Главное – начать
В 2011 году разработчик инженерного ПО для машиностроения PTC Inc. (США) совместно с инженерно-консалтинговой компанией «Ирисофт» (Санкт-Петербург) запустили пилотный проект «Инженеры будущего», направленный на популяризацию технических специальностей среди школьников и «взращиванию» квалифицированных кадров.Главная цель проекта – обучение школьников передовым инженерным технологиям и привлечение их в техническую сферу. В рамках академической программы образовательные учреждения получают программные комплексы: САПР Creo, систему управления жизненным циклом изделия Windchill и систему инженерных расчетов Mathcad; необходимые методические пособия и обучение учителей. Проект действует в нескольких регионах России.
Ольга Шартукова, руководитель академической программы компании «Ирисофт», рассказывает: «Три года назад мы предложили Санкт-Петербургскому электротехническому университету «ЛЭТИ» изучить со старшеклассниками на летней практике основы работы в инженерной 3D САПР Creo (прежнее название Pro/ENGINEER). Ребята освоили методическое пособие РТС для школьников за несколько часов. Мы предоставили преподавателю пособие по базовому курсу, которое используем для подготовки специалистов промышленных предприятий. Старшеклассники успешно освоили и этот материал. Стало очевидно, что российские школьники готовы к изучению суперсовременных инженерных технологий. В сентябре 2011 года к проекту подключился физико-математический лицей №30 Санкт-Петербурга, где желающие учащиеся 8-11 классов в рамках дополнительного образования проектировали модели гоночных автомобилей, используя для 3D-моделирования, расчетов и анализа, систему Creo и изучая на практике физику, математику, черчение и другие точные науки. Школьники работали совместно с учениками инженерного колледжа из Ливерпуля, обменивались идеями и опытом на видеоконференциях, практикуясь при этом в английском языке. Параллельно к проекту подключился лицей №244. Меньше чем через год обучения команда ФМЛ №30 показала результаты, победив в международном конкурсе по трассовому моделированию в Великобритании в номинации «За лучшее инженерное решение».
В 2012 году между Комитетом по образованию Санкт-Петербурга и корпорацией PTC было заключено Соглашение о сотрудничестве по внедрению инновационных информационных технологий в образовательный процесс общего, дополнительного, начального и среднего профессионального образования в образовательных учреждениях Санкт-Петербурга. Таким образом, спустя год своего существования проект получил одобрение Администрации города.
«При знакомстве с проектом мы поняли, что это очень увлекательный образовательный процесс: это и освоение реального программного обеспечения, которое используется на предприятиях, это и возможность реализовать свою идею в материальной форме, а затем защитить свой проект на международных и всероссийских конкурсах. Все это вместе - то самое активное обучение, которое пропагандируется и реализуется в образовательных учреждениях, это самое настоящее инженерное дело в образовательной форме. К тому же, те знания и навыки, которые получают ребята в рамках проекта, могут применяться в большом спектре школьных предметов – физике, математике, биологии, черчении и других предметах», - сообщила Наталия Губкова, главный специалист отдела развития образования Комитета по образованию Санкт-Петербурга.
Ольга Шартукова, Дмитрий Павлов, Наталия Губкова
Сегодня специалистами компании «Ирисофт» уже разработан курс повышения квалификации специально для учителей школ, желающих преподавать Creo. Программа обучения утверждена экспертной комиссией и включена в официальный реестр повышения квалификации педагогов, который ежегодно утверждается распоряжением Комитета по образованию. Уже сформирована группа педагогов, выразивших желание пройти повышение квалификации по так называемой персонифицированной модели, когда деньги за их обучение выделяются из средств федерального бюджета. Также утверждена учебная программа для школ, которая может быть взята за основу при преподавании некоторых предметов в любом образовательном учреждении Санкт-Петербурга.
Таким образом, первый этап проекта сегодня не требует затрат и доступен любой школе. Для инженерного 3D-моделирования необходим компьютерный класс, который есть в любой школе, и учитель, который хотел бы этим заниматься. Программное обеспечение компания PTC Inc. предоставляет бесплатно, учебные и методические и методические материалы на русском языке можно получить в «Ирисофт», обучение педагог может пройти в рамках повышения квалификации.
Каждому району по 3D-лаборатории
Проект «Инженеры будущего» вошел в активную стадию в 2013 году, когда при составлении плана мероприятий по модернизации региональной системы общего образования руководством города было принято решение небольшую часть федеральной субсидии направить в несколько образовательных учреждений для перехода на новые стандарты. В частности, 18 районов города получили возможность создать нано-лаборатории и 3 района (Василеостровский, Центральный и Кировский) – лаборатории инженерного 3D-моделирования. На каждую инженерную лабораторию было выделено 6 млн. рублей.
Лаборатория инженерного 3D-моделирования в лицее №244 Кировского района Санкт-Петербурга
Прототипом 3D-лабораторий послужили классы проектирования и технологий, существующие в школах Великобритании. Основу лабораторий составляет специализированный программный комплекс САПР Creo (компании PTC Inc.), который позволяет не только проектировать и моделировать будущие изделия, но и проводить сложные расчеты, как например тепловые и ветровые. В Петербургские лаборатории подобраны аналоги станков, доступные в России и отвечающие технике безопасности. На данный момент школьники могут полноценно использовать фрезерный станок с ЧПУ, станок для лазерной резки и станок 3D-печати. Методические материалы уже переведены и адаптированы для российских школ.
«Конечно, в каждую школу закупить станки мы не сможем, в этом и заключалась задумка: сделать районные центры, куда смогут обращаться коллеги из других школ», - добавляет Наталия Губкова.
Идею обучения школьников современным технологиям активно поддержали педагоги из образовательных учреждений города. Дмитрий Павлов, преподаватель факультатива по 3D-моделированию в Губернаторском Санкт-Петербургском физико-математическом лицее №30, отметил: «Первые полгода нашего спецкурса для новоприбывшего ученика посвящены базовой программе. Сначала проектируем простые вещи – гаечный ключ, паровую машину и т.д. Вторые полгода посвящены более серьезным проектам – это уже автотрассовове моделирование на трассе Scarlextric4Schools (международный образовательный проект, поддерживаемый PTC Inc.). Успех, конечно же, есть. Такой резкий скачок от состояния «нет ничего» к призам в международных конкурсах был совершен благодаря, во-первых, энтузиазму и поддержке Комитета по образованию, компаний PTC и «Ирисофт», и, во-вторых, тому, что эти зерна были брошены в правильную почву, где физика и математика становятся чем-то первостепенным».
«Положительный опыт и международные победы наших коллег из физико-математического лицея №30 очень заинтересовали нас и послужили стимулом к изучению программы. Я написал программу дополнительного образования, благодаря которой в 2012-2013 гг. открыли кружок по 3D-моделированию и вели его в течение всего прошлого учебного года. К тому времени у меня уже был самостоятельный опыт работы, и я проходил обучение в центре компании «Ирисофт». Эти два события совпали таким образом, что я мог подавать материал из первых уст, а ребята в свою очередь его очень быстро схватывали», - поделился мнением Иван Галкин, заместитель директора по ИТ и руководитель лаборатории в лицее №244 Кировского района.
Дмитрий Орлов, руководитель академической программы PTC в России и странах СНГ, и Иван Галкин
Школьники, в свою очередь, тоже очень хорошо мотивированы, потому что они проходят на уроках 3D-моделирования буквально то, что вчера узнали на математике или физике. Учатся применять полученные знания сразу, а не спустя некоторое время.
Дмитрий Павлов подчеркивает: «Машинками можно заниматься с упоением целый год, но потом, в 10-11 классе, хочется своих проектов. Здесь благодаря тому, что программа достаточно функциональна, можно делать вещи, приближенные к реальному производству и к тому, что преподается в ВУЗах. В связи с этим можно отметить работы 11-классника из ФМЛ №30 по тепловому анализу, где подразумевается решение дифференциальных уравнений. Это в школах не проходят. Он освоил основы математического аппарата и получил математический расчет распространения тепла сначала на бумаге (с помощью уравнений), а потом в Creo (методом конечных элементов). Результаты совпали. Это первая ступень к тому, чем занимается прикладная механика – расчетом свойств конструкций на компьютере до того, как эти конструкции реально произведены». Молодой человек поступил в Политехнический университет Санкт-Петербурга на кафедру «Прикладной математики и механики», тесно связанную с «Лабораторией компьютерной механики», которая выполняет заказы от Boeing, Airbus, BMW и др.
Быть первыми
После пресс-конференции и завершения сессии вопросов впервые в России состоялись местные соревнования Scalextric4Schools между школами Санкт-Петербурга. Где участвовали 7 учеников, каждый со своей автомоделью, ранее спроектированной в Creo и изготовленной в школьной 3D-лаборатории.
Автомодели-победители
Результаты:
- 1-е место: Максим Пьянков, 9-2 класс, ФМЛ №30
- 2-е место: Вадим Покатилов, 10-6 класс, ФМЛ №30
- 3-е место + приз за лучший круг: Михаил Сладков, 5-А класс, лицей №244
Конструкторы-победители
Гонки
Даже во время соревнований, потеряв верхний корпус своей машинки, ребята не сдавались и старались исправить ситуацию
Стена почета: достижения школьников
- В 2012 и 2013 гг. команды Губернаторского физико-математического лицея №30 завоевывали призовые места на международных соревнованиях по автотрассовому моделированию Scalextric4Schools (Scalextric For Schools) в Великобритании. Ежегодно в соревнованиях принимают участие более 400 школ Великобритании.
- В 2014 призерами разных номинаций Первого открытого всероссийского конкурса творческих работ школьников «3D Boom!» стали все 7 участников из ФМЛ №30 (в конкурсе принимали участие 170 школьников со всей страны).
- Учащиеся лицея №244 представили свои работы по 3D-моделированию и прототипированию на выставке достижений, приуроченной к отчету главы администрации Кировского района, а затем на Всероссийском фестивале в Москве «Робофест 2014», где работами ребят заинтересовались образовательные учреждения страны, Всероссийский учебно-методический центр образовательной робототехники.
Напечатать органы на 3D-принтере
Дмитрий Орлов, руководитель академической программы PTC в России и странах СНГ, поделился планами на будущее: «Откликаясь на потребности промышленных предприятий региона, мы вместе с «Ирисофт» сейчас работаем над новыми проектами для школьников в области судомоделирования и авиамоделирования. Однако важно понимать, что автотрассовое моделирование – не единственное направление программы, которое может быть использовано, и связано со школьными предметами. Сейчас мы работаем над новыми курсами учебных пособий для средней школы, одно из направлений которых будет охватывать биоинженерию. Материал абсолютно новый, на русском языке его пока еще нет, он находится в процессе перевода. Это уже новый виток проекта «Инженеры будущего», его следующий шаг. Внедрив эту программу, мы сможем говорить о создании искусственного клапана сердца, зубных протезов, суставов. Это направление на данный момент очень интересно научным институтам, центрам здоровья и медицины и другим учреждениям».
3-D принтер печатает корпус ветряной мельницы
«Также в ближайшей перспективе, создание возможностей для дистанционного участия детей-инвалидов и детей с ограниченными возможностями здоровья», - добавила Ольга Шартукова.
«Реализуя проект «Инженеры будущего», мы стремимся восстановить престиж России в области инженерных разработок и подготовки кадров. Важно понимать, что для нас образовательная сфера не является сферой коммерческих интересов. Это наш взгляд на будущее. Нужно признать, что инженерная и научная школа в СССР была одной из лучших в мире. И, к сожалению, многое мы потеряли. Например, основатель корпорации PTC – это бывший ученик Ленинградского университета, который уехал в США и основал там компанию – ныне всемирно известного разработчика ПО для промышленности», - резюмировал Александр Сайгин, член совета директоров «Ирисофт».
Бытует мнение, что молодому специалисту, который приходит на производство, требуется еще дополнительных 5 лет, чтобы пройти «курсы повышения квалификации» и стать полноценным специалистом. В случае участников проекта «Инженеры будущего», которые обучаются по программе, они, приходя на предприятие, уже имеют 7-летний опыт работы в программе, что значительно сокращает затратную часть предприятия и упрощает сам процесс адаптации специалиста в компании.