Введение
Последние десятилетия развития отечественной экономики неразрывно связаны с созданием инноваций и расширением инновационной деятельности. Это отражается на государственном уровне в документах стратегического планирования. Утвержденные в 2005–2006 гг. «Основные направления политики Российской Федерации в области развития инновационной системы на период до 2010 года» и «Стратегия развития и инноваций в Российской Федерации на период до 2015 года», были первыми законодательными актами, конкретизирующими подходы к инновационному развитию страны. Принятая в 2011 г. обновленная Стратегия инновационного развития, сформированная в контексте концепции долгосрочного социально-экономического развития РФ, стала одним из ключевых программных положений в этой сфере. В настоящее время инновационное развитие России основывается на реализации стратегических документов, определяющих направления научной и технологической политики государства [1, 2].
Целью реализации приведенных нормативных актов является создание условий для формирования системы регулирования инновационных процессов, обеспечение успешного внедрения современных технологий и способствование становлению национальной системы управления развитием науки и технологий, достижения поставленных государством целей долгосрочного социального и экономического планирования.
Исследования инноваций в реальном секторе экономики в рамках педагогического подхода к инноватике, в контексте практической реализации и материализации готового продукта, дали начало целой области для научного анализа – инновационной инженерной деятельности (ИИД), где ИИД рассматривается в качестве инструмента преобразования творческой идеи в конкурентоспособный товар, обеспечивающий технологический прогресс, и ее эффективность зависит от уровня сформированности компетенций в ИИД у инженера. В связи с этим задача подготовки будущих инженеров к ИИД становится одной из первостепенных для каждого вуза.
Цель исследования – анализ роли графических компетенций в структуре компетентности в инновационной инженерной деятельности, формируемой у обучающихся направления подготовки 15.03.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств (КТОМП), как базового компонента ИИД, необходимого для эффективного осуществления проектирования и технологической подготовки современных наукоемких производств.
Материалы и методы исследования
В работе использован комплекс методов: теоретический анализ научной литературы по проблеме формирования графических компетенций и инновационной инженерной деятельности; изучение педагогического опыта преподавания графических дисциплин в технических вузах; обоснование структурно-содержательной характеристики графической компетенции как компонента компетентности ИИД. Эмпирическую базу исследования составили результаты, полученные в ходе проведения двукратных диагностических срезов, проведенных в начале обучения (по тематике курсовой работы), и в период сдачи и защиты выполненной отчетности в процессе изучения дисциплины «CAD-системы».
Результаты исследования и их обсуждение
Понятие «инновация» (от лат. in – «действовать в направлении» и novation – «обновление») попало в научное употребление благодаря «Теории экономического развития» Й. Шумпетера. Автор определял его как мотивированное предпринимательским духом изменение производственных факторов с целью внедрения новых видов продукции и способов производства, а также освоение новых рынков и форм производства [3].
С точки зрения имеющейся нормативной базы инновация – это введенный в употребление новый или значительно улучшенный продукт (товар, услуга) или процесс, новый метод продаж или новый организационный метод в деловой практике, организации рабочих мест или во внешних связях [4].
Вопросами определения и структурирования ИИД как части технической деятельности, в различные периоды занимались разные авторы [5–7]. Исследователи МГУ им. Н. П. Огарёва под данным видом деятельности понимают разработку и создание новой техники и технологии, делая акцент на конечном продукте, обладающем правом интеллектуальной собственности.
Переходя к анализу структуры ИИД, конкретизируем понимание компетентности в инновационной инженерной деятельности (КИИД), как комплексное личностное качество будущего инженера, представляющее собой единство взаимосвязанных компонентов (знаниевого, деятельностного, мотивационного, рефлексивного и способностного (психологического)) [8, 9].
Таблица 1
Отношение ГК к структуре ИИД
|
Компонент КИИД |
Роль ГК |
Ожидаемый эффект |
|
Деятельностный |
Практический инструмент для преобразования идей и знаний в конкретные проектные решения |
Обеспечение выполнения ключевых этапов проектной работы, таких как разработка чертежей и документации, 3D-моделирование |
|
Знаниевый |
Инструмент графики, который позволяет кодировать, фиксировать и передавать технические знания |
Обеспечение становления междисциплинарных знаний, необходимых для создания инноваций |
|
Мотивационный |
Мотивация к созиданию и техническому творчеству |
Формирование на основе познавательного интереса и профессиональной самореализации устойчивой внутренней мотивации |
|
Способностный |
Реализация и раскрытие возможностей творческого мышления |
Повышение способностей к самоорганизации познавательной деятельности |
|
Рефлексивный |
ГК способствуют становлению критического мышления по отношению к результатам собственной деятельности и ее процессу |
Умение осуществлять корректирующую и прогностическую рефлексию: выявлять ошибки, оценивать эффективность выбранного графического метода и др. |
Примечание: составлена авторами на основе источников [7, 9, 12, 13]
Рис. 1. Взаимосвязь компонентов КИИД-ГК Примечание: составлен авторами на основе источников [9, 12]
Рассматривая КИИД в структурном аспекте, особое место стоит уделить графической составляющей (ГК). В контексте инженерной деятельности ГК – это интеллектуальная деятельность, основанная на знаниях нормативной базы и прикладного программного обеспечения, связанная с процессами пространственного мышления и умениями применять их на практике [10, 11].
Проблеме формирования графических компетенций в сфере технического образования посвящены диссертационные исследования А. Б. Пузанковой, Е. П. Вох [12, 13] и др., которые выделяют следующие компоненты графических компетенций, входящих в состав компетентности, необходимой для выполнения ИИД: когнитивный, деятельностный и ценностный.
Взяв за основу компоненты КИИД [7, 9] и сведения о ГК, приведенные в научных исследованиях [12, 13], определим роль графических компетенций в структуре КИИД и значение данной компетенции в ИИД в целом. Для удобства дальнейшего анализа и понимания важности сформированности ГК и отношения к каждому из компонентов КИИД систематизируем и представим полученные результаты исследования ГК и ожидаемый эффект в виде табл. 1.
Для достижения цели данного исследования продемонстрируем идентичность структуры КИИД и компонентов в составе ГК. Опираясь на данные табл. 1 и исследований, приведенных выше [9, 12], определим взаимосвязь компонентов ГК с компонентами КИИД (рис. 1).
Рис. 2. Графическая компетенция в составе компонентов КИИД Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования
Рис. 3. Отдельные виды ИИД Примечание: составлен авторами на основе источника [7]
Обозначив связи графической компетенции с компонентами КИИД и установив принадлежность к каждому из них, представим ГК как значимый компонент КИИД в виде схемы (рис. 2).
Опираясь на имеющуюся теоретическую базу [7], в рамках исследования роли графических компетенций в структуре ИИД, отдельно рассмотрим интеграцию инженерных функций и видов деятельности как одну из составляющих характеристик (рис. 3) и такие виды ИИД, как изобретательство, конструирование, проектирование и др., в исследуемой характеристике.
Графические компетенции здесь являются сквозным, интегрирующим элементом, связывающим виды инновационной деятельности. В проектировании ГК – основа, объединяющая в цифровой модели геометрические, функциональные, технологические и экономические параметры объекта на всех стадиях жизненного цикла. На этапе конструирования уровень владения ГК напрямую определяет качество конечного продукта и обеспечивает геометрическое моделирование, создание документации для производства, обеспечивает технологичность. Таким образом, ГК являются неотъемлемой частью ИИД.
Рассмотрим условия для формирования ГК с поэтапным повышением уровня владения данной компетенцией, в ходе изучения дисциплины «CAD-системы» обучающимися направления подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств (КТОМП)».
Обеспечение последовательности изложения материала на лекционных занятиях, применение полученных знаний на практике в процессе выполнения лабораторных работ и курсовой работы позволяют приобрести целостное представление о возможностях и особенностях применения CAD-систем в машиностроении, овладеть ключевыми ГК в работе с современными системами проектирования и развить способность критической оценки тенденций развития технологий в данной отрасли для дальнейшей ИИД [14].
Единство фундаментальной теоретической подготовки и практико-ориентированной деятельности позволяет в дальнейшем обеспечить процесс преобразования инженерной идеи в готовый инновационный продукт в контексте «цифровой проект – физическое изделие», благодаря сформированным профессиональным компетенциям и когнитивным возможностям специалиста [15]. На начальном этапе ГК позволяют перейти от идеи к созданию твердотельной геометрической модели, содержащей полную информацию о свойствах продукта, и комплекта конструкторских документов к будущему изделию. Итогом цифрового производственного цикла на основании междисциплинарного взаимодействия выступает материализация виртуальной CAD-модели, реализуемая через ее физическое построение методами аддитивных технологий либо через обработку на станке с ЧПУ (рис. 4).
Для подтверждения и объективизации результатов подготовки студентов в ходе обучения дисциплине «CAD-системы» был применен метод двукратного диагностического тестирования (срезов). В исследовании приняли участие 62 респондента (обучающиеся по очной и заочной формам обучения).
Рис. 4. Взаимосвязь теоретической и практической базы для осуществления ИИД Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования
Таблица 2
Процент выполнения обучающимися заданий Срез 1 – Срез 2
|
Контролируемый показатель |
Срез 1 (кол-во выполнивших, %) |
Срез 2 (кол-во выполнивших, %) |
Динамика, % |
|
Владение интерфейсом |
50 |
83 |
33 |
|
Построение 3D-модели детали |
58 |
83 |
25 |
|
Создание сборки |
58 |
83 |
25 |
|
Создание ассоциативного чертежа |
33 |
75 |
42 |
|
Создание спецификации |
42 |
75 |
33 |
Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Срез 1 (определение исходного уровня сформированности ГК у студентов в пределах разделов курсовой работы и их способностей определять последовательность построений в среде «Компас-3D») проводился на первых занятиях. Срез 2 (эквивалентный по сложности и тематике) осуществлялся на этапе защиты курсовой работы. Динамика определялась как разность показателей итогового и начального тестирования. Полученные результаты приведены в табл. 2.
Заключение
Графические компетенции выступают связующим звеном между фундаментальной инженерной подготовкой и инновационной составляющей будущего специалиста, поскольку процесс создания конечного продукта в современном мире невозможен без владения данной компетенцией.
Проведенный в рамках исследования теоретический анализ позволяет полагать, что графические компетенции занимают одно из ключевых мест в структуре инновационной инженерной деятельности, выступая инструментальным средством выражения технической идеи и одновременно являясь компонентом КИИД. Опираясь на структуризацию ИИД и ГК, отраженные в работах авторов, справедливо рассматривать данные понятия как взаимосвязанные компоненты, обеспечивающие будущему инженеру-машиностроителю формирование компетентности к профессиональной деятельности и дальнейшему участию во всех стадиях инновационного цикла.
В этом контексте графическая компетентность перестает быть лишь средством визуализации и обретает статус когнитивной основы проектно-конструкторского мышления, необходимого для решения прикладных задач в условиях технологического развития машиностроительных производств.