбираемых дисциплин в магистратуре и на последних курсах обучения бакалавров.

Ктаким дисциплинам относятся стандартизация и связанные с ней деятельности, управление качеством и квалиметрия (в частности, при проектировании), техническая эстетика и промышленная психология, патентно-лицензионная деятельность, функционально-стоимостный и функционально-размерный анализы, комплекс дисциплин «Инженерная педагогика» с получением квалификации инженер-педагог, а также такие «экзотические» дисциплины, как методика проведения бесед, дискуссий, совещаний и конференций. Основы этих, как и ряда других, дисциплин должны быть известны каждому проектанту и конструктору. Срок осуществления этого этапа – 3–4 года.

Тр3. Новая дисциплина должна соответствовать возможности ее усвоения студентами 1–2-го курсов и проведения процесса обучения преподавателями ИГ.

На кафедре ОТСК ТУ–София в продолжение 7 лет проводится обучение по дисциплине «Основы инженерного проектирования», заменившей ИГ. Опыт преподавания этой дисциплины доказал, что студенты слаботоковых специальностей, чей физико-технический и информационно-интеллектуальный уровень за последние 10–15 лет вырос, без особых трудностей справляются с такими задачами, как геометрическое проектирование и конструирование электротехнческого изделия (электромагнитное реле и т.п.), проектирование печатной платки и печатного узла при заданной форме платки, инженерный анализ заданного изделия, поиск вариантов соединений деталей и сборных единиц, использование эвристических методов для поиска креативных идей изменения внешнего вида, дополнительных функций или другой реализации функции выбранного студентом изделия и др.

90

elib.pstu.ru