Конструкторско-технологическая подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий 13. 00. 08 Теория и методика профессионального образования
| Вид материала | Автореферат |
- Методика обучения студентов педагогических вузов будущих учителей математики интегральному, 295.38kb.
- Подготовка будущих менеджеров к использованию экономических информационных систем Впрофессиональной, 726.26kb.
- Подготовка будущих специалистов сферы экономики и менеджмента к предпринимательской, 379.08kb.
- Формирование профессиональных компетенций у будущих специалистов туриндустрии 13. 00., 495.78kb.
- Формирование методической компетентности у будущих специалистов-культурологов в условиях, 471.91kb.
- Шагина Юлия Владимировна Формирование профессиональных компетенций будущих специалистов, 467.43kb.
- Использование информационных технологий в обучении математике и информатике студентов, 405.25kb.
- Формирование опыта межкультурного взаимодействия у будущих специалистов социокультурной, 431.66kb.
- Информатизация юридического образования в вузовской системе профессиональной подготовки, 780.27kb.
- Подготовка будущих социальных педагогов к профилактике и коррекции девиантного поведения, 318.07kb.
1 2
УДК 378:[378.147:004] На правах рукописи
АЙЖАМБАЕВА САУЛЕКУЛ ЖАКЕШОВНА
Конструкторско-технологическая подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий
13.00.08 – Теория и методика профессионального образования
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
Республика Казахстан
Караганды, 2009
Работа выполнена в Карагандинском государственном университете имени академика Е.А. Букетова
Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор
Шкутина Л.А.
Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор
Абдраман Ш.А.
кандидат педагогических наук
Омарбеков Е.Е.
Ведущая организация: Восточно-Казахстанский государственный университет
им. С. Аманжолова
Защита состоится « » 2009 года в _____ часов на заседании объединенного диссертационного совета ОД 14.50.05 по присуждению ученой степени доктора педагогических наук при Карагандинском государственном университете имени академика Е.А. Букетова по адресу: 100028, г. Караганды, ул. Университетская, 28, главный корпус, поточная аудитория № 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карагандинского государственного университета им. академика Е.А. Букетова по адресу: 100028, г. Караганды, ул. Университетская, 28.
Автореферат разослан «___»_______________ 2009 г.
Ученый секретарь
объединенного
диссертационного совета Минжанов Н.А.
Введение
Актуальность исследования. В современных условиях перехода международного сообщества на новый уровень развития образования, когда экономика Республики Казахстан находится на подъеме, с особой остротой встает вопрос о подготовке кадров высокой квалификации, способных плодотворно работать в различных отраслях экономики, достойно конкурирующих на международном рынке труда. В условиях глобализации и углубления интеграционных процессов в мировом образовательном пространстве система высшего образования должна своевременно реагировать на динамику позитивных перемен в мире и способствовать эффективному кадровому обеспечению для устойчивого экономического развития.
Сегодня в нашем обществе в соответствии современными требованиями развития науки и техники, введением нового классификатора специальностей остро стоит вопрос о характере подготовки специалистов машиностроительного профиля, способных осуществлять качественные изменения в сфере своей профессиональной деятельности с учетом перспективы. Это связано все с большим внедрением в производство и в социальную сферу современных информационно-коммуникационных технологий, увелечением скорости технологического развития производства, дальнейшим углублением глобальной конкуренции. В эпоху динамично меняющейся рыночной экономики сфера деятельности специалиста с высшим техническим образованием должна быть более широкой, менее жестко связанной с какой-либо конкретной узкой специальностью. Современный специалист-машиностроитель должен обладать не просто определенным уровнем знаний, умений и компетентности, но и постоянной готовностью к самообразованию и необходимостью непрерывного образования с целью своевременной адаптации к изменяющимся условиям производства, предвидеть и оценивать социальные и экономические последствия инженерной деятельности и в совершенстве владеть компьютерными технологиями.
Дидактические основы совершенствования профессионально-технологической подготовки будущих инженеров и педагогические основы технологической подготовки инженера-педагога машиностроительного профиля рассмотрены в работах О.С. Сыздыкова, С.М. Ударцевой, проблемой формирования дидактических основ профессиональной направленности у студентов высших технических вузов в своих исследованиях занимался Ш.А. Абдраман.
Теоретические разработки в области содержания образования в системе высшего профессионального образования отражены в трудах П.Р. Атутова, Б.А. Абдыкаримова, В.С. Безруковой, С.Я. Батышева, Б.С. Гершунского, Б.К. Момынбаева, А.П. Сейтешева, в системе профессионального трудового обучения – В.В. Егорова, К.Р. Исаевой, Л.А. Козяр.
Особенностям информатизации образования посвящены работы ведущих ученых Е.Ы. Бидайбекова, Д.М. Джусубалиевой, А.В. Ершова, В.В. Егорова, Г.К. Нургалиевой, С.Б. Нурмагамбетова.
Одним из направлений информатизации образования является создание систем новых форм и методов обучения, задающих контекст профессиональной деятельности в информационном обществе. Вопросы эффективного использования информационных технологий в образовании получили довольно широкое освещение в педагогической науке и практике. Педагогические основы внедрения компьтерной техники и ее использование для повышения качества учебного процесса разработаны в работах Ж.А. Караева, М.С. Малибековой, А.К. Мынбаевой, Г.О.Тажигуловой.
Теоретические и прикладные вопросы применения информационных и телекоммуникационных технологий раскрыты в исследованиях А.Ш. Манабаевой, Е.Е. Омарбекова, Л.Н. Солодовиченко, Л.А. Шкутиной, Г.С. Шраймановой и др.
Однако, можно сказать, что сегодня практически очень мало научных исследований, направленных на совершенствование конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий, которая является важной составляющей специальной подготовки будущего инженера машиностроительного профиля.
В условиях жесткой конкуренции современного производства непрерывно увеличивается объем и изменяется содержание знаний, умений и навыков, которыми должны владеть современные специалисты. Во всех сферах образования ведутся поиски способов интенсификации и быстрой модернизации системы подготовки с использованием информационных технологий. Создание условий для их разработки, апробации и внедрения, поиск разумного сочетания нового с традиционным требуют решения целого комплекса учебно-методических, психолого-педагогических и других проблем.
В то же время информатизация высшего технического образования не находит прямой поддержки и далеко не всегда имеет прямое отношение к будущей профессии подготавливаемого специалиста. Успех в применении компьютерных технологий зависит прежде всего от того, как новые информационные технологий помогут улучшить преподавание традиционных, хорошо обеспеченных методически общетехнических, общепрофессиональных и специальных дисциплин. Современное машиностроительное производство идет по пути постепенного, но неуклонного развития автоматизированного производства, и ключевой проблемой образования при этом становится подготовка кадров, способных решать задачи производства современной сложной техники с использованием информационных технологий.
Анализ исследований показывает, что существует недостаточная разработанность названной проблемы. Исходя из этого возникает необходимость в разработке и применении комплексной целенаправленной системы мер, ориентированной на решение объективно сложившегося противоречия между возросшими требованиями современного производства информационного общества к профессиональной компетентности будущего специалиста машиностроительного профиля и их недостаточным уровнем конструкторско-технологической подготовки.
Данное противоречие обозначило проблему исследования: разработка эффективной, научно-обоснованной педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля в соответствии с требованиями современного машиностроительного производства.
Поиск путей развития и совершенствования профессиональной подготовки с использованием информационных технологий, способствующих формированию профессионально-компетентного специалиста составил проблему нашего исследования и обусловил выбор темы: «Конструкторско-технологическая подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий».
Объект исследования – процесс подготовки студентов машиностроительного профиля в вузе.
Предмет исследования - формирование конструкторско-технологических знаний, умений и навыков у студентов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Цель исследования – теоретическое обоснование и практическая разработка педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий в соответствии с требованиями современного машиностроительного производства.
Гипотеза исследования – если профессиональная подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля будет осуществляться на основе предложенной педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий, то это позволит выпускнику достичь нового качественного профессионального уровня, так как при этом обеспечивается их профессиональная компетентность, мобильность, конкурентоспособность на рынке труда.
В соответствии с поставленной целью и гипотезой необходимо решить следующие задачи исследования:
1. Выявить требования современного производства к подготовке будущих специалистов машиностроительного профиля.
2. Проанализировать состояние подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля на современном этапе.
3. Уточнить сущность понятия «конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля», определить ее содержание, критерии, показатели и уровни.
4. Разработать педагогическую систему конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
5. Экспериментально проверить эффективность предлагаемой педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Ведущая идея исследования: внедрение педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий обеспечит подготовку высококвалифицированного профессионально-компетентного специалиста, конкурентоспособного и мобильного, соответствующего требованиям рынка труда.
Методологичекую основу исследования составляют теория познания и положения о всеобщей связи всех процессов и явлений в природе и обществе, концепции непрерывного образования, информатизации системы образования и теория профессионального образования.
Методы исследования: изучение и теоретический анализ научной, педагогической, методической литературы по проблемам педагогики, содержания и технологии профессионального технического образования; анализ и обобщение передового педагогического опыта; изучение и анализ учебных планов и стандартов по подготовке специалистов машиностроительного профиля; наблюдение, беседы, анкетирование, контрольные занятия с последующим их анализом, изучение деятельности студентов в процессе осуществления конструкторско-технологической подготовки; педагогический эксперимент; использование методов математической статистики при обработке результатов экспериментального исследования.
Источники исследования: современные работы философов, педагогов, психологов, социологов по проблеме профессиональной подготовки специалистов; официальные материалы Правительства РК и нормативные документы, регламентирующие учебно-воспитательный процесс в высшей и профессионально-технической школах, опытно-педагогическая работа со студентами на машиностроительных предприятиях региона и практическая деятельность автора в качестве преподавателя вуза.
Исследование проводилось в несколько этапов.
Первый этап 2001-2003 г.г. – изучалось состояние исследуемой проблемы; анализировались отечественные и зарубежные источники по методологии, теории и практике высшего профессионального образования, диссертационные работы, связанные с проблемой исследования; определен научный аппарат, уточнены базовые понятия, проведен констатирующий эксперимент.
Второй этап 2003-2007 г.г. - разработана педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий; проведен формирующий эксперимент, уточнены и скорректированы теоретические положения и методические рекомендации.
Третий этап 2007-2009 г.г. – систематизация и обобщение результатов исследования, их сопоставление с исходными позициями и гипотезой, формулирование основных выводов и рекомендаций исследования, оформление диссертационной работы.
База исследования: Жезказганский университет им.О.А.Байконурова.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в том, что
- выявлены требования современного производства к подготовке будущих специалистов машиностроительного профиля;
- теоретически обоснована и уточнена сущность понятия «конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля»;
- определены содержание, критерии, показатели и уровни конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий;
- разработана педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Практическая значимость исследования заключается в разработке и внедрении в учебный процесс:
- комплекса разработанных спецкурсов «Технология автоматизированного машиностроения», «Основы автоматизации производственных процессов», «Математическое моделирование технологических процессов», «Программирование технологических процессов металлорежущих систем (ТП МРС) с числовым программным управлением (ЧПУ)»;
- программно-методического обеспечения, которое включает:
- учебные пособия «Технология автоматизированного машиностроения», «Размерный анализ технологических процессов и механической обработки и сборки машин»;
- программы конструкторско-технологической практики и самостоятельной работы на базовом предприятии в период производственных и преддипломных практик;
- программу научного кружка «Машиностроитель»;
- программы автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления изделий, выпускаемых на литейно-механическом заводе корпорации «Казахмыс»;
- методические указания к выполнению лабораторных работ: «Лабораторные работы по дисциплине Технология изготовления горных машин», «Техническое обслуживание и наладка токарного станка с ЧПУ модели 16А20Ф3 по составленной программе», «Проверка станка с ЧПУ модели 16А20Ф3 на геометрическую точность», «Выбор модели промышленного робота», «Техническое обслуживание и наладка промышленного робота М20П.40.01»;
- мультимедийную обучающую программу «Обработка деталей на станках с ЧПУ» (свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности № 098 от 20.03.2008 г);
- мультимедийный электронный учебник «Размерный анализ конструкций» (свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности № 097 от 20.03.2008 г.);
- электронный учебник «Основы конструирования машин» (свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности № 107 от 21.03.2008 г.);
- электронный учебник «Допуски и посадки» (свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности № 156 от 16.04.2008г.).
Достоверность и обоснованность научных результатов и выводов обеспечиваются экспериментальными исследованиями, обработкой данных с применением методов математической статистики, комплексом методов исследования, адекватных целям, задачам и содержанию представленной работы.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Сущность понятия «конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля» в контексте требований современного производства к уровню их подготовки.
2. Содержание, критерии, показатели и уровни конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля.
3. Педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
4. Результаты опытно-экспериментальной работы, подтверждающие эффективность внедрения разработанной педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Апробация и внедрение основных положений и результатов исследования осуществлялись в ходе экспериментальной работы, о чем докладывалось на международных (Жезказган, 2000-2005; Караганда, 2004, 2005; Шымкент, 2004, Астана, 2008), межвузовских (Жезказган, 2005) конференциях, научно-методических семинарах технологического института Жезказганского университета им. О.А.Байконурова, профессионально-художественного факультета Карагандинского государственного университета им.Е.А.Букетова, а также в виде публикаций в научных журналах «Вестник КарГУ», «Вестник науки Казахского агротехнического университета», «Актуальные проблемы современности», «Совет ректоров» и внедрены в практику работы Жезказганского университета им. О.А.Байконурова, Карагандинского государственного университета им.Е.А.Букетова.
Структура диссертации определена логикой и последовательностью поставленных задач. Диссертационная работа состоит из введения, двух разделов, заключения на 156-ти страницах, списка использованных источников, содержащего 153 наименования, 4 приложения, проиллюстрирована 16 таблицами, 21 рисунком.
Во введении обосновывается актуальность темы исследования, определяются проблема, цель, предмет исследования, формулируются гипотеза, задачи, характеризуется ведущая идея исследования, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту, описываются этапы исследования, даются сведения об апробации и внедрении педагогической системы, представлена структура диссертационной работы.
В первом разделе «Теоретические основы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля» представлен анализ подготовки инженерных кадров машиностроительного профиля в Республике Казахстан, раскрыта объективная необходимость и потребность в специалистах данного профиля, определены требования современного производства к уровню подготовки инженеров-машиностроителей. Сделан анализ информационных технологий обучения в подготовке специалистов машиностроительного профиля, теоретически обосновано и уточнено понятие «конструкторско-технологическая подготовка», определено содержание конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Во втором разделе «Опытно–экспериментальная работа по конструкторско-технологической подготовке будущих специалистов машиностроительного профиля» разработана педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий. Определены показатели, критерии оценки сформированности знаний, умений и навыков конструирования и разработки технологических процессов изготовления изделий и на их основе выявлены уровни конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля, экспериментально проверена эффективность предлагаемой педагогической системы, определены перспективы использования информационных технологий в профессиональной подготовке специалистов машиностроительного профиля.
В заключении обобщаются результаты исследования, изложены выводы, рекомендации, намечены перспективы дальнейших научных поисков по проблеме исследования.
Основная часть
Изменения в экономическом базисе общества на основе развития рыночных отношений и постепенное включение национальной экономики Республики Казахстан в мировую хозяйственную систему предполагает глубокие качественные перемены в профессиональном образовании. В изменившихся социально-экономических условиях стала проблема подготовки высококвалифицированных специалистов машиностроительного профиля, удовлетворяющих потребности работадателей и способных конкурировать с иностранными специалистами в данной отрасли производства. Поэтому современное профессиональное образование специалистов машиностроительного профиля должно соответствовать настоящим и будущим запросам экономики, своевременно реагировать на изменения рынка труда, быть конкурентноспособным, адаптированным к новым социально-экономическим условиям развития общества. Формирование знаний, умений и навыков, необходимых в профессиональной деятельности будущих специалистов машиностроительного профиля должно обеспечиваться в процессе их подготовки с учетом особенностей технологического развития общества в современных условиях, в свою очередь оказывающих влияние и на ход развития машиностроения.
Современное машиностроение характеризуется применением прогрессивных технологий автоматизации и информатизации производства. Широкое и повсеместное применение автоматизированных производственных систем, приводит к коренным изменениям не только в производстве, но и в профессиональной подготовке будущих специалистов машиностроительного профиля, являющейся областью нашего исследования. Наметившийся процесс перехода машиностроительных предприятий к предприятиям, способным повысить продуктивность труда отдельного инженера, к интегрированной корпоративной среде совместной работы над изделием, внедрение в производство высокоэффективных автоматизированных технологий, обусловливают возникновение новых требований к подготовке специалистов машиностроительного профиля, которые отражены на рисунке 1.
Анализ современного состояния подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля помог определить ряд проблем, связанных с применением информационных технологий в процессе преподавания машиностроительных дисциплин, а также знания, умения и навыки, которые необходимы в их будущей профессиональной деятельности.
Наше педагогическое исследование проводилось на примере подготовки инженера-механика машиностроительного профиля по специальности 2501 -«Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» и бакалавра машиностроения 050712 - «Машиностроение». Анализ учебных планов специальностей показал сокращение часов по дисциплинам, обеспечивающим формирование конструкторско-технологических знаний, умений и навыков в соответствии с требованиями современного производства, что существенно повлияло на снижение качества профессиональной подготовки специалистов машиностроительного профиля. С учетом содержания стандартов вышеназванных специальностей и требований современного производства к уровню подготовки машиностроителей возникла необходимость разработки и введения в их учебные планы комплекса дисциплин, способствующих формированию конструкторско-технологических знаний, умений и навыков у будущих специалистов машиностроительного профиля.
Удовлетворение выявленных требований современного производства к специалисту машиностроительного профиля в условиях информационного общества обеспечивается специальной подготовкой, которую мы определяем как конструкторско-технологическую.
Рисунок 1 - Требования современного производства к подготовке специалистов машиностроительного профиля
Конструкторско-технологическую подготовку будущих специалистов машиностроительного профиля мы рассматриваем как процесс формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков по основам и особенностям конструирования изделий, проектированию технологического процесса изготовления деталей, инструментов и технологической оснастки, а также составлению программных продуктов, применяемых при автоматизированном проектировании технологических процессов изделий и разработке управляющих программ механической обработки деталей.
Основными компонентами конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий являются конструкторская, технологическая, программная подготовка (рисунок 2).
Рисунок 2 - Структура конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля
Конструкторско-технологическая подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля заключается в конструировании системы приспособление-инструмент-деталь и разработке технологического процесса изготовления деталей и сборки узлов механизмов и машин и базируется на формировании у студентов одновременно конструкторских и технологических знаний, умений и навыков. Непосредственно конструкторско-технологическая подготовка будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий осуществляется при изучении цикла конструкторско-технологических дисциплин, в процессе курсового и дипломного проектирования, научно-исследовательской работы студентов и в период производственных практик на базовом предприятии.
Важной составляющей конструкторско-технологической подготовки с использованием информационных технологий является программная подготовка, в процессе которой студенты должны освоить основы программирования, уметь разрабатывать программы для выполнения расчетов конструирования и проектирования технологических процессов изготовления изделий, управляющие программы механической обработки деталей на станках с ЧПУ.
Проведенный анализ состояния профессиональной подготовки будущих машиностроителей и выявление требований современного производства к ее уровню позволили нам разработать педагогическую систему конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Целью педагогической системы является формирование у студентов конструкторско-технологических знаний, умений и навыков с использованием информационных технологий. Содержание разработанной педагогической системы представлено на рисунке 3. В целях оптимизации педагогического процесса конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля на основе выявленных требований современного машиностроительного производства к их профессиональной компетентности разработаны и внедрены в учебный процесс будущих специалистов машиностроительного профиля следующие спецкурсы:
- «Технология автоматизированного машиностроения», который обеспечивает формирование у студентов знаний, практических умений и навыков в области конструирования деталей, режущих инструментов, приспособлений и разработки технологических процессов изделий автоматизированного машиностроения, управляющих программ для станков с ЧПУ. В программе спецкурса предусмотрено выполнение лабораторных и практических работ, которое осуществляется на технологическом оборудовании базового предприятия литейно-механического завода корпорации «Казахмыс» и поэтому нами разработаны методические указания к выполнению лабораторных работ: «Проверка станка с ЧПУ модели 16А20Ф3 на геометрическую точность», «Техническое обслуживание и наладка токарного станка с числовым программным управлением на обработку деталей по составленной программе», «Техническое обслуживание и наладка промышленного робота модели М20П.40.01»;
Рисунок 3 – Педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий
- «Основы автоматизации производственных процессов», который обеспечивает формирование теоретических знаний основ автоматики и автоматизации производственных процессов в машиностроении; систем программного управления технологическим оборудованием, автоматизированных систем машиностроительного производства, умений и навыков расчета, конструирования и анализа систем автоматизированных производств, проектирования и реализации размерных связей автоматических производственных процессов, выбора и реализации методов достижения точности при автоматической сборке. Полученные при изучении данного спецкурса теоретические знания студентов, закрепляются практическими умениями и навыками в процессе выполнения разработанных лабораторных работ по циклу «Выбор модели промышленного робота»;
- «Математическое моделирование технологических процессов», который обеспечивает формирование конструкторско-технологических знаний, умений и навыков математического моделирования ТП в автоматизированном проектировании с учетом возрастающей сложности технологии автоматизированного машиностроения, дает студентам возможность ясно представить структурные элементы технологического процесса обработки, повышает творческую способность, активизирует мышление;
- «Программирование технологических процессов МРС с ЧПУ», который позволяет сформировать у студентов знания, умения и навыки программирования расчетов размерного анализа, выбора и обоснования заготовок, припусков, режимов резания, экономической эффективности производства и разработки управляющих программ обработки для станков с числовым программным управлением.
Цикл разработанных спецкурсов позволяет сформировать целостную систему конструкторско-технологических знаний, умений и навыков у будущих специалистов машиностроительного профиля, являющуюся основой профессиональной компетентности в его будущей профессиональной деятельности в различных структурных подразделениях машиностроительной отрасли.
Следующими компонентами предлагаемой педагогической системы являются мультимедийная обучающая программа «Обработка деталей на станках с числовым программным управлением», мультимедийный электронный учебник «Размерный анализ конструкций» и электронные учебники «Основы конструирования машин», «Допуски и посадки». В содержании мультимедийной обучающей программы и электронного учебника имеется видеоматериал по механической обработке и точности изготовления деталей на станках с числовым программным управлением, технологии сборки подшипников на автоматизированном производстве.
Формированию конструкторско-технологических умений, творческих навыков экспериментальных исследований, необходимых для инженерного образования и развития мыслительной деятельности способствует участие студентов в работе научного кружка «Машиностроитель». В процессе научно-исследовательской работы студенты изучали функционирующие на базовых предприятиях системы автоматизированного проектирования КОМПАС САD/САМ/САЕ, AutoCAD, участвовали в госбюджетной работе кафедры «Внедрение в учебный процесс САПР ТП изделий, выпускаемых на ЛМЗ» (разработка программ САПР ТП механической обработки различных деталей на языке TURBOPASKAL), приобретали умения и навыки проектирования и конструирования с использованием информационных технологий; трехмерного моделирования в КОМПАС-3D, применения элементов комплекса КОМПАС-6 в процессе выполнения курсовых и дипломных проектов.
При выборе программных продуктов мы исходили из наличия и эффективности существующих САПР на машиностроительных предприятиях региона. В этих целях в процесс подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля были поэтапно внедрены автоматизированные программы: АutoCAD, АРБАТ, САПР – ТЭУМ, КОМПАС. Используя их в условиях автоматизированного проектирования можно получить многовариантные возможные решения разработки технологического процесса обработки изделий и выбрать из них оптимальный вариант.
Для выявления эффективности конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий в учебном процессе вуза был проведен педагогический эксперимент, который состоял из трех этапов: начальная диагностика сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков; введение компонентов разработанной педагогической системы в экспериментальной группе; сравнение уровней сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков студентов в контрольной и экспериментальной группах.
В эксперименте участвовало 347 студентов специальностей 2501 - «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» и 050712 - «Машиностроение» Жезказганского университета им.О.А.Байконурова. Следует подчеркнуть, что констатирующий и формирующий эксперименты имеют общие черты, к которым относятся: уравнивание условий эксперимента по ряду параметров, подготовка экспериментальных материалов, статистическая обработка результатов с последующими выводами. При статистической обработке результатов эксперимента, достаточным количеством участников, обеспечивающих репрезентативность данных, являлось 186 человек (93 студента в экспериментальной группе и 93 студента – в контрольной). Для формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков у студентов нами была предложена педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
Проверка эффективности предложенной педагогической системы проводилась в двух направлениях: определение уровня сформированности конструкторско-технологических знаний студентов и уровня сформированности конструкторско-технологических умений и навыков студентов с применением информационных технологий. Критерии и показатели компонентов конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Критерии и показатели компонентов конструкторско- технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий
| Компоненты | Критерии | Показатели |
| Конструкторский | Полнота и самостоятельность выполнения размерного анализа конструкции, конструкторских расчетов деталей и механизмов машин, разработки чертежей, конструктоской документации | сформированность знаний, умений и навыков выполнять размерный анализ конструкций; расчета и конструирования заготовок, деталей, инструментов, приспособлений, технологического оборудования, цехов; назначения геометрических параметров точности, чтения и разработки чертежей, конструкторских документаций. |
| Технологический | Полнота и самостоятельность разработки технологического процесса обработки деталей на металлорежущих станках. | сформированность знаний, умений и навыков технологии автоматизированного машиностроения, разработки технологического процесса обработки и контроля изделий, составления технологической документации. |
| Программный | Владения методами программирования и моделирования технологических процессов обработки | сформированность знаний, умений и навыков составления алгоритмов программирования конструкторских расчетов и технологических процессов обработки, математического моделирования, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. |
Разработанные критерии и показатели позволяют определить уровни сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков – высокий, средний, низкий. Для оценки уровня сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков использована 100 балльная система. В зависимости от количества получаемых баллов определялся показатель формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков: количество баллов 0-60 соответствует низкому уровню, 61–90 - среднему и 91-100 – высокому.
Для определения сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков студентов на стадии констатирующего инструмента были разработаны контрольные, специальные тестовые и практические задания. Анализ полученных данных показал низкий уровень сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков студентов и подтвердил необходимость внедрения педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий.
В процессе проведения формирующего эксперимента студенты экспериментальной и контрольной групп обучались по одному рабочему учебному плану, но для повышения уровня сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков в учебный процесс подготовки студентов экспериментальной группы была внедрена педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий. Выявление уровня сформированности конструктоско-технологических знаний студентов проводилось на основании результатов текущих экзаменов по дисциплинам конструкторско-технологического цикла, комплексного тестирования по разработанным спецкурсам, выполнения контрольных работ, специальных тестовых, практических заданий и защиты научно-исследовательских работ, курсовых и дипломных проектов, прохождения производственных и преддипломных практик на базовом предприятии.
Для студентов разработаны задания следующего характера: изучение теоретического материала по основам конструирования и технологии обработки в машиностроении; расчет и проектирование режущих инструментов и заготовок, технологической оснастки, металлорежущих станков; проектирование технологических процессов механической обработки деталей; разработка программ автоматизированного проектирования ТП; различные специальные упражнения по конструированию узлов механизмов и машин, конструкторским и технологическим расчетам; составления алгоритмов программирования конструкторских расчетов и разработки технологических процессов, математического моделирования технологических процессов, управляющих программ механической обработки деталей для станков с ЧПУ.
Динамика изменения уровней сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков у студентов экспериментальной и контрольной групп отражена в таблице 2, тенденция к возрастанию уровня конструкторско-технологических знаний, умений и навыков имеет более выраженную динамику по сравнению с контрольной.
Результаты исследования были измерены с помощью шкал порядка с ограниченным набором количественных показателей, поэтому для проверки достоверности различий в контрольной и экспериментальной группах мы использовали непараметрический метод – метод χ2 (критерий согласия К. Пирсона). При описательном анализе данных определялись относительные частоты.
Таблица 2 – Состояние сформированности конструкторско-технологических знаний, умений и навыков (формирующий эксперимент)
| Компоненты и уровни конструкторско-технологической подготовки | Высокий | Средний | Низкий | |||
| группы | ||||||
| К | Э | К | Э | К | Э | |
| чел. | чел. | чел. | чел. | чел. | чел. | |
| % | % | % | % | % | % | |
| Конструкторский | 12 | 25 | 33 | 52 | 48 | 16 |
| 12,9 | 26,9 | 35,5 | 55,9 | 51,6 | 17,2 | |
| Технологический | 11 | 27 | 36 | 51 | 46 | 15 |
| 11,8 | 29,1 | 38,7 | 54,8 | 49,5 | 16,1 | |
| Программный | 8 | 26 | 29 | 53 | 56 | 14 |
| 8,6 | 27,9 | 31,2 | 56,9 | 60,2 | 15,2 | |
Результаты формирующего эксперимента свидетельствуют, что экспериментальная работа была достаточно эффективной: ее результатом стало уменьшение числа студентов с низким уровнем конструкторско-технологической подготовки в среднем на 37,6 % и увеличение числа студентов с высоким и средним уровнем на 18,8 %.
Заключение
На основе разработанных теоретических положений и полученных в ходе опытно-экспериментальной работы данных, нами сформулированы следующие выводы:
1 На основании выявленных требований современного производства можно отметить, что для повышения качества подготовки профессионально- компетентных, мобильных, конкурентоспособных специалистов на рынке труда необходимо готовить специалистов машиностроительного профиля, владеющих знаниями новых технологий и высокоэффективных средств технологического оснащения автоматизированного машиностроения, основ современных систем автоматизированного проектирования и информационных технологий, умениями и навыками расчета и конструирования деталей, механизмов и машин, разработки технологических процессов изготовления изделий с применением современных методов автоматизированного проектирования; оперирования информацией и интерпретирования, сравнения и сопоставления различных производственных ситуаций, освоения сложной техники и технологий.
Проведенный анализ ГОСО специальностей 2501 - «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» и 050712 - «Машиностроение» (рабочих учебных планов, рабочих учебных программ дисциплин) подтвердил необходимость совершенствования содержания профессиональной подготовки машиностроителей с целью соответствия его уровня современным требованиям машиностроительного производства и профессионального образования.
2 На основе анализа состояния подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля уточнена сущность понятия «конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля», под которой мы понимаем процесс формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков по основам и особенностям конструирования изделий, проектированию технологического процесса изготовления деталей, инструментов и технологической оснастки, а также составлению программных продуктов, применяемых при автоматизированном проектировании технологических процессов изделий и разработке управляющих программ механической обработки деталей.
3 На основании системного подхода к профессиональной подготовке инженеров-машиностроителей разработана педагогическая система конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий. В рамках педагогической системы определены этапы формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков. Разработаны спецкурсы «Технология автоматизированного машиностроения», «Основы автоматизации производственных процессов», «Математическое моделирование технологических процессов», «Программирование технологических процессов металлорежущих систем (ТП МРС) с числовым программным управлением (ЧПУ)» и программно-методический компонент конструкторско-технологической подготовки, включающий:
- учебные пособия «Технология автоматизированного машиностроения», «Размерный анализ технологических процессов и механической обработки и сборки машин»;
- программы конструкторско-технологической практики и самостоятельной работы на базовом предприятии в период производственных и преддипломных практик;
- программу научного кружка «Машиностроитель»;
- программы автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления изделий, выпускаемых на литейно-механическом заводе корпорации «Казахмыс»;
- методические указания к выполнению лабораторных работ: «Лабораторные работы по дисциплине Технология изготовления горных машин», «Техническое обслуживание и наладка токарного станка с ЧПУ модели 16А20Ф3 по составленной программе», «Проверка станка с ЧПУ модели 16А20Ф3 на геометрическую точность», «Выбор модели промышленного робота», «Техническое обслуживание и наладка промышленного робота М20П.40.01»;
- мультимедийную обучающую программу «Обработка деталей на станках с ЧПУ», мультимедийный электронный учебник «Размерный анализ конструкций», электронные учебники «Основы конструирования машин», «Допуски и посадки».
4 Опытно-экспериментальная работа подтвердила эффективность педагогической системы конструкторско-технологической подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля с использованием информационных технологий. Формирующий эксперимент показал, что уровень сформированности конструкторско-технологических знаний и умений студентов в экспериментальной группе по сравнению с контрольной повысился в среднем на 18,8%.
На основе сделанных выводов по итогам опытно-экспериментальной работы можно сформулировать следующие рекомендации:
- для достижения высокого уровня формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков необходимо своевременное обновление содержания учебных дисциплин с учетом требований современного машиностроительного производства;
- процесс формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков должен быть целенаправленным и систематическим, охватывать весь период обучения в вузе;
- осуществлять системное управление процессом конструкторско-технологической подготовки на всех уровнях;
- способствовать постоянному самообразованию студентов с целью углубления конструкторско-технологических знаний, умений и навыков;
- разработанная педагогическая система может быть использована не только в системе высшего профессионального, но и в системе среднего специального, послевузовского образования, повышения и переподготовки кадров машиностроительного производства.
Выполненное исследование не решает всех аспектов проблемы формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков будущего специалиста машиностроительного профиля, однако определяет перспективы его подготовки с учетом тенденций развития науки и современного образования. Дальнейшая теоретическая и практическая разработка может быть продолжена в изучении преемственности всех звеньев профессионального образования в вопросах формирования конструкторско-технологических знаний, умений и навыков.