В НИУ «МЭИ» прошли летние смены Инженерных и ИТ-каникул для школьников

В период с 29 мая по 16 июня 2023 года в НИУ «МЭИ» прошли две летние смены Инженерных и ИТ-каникул для учащихся 10-х классов столичных школ.

1,5-недельный целостный профориентационный курс был насыщенным и содержал в себе интерактивные лекции от ведущих преподавателей и лучших студентов, встречи с учёными и представителями компаний-партнёров вуза, экскурсии в исследовательские центры, на промышленные предприятия, цифровые высокотехнологичные объекты, инфраструктуру ТЭК столичного региона, лабораторные работы и практикумы с применением научно-исследовательского и учебного оборудования кафедр университета, итоговые соревнования и деловые игры.

Предпрофессиональные каникулы преследовали цель комплексного погружения старшеклассников в вузовскую среду. Для этого программа на более чем 2/3 состояла исключительно из практикоориентированных занятий.

Мероприятие было организовано в рамках реализации проектов Департамента образования и науки города Москвы «Инженерный класс в московской школе» и «ИТ-класс в московской школе».

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

Всего в двух сменах приняло участие 180 юных инженеров и 163 будущих ИТ-специалистов из более чем 20 столичных школ.

При регистрации учащиеся были разделены на группы по тематическим направлениям, каждое из которых было закреплено за куратором от определенного института НИУ «МЭИ».

Для выбора учащимися Инженерных классов были доступны следующие треки: «Основы энергоэффективности и ресурсосбережения», «Возобновляемая энергетика и безуглеродные технологии», «Тепловая и атомная энергетика», «Экономика и менеджмент промышленного предприятия»,  «Электроэнергетика», «Моделирование и прототипирование», «Робототехника», «Радиотехника и электроника»,  «Электротехника и цифровая схемотехника».

На практических занятиях от представителей кафедры Промышленных теплоэнергетических систем Института энергоэффективности и водородных технологий (ИЭВТ) десятиклассники обсуждали вопросы генерации тепловой энергии и связанные с этим проблематики по оценке энергоэффективности, снижению стоимости затрат на производство электроэнергии и уменьшению экологической нагрузки от вредных выбросов. Юные гости вуза посетили музей ПАО «Мосэнерго» и энергетики Москвы, а также учебный центральный тепловой пункт МЭИ, где выполнили эксперименты по работе с тепловизионным оборудованием. Помимо этого, учащиеся изучили принципы формирования тарифов в счетах ЖКХ для жителей города. Школьники самостоятельно выполнили расчёт энергопотребления дома, оценили целесообразность перехода на другой тариф по оплате за электроэнергию, изучили существующие теплопотери зданий и способы их устранения.

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. Данным современным трендам был посвящен образовательный курс Инженерных каникул в Институте гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии (ИГВИЭ). На занятиях старшеклассникам было предложено разделиться на команды для решения кейс-задания по расчёту и проектированию модели генерирующей установки на базе ВИЭ для автономного потребителя, 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 природных строительных материалов, а также провести настоящие гидрогеологические исследования и картографирование местности для возведения энергетических объектов.

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 ОКБ «Гидропресс», АО «НИКИЭТ», АО «РАСУ», АО «Атомэнергопроект», АО «НПО «ЦНИИТМАШ», АО «Интерматик» было дано комплексное представление о процессе проектирования, строительства и эксплуатации тепловых и атомных электрических станций в России и мире. В данной высокотехнологичной отрасли успешно применяются современные цифровые технологии: внедрение АСУТП, микроконтроллерной техники, 3D-проектирование и печать, 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 АО «Атомэнергопроект» отдельное внимание было уделено проблемам сейсмоустойчивости современного поколения АЭС, а на кафедре Общей физики и ядерного синтеза НИУ «МЭИ» ребята смогли познакомиться с методом масс-спектрометрии остаточных газов в вакуумной камере плазменной установки.

В рамках трека «Экономика и менеджмент промышленного предприятия» на профильных кафедрах Инженерно-экономического института (ИнЭИ) были рассмотрены методы управления работой предприятий и организаций. Особое внимание, ввиду специфики направлений подготовки НИУ «МЭИ», было уделено процессам функционирования объектов топливно-энергетического комплекса на примере экономических последствий проведения мероприятий по энергосбережению, составления календарного графика ремонта оборудования, баланса интересов и др. Приобретённые умения по выбору рыночной стратегии и анализу конкурентов школьники смогли применить в деловой игре «Корпорация +». Особой точкой 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. Отдельное внимание было уделено формулированию миссии и цели предприятия, составлению диаграммы жизненного цикла и оргструктуры компании, а также правовым аспектам в работе.

В Институте электроэнергетики (ИЭЭ) участники первой летней смены под руководством экспертов попытались разобраться с особенностями и принципами функционирования энергетических систем. 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 электротехнике. Помимо этого, школьники имели возможность поучаствовать в реальных экспериментах на КРУЭ, учебном стенде для изучения основ АСУ ЭТО и тренировочном комплексе «Цифровая подстанция», а также в деловой игре по строительству и развитию объектов энергосистемы.

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

Первый из них был посвящен 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 автомобиля на радиоуправлении до барабанной установки.

В ходе обучения по модулю «Робототехника» учащиеся получали навыки по работе с современными робототехническими системами. В их задачи входило моделирование заданных траекторий движения схвата манипулятора и мобильной платформы с учётом кинематики меканум колёс. В ходе проводимого эксперимента ребята формировали сигналы управления для реализации заданного алгоритма, загружали сформированные данные в контур управления, снимали информацию с установленных датчиков и оценивали точность движения робота.

Кроме этого, все 10-классники посетили экскурсии в лаборатории обработки материалов и сварки, паровых и газовых турбин, ЦТПО МЭИ.

Группа участников, выбравшая для Инженерных каникул Институт радиотехники и электроники (ИРЭ), на лабораторных практикумах от представителей сразу 7 кафедр познакомилась с системами навигации для колёсных роботов, радиоэлектроникой, оптическими явлениями, оценкой показателей качества потокового видео, принципами «графического» программирования. Отдельные блоки занятий были посвящены цифровой схемотехнике: проектированию, моделированию и реализации базовых элементов интегральных микросхем. Ребята получили навыки по работе с паяльными станциями, осциллографами, генераторами сигналов. Параллельно 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. Увидеть различные инженерные и дизайнерские решения гости смогли в Музее света Международной светотехнической корпорации «БЛ-групп».

На площадке кафедры Электромеханики, электрических и электронных аппаратов  Института электротехники и электрификации (ИЭТЭ) юные исследователи познакомились с устройством домашней электропроводки и научились правильно подключать в сеть выключатели, розетки и светильники. Помимо этого, старшеклассники изучили принципы макетирования электронных устройств, состоящих из базовых компонентов, обучились основам работы с беспаечными платами. Используя новые 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. Также в рамках занятий слушатели познакомились с микроконтроллерной платформой Arduino и получили навыки пайки.

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.

Для школьников из ИТ-классов был представлен широкий спектр ИТ-направлений: «ИТ-технологии: от программирования до цифровой диагностики», «Информационная безопасность», «3D-моделирование и прототипирование», «Программирование микроконтроллеров и Интернет вещей».

Первый трек был реализован в Институте информационных и вычислительных технологий (ИВТИ). В его рамках ребята изучили современные тренды в области цифровой индустрии. Все участники, выбравшие это направление, были разделены на три тематические группы. Первая из них познакомилась со сферами применения технологий искусственного интеллекта в решении прикладных задач на примере мягких вычислений (soft computing), алгоритмов работы систем автоматизированного принятия решений, нейросетевых методов. Следующая команда ребят на углубленном 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, получаемых с первичных преобразователей, а также неразрушающим методам контроля и диагностики: магнитному, вихретоковому, тепловизионному, ультразвуковому.

На кафедре Безопасности и информационных технологий Инженерно-экономического института (ИнЭИ) в фокусе участников было рассмотрение вопросов информационной безопасности. Старшеклассники смогли на практике понять принципы работы программно-аппаратных и инженерно-технических средств защиты информации, разобрать сетевые и криптографические протоколы и алгоритмы. С применением современного оборудования юные ИТ-специалисты занимались поиском радиозакладных устройств («жучков»), шифрованием и расшифровкой файлов, проектированием систем сигнализации, изоляцией помещений от утечки аудио-визуальной информации. Отдельное внимание было уделено тем информационным процессам, с которыми школьники сталкиваются каждый день: экономическая безопасность при использовании банковских карт и приложений, надёжная работа с электронной почтой и защита подключений через беспроводные сети Wi-Fi.

В рамках практикумов на кафедре Инновационных технологий наукоёмких отраслей Института энергоэффективности и водородных технологий (ИЭВТ) учащиеся смогли самостоятельно собрать виртуальные 3D-модели реальных объектов из областей энергетики или авиастроения: дымовой трубы и градирни ТЭЦ, ветрогенератора, крыла самолета. Для этого им пришлось за короткий срок получить навыки работы в специализированной среде проектирования по созданию трёхмерных деталей и их сборок, а также визуализации структуры потока воздуха при обтекании различных тел. Наряду с этим, ребята смогли успешно применить свои знания из школьного курса математики, на основе которых они создали программную модель на языке Python для расчёта КПД тепловой электрической станции при различных параметрах. Оценить  практическую пользу и увидеть области внедрения выполненных ими проектов старшеклассники смогли в ходе экскурсии в Студенческое конструкторское бюро АО «Силовые машины».

В лабораториях кафедры Электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий Института электротехники и электрификации (ИЭТЭ) с помощью программно-аппаратных комплексов российской компании ОВЕН школьники командно решали задачи автоматизации различных инженерных процессов на примерах регулирования режима освещения в помещении, температуры в комнате или теплице, уровня воды в фонтане, скорости работы сборочного конвейера и др. Для этого юным ИТ-специалистам было необходимо придумать и реализовать собственный алгоритм управления на языке функциональных блок-схем (FBD) с использованием программируемых реле ПР-200 и среды программирования OWENLogic. Дополнительно ребята приобрели навыки работы с OPC-технологиями, создали мнемосхемы технологических процессов в Scada-системе с дублированием передаваемой информации в облачный сервис OwenCloud.

Предпрофессиональные каникулы являются важным этапом реализации городских проектов «Инженерный класс в московской школе» и «ИТ-класс в московской школе» для учащихся столичных школ, позволяющим интегрировать полученные школьниками в течение учебного года базовые знания по профильным дисциплинам и элективным 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 проекты на конференциях, конкурсах и смотрах разных уровней.

Участники, показавшие лучшие результаты по итогам финальных соревнований в каждой группе, были отмечены дипломами и награждены ценными подарками, которые они получили из рук первого проректора НИУ «МЭИ» Владимира Замолодчикова и проректора по международным связям Александра Тарасова.

​​