Лабораторный практикум

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

новых методов управления и проектирования мехатронных систем; методы адаптивного, распределенного и интеллектуального управления мехатронными системами; мехатронные устройства в микросистемном исполнении);

3.Автоматизация технологических процессов, создаваемых на базе робототехнических мехатронных систем (автоматизация роботизированных технологических процессов; мини- и микроробототехнические системы; методы расчета и проектирования отдельных компонентов, входящих в состав робототехнических систем; повышение эффективности функционирования создаваемых мехатронных систем).

«Порошковая металлургия и композиционные материалы»:

1.Теория порошковой металлургии (Теоретические и прикладные аспекты получения, обработки и применения современных порошковых материалов различной природы и геометрии частиц. Теория и технология компактирования порошков. Управление структурой и свойствами материалов и изделий из них. Теоретические и прикладные проблемы формирования порошковых

икомпозиционных материалов и получения полуфабрикатов. Теоретические и прикладные проблемы процессов формирования покрытий).

2.Технологии порошковых и композиционных материалов

(Проектирование и создание на основе матриц и наполнителей одинаковой и различной природы композиционных материалов с заданным составом, структурой и свойствами. Разработка новых технологических процессов производства композиционных материалов с заданным составом, структурой и свойствами. Разработка технологий новых материалов для покрытий и их нанесения на изделия. Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов производства, контроля

исертификации порошковых и композиционных материалов и изделий из них).

3.Теоретические и экспериментальные исследования технологических процессов (Изучение закономерностей физико-химических процессов получения дисперсных систем из материалов на основе металлов, сплавов, интерметаллидов, керамики, органических, углеродных и других соединений. Физико-химические аспекты формирования структуры и свойств порошковых и композиционных материалов, получения полуфабрикатов. Физико-химические аспекты формирования структуры и свойств порошковых и композиционных материалов при спекании или иных процессах получения изделий. Теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия высокоэнергетических

41

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

потоков с порошковыми, композиционными материалами и материалами, полученными другими методами).

***

Осуществление предложенной методики проектирования инновационных образовательных программ, учебных планов, педагогических технологий позволяет перейти к конкретным инновационным образовательным программам высшего профессионального образования, обеспечить подготовку специалистов, способных создавать конкурентоспособную на внешних и внутренних рынках продукцию и ставить на производство технику новых поколений.

На основе изложенного компетентностного подхода в вузе и построения структурно-логических схем проблемно-ориенти- рованных на инновационную деятельность дисциплин можно реализовать применение новых инновационных технологий обучения. Например, совершенствование педагогических методов, которые развивают:

−профессиональную специфику вуза при условии реализации содержания образования и формирования компетенций выпускника, определяемых ФГОС третьего поколения;

−навыки командной работы, межличностные коммуникации, лидерские качества;

−другие технологии формирования конкурентоспособного «человеческого капитала» (чтение интерактивных лекций, проведение групповых дискуссий, анализ деловых ситуаций на основе кейс-метода и имитационных моделей, проведение ролевых игр, тренингов, преподавание дисциплин в форме авторских курсов по программам, составленным на основе результатов исследований научных школ вуза, учитывающих региональную специфику).

42

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

1.3. Методика практического изучения инновационных дисциплин

1.3.1. Использование новых педагогических технологий

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлениям подготовки специалистов (бакалавров, магистров) реализация компетентностного подхода предусматривает широкое использование в учебном процессе новых образовательных (педагогических) технологий:

−активных и интерактивных форм проведения занятий: лекции-визуализации – передача информации посредством схем, таблиц, рисунков и видеоматериалов, а также компьютерные симуляции высоких и критических технологий на лабораторных занятиях;

−разбор конкретных ситуаций по данным патентной статистики поисковой системы Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (Роспатент);

−интеграция информационных и педагогических технологий при изучении слайд фильмов лекций и видеофильмов о содержании высоких и критических технологий автомобилестроения, авиационной промышленности и других передовых (ключевых и креативных, единых и узловых, проектных и перспективных) технологий лучших

машиностроительных предприятий мира.

Перечень наиболее часто используемых в учебном процессе образовательных технологий обычно следующий:

1)Case-study – анализ реальных проблемных ситуаций, имевших место в соответствующей области профессиональной деятельности, и поиск вариантов лучших решений.

2)Проблемное обучение – стимулирование студентов к самостоятельному приобретению знаний, необходимых для решения конкретной проблемы.

3)Работа в команде – совместная деятельность студентов в группе под руководством лидера, направленная на решение общей задачи путем творческого сложения результатов

43

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

индивидуальной работы членов команды.

4)Контекстное обучение – мотивация студентов к усвоению знаний путем выявления связей между конкретным знанием и его применением.

5)Обучение на основе опыта – активизация познавательной деятельности студента за счет ассоциации и собственного

опыта с предметом изучения.

Основой образовательных технологий проведения лекционных занятий в этом случае являются лекциивизуализации – передача информации посредством слайдфильмов, фотографий, схем, таблиц, рисунков, видеоматериалов и учебных видеофильмов. Такие лекции необходимо проводить по всем без исключения темам с использованием фильмотек, которые дополнены комментариями (табл.1.3).

Таблица 1.3 Интерактивные образовательные технологии, используемые в

аудиторных занятиях

Вид занятия	Используемые интерактивные
(Л, ПЗ, ЛР)	образовательные технологии
Л	лекции-визуализации по всем темам дисциплины
ЛР,ПЗ	разбор конкретных ситуаций по данным патентной
	статистики поисковой системы Федеральной службы по
	интеллектуальной собственности, патентам и товарным
	знакам (Роспатент)
ЛР,ПЗ	интеграция информационных и педагогических
	технологий при изучении видеофильмов о содержании
	высоких и критических технологий
ЛР,ПЗ	компьютерные симуляции высоких и критических
	технологий на лабораторных занятиях
ЛР,ПЗ	Компьютерные презентации высоких (критических)
	технологий в системе Power Point

Примечание: В рамках инновационных дисциплин рекомендуется предусматривать также встречи с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций, мастер классы экспертов и специалистов, а также анализ высоких технологий ведущих машиностроительных предприятий стран с инновационной экономикой (США, Германии, Италии, Англии) по видеофильмам.

44

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, в учебном процессе по дисциплинам инновационного профиля должен стремиться к 90– 100 % аудиторных занятий.

1.3.2. Формирование профессиональных компетенций на практических и лабораторных занятиях

Данный вид практикумов не только закрепляет результаты теоретического обучения на лекциях, но также обеспечивает:

−инновационное курсовое проектирование;

−дипломное инновационное проектирование (специалистов);

−выполнение выпускных квалификационных работ бакалавриата и

−подготовку магистерских диссертаций.

Основой данного вида практикумов являются высокотехнологичные методы решения различных техникотехнологических и технико-экономических задач инновационной деятельности в части обеспечения процессов создания инновационной продукции, технологических инноваций и постановки на производство техники новых поколений.

Активные методы обучения, используемые в ходе выполнения лабораторного практикума, предусматривают системный анализ практических ситуаций, в том числе анализ высоких технологий авиастроения и автомобилестроения ведущих машиностроительных предприятий мира по видеофильмам, выполнение деловой игры по выбору оптимального роботизированного технологического процесса и компоновке роботизированного производственного участка на основе использования мехатронных технологий.

Другими методами активного обучения являются самостоятельное определение студентом закономерностей развития техники и технологий на основе компьютерного моделирования и анализа промышленных образцов такой техники. В данном практикуме сказанное выполнено на примере изучения закономерностей развития самолетов и авиационных двигателей пяти последних поколений.

45

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

Лабораторный практикум для решения задач технологического обеспечения создания техники новых поколений предусматривает широкое применение методов оптимизации проектных разработок, как инновационной продукции, так и технологических инноваций на основе применения методов искусственного интеллекта и компьютерного моделирования высоких и критических технологий, проектных, перспективных и директивных технологических процессов, необходимых для обеспечения конкурентоспособности изделий машиностроения.

Лабораторный практикум предусматривает также разработку студентами основной документации инновационных проектов и презентаций высоких и критических технологий, что гарантирует формирование кроме профессиональных инновационных компетенций также коммуникативных компетенций, которые включают культуру речевого поведения, языковую грамотность, и формирование информационных компетенций, которые связаны с поиском, хранением, обработкой и представлением информации. Формирование информационных компетенций предусматривает использование современных компьютеров и информационных технологий, например, системы

SADTIDEF, Power Point, Windows Movie Maker.

1.3.3. Техника научного эксперимента лабораторного практикума

Целью лабораторного практикума является практическое освоение не только законов и закономерностей инноватики, но также систем математического моделирования и оптимизации проектных решений, методов и технологий инновационного проектирования на основе овладения техникой экспериментирования и применения полученных навыков для решения практических задач.

Дидактические задачи лабораторного практикума по инноватике и инновационному проектированию определяются следующим перечнем методов:

1)системного анализа передовых машиностроительных производств, высоких и критических технологий для

46

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

разработки рекомендаций по инновационному проектированию;

2)экспериментального подтверждения теоретических закономерностей и зависимостей, анализа достоверности результатов исследований;

3)формирования практических навыков работы в рамках функций и процедур инновационной деятельности (или инновационной подготовки машиностроительного производства) на основе системного анализа патентной информации, формирования единых технологий современной конкурентоспособной техники, решения задач технологического форсайта, оптимизации инновационных технологий и трансферта высоких технологий;

4)углубления теоретических знаний по использованию системотехники современных АСТПП, АСНИ, программнометодических комплексов, систем искусственного интеллекта, пакетов прикладных программ и электронных баз данных, а также компьютерной техники для инновационного проектирования;

5)приобретения исследовательских умений системного анализа для определения регрессионных зависимостей и математических моделей, самостоятельного выполнения исследований на основе компьютерного моделирования в автоматизированных системах научных исследований;

6)экспериментальной проверки формул, методик расчета, закономерностей, зависимостей, освоения научных методов исследований;

7)получения и статистической обработки данных для выполнения экспериментальных разделов и исследовательских частей курсовых работ и проектов, выпускных квалификационных работ и магистерских диссертаций инновационного профиля для моделирования, в конечном счете, реальной производственной деятельности будущих выпускников.

Разработка лабораторного практикума включает создание аппаратного, программного, организационного и методического обеспечения проведения учебных занятий. Учебно-методические материалы, описания лабораторных занятий должны обеспечить

47

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

возможность студентам самостоятельно выполнять отдельные работы, а преподавателям, не являющимся разработчиками лабораторного практикума, освоить их проведение.

При разработке лабораторного практикума необходимо также принимать во внимание его значение для системного анализа и системотехнического инновационного проектирования, целостного видения студентом осваиваемых дисциплин учебного плана, внутрипредметные и междисциплинарные связи.

По своему назначению лабораторные занятия по инноватике

иинновационному проектированию относятся к практикумам:

−вводным и ознакомительным;

−накопления и теоретического обобщения знаний;

−систематизации (упорядочивания) и системного анализа данных;

−выполнения профессиональных научных исследований;

−инновационного проектирования.

Организация лабораторных занятий предусматривает индивидуальную и/или групповую формы выполнения работ.

Процесс выполнения лабораторных занятий распределен на четыре части (этапа):

1)Вводную часть, которая предусматривает актуализацию лабораторного занятия, определение целей и задач работы, определение требований к результатам и контролю исполнения методики, усвоение правил техники безопасности.

2)Теоретическую часть, которая предусматривает изучение студентами научных знаний по предметной области исследований (работы).

3)Экспериментальную часть, которая предусматривает самостоятельное выполнение студентами задания практикума, подготовку данных, подготовку компьютерной техники, проведение работы (системного анализа, выполнения эксперимента, компьютерного моделирования, математического моделирования, имитационного моделирования, инновационного проектирования).

4)Заключительную часть, которая предусматривает самоконтроль результатов лабораторного занятия или тестовый контроль, подготовку и прием отчетов студентов о

48

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

выполненной работе, оценку результатов («зачтено» или «незачет»).

Требования к структуре и содержанию лабораторного практикума определяются либо в отдельных методических указаниях (рекомендациях, описаниях), либо, как в данном случае, в сводных сборниках лабораторных занятий.

Типовое содержание методических указаний (рекомендаций, описаний) по выполнению работ обычно включает: тему лабораторного занятия, цели и задачи, теоретическую часть, описание оборудования и средств компьютерного моделирования, задание, методику выполнения лабораторного занятия, контрольные вопросы, требования к отчету, критерии оценки результатов выполнения лабораторного занятия, список литературы.

Критериями оценки результатов лабораторного занятия являются достижение цели решения задач, уровень овладения запланированными навыками и умениями, степень соответствия результатов работы заданным требованиям.

1.3.4. Формирование профессиональных компетенций при выполнении курсового проектирования

Профессиональные компетенции, связанные с овладением проектировочно-рефлексивными умениями, обеспечивают решение профессиональных задач высокой степени неопределенности, освоение и разработку инноваций в профессиональной деятельности. Они предусматривают обеспечение готовности выпускника вуза к самостоятельной познавательной работе, научно-исследовательской деятельности, постоянному самообразованию и самосовершенствованию, профессиональному росту в течение всей жизни.

Практический опыт инновационной деятельности формируется не как традиционные умения на основе «готовых» или завершенных знаний, а за счет поисковой, творческой деятельности в ходе курсового проектирования и выполнения курсовых работ.

Главной задачей студентов при выполнении курсовой работы является приобретение практических навыков выпол-

49

Раздел 1. Дидактика инновационного практикума

нения научно-исследовательских работ технологического профиля, обеспечивающих выполнение НИОКР и «Опытнотехнологических работ», которые в данном случае рассмотрены на примерах создания новых авиационных двигателей.

***

Справочные данные. Прогресс производства новых самолетов и двигателей обеспечивается не только творчеством конструкторов, но также зависит от методов и средств совершенствования технологических процессов (технологий), применяемых на всех этапах и стадиях жизненного цикла этих изделий: технической подготовки производства, производства и эксплуатации.

На этапах НИР, НИОКР и/или ОТР новых изделий тактикотехнические характеристики новых изделий проектируют, опираясь на известные данные о базовых технологических процессах, разрабатывая новые, так называемые, директивные, перспективные и проектные технологические процессы, без применения которых на серийных предприятиях авиационной промышленности не представляется возможным поставить на производство новую авиационную технику.

Для обеспечения эффективного выполнения этапов и стадий прикладных НИР и НИОКР все чаще используют не только проектные и директивные технологические процессы, но также высокие и критические технологии. В случае разработки и применения таких высоких и критических технологий современные средства инновационного проектирования предусматривают использование специальных методов:

−технологического форсайта,

−инновационного (технологического) маркетинга,

−бенчмаркинга,

−технологического аудита,

−трансферта технологий

вцелях интенсивного обеспечения проектных разработок новейшими данными и компонентами прогрессивных технологий. Такие методы и технологии применяют и разрабатывают не только в авиации, но и в других отраслях промышленного производства различных стран.

На этапах постановки на производство и производства нового изделия тактико-технические характеристики летательных аппаратов, качество, технический уровень, эффективность и конкурентоспособность авиационной техники обеспечивают путем разработки на базе директивных, проектных и перспективных технологий рабочих, стандартных и унифицированных (например, типовых, групповых, модульных) технологических процессов. На этих этапах, реализуемых в основном на стадиях технологической подготовки производства предприятий, проектные технологические разработки (высокие и

50