ЦИФРОВИЗАЦИЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ СОВРЕМЕННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ ПРОЕКТНО-ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ

Ни для кого не секрет, что процветание любого государства связано с динамично развивающимися отраслями мирной и оборонной промышленности, строительства, транспорта, сельского хозяйства, медицины, образования и пр. направлений, напрямую связанных с качеством жизни людей. При этом инженерные разработки на сегодняшний день – это инструменты, которые могут способствовать повышению эффективности и качества работы специалистов различных отраслей, а также обеспечить необходимый жизненный комфорт простым потребителям результатов инженерного труда. Примером является использование современных робототехнических устройств, различных электронных и цифровых технологий в условиях современных промышленных, транспортных производств, при создании различных автомобильных, авиационных, железнодорожных и прочих агрегатов нового поколения. При этом на бытовом уровне практически все люди начиная с доисторических времен использовали различные механические, а впоследствии автоматические и электронные устройства. В современном мире трудно найти человека, который ежедневно не использовал бы телефон\смартфон, пылесос, чайник, кофемолку и т. д.
С другой стороны, возникает еще один вопрос. Как воспринимаются современным обществом работники с инженерным \ техническим образованием? Большинство респондентов ответят, что это люди, которые могут работать на промышленных предприятиях, создавать какие-то новые конструкции и технологии. Это те, кто может представить и воплотить в жизни нечто новое отличное от уже существующего, т.е. специалисты, способные придумать, обсчитать и внедрить в индивидуальном, серийном и массовом производстве. Тот, кто способен внедрить это новое в реальной жизни с учетом требований стандартов.
Несмотря на очевидную востребованность специалистов с инженерным образованием, многие люди не всегда понимают ценность этой профессии, утверждая при этом, что для того чтобы стать инженером, необходимо хорошо знать некоторые разделы высшей математики и физики (информатики), отталкиваясь от которых, можно удачно изучить некоторые разделы специальных предметов, которые предположительно подкорректируются на учебной и производственной практике, для того чтобы затем удачно пристроиться на предприятие, проявить себя как востребованная личность и… карьерный рост и материальное благосостояние обеспечены. Главное сейчас, по мнению многих представителей предприятий, – это цифровизация. Практически все жаждут перехода либо на уже имеющиеся, либо на специально создаваемые цифровые платформы. Поэтому цифра, по мнению многих, – это сегодня все, что необходимо специалисту.
Такие настроения и подход к формированию необходимых профессиональных качеств и компетенций не могут не сказаться на качестве подготовки современных инженеров в современных вузах, так как основные образовательные программы для подготовки бакалавров, специалистов и магистров формируются не только с учетом требований федеральных государственных образовательных и профессиональных стандартов, но и с учетом специфических особенных пожеланий современных работодателей.
В данной статье будут рассмотрены вопросы об обучении современных студентов инженерно-технических вузов графическим и конструкторским дисциплинам с учетом использования цифровых технологий. Проблемы, рассматриваемые в данной статье, являются актуальными и острыми, так как не всегда в современных вузах должное внимание уделяется фундаментальной научной подготовке студентов и информационно-технологическая составляющая образовательного процесса может поглотить теоретическую фундаментальную и нормативную составляющие. Создание новых форм инженерных конструкций будет решаться не при помощи прямых вариативных задач, опирающихся на законы математики и проектирования, а методом от противного, опираясь на принцип «получится так, как получиться».
Данная тенденция может привести к возможности отстранения человека от процесса пространственного мышления, умения использовать классический чертежный и реальный измерительный инструмент. Снижению ответственности за безопасность использования данного механизма\детали в реальном производстве.
О том, нужна ли вообще Начертательная геометрия в вузе, споры идут уже не одно десятилетие [1, 2, 5, 8]. Многие сторонники теории, что нужно только изучение программных продуктов, считают, что данная дисциплина вообще не нужна. Сложно сказать, с чем связана такая нелюбовь и непонимание предмета. Но хотелось бы напомнить, что многие из них получали знания по этой дисциплине в полном объеме, метрические и позиционные задачи должны были научиться решать.
С другой стороны, современным преподавателям достаточно сложно объяснять современным первокурсникам азы этого предмета, поскольку в современных школах нет предмета Черчение, а Геометрии отводится минимум времени, поскольку ОГЭ и ЕГЭ в большей степени связаны с решение задач по Алгебре. Неумение пользоваться линейкой и угольником, циркулем и другими элементами инженерной готовальни, незнание элементарных приемов изображения на форматах приводит к тому, что современный преподаватель вуза должен отталкиваться не от базового школьного курса, который ранее был в школьной программе, а рассказывать с нуля. Многим работникам министерств кажется, что данный предмет изжил себя. А то, что дети перестают делать\создавать что-либо руками, включая при этом воображение и необходимые знания, это никого не волнует. Есть же цифра, компьютер и предмет «информатика», на котором, кстати сказать, не рассказывают, как формировать сложные по конфигурации геометрические фигуры.
Но и это не самое главное. Многие преподаватели вузов могут подтвердить, что современные выпускники школ, гимназий, лицеев не обладают долговременной памятью, должным восприятием, умением осваивать необходимое количество материала.
Поэтому, когда студенты приходят без базовых знаний и достаточных памяти и восприятия, а количество часов, отведенное на изучение дисциплины, ограничено до минимума, возникает проблема подачи материала, удержания внимания и возможности студента воспроизвести решение задач на следующем занятии. Более того, необходимо, чтобы студенты решали не только базовые типовые задачи, но и задачи повышенной сложности. И хотя многие злопыхатели утверждают, что начертательная геометрия не нужна в техническом вузе, хотелось бы напомнить, что начертательная геометрия является основой для проекционного и машиностроительного черчения. Другой вопрос, как ее преподать современным молодым людям так, чтобы это было интересно и доступно.
И в этом случае разгорается спор между представителями ранней так называемой консервативной школы преподавателей графических дисциплин и нынешними новаторами, приверженцами информационных технологий, как лучше проводить занятия. Представители консервативного подхода (строго говоря, их остается не так много) стоят на позиции, связанной с обучением студентов академическим образом, с использованием классических приемов обучения графике и построению комплексных чертежей. Новаторы же стремятся абсолютно все перевести на информационную основу, ссылаясь на выступления различных известных людей в государстве. Все должно быть переведено на электронно-цифровые платформы. Должны и задачи решаться, и лекции читаться только в условиях электронных образовательных сред. При этом многие из них ссылаются федеральные образовательные стандарты, в которых черным по белому написано, что выпускник должен уметь применять системы автоматизированного проектирования на базе отечественного и зарубежного программного обеспечения для проектирования транспортных объектов. Однако это лишь одно умение, на котором нельзя делать основной акцент. Согласно действующим стандартам, люди должны уметь формировать, читать, исправлять проектно-конструкторскую документацию. Инженер должен уметь проектировать. И хотелось бы напомнить уважаемым новаторам (приверженцам абсолютных информационных технологий), что общепрофессиональная компетенция в федеральных образовательных стандартах полностью звучит так: «…способен выполнять проектирование и расчет транспортных объектов в соответствии с требованиями нормативных документов» [7].
Однако следует отметить, в реальности современное поколение школьников действительно не может представить своей учебной и обычной жизни без гаджетов различного рода. Большое количество школьников хотя бы один раз пробовали использовать электронные решебники по различным дисциплинам при подготовке к тому или иному виду занятий. Но хочется верить в то, что разработчики подобных тренажеров хотели показать алгоритмы решения, для того чтобы молодые люди смогли научиться решать тот или иной тип задач. Что происходит в действительности? Сталкиваясь с трудностями, пытаясь сэкономить время, треть школьников от 10 до 17 лет используют тренажер не для того, чтобы понять и решать самостоятельно, а для того, чтобы просто переписать и сдать выполненное «самостоятельно» задание. По начертательной геометрии это сделать достаточно сложно, особенно если варианты ежегодно пересматриваются и корректируются. Сложность состоит в том, что это графические задачи, которые решаются в строгой последовательности, с использованием различных методик (например, методика А. Гордона или методика В. Фролова). Получается, что необходимо думать самостоятельно и просматривать алгоритмы, показываемые на лекциях, а иначе нет возможности получить положительную оценку.
Многие преподаватели, и не только инженерно-технических вузов, пришли к решению, что необходимо подстроиться под современный ритм и тягу современных школьников к информационным технологиям, компьютерным играм, различного рода гаджетам и т. д. для того, чтобы говорить с ними на одном языке. Поэтому в своей профессиональной деятельности они используют материал, который может быть показан и в аудитории, и в записи, с использованием динамических элементов подачи материала теоретического и практического характеров. Но это только инструменты, позволяющие заинтересовать обучающихся и мотивировать их к изучению предмета. Задачей любого преподавателя является не только вызывать интерес к изучению, но и помочь выучить материал, необходимый для решения задач более сложного порядка, который должен стать фундаментом для изучения следующих разделов\предметов, связанных с моделированием и конструированием.
Одним из основных (фундаментальных для будущего специалиста с инженерным образованием) разделов является раздел инженерной графики. Кстати сказать, данный предмет с течением времени в технических университетах оказался поглощен информационными технологиями чуть ли не в полном объеме. В некоторых случаях это связано со снижением аудиторных часов, в результате переработки учебных планов. А в некоторых случаях – с нежеланием обучать инженерной графике самих преподавателей, так как им самим больше нравится моделировать. Но при этом хотелось бы вновь напомнить таким преподавателям о том, что их обучали по полноценным программам. Многие из них обучались в течении трех-четырех семестров.
Следует отметить, что иногда вместо того чтобы объяснять студентам требования стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) преподаватель начинает свои занятия с пояснений о работе систем графических пакетов (их интерфейсов и пр.). Тем самым происходит некая подмена. Студент вместо того чтобы выучить то, что требуют стандарты ЕСКД, пытается запомнить порядок операций для создания изображения на экране компьютера.
При этом хотелось бы отметить, что современные психологи уже длительное время бьют тревогу по поводу использования лишь цифровых устройств в обучении. Это касается не только детей и подростков, это также связано и с молодыми людьми, которые обучались с помощью гаджетов. Многие преподаватели, ссылаясь на то, что сегодня двадцать первый век, задают вопрос, зачем заставлять писать\чертить молодых людей от руки. Психологи утверждают, что «люди, которые быстро пишут от руки, быстро читают, лучше воспринимают текстовую\графическую информацию, и, соответственно, могут быстро сформировать обоснования (пояснительные записки к проектам) и создать эскизный проект графической документации. К слову, такие люди быстро запоминают алгоритмы построений и возможности использования графических пакетов» [6]. «Письмо от руки стимулирует воображение и развивает творческие способности, поскольку пишущий человек, лучше печатающего представляет то, о чем он пишет» [9].
Манфред Шпитцер на основе своих многолетних исследований пришел к выводу о том, что «цифровые технологии избавляют человека от умственной работы, а как известно, орган, который не задействуется, постепенно отмирает. В мозге это проявляется как ослабление или исчезновение множества нейронных связей. При этом получаемая «электронная информация» усваивается хуже или не усваивается вовсе. Иногда слепо копируется и почти никогда не обрабатывается мозгом. В результате не задействуется способность мозга к критическому мышлению. Снижается функция памяти» [4].
Но если необходим качественный результат, то нужно дать возможность обучающимся изучить теоретический материал, научиться его применять на практике (решая задачи, самостоятельные и контрольные работы) и лишь только после этого показать один или несколько (если позволяет время обучения по учебному плану) электронно-графических инструментов.
Хотелось бы отметить, что, лишая студентов полноценного изучения предметов, которые напрямую связаны с их дальнейшей профессиональной деятельностью, сложно говорить об их полноценном качественном образовании и о безопасности на транспорте, на производстве и в быту.
Кроме приведенных выше возможных последствий «цифровизации» в обучении проектным\графическим дисциплинам, существует еще один нюанс возможной трансформации и забвения графических дисциплин.
Дело в том, что представители выпускающих кафедр, считающие себя полновластными субъектами в подготовке специалистов, непосредственно влияющими на процесс формирования основных образовательных программ, а также учебных планов подготовки специалистов различных направлений, уверены, что необходимым для предприятий навыкам использования различных программных продуктов (в том числе и графических пакетов) могут научить самостоятельно. Мол, зачем загружать обучающихся на первом курсе этим видом дисциплины! Вот тут и кроется тайна, которая затем может печально сказаться на качестве подготовки специалистов. Во-первых, это связано с так называемой учебной нагрузкой преподавателей различных кафедр в университетах, за которую регулярно происходит внутренняя «битва». Однако хотелось бы напомнить этим «борцам», что дисциплины, связанные с графикой и азами конструирования, позволяют сформировать и развить общепрофессиональные компетенции обучающихся. Более того, эти дисциплины должны стать основой для дальнейшего изучения (при необходимости) других программных продуктов, с учетом нормативных требований стандартов. Как-то у них не возникает желания преподавать, например, разделы дисциплины «Информатика», хотя студентами в дальнейшем также используются не все темы, имеющиеся в рабочих программах дисциплины. Во-вторых, студенты, изучая графические дисциплины, должны научиться создавать конструкторскую документацию, связанную непосредственно с выбранной специализацией. И вот здесь можно было бы применить взаимодействие выпускающих и невыпускающих кафедр непосредственно с предприятиями, для которых готовят специалистов. Тогда можно говорить о формировании специалистов с творческой составляющей, которая будет направлена непосредственно на перспективное развитие производства (эффективности, мощностей, качества и пр. характеристик). Но пока в должной мере этого взаимодействия не происходит.
Что касается возможного решения перечисленных и описанных выше проблем, то можно предложить оптимальный вариант обучения студентов графическим дисциплинам. Понятно, что любое обучение обязано идти в ногу со временем, поэтому должны применяться элементы цифровых методик обучения и практическое использование полученных знаний путем создания графической документации от руки, а затем, для закрепления полученных знаний и умений, с использованием какого-либо графического пакета. Студентам необходимо разъяснять необходимость знания требований стандартов и умения формировать проектную документацию с помощью различных способов.
Однако вернемся к вопросу цифровизации. Понятно, что жизнь не стоит на месте. Хочется верить, что создатели цифровых платформ для образовательных организаций имеют благие намерения. Однако стоит напомнить, что не нужно заменять человека искусственным интеллектом. Создавать и конструировать на благо государства и общества должен только человек, так как о потребностях общества знают только люди, которые в нем живут. Цифра должна быть использована лишь как весьма удобный инструмент в процессе познания, не более того. Она не должна поглощать разум людей и делать их рабами цифровых систем. Не цифровизация и информатизация должны управлять человеком, а наоборот, человек должен использовать предлагаемые возможности, и с учетом знаний (не информации) самосовершенствоваться в профессиональной деятельности.