В течение двух недель июня учащиеся 10-х классов школ города Москвы имели возможность пройти образовательную практику на базе кафедр Национального исследовательского университета «МЭИ» в ходе первой смены летних Инженерных каникул.

Мероприятие было организовано в рамках проекта Департамента образования и науки города Москвы «Инженерный класс в московской школе».

Программа Инженерных каникул представляла из себя единый образовательный курс (36 академических часов), включающий различные формы занятий: лекции, практикумы, встречи с известными учёными, представителями энергетической отрасли и IT-компаний, виртуальные и очные экскурсии на промышленные предприятия и объекты топливно-энергетического комплекса столичного региона, лабораторные работы с применением научно-исследовательского и учебного оборудования ведущих кафедр вуза, а также дистанционных образовательных технологий.

Более чем на 70% обучающий курс является практикоориентированным и преследует цель комплексного погружения старшеклассников в вузовскую среду.

Занятия проходили на базе более чем 30 кафедр и центров 10 институтов, входящих в состав НИУ «МЭИ».

Всего в образовательной смене приняли участие 442 старшеклассника из 40 столичных школ.

При регистрации учащиеся были разделены на группы по тематическим трекам, каждый из которых был закреплён за куратором от определённого института НИУ «МЭИ». Трек – это целостная учебная программа, реализованная в форме инженерных практикумов с последующей защитой индивидуальных мини-проектов или проведением итоговых инженерных игр и соревнований. Тематические направления самые разнообразные: «ИТ-технологии: от программирования до цифровой диагностики», «Информационная безопасность», «Веб-программирование», «Экономика и менеджмент предприятия»,  «Моделирование и прототипирование», «Робототехника», «Тепловая и атомная энергетика», «Возобновляемая энергетика и зелёные технологии», «Основы энергоэффективности и ресурсосбережения, водородные технологии, технологии умного города», «Электроэнергетика и высоковольтные технологии», «Радиотехника и электроника»,  «Электротехника и цифровая схемотехника, техносферная безопасность».

В Институте информационных и вычислительных технологий (ИВТИ) Инженерные каникулы были посвящены изучению современных трендов в области цифровой индустрии.

Все участники, выбравшие этот трек, были разделены на три тематические группы. Первая из них познакомилась с принципами мягких вычислений (soft computing), алгоритмами работы систем автоматизированного принятия решений, нейросетевыми методами, искусством прототипирования. Следующая команда на углублённом уровне занималась цифровой обработкой изображений с помощью языка Python, подробно разбирая вопросы кодирования цвета, изменения яркости и чёткости, цветокоррекции, стеганографии. В третьей группе основное внимание было уделено цифровой обработке сигналов и неразрушающим методам контроля и диагностики: вихревым, тепловым, ультразвуковым и оптическим.

На практике в лабораториях кафедр вуза будущие ИТ-специалисты выполнили эксперименты по томографии, моделированию электрических цепей в электротехнике, встраиванию в изображение цифровых водяных знаков, оптическим эффектам.

На кафедрах Инженерно-экономического института (ИнЭИ) были реализованы образовательные программы по трём трекам.

В рамках первого из них рассматривались экономические и кадровые аспекты управления работой предприятий и организаций. Особое внимание ввиду специфики направлений подготовки НИУ «МЭИ» было уделено процессам функционирования объектов топливно-энергетического комплекса на примере цепочки экономических последствий энергосбережения, составления календарного графика ремонта оборудования и др. Приобретённые умения по выбору рыночной стратегии и анализу конкурентов школьники смогли применить в деловой игре «Корпорация +». Особым мероприятием программы стала деловая игра «Фабрика процессов по бережливому производству», где было рассмотрено управление качеством потока создания ценности: технологический процесс и технологическая операция, диаграмма загрузки сотрудников, балансировка, поточное, выталкивающее и вытягивающее производство. Для освоения навыков менеджмента в энергетике было организовано посещение действующей ТЭЦ университета и музея ПАО «Мосэнерго».

На занятиях по второму направлению были рассмотрены вопросы информационной безопасности. Участники смогли на практике понять принципы работы программно-аппаратных и инженерно-технических средств защиты информации, разобрать сетевые и криптографические протоколы и алгоритмы. Применяя современное оборудование, юные инженеры занимались поиском радиозакладных устройств («жучков»), шифрованием и расшифровкой файлов, проектированием систем видеонаблюдения, изолировали помещения от утечки аудиовизуальной информации. В заключение старшеклассники выполнили многоступенчатые проекты по анализу основных угроз безопасности данных при пользовании смартфоном, компьютером, Wi-fi. Отдельное внимание было уделено правовым аспектам защиты информации.

Третий трек был посвящён веб-разработке. В ходе курса школьники познакомились с IT-инфраструктурой НИУ «МЭИ» и ближе узнали все области, где необходима профессия веб-разработчика. На лабораторных работах учащиеся изучили основы языка разметки HTML, научились осуществлять вёрстку с помощью таблиц, подключать к странице стили CSS. Юным IT-специалистам раскрыли основные принципы планирования, разработки структуры и дизайна сайта, исходя из его тематики и целевой аудитории, тестирования веб-продуктов, а также управления цифровыми проектами. В завершение курса участники в командах разработали свой сайт с помощью конструктора и получили рекомендации по его дальнейшему развитию от ведущих сотрудников Информационно-вычислительного центра НИУ «МЭИ».

На практических занятиях от представителей Института энергоэффективности и водородных технологий (ИЭВТ) десятиклассники обсуждали вопросы генерации тепловой энергии и связанные с этим проблемы оценки энергоэффективности, снижения стоимости затрат на производство электроэнергии и уменьшения экологической нагрузки от вредных выбросов. Юные гости вуза посетили павильон «Умный город» на ВДНХ, учебный центральный тепловой пункт МЭИ, а также выполнили эксперименты по работе с тепловизионным оборудованием. Помимо этого, учащиеся послушали лекцию «Водородная и электрохимическая энергетика», познакомились с технологическими цепочками по производству, хранению, транспортировке и применению водородного топлива, а также приняли участие в мастер-классе по электролизу. Серия занятий, проходившая в Студенческом конструкторском бюро вуза, познакомила будущих инженеров с технологиями реверс-инжиниринга, которые на сегодняшний день становятся очень актуальными. Старшеклассники узнали, как работают 3D-сканеры, для чего они применяются в энергетическом машиностроении, а также самостоятельно смогли создать трёхмерную модель на основе настоящей лопатки газовой турбины и других объектов.

Группа участников, выбравшая для Инженерных каникул Институт радиотехники и электроники (ИРЭ), на лабораторных практикумах от представителей сразу 7 кафедр познакомилась с базовыми принципами приёма, передачи и усиления радиосигналов, оптической микроскопией, получила навыки работы с промышленной электроникой. Отдельные блоки занятий были посвящены цифровой схемотехнике, измерению физических величин в цепях переменного и постоянного тока. Ребята получили навыки по работе с паяльными станциями, осциллографами, генераторами сигналов. Параллельно будущие инженеры подробно погрузились во все аспекты профессии светотехника, занимающегося проектированием осветительных систем для различных типов помещений и пространств, базируясь на особенностях восприятия человеком зрительной информации в различных условиях. Увидеть различные инженерные и дизайнерские решения в реальной жизни гости смогли в Музее света Международной светотехнической корпорации «БЛ-групп».

Занятия в Институте тепловой и атомной энергетики (ИТАЭ) были построены на тесном сплаве академических знаний от ведущих преподавателей кафедр вуза и практического опыта представителей предприятий-партнёров. Коллегами из компаний ПАО «ЗиО-Подольск», АО «Атомэнергопроект», АО «НПО «ЦНИИТМАШ», АО «АСЭ», АО «Завод «Энергокабель», АО «ОЭК», АО «Интерматик», АО «РАСУ», ПАО «Мосэнерго» было дано комплексное представление о процессе проектирования, строительства и эксплуатации тепловых и атомных электрических станций в России и мире. В данной высокотехнологической отрасли успешно применяются современные цифровые технологии: внедрение АСУТП, микроконтроллерной техники, 3D-проектирование и печать, подбор специальных защищённых электрических кабелей для безопасной работы ТЭС и АЭС, компьютерное моделирование процессов, разработка новых покрытий и сплавов для атомных реакторов, трубопроводов станций, ёмкостей для хранения радиоактивных отходов и топлива и др. Часть промышленных площадок юные участники смогли посетить в ходе уникальных очных экскурсий. Представителями ГК «Хевел» отдельное внимание было уделено развитию безуглеродной энергетики в нашей стране на примере строительства солнечных электростанций. В завершение практических занятий школьники в своих мини-проектах рассказали экспертам, как атомные технологии помогают человечеству, например, в таких областях, как медицина, водный транспорт, космические исследования.

На площадке кафедр Института электротехники и электрификации (ИЭТЭ) юные исследователи познакомились с устройством домашней электропроводки и научились правильно подключать к сети выключатели, розетки и светильники. В этой деятельности важно помнить о правилах электробезопасности и охране труда. В ходе проведения опытов учащиеся измерили безопасную величину силы тока, который может проходить через тело человека при работе с электрическими цепями. Помимо этого, старшеклассники изучили принципы макетирования электронных устройств, состоящих из базовых компонентов, обучились основам работы с беспаечными платами. Используя полученные знания, практиканты собрали несколько простых схем, таких как сенсорный выключатель, реле времени, реле с задержкой на отключение, которые в дальнейшем могут использоваться при создании систем автоматизации умного дома. По итогам каждый из ребят смог выполнить свой индивидуальный проект на отладочном тренажёре, реализовав алгоритм управления на языке функциональных блок-схем (FBD) с использованием программируемых реле ПР-200 и среды программирования OWENLogic.

В Институте электроэнергетики (ИЭЭ) участники летней смены под руководством экспертов попытались разобраться с функциональными особенностями и принципами построения энергетических систем в различных странах мира. Учащиеся на реальных установках и виртуальных 3D-моделях изучили процессы передачи электроэнергии по высоковольтным линиям и её распределения на трансформаторных подстанциях. При этом была особо отмечена роль систем защиты и автоматики, молниезащитных сооружений, изоляторов и дугогасительных устройств. В Школе юного энергетика НИУ «МЭИ» будущие инженеры смогли своими руками поставить занимательные физические эксперименты по электромагнетизму и теплотехнике. Также школьники имели возможность поучаствовать в реальном эксперименте на ТЭЦ МЭИ и КРУЭ, в деловой игре по строительству и развитию объектов энергосистемы.

Для минимизации влияния антропогенных факторов на глобальное изменение климата и снижения углеродного следа в России и мире вводится в эксплуатацию всё большее число объектов возобновляемой энергетики: ветровых, солнечных, приливных, геотермальных и гидроэлектростанций. Этим современным трендам был посвящён образовательный курс Инженерных каникул в Институте гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии (ИГВИЭ). На занятиях десятиклассникам было предложено разделиться на команды для решения изобретательских задач и кейс-заданий, таких, как, например, «Энергетический форсайт ВИЭ в России» или расчёт и проектирование модели генерирующей установки на базе ВИЭ для своего домовладения, с основой на полученные среднесуточные графики нагрузки и актуальную серийную линейку фотоэлектрических преобразователей и ветрогенераторов различных производителей. На практикумах в лаборатории гидравлики НИУ «МЭИ» ребята познакомились с принципом работы гидравлической машины и явлением гидравлического удара, пневмоавтоматикой. Наряду с этим, участники смогли испытать на прочность различные типы строительных материалов, а также провести настоящие гидрогеологические исследования и картографирование местности для возведения энергетических объектов.

В Институте энергомашиностроения и механики (ЭнМИ) впервые было реализовано два разносторонних образовательных трека.

Первый из них был посвящён изучению основ создания трёхмерных моделей в САПР T-FLEX CAD. Перед юными инженерами стояла цель разобраться в устройстве самостоятельно выбранного реально существующего объекта для моделирования, выполнить трёхмерные детали его составляющих частей, их сопряжение и сборку. Для этого участники прошли длинный путь от создания эскиза и построения плоской модели до изучения сечений, комбинаций и преобразований трёхмерных тел. Также ребята познали основы реверс-инжиниринга и проектирования. В итоге каждый ученик по окончании обучающего курса создал уникальную 3D-модель объекта с индивидуальным дизайном: от роботов из фильма «Звёздные воины» до тормозных дисков и пневмоцилиндров для автомобилей.

В ходе обучения по абсолютно новому образовательному модулю учащиеся получали навыки по работе с многозвенными манипуляторами в современных средах программирования и математических пакетах. В их задачи входило снимать и обрабатывать данные при автоматическом перемещении робота в заданную точку, моделировать движение звеньев по определённой траектории, оценивать работу двигателей, установленных в различных сочленениях.

Все ребята посетили экскурсии в лаборатории обработки материалов и сварки, паровых и газовых турбин.

Несколько групп участников Инженерных каникул из всех институтов посетили Военный учебный центр НИУ «МЭИ», где познакомились с современными образцами летательных аппаратов, техники и светотехническим оборудованием для аэродромов.

Инженерные каникулы являются важным этапом реализации проекта «Инженерный класс в московской школе» для учащихся столичных школ, позволяющего интегрировать полученные школьниками в течение учебного года базовые знания по профильным техническим дисциплинам и элективным инженерным курсам с реальными задачами, решаемыми на производстве и в лабораториях вуза.

В дальнейшем школьники смогут использовать полученные в ходе мероприятия знания в своей научно-исследовательской деятельности и представить свои инженерные проекты на конференциях, конкурсах и смотрах разных уровней.

Вторая летняя образовательная смена Инженерных каникул для десятиклассников в НИУ «МЭИ» запланирована на конец августа 2022 года. Регистрация будет открыта на портале проекта «Инженерный класс в московской школе» в разделе «Календарь мероприятий».

Источник: Факультет довузовской подготовки МЭИ