Летние инженерные каникулы в НИУ "МЭИ"

В течение июня 2021 года столичным десятиклассникам была предоставлена возможность пройти образовательную практику на базе кафедр Национального исследовательского университета "МЭИ" в ходе двух смен Летних инженерных каникул. Данное образовательное событие организуется в нашем вузе ежегодно уже на протяжении 5 лет в рамках проекта Департамента образования и науки города Москвы "Инженерный класс".

Программа Инженерных каникул содержала в себе различные формы занятий для учащихся: лекции, практикумы, встречи с известными учеными, представителями энергетической отрасли и IT-компаний, виртуальные и очные экскурсии на промышленные предприятия и объекты ТЭК столичного региона, лабораторные работы с применением научно-исследовательского и учебного оборудования ведущих кафедр вуза, а также дистанционных образовательных технологий. Более 70% обучающего курса являлось практикоориентированным и преследовало цель комплексного погружения старшеклассников в вузовскую среду.

Занятия проходили на базе 32 кафедр и центров 10 институтов, входящих в состав НИУ "МЭИ". Впервые они были организованы в смешанном формате: с чередованием очных и дистанционных дней.

Всего в двух сменах приняло участие 327 старшеклассников из 18 столичных школ.

При регистрации учащиеся были разделены на группы по тематическим трекам, каждый из которых был закреплен за куратором от определенного института НИУ "МЭИ". Трек представлял из себя целостную учебную программу, реализованную в форме инженерных практикумов по тематическим направлениям "ИТ-технологии: от программирования до цифровой диагностики", "Информационная безопасность", "Веб-программирование", "Экономика и менеджмент предприятия",  "Моделирование и прототипирование", "Тепловая и атомная энергетика", "Возобновляемая энергетика и зелёные технологии", "Основы энергоэффективности и ресурсосбережения", "Электроэнергетика", "Радиотехника и электроника",  "Электротехника и цифровая схемотехника" и др. с последующей защитой индивидуальных мини-проектов или проведением итоговых инженерных игр и соревнований.

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

Специалисты крупнейших IT-компаний, таких как Google, Крок, Тинькофф-банк, в ходе лекций и мастер-классов дали представление юным специалистам об основах прототипирования, технологиях машинного обучения и искусственного интеллекта, разработке программного обеспечения и веб-приложений.

На практике в лабораториях кафедр вуза ребята выполнили эксперименты по ультразвуковому методу контроля, томографии, моделированию электрических цепей в электротехнике, встраиванию в изображение цифровых водяных знаков, оптическим эффектам.

На основе полученных знаний совместно с наставниками старшеклассники выполнили групповые и индивидуальные проекты. Одни из них были посвящены созданию программного продукта в сжатые сроки с использованием современных инструментов командной разработки (Git и GitHub), фреймворков для создания веб-приложений (ReactJS, NextJS, NodeJS) и платформ автоматизации развёртывания приложений. Вторая группа проектов относилась к алгоритмам обработки и преобразования изображений, а третья – к цифровой неразрушающей диагностике.

Занятия по четырём трекам Инженерно-экономического института (ИнЭИ) были посвящены трём направлениям.

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 и деятельности объектов топливно-энергетического комплекса на примере цепочки экономических последствий энергосбережения, принципов формирования тарифов на электроэнергию и тепло, финансового менеджмента, выбора рыночной стратегии, составления календарного графика ремонта оборудования и др. Приобретенные навыки школьники смогли применить в деловой игре "Корпорация+", а также при посещении действующей ТЭЦ университета.


На занятиях по второму направлению были рассмотрены вопросы информационной безопасности и этики, а также правовые аспекты защиты информации. Участники смогли на практике понять принципы работы приборов, используемых для защиты от перехвата аудио-визуальной информации в помещении. Наряду с этим, ребята изучили алгоритмы сетевой и криптографической защиты. С применением современного оборудования, юные инженеры занимались поиском радиозакладных устройств ("жучков"), шифрованием и расшифровкой файлов, проектированием систем видеонаблюдения. В заключение старшеклассники выполнили многоступечатые проекты по анализу основных угроз безопасности информации при пользовании смартфона, компьютера, беспроводных сетей или, например, при проведении киберспортивных турниров.

Четвертый трек был посвящен веб-разработке. В его ходе 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 верстку с помощью таблиц, подключать к странице стили CSS. Юным IT-специалистам рассказали основные принципы планирования разработки структуры и дизайна сайта, исходя из его тематики и целевой аудитории. В завершении курса каждый школьник разработал свой сайт с помощью конструктора WIX и получил рекомендации по его дальнейшему развитию от ведущих сотрудников Информационно-вычислительного центра НИУ "МЭИ", ежедневно участвующих в создании и усовершенствовании веб-решений по автоматизации деятельности университета и нескольких федеральных информационных систем.

На практических занятиях от представителей Института энергоэффективности и водородных технологий (ИЭВТ) десятиклассники обсуждали вопросы по снижению стоимости затрат на производство электроэнергии и уменьшению экологической нагрузки от вредных выбросов ТЭЦ, промышленных предприятий и при утилизации твердых коммунальных отходов. Параллельно с этим школьники рассматривали все процессы в энергетике под призмой анализа платежки за услуги ЖКХ (отопление, водо- и газоснабжение и др.) для своей квартиры или дома. Юные гости вуза посетили учебный центральный тепловой пункт МЭИ, а также выполнили эксперименты по выработке электроэнергии из мусора и водородного топлива. Представители компании Kelvion поделились с ребятами опытом по производству энергоэффективных систем теплообмена для ТЭЦ, нефтехимической отрасли, овощехранилищ. В качестве итогового задания учащиеся командными усилиями построили модель своей собственной замкнутой энергосистемы для снабжения своего домохозяйства.

Группа участников, выбравшая для Инженерных каникул Институт радиотехники и электроники (ИРЭ), на лабораторных практикумах от представителей сразу 8 кафедр познакомилась с базовыми принципами приёма, передачи и усиления радиосигналов, космической навигацией, получила навыки работы с направленными антеннами различных типов. Отдельные блоки занятий были посвящены цифровой схемотехнике, измерению физических величин в цепях переменного и постоянного тока. Наряду с этим, 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.

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-партнеров. Коллегами из компаний ПАО "ЗиО-Подольск", АО "Концерн Росэнергоатом", АО "Атомэнергопроект", АО "НПО "ЦНИИТМАШ", АО "Завод "Энергокабель" было дано комплексное представление о процессе проектирования, строительства и эксплуатации атомных электрических станций в России и мире. В данной высокотехнологической отрасли успешно применяются современные цифровые технологии: внедрение АСУТП, подбор специальных защищенных электрических кабелей для безопасной работы АЭС, компьютерное моделирование процессов, разработка новых покрытий и сплавов для атомных реакторов, трубопроводов станций, ёмкостей для хранения радиоактивных отходов и топлива и др. Отдельное внимание было уделено развитию безуглеродной энергетики в нашей стране на примере строительства солнечных электростанций. В завершении 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 в сеть выключатели, розетки и светильники. В данной деятельности важно помнить о правилах электробезопасности и охране труда. В ходе проведения опытов учащиеся измерили безопасное значение тока, которое может протекать 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 и компьютерной средой Tinkercad. 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 схемы автомата, регулирующего работу городского парковочного пространства с ограниченной вместимостью.

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 процесс передачи электроэнергии по высоковольтным линиям и её распределения на трансформаторных подстанциях. При этом была особо отмечена роль систем защиты и автоматики, молниезащитных сооружений, изолятоторов и дугогасительных устройств. В Школе юного энергетика НИУ "МЭИ" будущие инженеры смогли своими руками проделать занимательные физические эксперименты по электромагнетизму и применению тепла. Помимо этого, школьники имели возможность поучаствовать в инженерных состязаниях по сборке электрических схем "Соревнования юных электротехников" и в деловой игре по строительству и развитию объектов энергосистемы.

В связи с глобальным изменением климата на планете современным трендом в области генерации электроэнергии является развитие безуглеродных технологий, т.е. строительство и эксплуатация объектов возобновляемой энергетики: ветряных, солнечных, приливных, геотермальных и гидроэлектростанций. Данным аспектам был посвящен 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 России в перспективе до 2050 года" или расчет и проектирование модели генерирующей установки на базе ВИЭ для своего домовладения, основываясь на полученных среднесуточных графиках нагрузки и актуальной серийной линейке 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 для возведения энергетических объектов.

Образовательный трек Института энергомашиностроения и механики (ЭнМИ) был посвящен изучению основ создания трехмерных моделей в САПР, в частности в облачной среде Onshape. Перед юными инженерами стояла задача – разобраться в устройстве самостоятельно выбранного реально существующего объекта для моделирования, выполнить трехмерные детали его составляющих частей и их сборку. Для этого участники прошли длинный путь от создания эскиза и построения плоской модели до изучения сечений, комбинаций и преобразований трехмерных 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 из самых разных бытовых сфер: от механических часов до робота-скорпиона или модели морского военного корабля.

Инженерные каникулы являются важным этапом реализации проекта "Инженерный класс в московской школе" для учащихся столичных школ, позволяющим интегрировать полученные школьниками в течение учебного года базовые знания по профильным общеобразовательным и инженерным дисциплинам 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.

Третья летняя образовательная смена Инженерных каникул для десятиклассников в НИУ "МЭИ" запланирована на конец августа 2021 года. Регистрация будет открыта на Портале "Инженерный класс в московской школе".​

Видео​​