Инженерная педагогика

УДК 377:378

ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАК СРЕДСТВО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ

ВЫПУСКНИКА ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА

С. И. Дворецкий1, Н. П. Пучков2, Е. И. Муратова1, В. П. Таров3

Кафедры: “Технологическое оборудование и прогрессивные технологии” (1),

“Высшая математика” (2), “Конструирование машин и аппаратов”(3), ТГТУ Ключевые слова и фразы: инновационные образовательные технологии; качество подготовки инженера; модель подготовки специалиста; повышение квалификации преподавателей; проектная деятельность; профессиональная компетентность;

средства компьютерной поддержки учебного процесса.

Аннотация: Рассмотрена система формирования готовности выпускников технических вузов к проектной деятельности и ее роль в решении проблемы повышения качества подготовки специалистов. Обоснована необходимость инноваций в проектно-конструкторской подготовке студентов технических вузов. Разработана модель подготовки специалиста механико-машиностроительного профиля к проектной деятельности и определены дидактические условия ее реализации. Рассмотрена технология организации учебно-познавательной деятельности студентов, обеспечивающая эффективное освоение современной методологии, организационных форм и средств проектирования сложных технических объектов. Проанализированы возможности новых информационных технологий для активизации учебно-познавательной деятельности студентов. Приведены результаты комплексных педагогических исследований сформированности уровня готовности студентов к проектной деятельности.

Введение Ключевыми понятиями, определяющими качество подготовки специалиста, в мировой практике признаны квалификация и компетентность. Первое понятие положено в основу стандартизации образования, второе, как более мобильное, - в практику адаптации специалистов к реальным условиям производства. В психологопедагогических исследованиях под квалификацией понимают степень и вид профессиональной обученности работника, наличие у него знаний, умений и навыков, необходимых для выполнения определенной работы [8]. На наш взгляд, оценивая качество подготовки выпускника технического вуза, правильнее говорить не об обученности, а о готовности к профессиональной деятельности, которая, кроме системы знаний, умений и навыков, включает характеристики профессионально значимых качеств специалиста и его мотивационной сферы, поэтому в качестве критерия сформированности проектной культуры специалиста далее будем употреблять этот термин.

Профессиональная компетентность – один из основных критериев качества подготовки специалистов. Как показывает опыт, профессионально компетентным может быть лишь тот специалист, который способен воспроизводить полученные в вузе знания на уровне творчества, способен проектировать объекты своей профессиональной деятельности. Если будущий специалист – инженер, то он должен уметь проектировать новые машины, аппараты, производства, средства контроля и т.п., инженер – экоISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU. номист должен уметь составлять бизнес-план, выполнять проектирование организационных структур, систем управления маркетингом, персоналом, уметь осуществлять разработку моделей принятия управленческих решений, систем управления объектами и т.п.

Анализ экономической политики Российской Федерации, прогнозов и программ осуществления структурных сдвигов в экономике и перспектив развития ее отраслей, а также опыта преодоления кризисных явлений в зарубежных странах показывает, что главным стратегическим направлением вывода экономики из кризиса, ее стабилизации и развития может стать обеспечение высокого уровня конкурентоспособности отечественных товаров на внешнем и внутреннем рынках. Для этого необходимы разработка, освоение и внедрение новых прогрессивных технологий и оборудования, модернизация функционирующих технических объектов с целью резкого снижение ресурсо- и энергоемкости производства, повышения качества и достижения высоких экологических характеристик производимой продукции. Реализация таких сложных программ возможна только в условиях развертывания широкомасштабных научноисследовательских и инженерно-инновационных работ, которые потребуют соответствующего кадрового обеспечения специалистами с высшим техническим образованием [6]. Исходя из этого, подготовка высококвалифицированных специалистов для инновационной деятельности в области инженерного проектирования становится одной из главных задач системы высшего профессионального образования на ближайшую и отдаленную перспективу, и проблема повышения качества инженерной подготовки, формирования требуемого в современных условиях уровня готовности выпускников технических вузов к профессиональной деятельности приобретает особую актуальность.

За последние годы в инженерной педагогике появилось большое количество новых технологий радикального, комбинаторного и модифицирующего характера, направленных как на совершенствование отдельных элементов учебного процесса, так и системы инженерного образования в целом [1, 7, 11]. Такой всплеск, на наш взгляд, обусловлен, во-первых, значительным изменениями, произошедшими в обществе и техносфере, а, во-вторых, появлением в российских технических вузах интеллектуальных и материально-технических ресурсов, необходимых для инновационной деятельности. Можно выделить следующие основные направления инноваций в подготовке специалистов с высшим техническим образованием:

• разработка и внедрение в учебный процесс информационных технологий, обеспечивающих тотальное использование современных компьютерных средств не только при подготовке специалистов, но и в последующей их профессиональной деятельности;

• создание психолого-педагогических условий и разработка методического обеспечения для непрерывного формирования и развития креативных качеств личности будущего специалиста, необходимых для интеллектуальной инженерной деятельности;

• формирование у студентов методологической основы инженерных знаний и системного технического мышления за счет использования в учебном процессе междисциплинарных учебно-методических комплексов;

• оптимизация соотношения фундаментальной, общепрофессиональной и специальной компонент в образовательных программах инженерной подготовки за счет фундаментализации специальных и профессионализации фундаментальных дисциплин;

• индивидуализация траекторий подготовки специалистов, направленная на удовлетворение разнообразных потребностей заказчиков образовательных услуг.

Для всех перечисленных инновационных технологий характерен системный подход к организации учебного процесса, сближение структур учебной и профессиональной деятельности, определение дидактических условий, обеспечивающих достижение целей обучения, экспериментальная проверка и комплексная оценка эффективности ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU.

предлагаемых инноваций. Несмотря на то, что большая часть разработанных в последние годы педагогических технологий содержит научно-методические рекомендации по внедрению инноваций в учебный процесс, эффективная реализация приведенных в них концептуальных положений требует дальнейших исследований с учетом специфики конкретной инженерной специальности и ресурсов конкретного технического университета.

Проблема формирования готовности специалиста к проектной деятельности Проблема формирования готовности будущих инженеров к профессиональной деятельности многоаспектна, однако ее решение всегда связано с необходимостью разрешения основного противоречия между социальным заказом на подготовку конкурентоспособного специалиста и его отражением в государственном образовательном стандарте и учебном процессе конкретного вуза. Это основное противоречие можно конкретизировать рядом других:

• между современным уровнем развития общества и техносферы, определяющим необходимость системной организации инженерной подготовки, и сложившейся педагогической практикой обучения студентов в техническом вузе;

• между возросшими квалификационными требованиями к специалисту с высшим техническим образованием и недостаточной разработанностью теоретических и методических основ формирования готовности к выполнению профессиональных функций;

• между профессиональной средой деятельности современного специалиста с высшим техническим образованием и учебной средой, в которой осуществляется его подготовка;

• между сложившимся подходом к процессу профессиональной подготовки в технических вузах и необходимостью разработки и внедрения инновационных технологий формирования готовности к проектной деятельности;

• между возросшим вниманием к проблеме качества высшего профессионального образования и недостаточной разработанностью критериев, методов и технологии оценки личностно- и профессионально-значимых качеств специалиста.

Разрешению вышеназванных противоречий посвящено большое количество исследований, однако многие вопросы, в том числе вопрос формирования готовности современного инженера к инновационной проектной деятельности, как цели получения естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных знаний в техническом вузе требуют дальнейшего изучения и разработки научно-обоснованной целостной методической системы организации проектной подготовки в условиях технического университета.

В настоящее время можно выделить следующие виды профессиональной деятельности выпускника технического вуза: производственно-технологическую, организационно-управленческую, проектно-конструкторскую, научно-исследовательскую, экспертную и инновационную. Анализ российских Государственных образовательных стандартов последнего поколения по подготовке инженеров различных специальностей показывает, что примерно 70-80 % квалификационных требований к профессиональным знаниям, умениям и навыкам специалиста прямо или косвенно относится к сфере проектно-конструкторской деятельности. На наш взгляд, имеется несколько причин такого обстоятельства:

• Проектирование технических объектов является наиболее динамично развивающимся видом инженерной деятельности с постоянно совершенствующимися методами, средствами и организационными формами решения проектно-конструкторских задач, что проявляется в широком использовании возможностей современных САПР, переходе от фазового к совмещенному сетевому проектированию.

• При проектировании происходит синтез научно-технических знаний, полученных при многостороннем рассмотрении и исследовании технического объекта ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU. в процессе выполнения других видов профессиональной деятельности, поэтому функции инженера-проектировщика в последние годы значительно расширились и включают все больше элементов научно-исследовательской, организационно-управленческой, производственно-технологической, экспертной деятельности.

• Специфика решаемых профессиональных задач для инженеров различных специальностей проявляется, прежде всего, в проектной деятельности, поскольку именно она наиболее полно отражает предметную среду деятельности специалиста, ее структуру, уровни и этапы функционирования технических систем.

• Необходимость повышения проектной культуры специалиста связана с усложнением задач проектирования новых наукоемких производств, требованием системного подхода к созданию и инженерно-техническому обеспечению всех этапов функционирования технического объекта.

Приведенные аргументы свидетельствуют о том, что совершенствование проектно-конструкторской подготовки будущих инженеров крайне необходимо и будет положительно влиять не только на формирование и развитие готовности выпускника технического университета к проектной деятельности, но и на профессиональную компетентность специалиста в целом.

Под проектно-конструкторской подготовкой мы понимаем системную организацию обучения, направленную на формирование готовности будущего специалиста к инновационной деятельности в области инженерного проектирования сложных технических объектов с учетом технологических, механических, материаловедческих параметров, экологических, экономических, эргономических и социально-психологических требований к результатам проектирования. Цель предлагаемой авторами технологии – организация системы подготовки будущих специалистов механикомашиностроительного профиля к проектно-конструкторской деятельности, обеспечивающей освоение студентами современной методологии, организационных форм и средств автоматизации инженерного проектирования и их эффективного применения в будущей профессиональной деятельности. Разработка технологии основана на сравнительном анализе наиболее существенных характеристик профессиональной среды деятельности современного инженера и учебной среды его подготовки, выявлении несоответствий между ними и корректировке учебного процесса за счет регионального компонента Государственного образовательного стандарта. Особенностью данной технологии является сближение структур учебной и профессиональной деятельности, поэтапное введение обучаемых в решение типовых проектно-конструкторских задач и формирование у студентов не только специальных инженерных знаний и практических навыков в области проектирования технических объектов, но и развитие профессионально значимых качеств личности.

Модель подготовки специалиста к проектной деятельности Алгоритм разработки модели подготовки специалиста к проектной деятельности заключался в анализе изменений в структуре инженерной деятельности, изучении квалификационных характеристик и должностных инструкций специалистов, учете региональных особенностей и прогнозов развития инженерного проектирования, изучении требований к современной проектно-технической документации, анализе Государственных образовательных стандартов подготовки специалистов, учебных планов и рабочих программ, квалификационных работ выпускников, отчетов ГАК, инновационных образовательных технологий подготовки инженеров в России и за рубежом.

Изменение структуры и содержания подготовки было направлено на заполнение белых пятен квалификационных характеристик, не нашедших отражения в стандартизованных дисциплинах, и изменение стандартизованных курсов с учетом региональных особенностей и возросших требований к уровню подготовки выпускников технических вузов посредством выявления типовых проектно-конструкторских задач, их трансформации в учебно-профессиональные задачи, выбора соответствующих форм организации учебного процесса и методов обучения.

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU.

При разработке модели подготовки специалистов мы исходили из принципов, изложенных в [9].

Разработка модели осуществлялась на трех уровнях: концептуальном, учитывающем логику овладения специальностью; технологическом, учитывающем стратегию обучения основам проектной деятельности; методическом, учитывающем компонентный состав и специфику организации системы обучения в соответствии с новыми социально-экономическими условиями. На рис. 1 представлена модель подготовки современного специалиста механико-машиностроительного профиля к проектной деятельности.

Реализация подготовки осуществляется в условиях учебно-информационной профессионально-ориентированной среды, имеющей свои компоненты, особенности, характеристики. Мониторинг качества проектно-конструкторской подготовки специалиста механико-машиностроительного профиля включает экспертную оценку и самооценку уровня и степени готовности к проектной деятельности.

Разработанная модель подготовки к проектной деятельности нацелена на овладение студентами понятийными знаниями, целенаправленное формирование компонентов системного инженерного мышления, овладение методологией проектирования сложных технических объектов, раскрытие творческого потенциала обучающихся.

Дидактические условия, обеспечивающие эффективную реализацию модели в учебном процессе, приведены в [3].

Технология поэтапного формирования готовности Под готовностью к проектной деятельности в контексте исследования понимается система знаний, умений, навыков (ЗУН) и профессионально важных качеств специалиста, позволяющих эффективно выполнять работу на различных уровнях и стадиях проектирования технических объектов. Уровень готовности – это соответствие фактической структуры готовности в целом и ее основных компонентов установленным нормам, требованиям, образовательным стандартам. В соответствии с результатами исследований проектно-конструкторской деятельности [5] в структуре готовности были выделены функционально-методологический, структурно-информационный и процедурно-организационный компоненты, каждый из которых включает мотивационную, когнитивную и операциональную составляющие.

Структура готовности к проектной деятельности приведена на рис. 2.

Готовность будущих специалистов к проектно-конструкторской деятельности в процессе обучения в вузе имеет качественно различные состояния, поэтому система подготовки разделена на этапы, преемственность между которыми и обеспечивает формирование заданного уровня готовности. Технология организации проектноконструкторской подготовки включает цели, структуру и содержание учебной деятельности на каждом этапе подготовки, учебные дисциплины, обеспечивающие формирование готовности к проектно-конструкторской деятельности, типы решаемых проектно-конструкторских задач, методы, средства компьютерной поддержки учебного процесса, формы организации учебно-познавательной деятельности, результаты обученности и развития мотивационной и операциональной сфер обучаемого.

В системе подготовки выделены четыре этапа: подготовительный, базовый, профессионально-ориентированный и профессионально-адаптационный, которым соответствует формирование готовности к:

• использованию фундаментальных знаний при решении проектноконструкторских задач;

• конструированию компонентов и изделий общетехнического назначения (деталей, сборочных единиц, типовых машин и механизмов);

• проектированию простых технических систем (отдельных технологических операций и специального технологического оборудования);

• проектированию сложных технических систем (технологических линий и промышленных объектов).

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU. Рис. 1 Модель подготовки специалиста к проектной деятельности ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU.

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU Цель подготовки на каждом этапе выглядит следующим образом.

1-2 семестры Формирование общих представлений о проектной деятельности и подготовке к ней в условиях технического университета, естественнонаучных основ инженерной деятельности, мотивационной и операциональной сфер профессиональной деятельности 3-5 семестры Формирование базовых ЗУН инженерного проектирования деталей, элементов конструкций машин и механизмов общего назначения, развитие профессионально важных качеств специалиста в мотивационной 6-8 семестры Формирование специальных инженерных ЗУН решения проектных задач, их интеграция с общепрофессиональными ЗУНами, развитие профессионально важных качеств специалиста в мотивационной и операциональной сферах 9-10 семестры Формирование ЗУН проектирования сложных технических объектов, апробация полученных навыков и профессионально значимых качеств при решении проектных задач в реальных производственных 9-12 семестры Cистематизация, расширение и закрепление профессиональных знамагистратура) ний, развитие навыков самостоятельного проведения экспериментальных исследований и оптимального проектирования новых технических систем, анализа эффективности разрабатываемых проектов Компьютерная поддержка процесса подготовки студентов Современное проектирование невозможно без использования новых информационных технологий [10]. Анализ технических и дидактических возможностей современных информационных и телекоммуникационных технологий позволил определить те аспекты в организации подготовки студентов к проектной деятельности, в которых они могут быть эффективно использованы:

• решение различного типа расчетно-графических задач с привлечением профессиональных программных продуктов;

• компьютерное моделирование технологических процессов и создание автоматизированных лабораторий удаленного доступа;

• использование информационных ресурсов глобальных и локальных сетей для оперативного сбора, обработки, хранения, обновления, тиражирования научной и учебно-методической информации;

• использование средств мультимедиа для повышения наглядности обучения и обеспечения индивидуальных образовательных траекторий подготовки специалиста;

• управление качеством профессиональной подготовки посредством применения системы АРМ преподавателя, сопряженного с АРМ студента.

Формирование умений и навыков работы с САПР осуществлялось в рамках программы “Компьютерный инжиниринг”, которая предусматривает сбалансированное сочетание специальной инженерной и информационно-технологической подготовки в течение всего периода обучения и решает следующие основные задачи:

• формирование методологической культуры специалиста за счет углубленного изучения общих закономерностей проектирования, выработки у студентов системы знаний и навыков поэтапной постановки целей и выбора методов ее достижения как ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2. Transactions TSTU.