Član
- Učlanjen(a)
- 18.06.2009
- Poruka
- 4.265
Modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija: 5+ godina posle
Dr Goran Devedžić
Mašinski fakultet, Kragujevac
Jelena Maksić
Tehnička škola za mašinstvo i saobraća
Pregledni članak
REZIME
Rad analizira stanje u obrazovnom sistemu i perspektive daljeg razvoja u oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija. Prikazana je kratka uporedna analiza postignutih rezultata u našoj zemlji i zemljama razvijenog sveta. Na osnovu navedenih analiza, a imajući u vidu publikovane svetske trendove razvoja obrazovanja u ovoj oblasti, ukazano je na nedostatke u našem sistemu obrazovanja za 3D modeliranje proizvoda i procesa i predložene su mere za redizajniranje kurikuluma i prevazilaženje identifikovanih problema.
Uvod
Savremen razvoj tehnike i tehnologije inicira stalno preispitivanje, promene i usaglašavanje sadržaja i načina obrazovanja. Pri tom obrazovanje obuhvata sticanje, usvajanje i usavršavanje veština i znanja u različitim etapama i na različitim nivoima, saglasno civilizacijskim potrebama i potrebama okruženja. Značaj i uticaj, a i neminovnost informacionih tehnologija javljaju se u različitim oblastima ljudskog života i rada te i u obrazovanju. Obrazovanje u oblasti tehničkih disciplina, konkretno, ali ne isključivo mašinske struke, neizostavno uključuje intenzivnu pri-menu informacionih tehnologija (1-2, 4, 7-10)].
Oblast projektovanja proizvoda i procesa predstavlja okosnicu obrazovanja kadra mašinske struke (2-6). Njen položaj i značaj, kao i konkretna implementacija, neretko su odraz društvenih, ekonomskih, kulturnih, pa i političkih okolnosti, koje se uz to neprestano menjaju. Međutim, procesi globalizacije, pre svega u tržišnom, ali i u privrednom, industrijskom i ekonomskom smislu, doveli su do uspostavljanja novih koncepata kako u samoj oblasti projektovanja pro iz-voda i procesa, tako i u sferi obrazovanja. Moderni proizvodni kon cepti promovišu istovremenost (paralelnost) odvijanja većeg broja konstruk-cionih i proizvodnih aktivnosti. Cilj takvog ponašanja i rada je skraćenje vremena potrebnog za razvoj proizvoda od ideje do realizacije, uz postizanje visokog kvaliteta. Saglasno tome, koncepti obrazovanja kadra spremnog da prihvati navedene izazove baziraju se na intenzivnoj primeni računara u okviru stručnih disciplina, podrazumevajući pri tom visok nivo računarske pismenosti i osposobljenosti. Ti koncepti su u Srbiji uglavnom prihvaćeni i primenjuju se u manjoj ili većoj meri već niz godina. S druge strane, neažurnost u permanentnim promenama u metodologiji i pristupima ukazuje na neophodnost (ponovne) identifikacije ključnih sadržaja pojedinih disciplina, njihovih odnosa i redizajniranje kuri-kuluma radi obezbeđivanja efikasnog obrazovnog procesa.
Cilj ovog rada je da ukratko proanalizira deo istorije razvoja oblasti projektovanja proizvoda i procesa pomoću računara u Srbiji (u edukacionom smislu) i ukaže na moguće pravce unapređivanja. Osnovni motiv našeg istraživanja je činjenica da su do sada postignuti rezultati često u rangu evropskih i svetskih, ali sa znatno izraženom neusagla-šenošću kurikuluma s opterećenjem polaznika, njihovim mentalnim sposobnostima, metodološkim pristupima i sl. S jedne strane, polazne činjenice su ohrabrujuće, a utemeljene su na konkretnom poređenju sa pristupima i rezultatima postignutim u Zapadnoj Evropi, kao i sa rezultatima predstavljenim u svetskoj literaturi. S druge, iako opterećeni nedostacima, obrazovni nivo i tehnološka opremljenost predstavljaju dobru osnovu za primenu mera za prevazilaženje navedenih problema radi dostizanja visokog nivoa kvaliteta u obrazovanju. Rad analizira situaciju u sistemu obrazovanja u srednjim stručnim školama. Međutim, treba imati na umu da je obrazovni sistem ipak sistem, a kao takav čini skup povezanih elemenata koji dejstvuju kao celina. Stoga se nijedna etapa u obrazovanju uopšte, pa ni u stručnom obrazovanju tehničkih lica, ne može posmatrati izolovano. Zato izneta razmatranja treba posmatrati u širem kontekstu tehničkog obrazovanja, od osnovnog do visokoškolskog nivoa.
U narednom poglavlju dat je kratak istorijski razvoj oblasti mode-liranja mašinskih elemenata i konstrukcija, kako na srednjoškolskom nivou, tako i na univerzitetskom. Treće poglavlje prikazuje trenutno stanje i mogućnosti u ovoj oblasti, pre svega u srednjim mašinskim školama Srbije. Takođe su date i naznake stanja na univerzitetskom nivou. Kratak prikaz prakse u evropskim i drugim razvijenim zemljama sveta priložen je u četvrtom poglavlju. Budući da su se, prema našim saznanjima, stvorili uslovi za redizajn kurikuluma, u petom poglavlju iznosimo predlog mera za njegovu realizaciju, kroz diskusiju o dobrim i lošim stranama današnjeg pristupa. Izvedeni zaključci usmereni su ka prevazilaženju identifikovanih problema i osavremenjavanju obrazovanja u okviru tehničkih struka, a pre svega mašinske struke.
Razvoj oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija
Oblast računarskog modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija prvi put se u nastavnim programima srednjih stručnih (mašinskih) škola u Srbiji pominje 1994. godine (Prosvetni glasnik br. 1, 22 .1.19 94) - Podaci izneti u ovom poglavlju nemaju za cilj apsolutnu preciznost, već je namera da se ukaže na bitne prelomne trenutke (periode) od prve polovine 90-ih godina XX veka do danas. To je učinjeno u sklopu uvođenja obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje (MTKK). Sama oblast sadrži o osnovi dva predmeta ( sa stanovišta primene računara): kompjuterska grafika, izučava se u II razredu, i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija, izučava se i III i IV razredu. Oba predmeta danas sadrže trodimenzionalno (3D) modeliranje proizvoda, dok se drugi delom odnosi i na 3D modeliranje procesa. Treba napomenuti da su se 1998. godine (Prosvetni glasnik br. 6, 18.8.1998) izvršile značajne izmene u programu ovih predmeta, od kada se može smatrati da počinje novi pristup usmeren ka 3D zapreminskom modeliranju proizvoda i procesa. Elementi ove oblasti bili su ili su i dalje uključeni i u planove za drugi razred obrazovnih profila mašinski tehničar (MT) i tehničar numerički upravljanih mašina (TNUM) kroz predmet osnove kompjuterske grafike.
Promenama u planu i programu (od 2003. godine) obrazovnog profila tehničar numerički upravljanih mašina koje su, pre svega, donele promenu u nazivu obrazovnog profila - tehničar za kompjutersko upravljanje (TKU) - uveden je predmet modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija, koji se izučava u III razredu. Po programu, predmet se odnosi, u najvećoj meri, na ranije zastupljen predmet mašinski elementi 2, sa elementima primene računara i softvera za 3D modeliranje. Treba napomenuti da predmet računari u mašinstvu, u okviru obrazovnog profila mašinski tehničar, nije tretirao ovu oblast na način na koji se to danas čini (3D zapreminsko modeliranje). S druge strane, kroz primenu softvera za ravansko i prostorno crtanje (kao što je AutoCAD) i drugih aplikativnih softvera obezbeđivao je osnovu tehničke računarske pismenosti. Takođe je u izvesnom smislu imao uticaja na promovisanje i razvoj savremenije oblasti 3D modeliranja, tako da se danas u većoj meri primenjuje u okviru navedenog predmeta. Očigledno je da su mnoge aktivnosti na ovom planu, kao i vreme njihovog započinjanja, bile direktna posledica razvoja računara i informacionih tehnologija.
Slika 1: Razvoj oblasti računarskog modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija u srednjim mašinskim školama Srbije
Na univerzitetskom nivou (na mašinskim fakultetima) računarsko modeliranje proizvoda i procesa ima dužu tradiciju, ali je i u ovom slučaju bilo u najvećoj meri uslovljeno situacijom na polju računara i informacionih tehnologija (sl. 2). U istraživačkom smislu naši naučni-ci nisu kasnili za svetskim dostignućima, ali je uvođenje ovih disciplina u nastavu bilo otežano nedovoljno dobrom materijalnom situacijom.
Od kraja 80-ih godina XX veka intenzivnije se primenjuju sistemi za računarsko crtanje u okviru predmeta tehničko crtanje (sa kompjuterskom grafikom), ali i drugim, kao što su mašinski elementi, osnove/metode konstruisanja, projektovanje tehnoloških postupaka, tehnološki sistemi i dr. Može se primetiti da do polovine 90-ih godina gotovo da nije ni bilo zasebnih predmeta u okviru kojih se direktno i u celosti izučava problematika računarskog modeliranja proizvoda i procesa. Tada, što se može dovesti u vezu s pojavom četvrte generacije softverskih sistema za modeliranje proizvoda i procesa (4), fakulteti uvode predmete koji pod različitim nazivima i u različitom obimu promovišu računarom podržano projektovanje (engl. CopmuterAidedDesign - CAD) i računarom podržanu proizvodnju (engl. ComputerAidedManufacturing - CAM). To je pogotovu izraženo u poslednjoj reformi u duhu Bolonjske deklaracije.
Slika 2: Primena oblasti računarskog modeliranja proizvoda i procesa u nastavnim planovima mašinskih fakulteta Srbije
Ilustracije radi, na Mašinskom fakultetu u Kragujevcu izučavaju se predmeti CAD/CAM, napredne CAD/CAM tehnike, CNC obradni sistemi, brz razvoj prototipova, inverzno inženjerstvo i CMM, i dr., kojima su u najširem smislu integrisane savremene softverske tehnologije za projektovanje proizvoda i procesa. Budući da ova problematika zahteva simbiozu znanja iz različitih fundamentalnih i inženjerskih oblasti, navedeni predmeti se izučavaju od III godine studija.
Trenutno stanje oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija
U trenutku uvođenja obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje (1994. godine), kao i kasnije, u vreme donošenja izmena ( 1 9 9 8 . godine) mali broj srednjih škola je mogao da obezbedi tehničke mogućnosti za izvođenje nastave na način kako je to bilo zamišljeno. Glavni razlog je bila veoma teška materijalna situacija i, konsekventno, slaba (čak nikakva!) opremljenost računarskih kabineta. S druge strane, predložene novine su bile toliko velike sa stanovišta dotadašnje prakse, da veći deo nastavnog osoblja nije bio stručno osposobljen da ih sprovede.
Počevši od druge polovine 1999. godine organizovani su seminari stručnog usavršavanja nastavnika za izvođenje nastave na predmetima kompjuterska grafika i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija.ishoda obrazovanja. Sem toga, odnosili su se uglavnom na jedan do dva softvera, ne vodeći mnogo računa o specifičnim potrebama i mogućnostima učenika, nastavnika, kao ni o opremljenosti škola. Pri tom su podrazumevali realizaciju plana i programa navedenih predmeta primenom dva različita softvera, što je dovodilo i dovodi do niza neusaglašenosti, pa i problema u nastavi i dodatnim aktivnostima (na primer, prilikom organizacije takmičenja i sl.) . Međutim, iako u osnovi pozitivan potez, sa mnogim veoma značajnim rezultatima, ovi seminari su imali i nekih suštinskih nedostataka. Pre svega, bili su posvećeni obuci nastavnika za rad sa softverom, a ne za realizaciju
Gotovo paradoksalno, danas se u srednjim školama Srbije u oblasti modeliranja mašinskih elemenata, konstrukcija i proizvodnih procesa, primenjuje osam (ako ne i više) različitih softvera. Poređenja radi, u Velikoj Britaniji i Francuskoj koristi se uglavnom po jedan do dva na koji su ukazala njihova ministarstva prosvete, a i u ostalim razvijenim zemljama situacija se ne razlikuje previše (2, 11-15). U nastavi na domaćim univerzitetima koriste se uglavnom dva ili tri vodeća svetska softvera, ali se u istraživanjima i dopunskom radu sa studentima izučava više različitih (3-6, 15). Takva praksa je uobičajena i u svetu. Ovakva situacija ukazuje da na studije mašinstva i drugih oblasti tehnike danas dolaze kandidati sa veoma solidnom osnovom iz oblasti 3D zapreminskog modeliranja proizvoda i procesa. To predstavlja ogroman potencijal koji se može iskoristiti u procesima reforme visokog obrazovanja, naročito mašinstva.
Prema Konkursu za upis u srednje škole 2005/2006. godine ( Prosvetni pregled, specijalni broj, 2005), u Srbiji danas postoji 93 tehničke škole koje imaju mašinske obrazovne profile IV stepena, od kojih 89 imaju obrazovni profil mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje, 1 7 obrazovni profil tehničar za kompjutersko upravljanje (sve škole koje imaju profil TKU imaju i MTKK), a četiri škole nemaju nijedan od ova dva. Ukupan broj odeljenja na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje iznosi 120, što predstavlja oko 3.380 učenika (sl. 3). Broj odeljenja na obrazovnom profilu tehničar za kompjutersko upravljanje daleko je manji (za šta postoje objektivni razlozi) i iznosi 23, sa blizu 690 učenika (Moguće je da postoje neznatna odstupanja u podacima, pogotovu za područje Kosova, gde je broj učenika po odeljenju manji nego u drugim delovima Srbije. Međutim, ta odstupanja ne utiču na opštu sliku stanja u ovoj oblasti, što je osnovni cilj ovog rada).
Tehnička škola za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca obrazovala je od 1998. godine do sada 22 odeljenja, odnosno oko 660 učenika na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje i 10 odeljenja sa oko 300 učenika na obrazovnom profilu tehničar za kompjutersko upravljanje (sl. 4).
U Tehničkoj školi za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca u nastavi se koriste dva softvera:
- Pro/DESKTOP, u okviru predmeta kompjuterska grafika i osnove kompjuterske grafike3,
- PRO/ENGINEER, u okviru predmeta modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija (za oba obrazovna profila), dok se u ostalim srednjim mašinskim školama u Srbiji, pored ova dva koja su uglavnom zastupljena, koriste i SolidWorks, SolidEdge, Mechanical Desktop, Inventor, SolidCAM, EdgeCAM, Catia...
Slika 3: Zastupljenost obrazovnih profila mašinski tehničar zakompjutersko konstruisanje i tehničar za kompjutersko upravljanje u mašinskim školama Srbije
Od 2002. godine učenici se takmiče na školskim, oblasnim i republičkom takmičenju iz predmeta modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija. Takmičenja obuhvataju teorijski deo, vezan za gradivo iz predmeta mašinski elementi i osnove konstruisanja, kao i praktični deo, koji se odnosi na 3D modeliranje sklopa. Odnos poena je 3:1 u korist praktičnog dela. Pojedine škole organizuju i sekcije ili dodatnu nastavu, izložbe radova, javna predstavljanja i druge vidove rada s učenicima. Sve te posebne aktivnosti dodatno utiču na motivaciju učenika i podizanje nivoa atraktivnosti čitave oblasti računarskog modeliranja proizvoda i procesa.
Osvrt na praksu u evropskim i zemljama razvijenog sveta
Oblast modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija izučava se u svim zemljama Evropske unije. Planovi i programi se razlikuju u manjoj ili većoj meri, kao i softveri koji se u tu svrhu koriste. Međutim, svima je zajednički imenitelj veoma sličan. To je sasvim razumljivo, imajući u vidu da su planovi i programi usklađeni s potrebama industrije i globalnog tržišta.
Kao karakteristični mogu se navesti sledeći pristupi. U Velikoj Britaniji se više od 10 godina primenjuje Program za unapređenje tehnologije ("Technology Enhancement Programme - TEP"), usmeren ka podršci i poboljšanju nastave i obrazovanja u oblasti tehnologije. U Program je uključeno više od 1.800 škola, što čini trećinu svih britanskih srednjih škola (11-13). Pored CAD/CAM tehnologija, podr žano je uvođenje i drugih modernih tehnologija, kao što su "pametni materi-jali", inteligentno upravljanje, internet i dr. Na taj način se ne samo osavremenjuje kurikulum, već i ističe značaj poznavanja i primene novih tehnologija, kako sa stanovišta korišćenja kroz potrošačke proizvode, tako i sa stanovišta uključivanja u moderne tržišne tokove i sveopšteg razvoja.
Na sličan način je u Aus t r a l i ji kreiran kurikulum za nove tehnologije u srednjim stručnim školama (14). Primer je The Queensland Studies Authority, statutarno telo odgovorno za razvoj obrazovanja, testi-ranje, ocenjivanje, modernizaciju i akreditaciju. Posebno važan aspekt odnosi se na sveobuhvatno obrazovanje za primenu informacionih i komunikacionih tehnologija ("Information and Communication Technology - ICT").
U Americi je 1999. godine osnovan tzv. K-12 obrazovni program sa osnovnom idejom da znatno unapredi tradicionalne pristupe obrazovanju uvođenjem savremenih tehnologija i metodologija (1, 9, 17).
Cilj je iskoristiti dobre strane klasičnog obrazovanja, ali pojačati ih prednostima koje pružaju informacione tehnologije, kao i obezbediti veće učešće roditelja. Na taj način se učenici motivišu da svoje znanje i veštine stiču kroz istraživanje i iskustvo, uz pomoć svojih savetnika, nastavnika i roditelja. Ku ri k u l u m je zasnovan na suštinskim pretpostavkama vezanim za mogućnosti i ponašanje dece. Naime, deca su prirodno radoznala i receptivna. Ukoliko im predočimo zanimljive (praktične) probleme za istraživanje, podstaknemo ih da o njima razmišljaju, a uz to im pružimo neophodnu pomoć, obezbedićemo im bogato i stimulativno okruženje u kome će lako osetiti radost saznavanja. Tako naučeni koncepti su čvršći, potpuniji i trajniji.
Drugo važno telo u Americi u sferi obrazovanja, u oblasti tehnike, tehnologije i inženjerstva, jeste ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology). Iako u osnovi okrenuto akademskom nivou obrazovanja i profesionalnog usavršavanja, ovaj odbor ima veliku ulogu i u davanju preporuka u vezi s programima obrazovanja u srednjim i višim školama. Osnovni moto kojim se rukovode pri akreditaciji obrazovnih programa je "važnije je šta je naučeno, nego šta je podučavano". Zato se u programu K-12 , kao i u preporukama ABET-a, strogo potencira da dobar kurikulum treba da uključi mogućnost da učenici i studenti samostalno mogu izvoditi eksperimente, kreirati modele i praviti prototipove, odnosno da imaju aktivni odnos prema nastavi, učenju i ličnom usavršavanju, a ne samo da budu pasivni posmatrači. Važan aspekt takvog obrazovanja predstavlja i stalna saradnja s kompanijama i fabrikama, što dodatno doprinosi sticanju pragmatičnih znanja i veština (1, 7-9, 16-17). Pri tome se podrazumeva i potencira intenzivna primena informacionih tehnologija.
Poređenje našeg obrazovnog sistema sa drugima je nužno i važno. Za to je neophodno načiniti daleko širu analizu nego što je to bio zadatak ovog rada. Međutim, neki indirektni pokazatelji mogu ukazati na kvalitet pristupa i metodologija koje se praktikuju kod nas. Na slici 5. dat je skup modela raznih proizvoda koje su kreirali učenici srednjih škola u Velikoj Britaniji, Aus t r a l i ji , Americi i Srbiji (konkretno, učenici II, III i IV razreda obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca). Po mišljenju autora, rezultati su veoma ohrabrujući (Ključ slike: Modeli proizvoda učenika iz Srbije (konkretno, učenika II, III i IV razreda obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca): c, f, h, i, k, m, p, s, v, x, z, z1, z2).
Slika 5: 3D modeli učenika srednjih škola iz V. Britanije, Australije,Amerike i Srbije
Potencijali u ovoj oblasti očigledno postoje. U osnovi dobar je i koncept savremenih obrazovnih profila mašinske struke koji se neguju u Srbiji. Ono što se postavlja kao izazov u narednom periodu svakako je formiranje posebnog strukovnog tela čiji bi zadatak bio sveobuhvatno delovanje usmereno ka stalnom osavremenjavanju, korigovanju i unapređivanju obrazovnih programa zasnovanih na primeni novih tehnologija. Suštinski važan aspekt u ovom angažovanju vezan je za kreiranje standarda i instru-menata kojim bi se obezbedila održivost uloženih napora. Zadatak takvog tela treba da bude i jasnije povezivanje programa obrazovanja na različitim nivoima - od osnovnog do visokoškolskog. Ostvarivanje postavljenih ciljeva bi se na taj način kontinuirano pratilo, a dostizanje visokog stabilnog kvaliteta ubrzalo.
Diskusija i zaključci
Dosadašnji napori na uvođenju novih tehnologija u obrazovne pro-grame srednjih mašinskih škola u Srbiji daju zadovoljavajuće rezultate. U proteklom periodu stečeno je iskustvo na osnovu koga se mogu sprovesti nužne izmene u kurikulumu. Prošlo je više od pet godina intenzivnijeg izvođenja nastave po predviđenom programu predmeta kompjuterska grafika i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje. U razvijenim zemljama sveta upravo je to period posle koga se praktikuju šire analize i redizajniranje kurikuluma. Narednom diskusijom želimo da ukažemo na jedan deo problema koji se mogu primetiti u dosadašnjem radu, sa namerom angažovanja šireg kruga profesionalaca u identifikovanju i drugih ključnih problema i iznalaženju mera za njihovo otklanjanje.
Aktuelni program
Trenutni program predmeta iz oblasti modeliranja proizvoda i procesa, pored dobrih strana, pokazuje i niz nedostataka. Teme koje se izučavaju tokom tri godine školovanja u velikoj meri su redundantne. To znatno skraćuje vreme potrebno za nadgradnju postojećih znanja i veština, kao i za realizaciju jednog broja predviđenih tema. Dodatna otežavajuća okolnost odnosi se i na praktičnu neusklađenost s programom obrazovanja obrazovnog profila. Naime, nekoliko stručnih predmeta (kao što su mašinski elementi, tehnologija obrade, osnovi konstruisanja i sl.) svojim programima predviđaju primenu računara, ali se zbog neobučenosti nastavnika to uglavnom ne čini. Broj i obim tema više odslikavaju sadržaj softverskih alata nego realnu potrebu i mogućnosti učenika i nastavnika. Sve to dovodi do situacije u kojoj se ličnom procenom nastavnika nastoji ostvariti minimum, čime se dodatno mogu narušavati suštinske odrednice kurikuluma.
Literatura
Postoji literatura za sve tri godine školovanja (18-22). Međutim, problemi su brojni. U ovoj oblasti promene su veoma česte. Metodologija modeliranja znatno je napredovala poslednjih godina, pa treba uvesti modifikacije koje su usmerene ka olakšanju realizacije ishoda obrazovanja. Programi predmeta ne obavezuju primenu konkretnog softvera za izvođenje nastave. Već je napomenuto da se u Srbiji koristi nekoliko različitih softvera za tu namenu. Knjige su pisane isključivo za dva: jedina knjiga za II godinu odnosi se na Pro/DESKTOP (i to starije verzije), dok za III i IV godinu postoje knjige dve grupe autora - Zavoda za udžbenike i nastavna sredstva i Tehničke škole iz Trstenika - i odnose se na Pro/ENGINEER. Jasno je da je nedostatak literature veliki! Posebno kada se ima u vidu da jedan deo objavljenih knjiga nije pisan uvažavajući pedagoške, psiho-loške i kognitivne aspekte adolescenata, već u velikoj meri predstavljaju direktan, neadaptiran prevod "help" fajlova softvera. Izlaz iz ove situacije može biti kreiranje tzv. onlajne akreditovanih nastavnih materijala.
Softverska platforma
Mali broj softvera može obezbediti jedinstvenu platformu za rea-li zaciju plana i programa tokom svih godina školovanja. Posebna važno pitanje su, svakako, potrebe lokalne industrije. Tako posmatrano, možemo doći do dva pristupa: još veće diversifikacije softverskih rešenja ili gotovo do unifikacije - jedan do dva softvera, zavisno od regije. Softveri koji obezbeđuju jedinstvenu platformu vodeći su svetski softveri. Izazovno, ali... CAD/CAM softveri prikladni za nastavu u školama nisu prevedeni na srpski jezik. Ta jezička barijera može biti problem s kojim se ne susreću samo učenici, već i nastavnici (još izraženije!). Danas se u svetskim obrazovnim programima sve češće koriste tzv. edukacioni softverski agenti (10), ali su nama nedostupni. Iako vizuelizacija CAD/ CAM softvera znatjno olakšava komunikaciju i otklanja delimično navedene probleme, visoka obučenost i poznavanje jezika su veoma važni. Treba napomenuti da se permanentno obrazovanje stručnjaka u ovoj oblasti podrazumeva (3, 5-6, 11, 13-14, 16-17).
Obuka nastavnika i opremljenost škola
Do sada su zvanično održani seminari za samo dva pomenuta softvera. Postavlja se pitanje zašto nije bilo seminara koji će pomoći nastavnicima kako da izvode nastavu iz oblasti 3D modeliranja, što je potpuno različito od obuke za korišćenje komandi softvera. Vodeći svetski softveri poseduju toliko velike mogućnosti i zasnovani su na najnaprednijom konceptima inženjerske i informatičke prakse, da ih je gotovo opasno koristiti bez širih znanja iz oblasti. S druge strane, ti softveri imaju svoju (visoku) cenu i kao akademske verzije, zahtevajući, pri tom, i znatnu kvalitetnu hardversku podršku, što je takođe povezano s većim finansijskim ulaganjima. Neke od tih verzija zahtevaju rad u mreži, dakle iziskuju nova ulaganja.
Pedagoški, psihološki i kognitivni aspekti
Ogromnu pomoć nastavnicima i kreatorima programa treba da pruže stručnjaci iz oblasti pedagoških, psiholoških i kognitivnih nauka. S jedne strane, ta pomoć se ogleda u kreiranju modernih pristupa izvođenja nastave, a s druge, u boljem razumevanju obrazovnih koncepata u informatičkoj eri. Ne zaboravimo: učenici su u centru pažnje nastavničke profesije. Uprkos svemu, posebno pozitivni efekti uvođenja i izučavanja modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija sadržan je i u oslobađanju od straha od računara, povećanju interesovanja za tehniku (koja je inače sastavni deo svakodnevnog života) itd.
Ishodi učenja
Preobiman program predmeta može voditi ka njegovom proceduralnom ispunjavanju, prenebregavajući suštinske ishode. Ishodi treba da budu usmereni ka računarskom povezivanju ključnih stručnih znanja. U ovakvoj situaciji postoji velika opasnost da softver, koji se paralelno izučava, postane sam sebi svrha, odnosno da (manje ili više profesionalni) softver i čitava oblast poprimi ulogu "video igre". To znači da je neophodno učenje usmeriti ka ključnim stručnim znanjima mašinske struke, a softver koristiti kao sredstvo automatizacije i savremenog tehničkog izražavanja i komunikacije. CAD/CAM softver može se posmatrati kao tutor koji korisnicima omogućava istraživanje, razvija kreativnost i podiže efikasnost, (na)vodi korisnika na rešenje i smanjuje motorički napor kreiranja modela. Ali dominantni ishodi vezani su za sposobnost rešavanja mašinskih i tehničko-tehnoloških problema (konstrukcije mašinskih elemenata i sklopova, izvođenje tehnoloških postupaka i sl.).
Redizajn kurikuluma i programa
Prikazana analiza pokazuje da su se stvorili uslovi za redizajn kurikuluma u oblasti modeliranja proizvoda i procesa. S obzirom na to da se radi o specifičnoj oblasti koja sublimira više različitih disciplina, program kao strukturni okvir za organizaciju i realizaciju obrazovanja treba koncipirati tako da pokriva teme koje imaju praktični značaj za naše okruženje i okolnosti (uključujući globalne trendove obrazovanja i novih tehnologija, kao i strateški odnos prema prosperitetu.) . Pri tome, okosnicu takvog (re)programiranja sadržaja učenja u oblasti modeliranja proizvoda i procesa mora činiti obrazovanje zasnovano na ishodima (OZI), danas vodeće paradigme obrazovanja. Kao primer potrebnog redefinisanja programa možemo navesti redukciju suvišnih tema i izbor jedinstvene softverske platforme. Suštinski efekat ovakvih programskih promena ogleda se u stvaranju prostora za realizaciju ishoda. Ku r i k ul u m bi se, u tom slučaju, mogao neposrednije uskladiti s uzrasnim i razvojnim karakteristikama učenika, ali i šire zadovoljenje specifikacija koje proističu iz strukovnog i socijalnog partnerstva obrazovanja (zahtevi lokalne zajednice, industrije, stručnih udruženja, finansijskih institucija i organizacija i dr.) . Pravilnim usklađivanjem kurikuluma stvaraju se osnove za uvođenje oblasti modeliranja proizvoda i procesa i u osnovne škole. To se može učiniti kroz sekcije ili posebne nastavne jedinice, ali svakako predstavlja još jedan korak napred u dostizanju standarda i prakse u razvijenim zemljama.
Posebno važan aspekt čvršćeg promovisanja OZI pristupa vezan je za uvođenje standarda kvaliteta u obrazovanju. Konsekventno, neophodno je uspostaviti čitav niz mera koje će obezbediti kako metriku svih elemenata procesa obrazovanja, a posebno ishoda, tako i mere održivosti i poboljšanja kvaliteta.
Konačno, potenciramo dva bitna elementa predstojećih reformi. Kao prvo, veoma je važno jasnije promovisati koncept učenja kao (doživotnog) procesa u kome svi učenici mogu da učestvuju i postignu uspeh. Drugi element vezan je za sveobuhvatniju i intenzivniju primenu OZI principa, koji jasno definišu kompetencije učenika posle svake završene etape obrazovanja.
Autori se zahvaljuju Branku Peroviću, direktoru Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca, na komentarima i nizu sugestija koje su doprinele konačnom uobličavanju rada. Rad sadrži deo rezultata dobijenih u okviru projekta TR-6218A: "Razvoj softverskih rešenja u Internet/Intranet okruženju za integrisani razvoj proizvoda i procesa", koji finansira Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije.
Dr Goran Devedžić
Mašinski fakultet, Kragujevac
Jelena Maksić
Tehnička škola za mašinstvo i saobraća
Pregledni članak
REZIME
Rad analizira stanje u obrazovnom sistemu i perspektive daljeg razvoja u oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija. Prikazana je kratka uporedna analiza postignutih rezultata u našoj zemlji i zemljama razvijenog sveta. Na osnovu navedenih analiza, a imajući u vidu publikovane svetske trendove razvoja obrazovanja u ovoj oblasti, ukazano je na nedostatke u našem sistemu obrazovanja za 3D modeliranje proizvoda i procesa i predložene su mere za redizajniranje kurikuluma i prevazilaženje identifikovanih problema.
Uvod
Savremen razvoj tehnike i tehnologije inicira stalno preispitivanje, promene i usaglašavanje sadržaja i načina obrazovanja. Pri tom obrazovanje obuhvata sticanje, usvajanje i usavršavanje veština i znanja u različitim etapama i na različitim nivoima, saglasno civilizacijskim potrebama i potrebama okruženja. Značaj i uticaj, a i neminovnost informacionih tehnologija javljaju se u različitim oblastima ljudskog života i rada te i u obrazovanju. Obrazovanje u oblasti tehničkih disciplina, konkretno, ali ne isključivo mašinske struke, neizostavno uključuje intenzivnu pri-menu informacionih tehnologija (1-2, 4, 7-10)].
Oblast projektovanja proizvoda i procesa predstavlja okosnicu obrazovanja kadra mašinske struke (2-6). Njen položaj i značaj, kao i konkretna implementacija, neretko su odraz društvenih, ekonomskih, kulturnih, pa i političkih okolnosti, koje se uz to neprestano menjaju. Međutim, procesi globalizacije, pre svega u tržišnom, ali i u privrednom, industrijskom i ekonomskom smislu, doveli su do uspostavljanja novih koncepata kako u samoj oblasti projektovanja pro iz-voda i procesa, tako i u sferi obrazovanja. Moderni proizvodni kon cepti promovišu istovremenost (paralelnost) odvijanja većeg broja konstruk-cionih i proizvodnih aktivnosti. Cilj takvog ponašanja i rada je skraćenje vremena potrebnog za razvoj proizvoda od ideje do realizacije, uz postizanje visokog kvaliteta. Saglasno tome, koncepti obrazovanja kadra spremnog da prihvati navedene izazove baziraju se na intenzivnoj primeni računara u okviru stručnih disciplina, podrazumevajući pri tom visok nivo računarske pismenosti i osposobljenosti. Ti koncepti su u Srbiji uglavnom prihvaćeni i primenjuju se u manjoj ili većoj meri već niz godina. S druge strane, neažurnost u permanentnim promenama u metodologiji i pristupima ukazuje na neophodnost (ponovne) identifikacije ključnih sadržaja pojedinih disciplina, njihovih odnosa i redizajniranje kuri-kuluma radi obezbeđivanja efikasnog obrazovnog procesa.
Cilj ovog rada je da ukratko proanalizira deo istorije razvoja oblasti projektovanja proizvoda i procesa pomoću računara u Srbiji (u edukacionom smislu) i ukaže na moguće pravce unapređivanja. Osnovni motiv našeg istraživanja je činjenica da su do sada postignuti rezultati često u rangu evropskih i svetskih, ali sa znatno izraženom neusagla-šenošću kurikuluma s opterećenjem polaznika, njihovim mentalnim sposobnostima, metodološkim pristupima i sl. S jedne strane, polazne činjenice su ohrabrujuće, a utemeljene su na konkretnom poređenju sa pristupima i rezultatima postignutim u Zapadnoj Evropi, kao i sa rezultatima predstavljenim u svetskoj literaturi. S druge, iako opterećeni nedostacima, obrazovni nivo i tehnološka opremljenost predstavljaju dobru osnovu za primenu mera za prevazilaženje navedenih problema radi dostizanja visokog nivoa kvaliteta u obrazovanju. Rad analizira situaciju u sistemu obrazovanja u srednjim stručnim školama. Međutim, treba imati na umu da je obrazovni sistem ipak sistem, a kao takav čini skup povezanih elemenata koji dejstvuju kao celina. Stoga se nijedna etapa u obrazovanju uopšte, pa ni u stručnom obrazovanju tehničkih lica, ne može posmatrati izolovano. Zato izneta razmatranja treba posmatrati u širem kontekstu tehničkog obrazovanja, od osnovnog do visokoškolskog nivoa.
U narednom poglavlju dat je kratak istorijski razvoj oblasti mode-liranja mašinskih elemenata i konstrukcija, kako na srednjoškolskom nivou, tako i na univerzitetskom. Treće poglavlje prikazuje trenutno stanje i mogućnosti u ovoj oblasti, pre svega u srednjim mašinskim školama Srbije. Takođe su date i naznake stanja na univerzitetskom nivou. Kratak prikaz prakse u evropskim i drugim razvijenim zemljama sveta priložen je u četvrtom poglavlju. Budući da su se, prema našim saznanjima, stvorili uslovi za redizajn kurikuluma, u petom poglavlju iznosimo predlog mera za njegovu realizaciju, kroz diskusiju o dobrim i lošim stranama današnjeg pristupa. Izvedeni zaključci usmereni su ka prevazilaženju identifikovanih problema i osavremenjavanju obrazovanja u okviru tehničkih struka, a pre svega mašinske struke.
Razvoj oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija
Oblast računarskog modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija prvi put se u nastavnim programima srednjih stručnih (mašinskih) škola u Srbiji pominje 1994. godine (Prosvetni glasnik br. 1, 22 .1.19 94) - Podaci izneti u ovom poglavlju nemaju za cilj apsolutnu preciznost, već je namera da se ukaže na bitne prelomne trenutke (periode) od prve polovine 90-ih godina XX veka do danas. To je učinjeno u sklopu uvođenja obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje (MTKK). Sama oblast sadrži o osnovi dva predmeta ( sa stanovišta primene računara): kompjuterska grafika, izučava se u II razredu, i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija, izučava se i III i IV razredu. Oba predmeta danas sadrže trodimenzionalno (3D) modeliranje proizvoda, dok se drugi delom odnosi i na 3D modeliranje procesa. Treba napomenuti da su se 1998. godine (Prosvetni glasnik br. 6, 18.8.1998) izvršile značajne izmene u programu ovih predmeta, od kada se može smatrati da počinje novi pristup usmeren ka 3D zapreminskom modeliranju proizvoda i procesa. Elementi ove oblasti bili su ili su i dalje uključeni i u planove za drugi razred obrazovnih profila mašinski tehničar (MT) i tehničar numerički upravljanih mašina (TNUM) kroz predmet osnove kompjuterske grafike.
Promenama u planu i programu (od 2003. godine) obrazovnog profila tehničar numerički upravljanih mašina koje su, pre svega, donele promenu u nazivu obrazovnog profila - tehničar za kompjutersko upravljanje (TKU) - uveden je predmet modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija, koji se izučava u III razredu. Po programu, predmet se odnosi, u najvećoj meri, na ranije zastupljen predmet mašinski elementi 2, sa elementima primene računara i softvera za 3D modeliranje. Treba napomenuti da predmet računari u mašinstvu, u okviru obrazovnog profila mašinski tehničar, nije tretirao ovu oblast na način na koji se to danas čini (3D zapreminsko modeliranje). S druge strane, kroz primenu softvera za ravansko i prostorno crtanje (kao što je AutoCAD) i drugih aplikativnih softvera obezbeđivao je osnovu tehničke računarske pismenosti. Takođe je u izvesnom smislu imao uticaja na promovisanje i razvoj savremenije oblasti 3D modeliranja, tako da se danas u većoj meri primenjuje u okviru navedenog predmeta. Očigledno je da su mnoge aktivnosti na ovom planu, kao i vreme njihovog započinjanja, bile direktna posledica razvoja računara i informacionih tehnologija.
Slika 1: Razvoj oblasti računarskog modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija u srednjim mašinskim školama Srbije
Na univerzitetskom nivou (na mašinskim fakultetima) računarsko modeliranje proizvoda i procesa ima dužu tradiciju, ali je i u ovom slučaju bilo u najvećoj meri uslovljeno situacijom na polju računara i informacionih tehnologija (sl. 2). U istraživačkom smislu naši naučni-ci nisu kasnili za svetskim dostignućima, ali je uvođenje ovih disciplina u nastavu bilo otežano nedovoljno dobrom materijalnom situacijom.
Od kraja 80-ih godina XX veka intenzivnije se primenjuju sistemi za računarsko crtanje u okviru predmeta tehničko crtanje (sa kompjuterskom grafikom), ali i drugim, kao što su mašinski elementi, osnove/metode konstruisanja, projektovanje tehnoloških postupaka, tehnološki sistemi i dr. Može se primetiti da do polovine 90-ih godina gotovo da nije ni bilo zasebnih predmeta u okviru kojih se direktno i u celosti izučava problematika računarskog modeliranja proizvoda i procesa. Tada, što se može dovesti u vezu s pojavom četvrte generacije softverskih sistema za modeliranje proizvoda i procesa (4), fakulteti uvode predmete koji pod različitim nazivima i u različitom obimu promovišu računarom podržano projektovanje (engl. CopmuterAidedDesign - CAD) i računarom podržanu proizvodnju (engl. ComputerAidedManufacturing - CAM). To je pogotovu izraženo u poslednjoj reformi u duhu Bolonjske deklaracije.
Slika 2: Primena oblasti računarskog modeliranja proizvoda i procesa u nastavnim planovima mašinskih fakulteta Srbije
Ilustracije radi, na Mašinskom fakultetu u Kragujevcu izučavaju se predmeti CAD/CAM, napredne CAD/CAM tehnike, CNC obradni sistemi, brz razvoj prototipova, inverzno inženjerstvo i CMM, i dr., kojima su u najširem smislu integrisane savremene softverske tehnologije za projektovanje proizvoda i procesa. Budući da ova problematika zahteva simbiozu znanja iz različitih fundamentalnih i inženjerskih oblasti, navedeni predmeti se izučavaju od III godine studija.
Trenutno stanje oblasti modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija
U trenutku uvođenja obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje (1994. godine), kao i kasnije, u vreme donošenja izmena ( 1 9 9 8 . godine) mali broj srednjih škola je mogao da obezbedi tehničke mogućnosti za izvođenje nastave na način kako je to bilo zamišljeno. Glavni razlog je bila veoma teška materijalna situacija i, konsekventno, slaba (čak nikakva!) opremljenost računarskih kabineta. S druge strane, predložene novine su bile toliko velike sa stanovišta dotadašnje prakse, da veći deo nastavnog osoblja nije bio stručno osposobljen da ih sprovede.
Počevši od druge polovine 1999. godine organizovani su seminari stručnog usavršavanja nastavnika za izvođenje nastave na predmetima kompjuterska grafika i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija.ishoda obrazovanja. Sem toga, odnosili su se uglavnom na jedan do dva softvera, ne vodeći mnogo računa o specifičnim potrebama i mogućnostima učenika, nastavnika, kao ni o opremljenosti škola. Pri tom su podrazumevali realizaciju plana i programa navedenih predmeta primenom dva različita softvera, što je dovodilo i dovodi do niza neusaglašenosti, pa i problema u nastavi i dodatnim aktivnostima (na primer, prilikom organizacije takmičenja i sl.) . Međutim, iako u osnovi pozitivan potez, sa mnogim veoma značajnim rezultatima, ovi seminari su imali i nekih suštinskih nedostataka. Pre svega, bili su posvećeni obuci nastavnika za rad sa softverom, a ne za realizaciju
Gotovo paradoksalno, danas se u srednjim školama Srbije u oblasti modeliranja mašinskih elemenata, konstrukcija i proizvodnih procesa, primenjuje osam (ako ne i više) različitih softvera. Poređenja radi, u Velikoj Britaniji i Francuskoj koristi se uglavnom po jedan do dva na koji su ukazala njihova ministarstva prosvete, a i u ostalim razvijenim zemljama situacija se ne razlikuje previše (2, 11-15). U nastavi na domaćim univerzitetima koriste se uglavnom dva ili tri vodeća svetska softvera, ali se u istraživanjima i dopunskom radu sa studentima izučava više različitih (3-6, 15). Takva praksa je uobičajena i u svetu. Ovakva situacija ukazuje da na studije mašinstva i drugih oblasti tehnike danas dolaze kandidati sa veoma solidnom osnovom iz oblasti 3D zapreminskog modeliranja proizvoda i procesa. To predstavlja ogroman potencijal koji se može iskoristiti u procesima reforme visokog obrazovanja, naročito mašinstva.
Prema Konkursu za upis u srednje škole 2005/2006. godine ( Prosvetni pregled, specijalni broj, 2005), u Srbiji danas postoji 93 tehničke škole koje imaju mašinske obrazovne profile IV stepena, od kojih 89 imaju obrazovni profil mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje, 1 7 obrazovni profil tehničar za kompjutersko upravljanje (sve škole koje imaju profil TKU imaju i MTKK), a četiri škole nemaju nijedan od ova dva. Ukupan broj odeljenja na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje iznosi 120, što predstavlja oko 3.380 učenika (sl. 3). Broj odeljenja na obrazovnom profilu tehničar za kompjutersko upravljanje daleko je manji (za šta postoje objektivni razlozi) i iznosi 23, sa blizu 690 učenika (Moguće je da postoje neznatna odstupanja u podacima, pogotovu za područje Kosova, gde je broj učenika po odeljenju manji nego u drugim delovima Srbije. Međutim, ta odstupanja ne utiču na opštu sliku stanja u ovoj oblasti, što je osnovni cilj ovog rada).
Tehnička škola za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca obrazovala je od 1998. godine do sada 22 odeljenja, odnosno oko 660 učenika na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje i 10 odeljenja sa oko 300 učenika na obrazovnom profilu tehničar za kompjutersko upravljanje (sl. 4).
U Tehničkoj školi za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca u nastavi se koriste dva softvera:
- Pro/DESKTOP, u okviru predmeta kompjuterska grafika i osnove kompjuterske grafike3,
- PRO/ENGINEER, u okviru predmeta modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija (za oba obrazovna profila), dok se u ostalim srednjim mašinskim školama u Srbiji, pored ova dva koja su uglavnom zastupljena, koriste i SolidWorks, SolidEdge, Mechanical Desktop, Inventor, SolidCAM, EdgeCAM, Catia...
Slika 3: Zastupljenost obrazovnih profila mašinski tehničar zakompjutersko konstruisanje i tehničar za kompjutersko upravljanje u mašinskim školama Srbije
Slika 4: Zastupljenost profila mašinski tehničar za kompjuterskokonstruisanje i tehničar za kompjutersko upravljanje u Tehničkoj školi za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca
Osvrt na praksu u evropskim i zemljama razvijenog sveta
Oblast modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija izučava se u svim zemljama Evropske unije. Planovi i programi se razlikuju u manjoj ili većoj meri, kao i softveri koji se u tu svrhu koriste. Međutim, svima je zajednički imenitelj veoma sličan. To je sasvim razumljivo, imajući u vidu da su planovi i programi usklađeni s potrebama industrije i globalnog tržišta.
Kao karakteristični mogu se navesti sledeći pristupi. U Velikoj Britaniji se više od 10 godina primenjuje Program za unapređenje tehnologije ("Technology Enhancement Programme - TEP"), usmeren ka podršci i poboljšanju nastave i obrazovanja u oblasti tehnologije. U Program je uključeno više od 1.800 škola, što čini trećinu svih britanskih srednjih škola (11-13). Pored CAD/CAM tehnologija, podr žano je uvođenje i drugih modernih tehnologija, kao što su "pametni materi-jali", inteligentno upravljanje, internet i dr. Na taj način se ne samo osavremenjuje kurikulum, već i ističe značaj poznavanja i primene novih tehnologija, kako sa stanovišta korišćenja kroz potrošačke proizvode, tako i sa stanovišta uključivanja u moderne tržišne tokove i sveopšteg razvoja.
Na sličan način je u Aus t r a l i ji kreiran kurikulum za nove tehnologije u srednjim stručnim školama (14). Primer je The Queensland Studies Authority, statutarno telo odgovorno za razvoj obrazovanja, testi-ranje, ocenjivanje, modernizaciju i akreditaciju. Posebno važan aspekt odnosi se na sveobuhvatno obrazovanje za primenu informacionih i komunikacionih tehnologija ("Information and Communication Technology - ICT").
U Americi je 1999. godine osnovan tzv. K-12 obrazovni program sa osnovnom idejom da znatno unapredi tradicionalne pristupe obrazovanju uvođenjem savremenih tehnologija i metodologija (1, 9, 17).
Cilj je iskoristiti dobre strane klasičnog obrazovanja, ali pojačati ih prednostima koje pružaju informacione tehnologije, kao i obezbediti veće učešće roditelja. Na taj način se učenici motivišu da svoje znanje i veštine stiču kroz istraživanje i iskustvo, uz pomoć svojih savetnika, nastavnika i roditelja. Ku ri k u l u m je zasnovan na suštinskim pretpostavkama vezanim za mogućnosti i ponašanje dece. Naime, deca su prirodno radoznala i receptivna. Ukoliko im predočimo zanimljive (praktične) probleme za istraživanje, podstaknemo ih da o njima razmišljaju, a uz to im pružimo neophodnu pomoć, obezbedićemo im bogato i stimulativno okruženje u kome će lako osetiti radost saznavanja. Tako naučeni koncepti su čvršći, potpuniji i trajniji.
Drugo važno telo u Americi u sferi obrazovanja, u oblasti tehnike, tehnologije i inženjerstva, jeste ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology). Iako u osnovi okrenuto akademskom nivou obrazovanja i profesionalnog usavršavanja, ovaj odbor ima veliku ulogu i u davanju preporuka u vezi s programima obrazovanja u srednjim i višim školama. Osnovni moto kojim se rukovode pri akreditaciji obrazovnih programa je "važnije je šta je naučeno, nego šta je podučavano". Zato se u programu K-12 , kao i u preporukama ABET-a, strogo potencira da dobar kurikulum treba da uključi mogućnost da učenici i studenti samostalno mogu izvoditi eksperimente, kreirati modele i praviti prototipove, odnosno da imaju aktivni odnos prema nastavi, učenju i ličnom usavršavanju, a ne samo da budu pasivni posmatrači. Važan aspekt takvog obrazovanja predstavlja i stalna saradnja s kompanijama i fabrikama, što dodatno doprinosi sticanju pragmatičnih znanja i veština (1, 7-9, 16-17). Pri tome se podrazumeva i potencira intenzivna primena informacionih tehnologija.
Poređenje našeg obrazovnog sistema sa drugima je nužno i važno. Za to je neophodno načiniti daleko širu analizu nego što je to bio zadatak ovog rada. Međutim, neki indirektni pokazatelji mogu ukazati na kvalitet pristupa i metodologija koje se praktikuju kod nas. Na slici 5. dat je skup modela raznih proizvoda koje su kreirali učenici srednjih škola u Velikoj Britaniji, Aus t r a l i ji , Americi i Srbiji (konkretno, učenici II, III i IV razreda obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca). Po mišljenju autora, rezultati su veoma ohrabrujući (Ključ slike: Modeli proizvoda učenika iz Srbije (konkretno, učenika II, III i IV razreda obrazovnog profila mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca): c, f, h, i, k, m, p, s, v, x, z, z1, z2).
Slika 5: 3D modeli učenika srednjih škola iz V. Britanije, Australije,Amerike i Srbije
Diskusija i zaključci
Dosadašnji napori na uvođenju novih tehnologija u obrazovne pro-grame srednjih mašinskih škola u Srbiji daju zadovoljavajuće rezultate. U proteklom periodu stečeno je iskustvo na osnovu koga se mogu sprovesti nužne izmene u kurikulumu. Prošlo je više od pet godina intenzivnijeg izvođenja nastave po predviđenom programu predmeta kompjuterska grafika i modeliranje mašinskih elemenata i konstrukcija na obrazovnom profilu mašinski tehničar za kompjutersko konstruisanje. U razvijenim zemljama sveta upravo je to period posle koga se praktikuju šire analize i redizajniranje kurikuluma. Narednom diskusijom želimo da ukažemo na jedan deo problema koji se mogu primetiti u dosadašnjem radu, sa namerom angažovanja šireg kruga profesionalaca u identifikovanju i drugih ključnih problema i iznalaženju mera za njihovo otklanjanje.
Aktuelni program
Trenutni program predmeta iz oblasti modeliranja proizvoda i procesa, pored dobrih strana, pokazuje i niz nedostataka. Teme koje se izučavaju tokom tri godine školovanja u velikoj meri su redundantne. To znatno skraćuje vreme potrebno za nadgradnju postojećih znanja i veština, kao i za realizaciju jednog broja predviđenih tema. Dodatna otežavajuća okolnost odnosi se i na praktičnu neusklađenost s programom obrazovanja obrazovnog profila. Naime, nekoliko stručnih predmeta (kao što su mašinski elementi, tehnologija obrade, osnovi konstruisanja i sl.) svojim programima predviđaju primenu računara, ali se zbog neobučenosti nastavnika to uglavnom ne čini. Broj i obim tema više odslikavaju sadržaj softverskih alata nego realnu potrebu i mogućnosti učenika i nastavnika. Sve to dovodi do situacije u kojoj se ličnom procenom nastavnika nastoji ostvariti minimum, čime se dodatno mogu narušavati suštinske odrednice kurikuluma.
Literatura
Postoji literatura za sve tri godine školovanja (18-22). Međutim, problemi su brojni. U ovoj oblasti promene su veoma česte. Metodologija modeliranja znatno je napredovala poslednjih godina, pa treba uvesti modifikacije koje su usmerene ka olakšanju realizacije ishoda obrazovanja. Programi predmeta ne obavezuju primenu konkretnog softvera za izvođenje nastave. Već je napomenuto da se u Srbiji koristi nekoliko različitih softvera za tu namenu. Knjige su pisane isključivo za dva: jedina knjiga za II godinu odnosi se na Pro/DESKTOP (i to starije verzije), dok za III i IV godinu postoje knjige dve grupe autora - Zavoda za udžbenike i nastavna sredstva i Tehničke škole iz Trstenika - i odnose se na Pro/ENGINEER. Jasno je da je nedostatak literature veliki! Posebno kada se ima u vidu da jedan deo objavljenih knjiga nije pisan uvažavajući pedagoške, psiho-loške i kognitivne aspekte adolescenata, već u velikoj meri predstavljaju direktan, neadaptiran prevod "help" fajlova softvera. Izlaz iz ove situacije može biti kreiranje tzv. onlajne akreditovanih nastavnih materijala.
Softverska platforma
Mali broj softvera može obezbediti jedinstvenu platformu za rea-li zaciju plana i programa tokom svih godina školovanja. Posebna važno pitanje su, svakako, potrebe lokalne industrije. Tako posmatrano, možemo doći do dva pristupa: još veće diversifikacije softverskih rešenja ili gotovo do unifikacije - jedan do dva softvera, zavisno od regije. Softveri koji obezbeđuju jedinstvenu platformu vodeći su svetski softveri. Izazovno, ali... CAD/CAM softveri prikladni za nastavu u školama nisu prevedeni na srpski jezik. Ta jezička barijera može biti problem s kojim se ne susreću samo učenici, već i nastavnici (još izraženije!). Danas se u svetskim obrazovnim programima sve češće koriste tzv. edukacioni softverski agenti (10), ali su nama nedostupni. Iako vizuelizacija CAD/ CAM softvera znatjno olakšava komunikaciju i otklanja delimično navedene probleme, visoka obučenost i poznavanje jezika su veoma važni. Treba napomenuti da se permanentno obrazovanje stručnjaka u ovoj oblasti podrazumeva (3, 5-6, 11, 13-14, 16-17).
Obuka nastavnika i opremljenost škola
Do sada su zvanično održani seminari za samo dva pomenuta softvera. Postavlja se pitanje zašto nije bilo seminara koji će pomoći nastavnicima kako da izvode nastavu iz oblasti 3D modeliranja, što je potpuno različito od obuke za korišćenje komandi softvera. Vodeći svetski softveri poseduju toliko velike mogućnosti i zasnovani su na najnaprednijom konceptima inženjerske i informatičke prakse, da ih je gotovo opasno koristiti bez širih znanja iz oblasti. S druge strane, ti softveri imaju svoju (visoku) cenu i kao akademske verzije, zahtevajući, pri tom, i znatnu kvalitetnu hardversku podršku, što je takođe povezano s većim finansijskim ulaganjima. Neke od tih verzija zahtevaju rad u mreži, dakle iziskuju nova ulaganja.
Pedagoški, psihološki i kognitivni aspekti
Ogromnu pomoć nastavnicima i kreatorima programa treba da pruže stručnjaci iz oblasti pedagoških, psiholoških i kognitivnih nauka. S jedne strane, ta pomoć se ogleda u kreiranju modernih pristupa izvođenja nastave, a s druge, u boljem razumevanju obrazovnih koncepata u informatičkoj eri. Ne zaboravimo: učenici su u centru pažnje nastavničke profesije. Uprkos svemu, posebno pozitivni efekti uvođenja i izučavanja modeliranja mašinskih elemenata i konstrukcija sadržan je i u oslobađanju od straha od računara, povećanju interesovanja za tehniku (koja je inače sastavni deo svakodnevnog života) itd.
Ishodi učenja
Preobiman program predmeta može voditi ka njegovom proceduralnom ispunjavanju, prenebregavajući suštinske ishode. Ishodi treba da budu usmereni ka računarskom povezivanju ključnih stručnih znanja. U ovakvoj situaciji postoji velika opasnost da softver, koji se paralelno izučava, postane sam sebi svrha, odnosno da (manje ili više profesionalni) softver i čitava oblast poprimi ulogu "video igre". To znači da je neophodno učenje usmeriti ka ključnim stručnim znanjima mašinske struke, a softver koristiti kao sredstvo automatizacije i savremenog tehničkog izražavanja i komunikacije. CAD/CAM softver može se posmatrati kao tutor koji korisnicima omogućava istraživanje, razvija kreativnost i podiže efikasnost, (na)vodi korisnika na rešenje i smanjuje motorički napor kreiranja modela. Ali dominantni ishodi vezani su za sposobnost rešavanja mašinskih i tehničko-tehnoloških problema (konstrukcije mašinskih elemenata i sklopova, izvođenje tehnoloških postupaka i sl.).
Redizajn kurikuluma i programa
Prikazana analiza pokazuje da su se stvorili uslovi za redizajn kurikuluma u oblasti modeliranja proizvoda i procesa. S obzirom na to da se radi o specifičnoj oblasti koja sublimira više različitih disciplina, program kao strukturni okvir za organizaciju i realizaciju obrazovanja treba koncipirati tako da pokriva teme koje imaju praktični značaj za naše okruženje i okolnosti (uključujući globalne trendove obrazovanja i novih tehnologija, kao i strateški odnos prema prosperitetu.) . Pri tome, okosnicu takvog (re)programiranja sadržaja učenja u oblasti modeliranja proizvoda i procesa mora činiti obrazovanje zasnovano na ishodima (OZI), danas vodeće paradigme obrazovanja. Kao primer potrebnog redefinisanja programa možemo navesti redukciju suvišnih tema i izbor jedinstvene softverske platforme. Suštinski efekat ovakvih programskih promena ogleda se u stvaranju prostora za realizaciju ishoda. Ku r i k ul u m bi se, u tom slučaju, mogao neposrednije uskladiti s uzrasnim i razvojnim karakteristikama učenika, ali i šire zadovoljenje specifikacija koje proističu iz strukovnog i socijalnog partnerstva obrazovanja (zahtevi lokalne zajednice, industrije, stručnih udruženja, finansijskih institucija i organizacija i dr.) . Pravilnim usklađivanjem kurikuluma stvaraju se osnove za uvođenje oblasti modeliranja proizvoda i procesa i u osnovne škole. To se može učiniti kroz sekcije ili posebne nastavne jedinice, ali svakako predstavlja još jedan korak napred u dostizanju standarda i prakse u razvijenim zemljama.
Posebno važan aspekt čvršćeg promovisanja OZI pristupa vezan je za uvođenje standarda kvaliteta u obrazovanju. Konsekventno, neophodno je uspostaviti čitav niz mera koje će obezbediti kako metriku svih elemenata procesa obrazovanja, a posebno ishoda, tako i mere održivosti i poboljšanja kvaliteta.
Konačno, potenciramo dva bitna elementa predstojećih reformi. Kao prvo, veoma je važno jasnije promovisati koncept učenja kao (doživotnog) procesa u kome svi učenici mogu da učestvuju i postignu uspeh. Drugi element vezan je za sveobuhvatniju i intenzivniju primenu OZI principa, koji jasno definišu kompetencije učenika posle svake završene etape obrazovanja.
Autori se zahvaljuju Branku Peroviću, direktoru Tehničke škole za mašinstvo i saobraćaj iz Kragujevca, na komentarima i nizu sugestija koje su doprinele konačnom uobličavanju rada. Rad sadrži deo rezultata dobijenih u okviru projekta TR-6218A: "Razvoj softverskih rešenja u Internet/Intranet okruženju za integrisani razvoj proizvoda i procesa", koji finansira Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije.