|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Спецкурс по инженерным технологиям, конструированию и проектированиюОсенью 2011 года в Физико-математическом лицее № 30 открылся спецкурс для учащихся 8-11 классов, пока не имеющий аналогов в стране. Новый спецкурс можно считать экспериментом, который начался (и идет) удачно, демонстрируя, что в российских школах нет препятствий к развитию данного дела. Теперь обо всем по порядку. В одном Петербурге десятки инженерных предприятий — машиностроительных, судостроительных, транспортного оборудования. В целях сохранения конкурентоспособности многие этапы технологического процесса, которые десятилетиями осуществлялись вручную, переносятся на компьютер. Бумажные эскизы и чертежи уходят в прошлое. Математические расчеты движения механизмов и прочности деталей тоже давно производятся на компьютере. На рынке ПО есть немалое количество программных комплексов для инженеров, и большинство предприятий теми или иными из них обзавелись. Для завершения сей идиллической картины не хватает самого главного: молодых специалистов, которые будут эффективно работать с этим ПО и тянуть страну в светлое технологическое будущее. Старение кадрового состава — беда, не обошедшая стороной, наверное, ни одно инженерное предприятие. В последние годы ситуация выправляется, ибо выяснилось, что с одними экономистами, финансистами и веб-программистами здоровую экономику не создать. Но все же возрастной фактор сейчас является серьезным препятствием к внедрению передового ПО: многие сотрудники с большим стажем неохотно переориентируются с кульмана на компьютер, и неохотно меняют устаревшее ПО (например, двумерное), на новое трехмерное. Бывают исключения — например, известно, что лучшие из опытных инженеров легко переходят на новые программы и там продолжают быть лучшими, — но статистика перевешивает. Нужны молодые специалисты, владеющие современным инженерным софтом. Как подготовить и заполучить таких специалистов? Очень просто: нужно открывать в школах специализированные курсы, на которых дети могли бы освоить те самые программы, которые используются на предприятиях. Это убивает двух зайцев: во-первых, полученные навыки не забудутся ("руки помнят"); во-вторых, модные компьютерные новинки зарождают в детях интерес и повышают шансы на то, что они после школы решат поступить в инженерный ВУЗ, а не в какой-нибудь еще. Здание ФМЛ №30 на углу 7-й линии и Среднего проспекта В.О. Теперь о том, чего и как удалось добиться в ФМЛ №30. Сразу скажем, что по большей части успех начинания является заслугой консалтинговой компании "Ирисофт" [1] и их заокеанских партнеров — компании PTC [2], в стенах которой создан один из наиболее популярных инженерных пакетов под названием Creo (в прошлом Pro/ENGINEER). История PTC насчитывает 25 лет, сегодня ее ПО используют более 50.000 предприятий во всем мире. Идея преподавания Creo в школах также появилась не вчера, это весьма четко составленная программа [3], действующая в 25.000 школ. В РФ эта программа запущена в ФМЛ №30 и готовится в запуску в еще нескольких школах. Программа содержит большое количество интересных задач и вспомогательных материалов, в том числе, с недавних пор, и на русском языке. PTC, действуя совместно с Ирисофт [4], готова снабжать любые учебные заведения бесплатными лицензиями на Creo и бесплатными учебными материалами в электронном виде, при условии использования ПО только в целях обучения. Тем, кто знает английский язык, доступно еще большее количество материалов на сайте PTC Schools [5], также бесплатно. Специалисты Ирисофт оказывают консультации по учебной программе и проводят мастер-классы. Сотрудники PTC из США и Канады также проявляют большой интерес к ходу программы в ФМЛ №30 и оказывают всевозможную помощь. Запуская Creo, ученики попадают в новый неизведанный мир. Программа, которую они видят перед собой, хоть и называется "Schools Edition", выглядит так же и имеет те же возможности, что и версии этой программы на предприятиях. Зачастую она даже новее, благо мы не связаны корпоративными обязательствами и можем использовать всегда самый свежий выпуск. И при всей своей серьезности и профессиональности, Creo удивительно проста для освоения. Нет никаких специальных обучающих режимов, никаких книг с тоннами теории. Дети просто садятся и уже на втором занятии начинают моделировать вполне осмысленные вещи. К примеру, вводный курс для начинающих [6] рассчитан на один полный день. Одна из первых моделей, сделанных на спецкурсе Занятия в ФМЛ №30 проходят два раза в неделю, по два часа, после уроков. Послеурочные спецкурсы у нас являются обычной практикой, и спецкурс по Creo — один из многих, на которые ученики ходят свободно по собственному желанию. В данный момент число посетителей спецкурса составляет 10 человек, среди которых есть учащиеся 8-х, 9-х, 10-х и 11-х классов. Учебный процесс Вскоре после вводных занятий мы приступили к работе над проектом Scalextric4Schools [7]. Scalextric — марка т.н. слот-каров, игрушечных машин с электроприводом, принадлежащая британской компании Hornby. Цель проекта, который разработан PTC в партнерстве с Hornby, состоит в том, чтобы спроектировать корпус игрушечного автомобиля (ходовая часть + кузов) от начала до конца. Полученная модель может быть после этого изготовлена на специальных станках 3D-печати, после чего к ней приделываются колеса, оси, мотор и контакт для трассы. Все эти дополнительные детали (30 комплектов), как и трасса, продаются в стандартном наборе Scalextric по цене около 3000 рублей. Стандартная трасса Scalextric, машинки и учебники PTC. Кадр ЛЭТИ [8] По ходу работы над проектом дети применяют знания по математике и физике, полученные в ими в школе буквально вчера. Расчет трения и инерции на компьютере позволяет получить быстроходную модель. Задача дизайна корпуса также дает немалую тренировку геометрической грамотности в тремерном пространстве. Проект разрабатывается совместно с британской школой Our Lady Queen of Peace в Ланкашире. Между двумя школами проводятся видеоконференции, ученики ФМЛ №30 обмениваются опытом моделирования со своими зарубежными сверстниками, практикуются в английском. Внимательный читатель скажет: все это прекрасно, но где взять станки 3D-печати? Стоят такие станки дорого. В питерских школах, к сожалению, их нет, в то время как школы в Англии, участвующие в программе Scalextric, такими станками располагают. Однако, в Петербурге есть несколько фирм, которые осуществляют услуги 3D-прототипирования с использованием разных технологий, одна из которых называется FDM (fused deposition modeling [9]). Центр объемной печати Мидгарт [10] изготовил одну из машинок по заказу нашей школы. Процесс изготовления полностью автоматизирован: принимается компьютерный файл с моделью, сохраненной в Creo Elements, загружается в станок, и через два дня (или один при малой загруженности) готова пластмассовая деталь. Модели принимаются любые, с единственным ограничением на толщину, которая должна составлять не менее 2мм. Изготовленная машинка на трассе, опытный образец Наши британские коллеги изготавливают ходовые части машинок из оргстекла (вырезают лазером), а кузова делают из более тонкой пластмассы по технологии вакуум-пресса. Такой подход позволяет получить более тонкие (и более легкие) модели, но разница для езды не очень существенна, к тому же FDM, в отличие от вакуум-пресса, не требует, чтобы модели были "однослойными". Один кузов обходится в 3-4 тысячи рублей. Ходовая часть машинки на фото позаимствована у одной из машинок, которые были подарены школе компанией PTC, как и вся трасса. Для школ, которые посчитают цену 3D-печати слишком высокой, есть хорошая новость: школы-партнеры в Великобритании готовы бесплатно изготавливать модели, переданные электронной почтой из России, и посылать уже готовые детали обратно обычной почтой. Даже без собственно изготовления машинок учебный процесс является крайне интересным, т.к. программа позволяет осуществлять разного рода физические симуляции с анимацией, а также обладает высококачественным движком 3D-рендеринга. К весне этого года ученики ФМЛ №30 пройдут программу Scalextric4Schools и, будем надеяться ("fingers crossed", как говорит Марк Фишер, глава образовательной программы PTC), смогут поехать на междушкольные соревнования в Англии, где выяснится, чья модель оказалась лучше. Суммируя сказанное: у школ есть сейчас все возможности для изучения передовых инженерных программ. Более того, если оглянуться на предыдущие 5 месяцев, становится понятно: нам колоссально помогли PTC и Ирисофт, но мы могли сделать все самостоятельно. Это потребовало бы большего времени и усилий, но это было возможно. Почему ни ФМЛ №30, ни какая-либо другая из тысяч российских школ этого не сделала ни сейчас, ни 5 или 10 лет назад? Да, не было материалов на русском, но вся английская документация лежит в интернете, и ее легко читать. Виновата инерция мышления, неприятие нового. Почему-то без мощного толчка, без ободрения и поддержки ничего не делается. Так или иначе, толчок дан, пора действовать. И пора сделать наконец 3D-печать массовым (и более доступным) развлечением. Дмитрий Павлов, преподаватель ФМЛ №30, выпускник ФМЛ №30 (2000, 1).
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|