"Формирование профессиональных компетенций студентов при решении творческих инженерных задач" Доклад на конференції IDS3CI - 2013, СОІППО, Суми, Україна (координатор - Жук М.В.) http://itea-conf.org.ua/ids3ci-2013/

1. ФОРМИРОВАНИЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ
КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТОВ ПРИ
РЕШЕНИИ ТВОРЧЕСКИХ
ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ
лектор Малахов Юрий Антонович
доцент, к.т.н., изобретатель (yumal@pochta.ru)
ГОУ ВПО «Брянский государственный технический
универстет»
г. Брянск

2. Актуальность
В век информатизации, получение необходимой
информации происходит в десятки раз быстрее, чем это
было в прошлые годы. Практически любые лекции
скачиваются из интернета, а рефераты могут готовиться в
считанные минуты. Прошлые поколения студентов,
приходя в университет, получали, своего рода,
уникальную информацию, которую получить из других
источников было проблематично. Теперь же все барьеры
сломлены: вся информация есть в открытом доступе,
было бы желание ее получить, но желания нынешним
студентам и не хватает. Поэтому главная задача
современного преподавателя – заинтересовать своего
слушателя в получении знаний, привить желание к
техническому творчеству в своей профессиональной
деятельности.

3. Цель новых подходов в образовании
• переход от усвоения значимых объёмов информации,
накопленных при изучении какой-либо дисциплины, к
овладению способами непрерывного приобретения
новых знаний и умения учиться самостоятельно;
• освоение навыков работы с любой информацией, с
самыми разнородными данными и формирование на
этой основе самостоятельного критического
мышления;
• дополнение известного традиционного положения о
формировании знаний, умений и навыков новым
положением о формировании компетентности
обучающегося.
3

4. Управление формированием
профессиональной компетентности
специалиста (СУФПКС)
Под управлением в широком значении этого термина
понимается непрерывный процесс воздействия на
объект управления для достижения оптимальных
результатов при наименьших затратах времени и
ресурсов
СУФПКС предназначена для последовательного
целенаправленного формирования компетентного
специалиста с учётом его творческого начала и
усовершенствования образовательных программ и
систем обучения.
4

5. • Применяя системный подход в формировании и
развитии инновационных компетенций студентов
технического вуза, можно выделить четыре основные
структурно взаимодействующие блока: 1) «Студент-
личность», 2) «Преподаватель-наставник», 3) «Среда
обучения», 4) «Сфера деятельности». Каждый блок
функционально связан с другими и обеспечивает
достижение возможного наивысшего уровня
формирования и развития инновационных
компетенций студентов-выпускников вуза.
5

6. Структура системы управления
формированием профессиональных
компетенций студентов
СУФПКССУФПКС
Подсистема
«Личность»
Подсистема
«ВУЗ»
Подсистема
«Наставник»
Подсистема
«Деятельность»
610

7. Модель молодого специалиста
ориентация на конечный результат в виде общих и
профессиональных компетенций выпускников вузов,
сформулированных исходя из современных и будущих
требований рынка труда
компетенции формируются при участии специалистов вузов и
специалистов-практиков с учётом фундаментального
образования и практической подготовки
ориентация осуществляется на усиление роли
самостоятельной, обязательной научно-исследовательской
работы студентов с применением инновационных технологий
образования
7

8. Качества
будущего
специалиста
(выпускника
вуза)
Характеристика
личностно-деятельного потенциала
Воздействия на
формирование качеств
личности
1. Способность
принимать
решения
Умение вырабатывать и принимать
модель конкретных действий
Сопоставление и оценка
достоинств и недостатков
различных ситуаций,
выделение логики развития
ситуации
2. Способность
к обучению
Способность к поиску новых знаний,
овладение умениями и навыками
самоорганизовывать свое обучение
Постоянный поиск новой
информации в процессе
анализа ситуации, особенно в
процессе её развития
3. Системное
мышление
Способность к целостному восприятию
объектов в их структурно-
функциональной выраженности
Всестороннее осмысление
ситуации, её системный
анализ
4.
Самостоятельно
сть и
инициативность
Умение индивидуально вырабатывать и
активно реализовывать решения
Высокая индивидуальная
активность в ситуациях
неопределенности

9. Название
дисциплины
Кур
с/се
мес
Освоенные студентами компетенции
История техники (ИТ) 1/1 – готов использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки
информации, готов работать с компьютером как средством управления информацией
- способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики;
Основы инженерного
творчества (МИТ)
2/1 – способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь на
русском языке, готовить и редактировать тексты профессионального назначения, публично
представлять собственные и известные научные результаты, вести дискуссии;
– способностью к логическому мышлению, обобщению, анализу, критическому осмыслению
информации, систематизации, прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору
путей их решения на основании принципов научного познания;
– способностью осуществлять поиск , изучение, обобщение и систематизацию научно-
технической информации, нормативных и методических материалов в сфере своей
профессиональной деятельности;
Защита
интеллектуальной
собственности(ЗИС)
2/2 - способность проводить предпроектное обследование объекта проектирования, системный
анализ предметной области, их взаимосвязей;
– способность проводить техническое проектирование;
- способность оформлять полученные рабочие результаты в виде презентаций научно-
технических отчётов, статей и докладов на научно-технических конференциях.
Методология
научного
творчества(МНТ)
маг
истр
ы
-способностью понимать и анализировать политические события, миро-воззренческие,
экономические и социально значимые проблемы и процессы, приме-нять основные положения и
методы соци-альных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профес-
сиональных задач;
– способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и
самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях,
непосредственно не связанных со сферой профессиональной деятельности, развитие
социальных и профессиональных компетенций, к изменению вида своей профессиональной
деятельности;
-способностью к саморазвитию, самореализации, приобретению новых знаний, повышению своей
квалификации и мастерства;
- способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки, определять пути и выбрать
средства развития достоинств и устранения недостатков;
– способностью применять методологию научных исследований в профессиональной
деятельности, в том числе в работе над междисциплинарными и инновационными проектами;
9

10. Для успешного проведения учебных занятий,
необходим высокий профессионализм самого
преподавателя, который также невозможен
без творческого начала.
Творчество в первую очередь помогает
сформировать личность самого педагога,
помогает развить общие и педагогические
способности, варьировать поведение
преподавателя в меняющейся обстановке.
Главная задача – заинтересовать студента в
получении полезной информации и
преподнести ее в лучшем виде для усвоения.
Творчество педагога
10

11. Этапы последовательности развития
понимания и творчества
Ориентация на решение
конкретной задачи
Обработка информации
под своим личным углом
зрения
Добивайтесь
концентрации внимания,
устраняя отвлекающие
факторы и помехи
Результат
решения
конкретно
й задачи
Творчество
Тесная
связь
Понимание
Знание
Память
Внимание
Концентрация
1. Человеческий ум руководствуется скорее интуицией, чем логикой и понимает больше вещей,
чем он в состоянии между собой связать
2. Направлять свой ум на самое существенное: ориентировать его на конкретную задачу
3. Поддерживайте в себе достаточную гибкость мышления, чтобы легко переходить от одной
мысли к другой и у вас будут разные средства для достижения цели
4. Если у вас время ограничено, вы будите работать интенсивнее (более сосредоточенно)

12. Изобретательская задача трудна по трем причинам :
1.Сначала мы имеем дело не с задачей, а с изобретательской
ситуацией - целым клубком задач и нужно каким-то образом
выделить из этого клубка единственно правильную задачу.
2.Пытаясь решить задачу обычными (известными, привычными)
путями, мы наталкиваемся на техническое противоречие, и нужно
каким-то образом докопаться до спрятанного в его глубине
физического противоречия.
3.Чтобы устранить физическое противоречие, нужно каким-то
образом найти подходящий технический прием или физический
эффект
12

13. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ
ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА
1. системные (комбинаторные или гибридные),
направленные на последовательный перебор всех
возможных вариантов решения и основанные на
анализе строения и особенностей объекта;
2. ассоциативные (психологической активизации
творчества), предусматривающие активизацию
генерирования идей за счет психологического
преодоления вектора инерции мышления и
представляющие бессистемный поиск решений
задачи;
3. программные (алгоритмические), обеспечивающие
более или менее целеустремленное движение к
решению задачи выявлением технических и
физических противоречий в известных объектах и
их последующим преодолением.
13

14. МЕТОДЫ ПОИСКА НОВЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
• Метод "проб и ошибок"
• Метод эвристических приемов
• Метод контрольных вопросов
• Методы мозговой атаки
• Синектика
• Морфологический анализ
• Алгоритм решения изобретательских задач
• Метод десятичных матриц
14

15. Иллюстрации для лучшего понимания студентами метода эвристических
приёмов
15

16. Принцип самообслуживания
а) Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и
ремонтные операции.
б) Использовать отходы (энергии, вещества).
Решение: Сделать крышу из
пружинящих лепестков.
Падающий снег, накапливаясь,
будет сжимать пружинистые
лепестки, которые распрямляясь
будут отбрасывать снег в
сторону от крыши.
Адаптация: крыша сама должна себя обслуживать. Так как снег она не
пропускает (по условию задачи), то обслуживание может заключаться в
самоочистке от снега. У крыши должны быть элементы, помогающие ей
очиститься от снега. Желательно за счет самого снега.
16

17. Принцип обратной связи
а) Ввести обратную связь.
б) Если обратная связь есть - изменить ее.
Решение: Наклон крыши увеличивается по мере усиления снегопада.
Адаптация: обратная связь в нашем случае может быть записана так: чем
больше снега - тем толще нужна крыша или чем больше снега - тем быстрее
его надо убирать. Используя полученное ранее решение с наклоном крыши
можно получить его модификацию.
17

18. Эволюция велосипедов

19. ПОИСК ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Пример записи: МКИ В 23В 27/00 - резцы для токарных или расточных станков с
приспособлениями для дробления стружки.
Восемь основных разделов МКИ обозначаются заглавными буквами латинского алфавита:
А, В, С, D, Е, F. G, Н.
Раздел A - Удовлетворение жизненных потребностей человека
Раздел В - Различные технологические процессы
Раздел С - Химия и металлургия
Раздел D - Текстиль и бумага
Раздел Е - Строительство. Горное дело
Раздел F - Механика; освещение; отопление; двигатели и насосы;
оружие и боеприпасы; взрывные работы
Раздел G - Физика
Раздел Н - Электричество
19

20. БЛАНКИ ПРЕДПОДГОТОВКИ
(для описания заявок на изобретение)
1. ЭСКИЗНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ИДЕИ (чертёж, схема, рисунок, лучше на
листке в клеточку)
2. СВОБОДНОЕ ПОЛНОЕ СЛОВЕСНОЕ ОПИСАНИЕ (цель, идея, отличительные особенности,
состав предложенной конструкции устройства и ее работа)
3. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ
1
2.
3.
4.
5.
4. НОВИЗНА ПРЕДПОЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ (новизна по отношению к прототипу по
каждому признаку)
5. СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ (отличия от всех известных в науке и технике устройств,
принципов вообще)
1.
2.
3.
4.
5.
6. ПРЕИМУЩЕСТВА И ДОСТОИНСТВА ЗАЯВЛЯЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ (технические, технико-
экономические и другие преимущества в сравнении с прототипом)
1.
2.
3.
4.
5.
Подготовка описания изобретенияПодготовка описания изобретения
20

21. Комплектность электронного курса
• Введение.
• Собственно материалы курса.
* Основные понятия интеллектуальной
собственности.
* Авторское право и смежные права.
* Патентное право.
* Средства индивидуализации товаров и услуг.
* Охрана нетрадиционных объектов.
* Виды правовой защиты интеллектуальной собственности.
* Международное сотрудничество.
• Рабочая программа курса.
• Контрольные задания.
• Глоссарий.
• Приложения.
• Список рекомендуемой литературы.
21

22. ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
22

23. Работа с электронным курсом 23

24. З А Д А Н И Е
на контрольную работу
по дисциплине «История техники»
студент ____________________ гр. ___________
История развития технического объекта
название ТО: ________________________________________________________________
План контрольной работы
Содержание реферата (контрольной работы) должно раскрывать следующие вопросы согласно
приведенному плану работы:
1.Область применения и функциональное назначение технического объекта.
2.Историческая справка в хронологической последовательности (первое упоминание, конкретные
даты, место, страна, имена изобретателей и т.д.).
3.Привести подробное описание устройства конкретного технического объекта с рисунком. По
возможности дать свои предложения по совершенствованию и модернизации объекта. Привести
современные объекты, их преимущества, новейшие достижения.
4.Показать диалектическую связь эпох (прошлое-настоящее-будущее; представляется в виде
таблицы ПС-ТС-НС, в которой отражают основные технико-экономические показатели или
признаки технического объекта во взаимосвязи по периодам его развития).
5.Список используемой литературы.
Контрольная работа направляется в деканат заочного отделения за месяц до зачета.
Преподаватель / Ю.А.Малахов/
Историч.Историч.
период.период.
Дата, стра-Дата, стра-
на, изобре-на, изобре-
тательтатель
Схема ТО иСхема ТО и
описаниеописание
характерныххарактерных
конструктивныхконструктивных
особенностейособенностей
ОсновныеОсновные
преимущестпреимущест
ва ТОва ТО
ГлавныеГлавные
недостаткнедостатк
и ТОи ТО
ПримечаПримеча
ниение

25. З А Д А Н И Е
на самостоятельную работу
по дисциплине «Основы инженерного творчества»
Студент ____________________ группа ___________
№ Исторический
период. Дата,
страна,
изобретатель
Схема ТО и
описание
характерных
конструктивных
особенностей
Основные
преимущества
ТО
Главные
недостатки
ТО
Техническое
противоре-
чие
Пути устранения технич.
противоречия (указать
метод, что надо сделать?
дать ссылку на
конструкцию)
Вопрос №1. Эволюция технического объекта _____________________
Выявить и построить последовательность технических противоречий (ТП), возникающих
в процессе исторического развития конструкции ТО
Формулировка технического противоречия:
Улучшение одной части системы приводит к ухудшению другой ее части, выигрыш в чем-
то одном приводит к проигрышу в другом. Например, повышение надежности приводит к
увеличению веса, повышение качества - к повышению стоимости и т.п.
Затем заполнить таблицу :

26. Вопрос №2. Построить функциональную структуру (ФС) конкретного
объекта в виде схемы, перечислить его составляющие элементы и
указать главную функцию ТО.
Одновременно с разделением ТО на элементы (Е) выделяют элементы окружающей
среды (V). Взаимосвязь элементов и функций ТО показывают в таблице 1, где Е0
–
главный элемент ТО, F - функциональные взаимодействия элементов ТО.
ЭЛЕМЕНТ ФУНКЦИЯ
Е0 F0
Е1 F1
Еi Fi
V - Функция ТО -
Взаимосвязь элементов и функций
ПРИМЕР. Анализ функций шарикоподшипника
ЭЛЕМЕНТ ФУНКЦИЯ
Шарики (Е0) Снижение момента трения при взаимном
вращении колец (F0)
Наружное кольцо (Е1) Обеспечение качения по шарикам (F1)
Внутреннее кольцо (Е2) Обеспечение качения по шарикам (F2)
Сепаратор (Е3) Обеспечение равноудаленности шариков (F3)
V1 - Втулка
V2 - Ось
Функция ТО (Шарикоподшипника):
снижать трение при вращении втулки вокруг оси

27. ФФООРРММУУЛЛАА ИИЗЗООББРРЕЕТТЕЕННИИЯЯ
(структура формулы изобретения, карта-таблица)
Ограничительная часть
Включающая в себя название и
признаки, общие для
предлагаемого объекта
изобретения и прототипа
Разделительная часть
Цель изобретения -
ожидаемый положительный
эффект (как можно конкретнее с
указанием на технич. эффект,
при этом цель разработки может
не совпадать с целью изобрет-я)
Отличительная часть
Включающая в себя признаки,
которые отличают объект
изобретения от прототипа (т. е
новые признаки)
УСТРОЙСТВО ________________________________________________________
( Эта часть формулы изобретения должна совпадать с названием изобретения)
СОДЕРЖАЩЕЕ _______________________________________________
(Указать существенные конструктивные, схемные признаки,
_______________________________________________________________
элементы и связи между ними, общие с
_______________________________________________________________
прототипом и предлагаемым устройством)
ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО С ЦЕЛЬЮ ______________________
_______________________________________________________________
(Цель должна совпадать с той, что указана в описании)
ОНО ВЫПОЛНЕНО В ВИДЕ (В НЕГО ВВЕДЕНО И Т.Д)__________
_______________________________________________________________
(Указать новые существенные признаки, обеспечивающие достижение цели,
_______________________________________________________________
элементы и новые связи между элементами)
27

28. Примеры развития креативности
студентов
• Технология развития креативности применена при обучении
студентов-магистров пятого курса специальности «Технология
машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты».
• При обучении навыкам подготовки и оформления заявки на
изобретение для выдачи патента использовался раздел
«Патентное право» электронного учебного ресурса, в котором
подробно рассмотрены вопросы формирования описания текста
заявки на изобретение, а также даны рекомендации по
составлению формулы изобретения.
• После завершения процесса обучения в течение семестра ряд
студентов оформили свои идеи в виде заявок на изобретение и
провели их через патентную группу университета.
• В настоящее время получен патент и на некоторые заявки
имеются положительные решения Роспатента.
28

29. Примеры патентов
29

30. 30

31. ПАТЕНТЫ,ПОЛУЧЕННЫЕ В СОАВТОРСТВЕ СО СТУДЕНТАМИ:
Патент № 2342179 на изобретение
«Страховочный карабин» МКИ А63В29/00, 27.12.2008,
Бюл.№36. Авторы: Малахов Ю.А., Печенкин А.С.
(студент)
Патент № 2380204 на изобретение
«Метчик»МКИ А23G5/06, опуб. 27.01.2010, Бюл.№3,
Авторы: Малахов Ю.А., Лакалина Н.Ю.*** (студент-
магистр), Немешаев Ю.Н.*
Патент № 101955 на полезную модель
«Кольцевое сверло» В23В51/04, опубл. 10.02.2011,
Бюл. №4, авторы: Малахов Ю.А., Польский Е.А.,
Загарин И.В.(студент-магистр)
Патент № 2414998 на изобретение «Резцовая
головка для фрезерования резьбы» В23G5/18, опубл.
27.03.2011, Бюл. №9, авторы: Малахов Ю.А.,
Прокофьев А.Н., Цуканов И.Ю.(студент-магистр)
31

32. Интеллектуальная собственность в жизни БГТУ

33. 33

34. 34

35. Список литературы
• 1. Аверченков В.И., Малахов Ю.А. Методы
инженерного творчества: учеб. пособие. / В.И.
Аверченков. – 3-е изд., стереотип. – М. Изд-во
«Флинта», 2011, 78 с. (электронный ресурс – 978-5-
9765-1268-9).
• 2. Аверченков В.И., Малахов Ю.А. Основы научного
творчества: учеб. пособие. / В.И. Аверченков. – 2-е
изд., стереотип. – М. Изд-во «Флинта», 2011, 156с.
(электронный ресурс – 978-5-9765-1269-6).
• 3. Креативная педагогика. Методология, теория,
практика/ под ред. Д.т.н., проф. В.В. Попова, акад.РАО
Ю.Г. Круглова.– 2-е изд. Испр. Доп. – М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний. 2011. – 319 с. ; ил.
• Малахов Ю.А., Защита интеллектуальной
собственности: учеб. пособие. - Брянск: БГТУ, 2005. -
96 с.
35