Для успешного решения этих важных задач и повышения интереса студентов к читаемому курсу преподаватели используют в своей работе как традиционные формы ведения практических занятий – подготовка выступлений с использованием оригинальной литературы, тестирование, рейтинговая система контроля знаний и др., так и новые современные формы. Это видео – и слайд – фильмы, лекции и семинары с презентациями, причем презентационный материал к семинарам готовят сами студенты. Активное участие студенты принимают также в создании электронной библиотеки, кафедральных сайтов в Интернете (на кафедре три сайта по дисциплинам), в оформлении кафедральных кабинетов по философии и культурологии. Выставка по истории мировой культуры, развернутая в кабинете культурологии, является хорошим дополнением, своеобразным «наглядным пособием» по предмету.
Дисциплина, «История культуры России» постепенно завоевывает аудиторию. В ходе освоения данного курса студенты глубже познают культуру своего Отечества, осознают ее богатство, силу и красоту. Используемая преподавателями курса методология, (проводящая принцип культуросообразности), проблемная тематика, методологические приемы направлены на формирование национального самосознания, приемственной связи с ушедшими поколениями, патриотических настроений, раскрытие ценностей традиционной для России православной культуры. Этому способствуют экскурсии в московские и подмосковные музеи, храмы, монастыри, усадьбы, места великих сражений. Экскурсии не только дают исторические и культурологические знания, но также через знакомство с культурными достижениями народа развивают и обогащают духовно-эстетически, укрепляют нравственные основания личности, заставляя задуматься о прошлом, настоящем и будущем России.
Курс «История культуры России» способствует гражданскому, патриотическому, духовно-нравственному воспитанию молодежи, раскрывает творческий потенциал культуры и человека, что рассматривается сегодня в контексте духовной безопасности России, сохранения ее государственной целостности, независимости, национальной самобытности.
Изучение этих курсов в известной мере блокирует широкое проникновение сегодня в разговорный студенческий язык ненормативной лексики, способствуя, таким образом, преодолению пренебрежительного отношения к родному языку.
Политология и социология преподаются на старших курсах Университета. Лекционный и практический курс политологии и социологии построен таким образом, чтобы способствовать формированию активной жизненной позиции, пониманию своей гражданской ответственности именно как участника, а не стороннего наблюдателя социально-политического процесса. Этому способствуют организованные на семинарских занятиях дискуссии по актуальным темам курса. К примеру, по темам - взаимодействие в социальных группах, проблема лидерства, повышение, либо понижение социального статуса личности, причины и возможности преодоления девиации, этно – национальных конфликтов и др.. По мнению самих студентов, знание этих вопросов и применение их на практике позволяет им лучше адаптироваться в новом коллективе, выстроить линию поведения с коллегами, определить цели профессионального роста и пути их достижения, избежать конфликтов во взаимоотношениях с людьми. На семинарских занятиях отрабатываются также навыки составления анкет для проведения социологических опросов населения с последующим контентанализом полученных результатов.
Современные социально-политические науки не могут замыкаться в узкодисциплинарных рамках, поскольку они изучают не только теорию, но и социальное поведение, взаимодействия людей. Именно поведенческий аспект делает изучение этих наук актуальными, жизненно-необходимыми для людей разных специальностей и профессий. Можно быть прекрасным профессионалом, но не найти своего места в жизни. Современная социология ориентирована, прежде всего, на применение своих теоретических рассуждений, на выработку, в конечном счете, собственной жизненной позиции. Социальные науки, предоставляя фундаментальные знания об обществе, нацеливают на отчетливую перспективу понимания человеком своего поведения в обществе в соответствии с существующими нормами, правилами и законами, незнание и невыполнение которых может привести как к личному краху, так и краху всей социальной системы.
Для современной России, находящейся в стадии запаздывающей модернизации, нет более важной задачи, чем формирование активного социального субъекта, действующего на основе социологического понимания окружающей действительности.
Таким образом, мировоззрение будущего специалиста должно включать в себя гуманистические ценности, знание этических норм, на формирование которых у студентов нацелено преподавание гуманитарных и социальных дисциплин.
Но данная задача решается не только в процессе преподавания курса философии, но и на ежегодных конференциях кафедры философии, социологии и политологии «Информационное общество в России: философские, политические и социокультурные проблемы», в которой студенты и аспиранты МИРЭА принимают активное участие. Обсуждаются вопросы формирования информационной культуры, проблемы этического и законодательного регулирования Интернета (уважение к авторскому праву, соблюдение норм академической культуры при работе с социально-гуманитарными ресурсами Интернета). проблема формирования толерантности в условиях мультикультурализма, необходимости формирования критически мыслящей личности в условиях массовой культуры.
В процессе обучения преподаватели кафедр «Экономическая теория», «Экономика промышленности» уделяют значительное внимание применению активных форм обучения. В процессе чтения лекций практикуется диалоговый метод работы. На семинарских занятиях, преподаватели обращают внимание студентов на то, что именно экономическая теория может дать рекомендации для формирования экономической политики государства и выработки четкой гражданской позиции каждого человека. Поэтому преподаватели в процессе рассмотрения многих тем проецируют внимание студентов на российскую действительность, учат видеть особенности переходной экономики в России.
Интересен опыт использования в изучении многих тем курса структурно-логических схем. Особенно этот прием хорошо воспринимается студентами инженерных специальностей. Наглядность и четкость связей и взаимозависимостей экономических категорий и отношений помогают студентам лучше усвоить учебный материал. Преподаватели широко используют тесты как промежуточный контроль знаний. Практически по каждой теме курса «Экономика» разработаны варианты тестов.
Составляющей частью педагогического процесса является воспитательная работа с будущими специалистами. Преподавание экономической теории дает возможность формировать экономическое мышление и гражданские качества молодежи. Интересен опыт кафедры «Экономической теории» в работе студенческого научного кружка. На заседаниях студенты учатся вести дискуссии, выступать с докладами и содокладами, оппонировать, Это хорошая школа для будущих специалистов.
К современному молодому специалисту предъявляются высокие и разносторонние требования. Глубокое овладение в частности экономическими знаниями, необходимыми для успешной работы, требует не только теоретического изучения и осмысления экономических процессов и явлений, но и умения применять их на практике.
Формирование экономического мышления у будущих инженеров происходит на трех взаимодополняемых уровнях: вербальном, графическом и математическом. Вербальный способ изложения материала, основанный на словесном описании сути проблемы и логическом выводе, является традиционным. Его и сейчас широко применяют в изложении основных экономических явлений, категорий, законов. Но для более глубокого освоения достаточно большого по объему учебного материала на помощь приходят математика и графические методы анализа.
Студенты МИРЭА к началу изучения экономических наук уже имеют достаточно высокую математическую подготовку, в частности обладают знаниями в области применения дифференциального исчисления. Это облегчает им усвоение многих тем курса экономики (экономической теории). А использование различных графиков помогает студентам наглядно представить, что отражают различные экономические модели.
Будущему инженеру подчас легче усвоить закон спроса, используя линейные функции и графики. В таком естественном сочетании всех трех способов излагаемого материала разрешается мнимое противоречие между формализацией экономических процессов и их словесным логическим описанием. С помощью математики и графиков можно построить идеальную экономическую модель, выявить ее существеннее свойства.
На семинарских занятиях практикуется решение задач с использованием показателей производительности труда, рентабельности, материалоемкости, фондоотдачи.
Формирование экономического мышления у студентов позволит им получить как можно больше знаний об окружающем их мире, поможет сформировать гражданскую позицию. В процессе рассмотрения большинства тем преподаватели проецируют внимание будущих инженеров на российскую действительность, учат видеть особенности переходной экономики в нашей стране.
Для решения инженерных задач теория вероятности и математическая статистика применяются в следующих дисциплинах, входящих в блоки общепрофессоинальных и естественнонаучных дисциплин:
— теория автоматического управления (системы со случайными воздействиями,…);
— электроника (надежность систем, случайные процессы, шумы, генераторы шума, …);
— метрология, стандартизация и сертификация (погрешности, статистические методы обработки сигналов…);
— теория передачи информации (передача сигналов в условиях воздействия помех);
— электромеханические мехатронные системы (вопросы функционирование электроприводов в условиях неопределенности, случайные воздействия);
— информационные устройства и системы в мехатронике (получение достоверной информации об объекте в условиях неопределенности, принципы обработки зашумленных изображений);
— компьютерное управление мехатронными системами (управление в условиях помех, статистические методы);
— методы искусственного интеллекта;
— системы моделирования и программирования интеллектуальных мехатронных устройств;
— Интеллектуальные системы управления мехатронными устройствами.
Углублению знаний студентов по экономическим дисциплинам способствует профилизация обучения. Студенты при рассмотрении многих теоретических вопросов с помощью преподавателя находят конкретные примеры из тех отраслей производства, в которых им скоро предстоит работать. Часто такой подход помогает будущим инженерам определить свое место в системе рыночных отношений. В лекциях и на семинарских занятиях студентам инженерных специальностей экономическая теория преподносится не абстрактно теоретически, а с учетом возможности использования полученных знаний для наиболее эффективного решения инженерных, конструкторских, технологических и организационно-технических проблем на предприятиях, фирмах, научно-исследовательских учреждениях, Ряд тем курса, в которых анализируются проблемы экономического роста, структурных преобразований экономики, повышения эффективности производства на основе минимизации затрат требуют от студентов знания основных направлений НТР.
В рамках курса «Иностранный язык» на практических занятиях студенты изучают язык специальности. Для этой цели используются уже существующие учебники, а также создаются преподавателями кафедры новые учебные пособия по специальностям вуза. Например, «Введение в оптоэлектронику», «Робототехника», , «Микро-и наноэлектроника» и другие.
На занятиях по иностранному языку студенты также обучаются навыкам аннотирования и реферирования, что предполагает работу с оригинальной литературой по специальности (отдельные главы из зарубежных учебников по специальности, статьи из специальных журналов, профессионально значимая информация из сети Интернет).
Студенты готовят письменные рефераты по выбранной ими или предложенной преподавателем теме, выступают с докладами перед группой.
В группах с продвинутым уровнем знаний проводятся конференции на иностранном языке по темам, связанным со специальностью студентов; подготавливаются и проводятся деловые и ролевые игры.
По заданию специальных кафедр студенты делают переводы научных и технических статей.
Студенты также участвуют в региональных Олимпиадах по иностранному языку.
Изучение философии в техническом вузе способствует не только повышению общего культурного, нравственного уровня студентов, но и формирует их мировоззрение, помогает осмыслить ответственную роль науки и техники в жизни человека и общества. В качестве небольшого примера повторим еще раз тезис, прозвучавший в конце предыдущего параграфа: «понятия случайного и закономерного, как и многие другие, используемые при преподавании студентам теории вероятности, впервые серьезно рассматриваются в курсе философии».
Профессионализм, несомненно, является важной составляющей жизни общества, экономических, социальных, политических и иных отношений между людьми. Без знаний и умений построить развитое, демократическое общество невозможно. Но, по большому счету, этого недостаточно. Основой, фундаментом прогресса является культура в самом широком смысле этого слова, т. е. весь тот багаж духовных ценностей, та среда, которая питает, взращивает личность. Именно люди, их знания, убеждения и моральные ориентиры, а не техника и наука сами по себе, обеспечивают прорыв общества к новым высотам и достижениям. Вот почему мировоззрение будущего специалиста должно включать в себя гуманистические ценности, знания этических норм, на формирование которых и ориентированы дисциплины, вошедшие в блок гуманитарных и социально-экономических.
XI. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Таблица 9
Кафедра Проблем управления
Лабораторные помещения
Программа 071800 «Мехатроника»
Корпус, | Название дисциплины, | Состояние | Количество | Площадь |
Г201-1 | Электромеханические и мехатронные системы (ч. 2, ч. 3) Компьютерное управление мехатронными системами (ч. 1, ч. 2) | Хорошее | 24 | 96 |
Г201-2 | Информатика (ч. 2) Компьютерная графика Микропроцессорная техника (ч. 1) Методы искусственного интеллекта Аппаратное и программное обеспечение мехатронных систем | Отличное | 32 | 96 |
Г201-3 | Микропроцессорная техника (ч. 2) Компьютерное управление мехатронными системами (ч. 2) | Хорошее | 24 | 96 |
Г202 | Электромеханические и мехатронные системы (ч. 1) | Хорошее | 24 | 54 |
Г204 | Открытые информационные сети | Отличное | 20 | 51 |
Г208 | Информатика (ч. 1) Теория автоматического управления Моделирование и исследование мехатронных систем Проектирование мехатронных систем Системы моделирования и программирования интеллектуальных мехатронных устройств Интеллектуальные системы управления мехатронными устройствами | Отличное | 24 | 92 |
Г209 | Информационные устройства и системы в мехатронике | Удовл-е[5] | 24 | 48 |
Общая площадь: | 533 |
Разработанная сотрудниками кафедры «Проблемы управления» модель подготовки кадров для специальностей 210300 «Роботы и робототехнические системы» и 071800 «Мехатроника», а также предложенные принципы организации учебных комплексов по робототехнике, мехатронике и автоматизации производства послужили конструктивной основой для создания общей концепции построения соответствующей лабораторной базы. Существо концепции заключается в совокупности следующих положений:
— начальная стадия процесса профессиональной подготовки должна осуществляться с использованием персональных компьютеров и отдельных образцов разнообразного малогабаритного оборудования, специально ориентированного для целей обучения, обладающего повышенным уровнем безопасности и предназначенного для освоения ключевых основ робототехники, мехатроники и современных вычислительных средств;
— по мере приобретения профессиональных знаний и навыков главный акцент лабораторного практикума должен переноситься на работу с интегрированными системами, которые строятся по аналогии с промышленными и объединяют в своем составе разнородное малогабаритное робототехническое и мехатронное учебное оборудование с управлением от локальной сети персональных компьютеров;
— полное освоение учебного оборудования, его конструкции, принципов функционирования, управления, разработки и эксплуатации предполагает продолжение лабораторного практикума на основе использования промышленных образцов мехатронных систем и промышленной робототехники;
— заключительный этап лабораторного практикума, совпадающий с завершающей фазой теоретической подготовки, предполагает глубокое изучение специфики сложных автоматизированных промышленных систем в лабораториях, где условия максимально приближены к реальному производству.
Реализация этой концепции, разработанной и внедренной на кафедре «Проблемы управления» МИРЭА[6], потребовала организации многоэтапного сквозного цикла компьютерной подготовки, а также создания четырех специализированных учебных лабораторий.
Лаборатория № 1 «Основы робототехники и мехатроники» (аудитория Г201-2) представляет собой специализированный дисплейный класс, в котором каждое рабочее место — многофункциональный стенд с персональным компьютером типа IBM PC и управляемым робототехническим или мехатронным оборудованием.
Конструктивную основу технического оснащения данной лаборатории составляет универсальный набор типовых мехатронных модулей.
Этот набор, включающий в свой состав модули линейных и вращательных перемещений, переориентируемую многофункциональную инструментальную головку, а также единый блок управления, послужил универсальной элементной базой для построения широкой гаммы различного робототехнического и мехатронного технологического оборудования: роботов с прямоугольной и цилиндрической системой координат; поворотно-координатных столов и транспортеров; металлообрабатывающих станков.
Следует отметить, что данное учебное оборудование, управляемое от ПЭВМ типа IBM PC, представляет интерес не только в качестве самостоятельных устройств, но и в качестве конструктивных элементов для создания действующих моделей автоматизированных производственных систем. В этом случае это оборудование дополняется транспортным роботом, который разработан на кафедре «Проблемы управления, имеет микропроцессорную систему управления, выполненную на микроконтроллере MCS-51 фирмы Intel, соединенную по последовательному каналу связи с персональной ЭВМ. Аппаратная часть дополнена развитым программным обеспечением, включающим:
— отладочный системный монитор для контроллеров серии MCS-51 (для персональной ЭВМ и микропроцессорной системы управления);
— программное обеспечение для системы управления транспортного робота, позволяющее осуществлять его перемещение как по светоотражающей полосе, так и без нее;
— система автоматизированного программирования транспортного робота, позволяющая в диалоговом режиме определить траекторию движения робота и осуществить его программирование (формирование циклограммы, отрабатываемой системой управления роботом).
Лаборатория № 2«Учебная гибкая производственная система (на базе мини-роботов и локальной сети персональных ЭВМ)» (аудитория Г204) представляет собой действующую модель, построенную на базе мини-роботов и малогабаритного технологического оборудования, управляемого от локальной сети персональных ЭВМ. Структура системы, разработанная в МИРЭА совместно с РНПО «Росучприбор», включает 5 технологических участков, взаимодействующих между собой и обеспечивающих сквозной цикл автоматизированного производства.
Состав учебного мини-оборудования включает токарный станок фирмы ELWE (Германия), фрезерный станок фирмы KOSY-2 (Германия), электромеханические роботы ROB-3 (Германия), УРТК-РОБАС (МИРЭА) для обслуживания обрабатывающих центров, электромеханические сборочные роботы MENTOR (Великобритания). Интеграция разнородного оборудования в единую систему потребовала его существенной модернизации, включая создание автоматических патронов и разгрузочных площадок для токарного и фрезерного станков, управляющего контроллера для робота ROB-3, специального захватного устройства для роботов MENTOR, автоматического поворотного стола для сборочного центра, а также соответствующего программного обеспечения. Автоматизированный склад и мобильный транспортный робот являются оригинальными разработками кафедры «Проблемы управления» МИРЭА.
Алгоритмическое и программное обеспечение для управления ГПС и проведения исследовательской работы каждого модуля также создано в МИРЭА.
Важным дополнением основного оборудования лаборатории являются настенные дидактические стенды, разработанные совместно с РНПО «Росучприбор».
Лаборатория № 3 «Системы управления промышленных роботов и технологического мехатронного оборудования» (аудитории Г201-1, Г201-3, Г209) в своем составе имеет комплекс унифицированных стендов с реальными образцами различных типов промышленных роботов и технологического мехатронного оборудования, укомплектованных штатными системами управления. Техническое оснащение лаборатории включает:
— пневматические промышленные роботы МП-9С с цикловой системой управления, предназначенные для автоматизации вспомогательных технологических операций (2 стенда);
— электромеханические промышленные роботы «Электроника НЦТМ-01» с позиционной системой управления, предназначенные для автоматизации технологических операций по обслуживанию механообрабатывающих станков (2 стенда);
— универсальные электромеханические промышленные роботы РМ-01 с контурной системой управления «Сфера-36», предназначенные для автоматизации сложных технологических операций промышленной сборки (2 стенда).
Все эти стенды имеют модульную конструкцию, в которой центральный модуль снабжен мнемосхемой и набором дидактических планшет. В нише стола центрального модуля, под поднимающейся крышкой, смонтирован стенд для исследования привода робота в отдельности, что существенно расширяет функциональные возможности такого учебного стенда.
Кроме того, в составе лаборатории имеются два роботизированных центра механообработки:
— на базе промышленного станка токарной обработки INTYS с системой числового программного управления HMV 16 S CNC;
— на базе промышленного станка фрезерной INTYS с системой числового программного управления HMV 16 F CNC.
Эти центры снабжены управляемыми от персональной ЭВМ специализированными мехатронно-модульным роботами-загрузчиками, которые разработаны на кафедре «Проблемы управления» МИРЭА.
Дополнительный набор средств технического оснащения лаборатории включает ряд специализированных компьютеризированных стендов оригинальной разработки кафедры «Проблемы управления» МИРЭА, предназначенных для детального изучения важнейших функциональных элементов промышленных роботов и технологического мехатронного оборудования:
— стенд «Микропроцессорные устройства промышленных роботов и мехатронного оборудования» включает в свой состав микропроцессорную систему управления, построенную на базе микроконтроллера 80С552 фирмы Philips (4 стенда), двигатель постоянного тока с тахогенератором;
— стенд с двигателем постоянного тока типа ДПМ-35, инкрементным датчиком скорости вращения вала и микропроцессорной системой управления на базе микроконтроллера I8051 фирмы Intel; в конструкции стенда использован второй двигатель того же типа для создания программируемого момента нагрузки;
— стенд с двигателем переменного тока с микропроцессорной системой управления, построенной на базе микроконтроллера I8051 фирмы Intel;
— стенд «Информационные устройства промышленных роботов и мехатронного оборудования» включает в свой состав микропроцессорную систему управления на базе микроконтроллера 80С552 фирмы Philips; в качестве объекта управления используется двигатель постоянного тока с редуктором и подвижной платформой; для определения положения и скорости перемещения которой на стенде установлены наиболее часто применяющиеся в робототехнических и мехатронных системах датчики: концевые бесконтактные датчики, инкрементные датчики скорости вращения вала двигателя и редуктора, потенциометрический датчик с аналоговым выходом, ультразвуковой бесконтактный измеритель скорости и расстояния.
Лаборатория предназначена для комплексного изучения принципов построения, функциональных возможностей и технологических особенностей современных систем управления промышленных роботов, мехатронного и другого автоматизированного оборудования, практического освоения методов и средств их настройки, программирования и эксплуатации.
Лаборатория № 4 «Учебная гибкая производственная система (на базе промышленных роботов и станков с ЧПУ)» (аудитория Г201-3) представляет собой уникальный учебный полигон, который построен на базе промышленных роботов и автоматизированного оборудования и имитирует промышленную гибкую производственную систему, позволяющую обеспечить автоматизацию сквозного технологического цикла от складирования до механообработки и сборки в условиях, максимально приближенных к реальным.
Учебный полигон включает в свой состав 6 взаимодействующих технологических участков:
— роботизированный центр токарно-фрезерной обработки;
— центр автоматизированной сборки на базе двух промышленных роботов РМ-01 с системой группового управления;
— центр автоматизированной сборки на базе промышленного робота «Электроника НЦТМ-01М» и поворотного стола;
— центр специализированной сборки на базе промышленного робота «Электроника НЦТМ-01М» и автоматизированного пресса;
— автоматизированный склад заготовок и конечной продукции, обслуживаемый роботом-штабелером;
— промышленный транспортный робот «Электроника НЦТМ-25».
На первом этапе внедрения учебной гибкой производственной системы управление режимами ее работы и отдельными технологическими участками осуществлялось от двух ЭВМ MERA-60. В 1996 г. была проведена полная модернизация вычислительного комплекса, после которой управление режимами работы производственной системы осуществляется с помощью иерархической децентрализованной многопроцессорной сети на базе ПЭВМ IBM PC и специализированных микроконтроллеров, разработанных на кафедре «Проблемы управления» МИРЭА.
В состав лаборатории входит также комплект дидактических средств, разработанных РНПО «Росучприбор».
В дополнение к четырем указанным лабораториям, на кафедре «Проблемы управления» функционирует компьютерный класс (аудитория Г208), оснащенный современными персональными компьютерами.
Можем обоснованно утверждать, что данный учебно-лабораторный комплекс, предназначенный для подготовки специалистов в области мехатроники и робототехники, является лучшим на территории России. По нашим данным аналогов данному комплексу нет и за рубежами РФ.
Учебные лаборатории кафедры «Проблемы управления» постоянно модернизируются. Модернизация лабораторий осуществляется на основе плана, разработанного и регулярно обсуждаемого и корректируемого на заседаниях кафедры.
Так, за прошедшие 5 лет в учебных лабораториях кафедры произошли следующие изменения:
— произведена замена устаревших систем управления роботами «Электроника НЦТМ-10» (аудитории Г201-1, Г201-3) на современные, базирующиеся на микроконтроллерах серии MCS-51 (разработка сотрудников кафедры Проблемы управления и студентов этой кафедры);
— 2001/2002 г. разработан и изготовлен малогабаритный транспортный робот для аудитории Г204;
— разработана новая версия учебных унифицированных мехатронных модулей (2001 г.);
— на базе обновленных мехатронных модулей изготовлен и введен в строй новый комплекс «Учебная гибкая производственная система» (2003 г.);
— в 2002/2003 г. осуществлена замена персональных компьютеров (Celeron 333, 400 MHz) на более современные (15 ПЭВМ в аудитории Г201-2) на базе процессоров Celeron 2GHz;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
