Как воспитать инженера: от уроков черчения до CAD-программ
05 июля 2023
Автор: Дмитрий Калеев, Генеральный директор инжиниринговой компании «Комплекс КАД».
Как вы добираетесь на работу? — Кто-то на автомобиле, кто-то автобусом, трамваем, электричкой... Верно? Все эти средства передвижения создали инженеры. В ваших сумках и портфелях лежат мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты… — Это тоже продукты инженерной деятельности. Микрофон, которым я пользуюсь на своих семинарах — это изобретение инженера. 4 марта 1877 года американский изобретатель Эмиль Берлинер получил патент на устройство, которое могло усиливать голос.
Посмотрите вокруг. Везде вы найдете примеры инженерной деятельности. Нам нужны и всегда будут нужны инженеры, чтобы делать нашу жизнь высокотехнологичной и комфортной.
В советскую эпоху подготовка инженеров была весьма масштабной. В результате получилось так называемое «перепроизводство» кадров. Однако сейчас ситуация противоположная — обнажилась проблема так называемого «кадрового голода» в инженерной отрасли: многие уехали, те, кто остались — не имеют достаточной квалификации для работы в современных условиях. Образовалась пропасть между потребностями и возможностями.
Катализатором этого разлома послужили внешние факторы. Нам необходимо импортозамещать то, что раньше покупалось за рубежом. То есть производить самим. Но прежде, чем произвести, нужно разработать, сделать так называемый реверс-инжиниринг, обратное проектирование того, что уже существует. И вот на этом этапе в работу должны включаться высококвалифицированные инженеры.
Как выявить инженерные способности у ребенка?
Где брать высококвалифицированных инженеров? — Выявлять, развивать способности и обучать. Все это нужно начинать с детства. В формировании будущего инженера участвуют: родители, воспитатели, школа, органы власти, ВУЗы, предприятия. У каждого своя функция.
Первое — наблюдать. Это задача родителей и воспитателей в детском саду. Это детские рисунки. Так обычно рисуют машинку дети в возрасте 3-4 лет: плоский рисунок, корпус, окна, два колеса.
А теперь посмотрите вот на эти рисунки. Та же машинка, тот же возраст — 3-4 года. Только рисунок не плоский. Машинка нарисована в аксонометрии, показан объем кабины и прицепа. И это уже сигнал к тому, что ребенок умеет мыслить в пространстве и понимать предмет ни с какой-то одной стороны, а целиком.
Рисунки Дмитрия Калеева, 3-4 года
Кстати, с этими рисунками так и произошло. Это рисовал я и мне тогда было 3-4 года. Родители разглядели этот сигнал и направили мои способности в нужное русло. Так я стал профессиональным инженером.
То есть если вы заметили у ребенка подобное восприятие и воплощение окружающего мира, которое выражается через рисунки, конструирование, лепку — это повод задуматься.
Дальше нужно творить. Для этого, согласитесь, сейчас есть все — многочисленные конструкторы, развивающие игры… У меня, например, в детстве любимыми игрушками были металлические и деревянные конструкторы. Я придумывал и собирал из них различные предметы, опираясь не на инструкцию, а на собственную фантазию. Еще любил творчество из картона. В 5 лет делал развертки. Конечно, я не понимал , что я делаю с точки зрения инженера. Это было интуитивно.
В 6 лет из самодельной развертки я склеил автобус. А еще я просто обожал разглядывать чертежи, которые отец брал в работу на дом. Позже дорос до масштабных моделей. Мне было интересно разбирать игрушки, смотреть, как они устроены изнутри: что заставляет машинку ехать, пропеллер — вертеться. Примерно такие интересы будет проявлять ребенок, у которого есть инженерные задатки.
На этом этапе в работу включаются учреждения образования. Но здесь могут быть «красные флаги»: кружки по лепке, сборке конструкторов, простейшая робототехника для дошколят и младших школьников — это очень хорошо. Но… на таких занятиях ребенок по сути получает «полуфабрикат» с инструкцией по сборке. А ведь труд инженера начинается гораздо раньше — на этапе создания, придумывания того самого «полуфабриката».
Поэтому нужно обратить внимание на организацию кружков, где детей будут обучать работе с простым ручным мерительным инструментом — сперва с обычной линейкой. А дальше идти по принципу усложнения. И обязательно обучать простейшей обработке деталей: ведь если колесо не круглое — машина не будет катиться.
Цель: не давать готовое решение, инструкцию, а пройти путь — придумать— изобразить — создать — протестировать.
Кстати, по этому принципу работают кружки по деревообработке. Нужно трансформировать этот опыт на создание детьми простейших инженерных объектов.
Конечно, современный инженер не состоится без навыков программирования, знаний в точных науках. Это довесок к творческому опыту. Только такой симбиоз сможет стать фундаментом для дальнейшего развития.
Почему способных много, а инженеров мало?
На самом деле способных ребят очень много. Но когда ребенок идет в школу, у него остается мало или вообще не остается времени на развитие имеющихся навыков. Все внимание уделяется школьным предметам, а творческие увлечения отходят на второй план или вовсе забываются.
Выход — предусматривать инженерные творческие активности в школьной программе. Очень хорошим решением будет организовать урок по моделированию. Вроде, «игра». Однако в то же время развивается техническое мышление ребенка.
Познавательные экскурсии — тоже возможный формат. Можно добавить к привычным походам в зоопарк или в театр посещение одного из предприятий вашего города, познакомиться с работой инженеров. Показать, например, как штампуют кастрюли и что для этого сделал инженер — он разработал штамп. Эффект — дети расширяют кругозор и знакомятся с промышленностью региона в целом.
Конечно, можно демонстрировать и ролики из интернета. Но ведь это на экране, где-то далеко, не потрогаешь. А тут — свое, родное. Когда ты видишь это здесь, совсем рядом и даже можешь подержать в руках — согласитесь, впечатление совсем иное. Обязательно захочется самому придумать какой-нибудь штамп и… например, вылепить его из пластилина.
А еще нам нужно восстановить наш «русский инженерный метод» — когда работа руками и работа мозгами идут параллельно. Его, кстати, до сих пор используют США и другие страны мира.
Вспомните, как раньше наши мальчишки ремонтировали поломанные домашние приборы. Разбирали, изучали, паяли, собирали, оставались лишние детали… снова разбирали и собирали.
Нет, я не призываю делать шаг назад, возвращаться в прошлое. Следует созидать и развивать. Вот сломался утюг — давайте превратим его в подопытный образец: заглянем внутрь, посмотрим, как он сделан, каков принцип работы. Как думаете, почему он сломался? Как сделать так, чтобы служил дольше?
И вот после того, как из условного 4-го «Б» сформировалась группа юных инженеров, можно шагать на следующую ступеньку. Например, организовать профориентационный детский лагерь.
Но не просто выделить время, где дети будут заняты сборкой конструкторов или моделей. Должна быть цель — например, за время, проведенное в лагере, ребенок должен создать свой собственный проект — от идеи до воплощения.
Вот тут вспоминаем с чего мы начинали: не давать готовое решение, а самостоятельно пройти путь: придумать — разработать — собрать — протестировать. Вот тут-то и пригодятся навыки работы с материалами, умение мыслить объемно и творчески.
Таким путем можно идти до старших классов, добавляя активности исходя из школьной программы и усложняя задачи. И знакомить со специальным инженерным программным обеспечением — CAD-программами. Этим можно заниматься в рамках информатики.
Подойдет, например, отечественное решение — программа КОМПАС. Модель, разработанную в данном ПО, можно сохранить в формате для 3D-принтера и потом распечатать. То есть увидеть реальный результат инженерного труда. В этой же программе можно проектировать и сложные механизмы, так как в КОМПАСЕ работают профессиональные инженеры.
И вот учитель уже видит, что у самолета не только два крыла, но и пропеллер. Он может не только летать, но и погружаться на глубину — у ученика есть интерес и есть прогресс.
Понятно, что до этого этапа дойдут далеко не все. Кому-то больше понравится заниматься историей, географией или просто не хватит усидчивости. Это естественный отбор в профессию. Тем, кто его прошел, нужно показать возможное развитие событий.
Высшее инженерное образование. Как мотивировать к выбору инженерной профессии?
Если школьник интересуется инженерным делом, он будет в том числе сам находить источники информации: научные фильмы, блоги, статьи…
Задача учителя — показать, как эта информация может быть ему полезна в будущем: в выборе профессии и успешной реализации в ней. Кому-то, как мне, будет интересно направление машиностроения, кому-то — промышленный дизайн. И если до этого момента мы «прогревали» будущих специалистов, сейчас нужно буквально довести до кипения — это этап принятия решения.
Здесь, я считаю, нужно работать в максимально плотном тандеме с органами власти, предприятиями, образовательными центрами, заинтересованными в кадрах инжиниринговыми компаниями. Совместно вырабатывать профориентационные механизмы и внедрять их.
Одна из форм — это факультативы. Привлекать к ним можно сотрудников конструкторских компаний, у которых есть опыт и действующие проекты по нужной тематике. Чтобы была не сухая теория, а возможность посмотреть, как происходит реальный процесс проектирования.
Это могут быть организованные встречи с инженерами, знакомство с их реальной работой в условиях предприятия, поручение простейших задач, если школьники владеют инструментарием на базовом уровне.
Например, роботизированая рука , которой можно управлять при помощи собственного смартфона. С этой задачей легко справится тот, кто освоил простейшие функции инженерного ПО.
В конце концов, можно поручить несложные измерительные работы. Например, отсканировать деталь специальным 3D-сканером. Ничего сложного, но в реальном времени будет виден результат работы: на мониторе сразу появляется изображение сканируемой детали в виде облака точек.
Мы в компании практикуем подобное взаимодействие: приглашаем на практику студентов. Видеть результат работы, ощущать свою полезность и быть дооцененным — это также важно при выборе и становлении профессии. Также есть механизм целевых направлений, когда абитуриент поступает в ВУЗ уже зная, где будет работать. В этом случае задача предприятий, которые нуждаются в кадрах всячески способствовать их привлечению.
Подобная практика успешно зарекомендовала себя в IT-секторе: крупные компании буквально вербуют старших школьников, оплачивают их обучение в ВУЗах и по окончании берут их на работу. Более того, эти студенты приступают к трудовым обязанностям еще не закончив ВУЗ и зарабатывают немалые деньги. Таким образом они имеют преимущество, т.к. уже применяют на практике полученные знания и расширяют компетенции. А значит они более востребованы и высокооплачиваемы. Почему бы не использовать этот опыт для инженерных специальностей?
В целом именно комплексный подход в воспитании будущего инженера способен привести к успеху. Каждый участник этого процесса должен вовремя подключаться.
Выводы.
- Сперва родители и воспитатели наблюдают за задатками и способностями ребенка.
- Затем подключаются учителя и руководители секций. Они развивают навыки и помогают осваивать новые простые инженерные инструменты. Помощь, в том числе организационную и материальную, должно оказывать государство.
- И после того, как прошел, так сказать, естественный отбор, в работу включаются заинтересованные лица — предприятия, которые испытывают потребность в инженерных кадрах.
