Проблемы подготовки инженерных кадров для модернизации экономики страны привлекают все большее внимание руководства Российской Федерации. В частности, Президент России Д.А. Медведев на совещании, посвященном обеспечению промышленности инженерно-техническими кадрами, которое проходило в марте 2011 года на Мытищинском заводе «Метровагонмаш», сказал: «Без квалифицированных инженеров у нашей страны нет будущего. Все креативные решения, вся модернизация будет делаться представителями инженерных наук, естественных наук. Но в настоящее время 75% родителей не считают правильным давать детям инженерное образование». На совещании было отмечено, что необходима активизация технической профориентации школьников, создание условий для технического творчества, актуальна практическая ориентация обучения в системе образования.
Работа по обеспечению промышленности инженерно-техническими кадрами должна начинаться с технической профессиональной ориентации молодежи, проводимой на высоком научно-методическом уровне. Это возможно при наличии учебно-технического, методического и организационного базиса. Соответствующие организационные структуры в системе образования есть. Это межшкольные учебно-производственные комбинаты, обучение в которых входит в программы средней школы, образовательная область «Технология». Есть развитая сеть учреждений начального и среднего профобразования. Но в разумно построенной системе нет достаточной для решения государственных задач учебно-лабораторной базы, и это определяет уровень, качество профориентации и подготовки кадров.
В Тольяттинском государственном университете (ТГУ) совместно с организациями сложившейся кооперации в течение ряда лет создан комплекс тематических наборов учебной техники и методических материалов, соответствующих задачам профориентации и практико-ориентированной подготовки в области средств и систем промышленной автоматизации, который успешно применяется в учреждениях образования всех уровней - технология «Многоуровневый электронный интеллектуальный конструктор» (ЭЛИК).
При реализации проекта ЭЛИК по программам Минобрнауки России, Минобороны России, Минобрнауки Самарской области выполнен ряд НИОКТР, подготовлено производство, изготовлены и поставлены в учреждения образования всех уровней более 600 тематических наборов учебной техники и методической документации, в составе формируемых комплектных учебных лабораторий на 8 или 15 рабочих мест. С 2010 г. работы по развитию комплекса выполняются научно-образовательным центром «Интеллектуальные системы контроля и управления» ТГУ совместно с организациями кооперации, как проект ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».
1. Состав комплекса.
Архитектура комплекса имеет матричный характер: тематические наборы (ТН) формируются по уровням подготовки (1, 2, 3-й) и по тематическим направлениям. Технические и методические решения комплекса ТН технологии ЭЛИК основаны на оригинальных разработках, а также на рекомендациях, прототипах учебной техники [1; 8].
Наборы первого уровня содержат мобильный многофункциональный стенд, выполненный в виде моноблока с наборным полем (рисунок 1). Каждый набор предназначен для выполнения не менее 25 учебно-исследовательских заданий тематического цикла. Многофункциональность ТН, возможность их оперативной замены, наличие полноцветных, ориентированных на самостоятельную работу методических материалов обеспечивают организацию обучения как по фронтальной, так и по индивидуальным образовательным технологиям. ТН первого уровня могут применяться для профессиональной ориентации, изучения ряда дисциплин учебных планов НПО, СПО и ВПО.
|
ТН «01.ЭЛ.Электричество», цикл заданий «Пассивные электроцепи» Введение в мир электричества. Электрические измерения; элементы электрических цепей, их назначение и характеристики, изображение на схемах, законы Ома и Кирхгофа; сборка простых устройств и их испытания. Резисторы. Конденсаторы. Переменный ток. Трансформатор. Диоды. Формирование начальных схемотехнических знаний и умений. |
|
ТН «01.АВ. Автоматика», цикл заданий «Релейная автоматика» Автоматика для всех. Электромагнитные реле, их характеристики; сборка и наладка простых релейных устройств; линии задержки; пускатели, генератор колебаний; логические схемы и их релейная реализация; управление светофором и лифтом; обнаружение и устранение неисправностей в схемах релейной автоматики. |
|
ТН «01.ЭН. Электроника», цикл заданий «Двоичный счет» Введение в цифровую электронику. Логические элементы, триггеры, счетчики, регистры, дешифраторы, схемы управления алфавитно-цифровой индикацией. Сборка дискретных устройств, обнаружение и устранение неисправностей. Применяется специальная технология, обеспечивающая возможность существенного сокращения затрат времени на сборку и отладку изучаемых схем. |
|
ТН «01.ИН. Информатика», цикл заданий «Программное управление» Как работает компьютер. Элементы и структуры программно-управляемых устройств, микропроцессорная техника, программирование; сборка и отладка микроЭВМ, автоматов для контроля знаний и звукового синтеза мелодий, программирование вычислительных процессов, регулятора. Возможно развитие за счет дополнительных опций или комплексирование со стендами других тематических наборов. |
Рисунок 1. Тематические наборы первого уровня подготовки.
Тематические наборы второго и третьего уровней подготовки содержат комплекты инфраструктурных и сменных мобильных функциональных модулей, стандартные средства электроизмерительной техники или виртуальные приборы на базе ПК со специальным программным обеспечением (СПО). ПК с СПО и общим программным обеспечением формируют специализированные АРМы тематических наборов.
Внешний вид ТН второго уровня, тематическое направление «Электроника», показан на рисунке 2. Набор предназначен для выполнения цикла заданий «Транзисторная электроника» - определение параметров транзисторов, сборка и наладка однокаскадных и многокаскадных схем усилителей и генераторов.
Рисунок 2. Тематический набор «50.ЭН.Электроника».
Лабораторная мебель является важной составной частью ТН (ведущий конструктор направления - Валяев Александр Андреевич), обеспечивает возможность подготовки по индивидуальным траекториям, позволяет свернуть стенды, использовать лабораторию в качестве учебной аудитории (рисунок 3).
Рисунок 3. Лабораторный компакт-стол со съемной полкой.
2. Перспективные тематические наборы.
Ниже приведена краткая характеристика разработанных тематических наборов второго и третьего уровней подготовки, ориентированных на техническое профессиональное образование.
2.1. Тематический набор «Теория автоматического управления», предназначен для сборки, настройки, испытаний типовых звеньев систем автоматического управления, определения статических, временных и частотных характеристик с применением компьютерных средств генерации, наблюдения и измерения параметров сигналов (ответственный исполнитель - С.В. Редькин).
2.2. Тематический набор «Аналого-цифровое преобразование», предназначен для сборки, настройки, испытаний аналоговых и цифровых устройств, цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, получения навыков применения компьютерного логического анализатора (ответственный исполнитель - С.В. Редькин).
2.3. Тематический набор «Микропроцессорные системы», предназначен для изучения элементов программирования микроконтроллеров (RISC-микроконтроллеры AVR семейства Mega ATMega32), освоения технологий наладки систем управления (ответственный исполнитель - А.А. Прентсель).
2.4. Тематический набор «Электрические машины и привод», предназначен для изучения, определения основных характеристик машин постоянного и переменного тока в режимах: двигатель, генератор, тормозное устройство; организации сервоприводов, определения их параметров (ответственный исполнитель - Ю.П. Долгов).
2.5. Тематический набор «Программируемые логические контроллеры», предназначен для изучения структур и методов применения контроллеров в АСУТП: системная интеграция АСУ, анализ поведения объекта, определение его основных характеристик, работа оператора АСУТП (ответственный исполнитель - Д.С. Трушкин).
2.6. Тематический набор «Виртуальные пульты управления», предназначен для изучения технологий формирования на базе ПК, применения в составе АСУТП виртуальных пультов контроля и управления: основы программирования, создание АРМов операторов (ответственный исполнитель - Г.П. Пиастро).
2.7. Тематический набор «Системы электропитания», предназначен для изучения схемотехники источников питания электронных средств автоматизации: основные технические решения, сборка, отладка, испытания устройств, определение основных характеристик (ответственный исполнитель - А.А. Сесин).
Заключение
Представленный в статье иерархический комплекс тематических наборов позволяет решать задачи, актуальные для кадрового обеспечения инновационной модернизации экономики России. Стендовая и учебно-методическая база комплекса создана, развивается применительно к системе НПО, СПО и ВПО, может эффективно применяться для повышения квалификации, переподготовки персонала предприятий.
Развитие комплекса в рамках проекта ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» предусматривает расширение номенклатуры комплектных лабораторий, формируемых с применением тематических наборов, с 5 до 12 наименований.
Комплекс тематических наборов обеспечивает дидактически обоснованную реализацию технической профессиональной ориентации молодежи и многоуровневой практико-ориентированной подготовки кадров с повышенной мотивацией обучаемых к самостоятельной работе, к освоению дисциплин, обеспечивающих получение профессиональных компетенций в области средств и систем промышленной автоматизации.