Полный текст статьи
Печать

Аннотация. В статье рассматривается комплексный подход при подготовке молодёжи к творческой профессиональной деятельности на основе инженерного изобретательства на примере программы элитного технического образования, реализованной в Национальном исследовательском Томском политехническом университете. Комплекс мер был разработан и реализован при совместной деятельности ТПУ и ТОДОО «Хобби-центр».
Ключевые слова: инженерное изобретательство, компетенции, элитное техническое образование, основная образовательная программа

Введение

На современном этапе развития российской экономики, в условиях перехода на уровень «новой индустриализации», приоритет отдается инновационной деятельности, что приводит к росту потребности в специалистах, способных осуществлять комплексную профессиональную деятельность в области инженерно-технического творчества [1, 2]. Инженерное образование является одним из ключевых компонентов успешного перехода экономики нашей страны на качественно новый уровень, позволяющей перейти от сырьевой к высокотехнологичной [2, 3]. Современное образование в высшей школе должно быть построено таким образом, чтобы на выходе получать инженера с высокоразвитыми профессиональными компетенциями, способного комплексно решать задачи, стоящие перед ним на производстве [4-8]. Традиционный подход, сложившийся в системе высшего образования, в основном ориентирован на подготовку инженеров в системе репродуктивного накопления знаний, направленной на работу на каком-либо конкретном оборудовании. Данный подход приводит к тому, что у обучающихся слабо выражена мотивация к научно-техническому творчеству и зачастую отсутствуют условия (организационно-педагогические, материально-техническая база) для развития данной компетенции в стенах университета.

Одним из ключевых факторов при подготовке будущих инженеров является развитие у них способности к инженерному изобретательству и научно-техническому творчеству [9, 10, 11, 12]. Современная система инженерного образования должна гибко реагировать на все возрастающую потребность производства в высококвалифицированных кадрах, способных к качественно новому решению поставленных задач. В Законе Российской Федерации «Об образовании», в «Национальной доктрине образования в Российской Федерации до 2025 года» одной из основных задач называется – «подготовка высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий».

Основная часть

Образование, в том числе и высшее, в России регламентируется Федеральным государственным образовательным стандартом третьего поколения (ФГОС-3), в данном документе определен набор компетенций, которыми должен обладать бакалавр по окончанию учебного заведения [12]. Несмотря на то, что список как общекультурных, так и профессиональных компетенций весьма широк для каждого направления бакалавриата, во ФГОС-3 недостаточно подробно прописаны компетенции, которыми должен обладать инженер, способный осуществлять инженерно-изобретательскую деятельность. В связи с вышеизложенными фактами ведущие университеты России (в том числе, и НИ ТПУ) получили право разрабатывать собственные образовательные стандарты с опорой на ФГОС-3, отвечая современным вызовам. Так, в 2012 году был разработан Стандарт основных образовательных программ ТПУ (Стандарт ООП ТПУ) под редакцией профессора А.И. Чучалина [2, 13]. В данном Стандарте предпринята попытка решить проблему массовизации высшего образования, путем создания в НИ ТПУ трех образовательных траекторий, позволяющих студентам с разным уровнем начальной подготовки успешно осваивать образовательные программы вуза. Создание личностно-ориентированной образовательной среды в НИ ТПУ призвано помочь адаптироваться студентам, и «обеспечить качество подготовки выпускников к профессиональной деятельности». В НИ ТПУ предполагается три образовательных траектории:

•      основная траектория освоения ООП по базовому учебному плану (для студентов, имеющих качественную довузовскую естественнонаучную и математическую подготовку и способности на уровне не ниже среднего);

•      траектория освоения ООП по учебному плану, соответствующему системе элитного технического образования (ЭТО) ТПУ (для талантливых студентов с высоким качеством довузовской естественнонаучной и математической подготовки и способностями на уровне, значительно превышающем средний) [1, 2, 14, 15];

•      траектория освоения ООП по адаптированному учебному плану, обеспечивающему достижение требуемых ФГОС результатов обучения (для студентов, имеющих качество довузовской естественнонаучной и математической подготовки и способности на уровне ниже среднего).

Подобное деление студентов на траектории при освоении ООП позволили выделить талантливых студентов, с высоким уровнем подготовки и возможность обучать их по траектории элитного технического образования, которая была разработана в соответствии с международными критериями в области подготовки и сертификации профессиональных инженеров.

Но, несмотря на созданные условия, на наш взгляд, остается до конца не решенной проблема развития у студентов компетенции в области инженерного изобретательства и научно-технического творчества, не выработана целостная система и/или модель, своевременно отвечающая вызовам времени и опережающая подготовку студентов с учетом развития современной техники и технологий, и создания условий для реализации данной системы для непрерывного и поэтапного развития компетенции инженерного изобретательства и научно-технического творчества у бакалавров технических вузов [9-12].

Национальный исследовательский Томский политехнический университет является одним из лидеров в области инженерного образования в России. По данным экспертного рейтингового агентства «Эксперт РА» в 2014 г. НИ ТПУ занимает 7 место в числе российских университетов по качеству образования, востребованности выпускников и уровню научно-исследовательской активности. Среди мировых университетов позиция НИ ТПУ находится в диапазоне 500-550 по данным QS World University Rankings, 2014-2015. Одной из целей развития НИ ТПУ является вхождение в ТОП-100 лучших технических университетов. Миссией ТПУ является «повышение конкурентоспособности страны, обеспечивая за счет интернационализации и интеграции исследований, образования и практики подготовку инженерной элиты, генерацию новых знаний, инновационных идей и создание ресурсоэффективных технологий».

Указанные показатели недостижимы, если не будут найдены и реализованы новые подходы к подготовке конкурентоспособных специалистов в области техники и технологий. В 2004 г. в НИ ТПУ появилась траектория Элитного технического образования [1, 2], разработанная с учетом опыта ведущих мировых университетов, являющихся лидерами инженерного образования в области проектного обучения: Массачусетский технологический университет (программа Бернарда М. Гордона), Университет Торонто (Программа «Предпринимательство, лидерство, инновации и технологии в технике – ELITE»), Ольборгский университет и др.

Целью данной статьи является анализ эффективной подготовки бакалавров к творческой профессиональной деятельности на основе инженерного изобретательства авторами на примере траектории Элитного технического образования, реализуемой в НИ ТПУ. Концепцией обучения по траектории ЭТО является подготовка уникальных специалистов, способных к комплексной исследовательской, инновационной и предпринимательской деятельности. Реализация концепции способствует подготовке специалистов нового поколения, обладающих глубокими фундаментальными знаниями, развитыми личностными качествами, навыками проектной и командной работы. Одной из важнейших составляющих инженерной профессии является инженерное изобретательство, как способность решать технические задачи, внося что-то новое, используя инновационный подход. Развитие изобретательства в России влияет и на промышленное производство, можно увидеть взаимосвязь между внедрением современных разработок на производство и уровнем экономического развития страны.

С целью адаптации результатов обучения была использована двухконтурная модель ABET проектирования и реализации образовательной программы. ABET - Совет по аккредитации в области техники и технологи США (Accreditation Boardfor Engineeringand Technology), ведущая международная организация в области аккредитации образовательных программ. Образовательным стандартом ТПУ двухконтурная модель ABET рекомендована в качестве технологии проектирования образовательных программ вуза, так как позволяет максимально отвечать на запросы стейкхолдеров к качеству подготовки выпускников.

Данная модель была адаптирована и использована нами для проектирования процесса подготовки бакалавров к творческой профессиональной деятельности на основе инженерного изобретательства.

 

Рис. 1. Двухконтурная модель проектирования процесса формирования компетенций 

В процессе обучения в техническом вузе у бакалавров должны быть сформированы не только необходимые жизненные и профессиональные качества будущих специалистов, но и накоплен опыт успешной творческой, в том числе изобретательской деятельности. Но в традиционной модели обучения доля творческой деятельности при подготовке будущих инженеров в технических вузах не превышает 5 % от общего времени подготовки специалистов [4, 10]. Однако для согласования возрастающих потребностей современного мира, предъявляемых к выпускникам технических вузов, с возможностью их практического достижения необходимо вносить изменения в традиционную систему обучения. Траектория элитного технического образования показала высокую эффективность согласно отзывам стейкхолдеров и высоких результатов по развитию личностных и профессиональных компетенций. Студенты, окончившие программу элитного технического образования, устраиваются в ведущие российские и зарубежные компании: «Siemens», «Haliburton», «Schlumberger», «Газпром», «Сахалинская энергия», «Росатом», «Атомэнергомаш» и др. 

Анализ системы элитного технического образования, осуществляемой в НИ ТПУ, подтвердил правильность вектора развития и формирования творческих и изобретательских компетенций выпускников данной программы. Программа элитного технического образования, реализуемая в НИ ТПУ и разработанная с учетом мирового опыта, показывает, что выпускники данной программы являются более успешными и востребованными специалистами на рынке труда. Выпускники программы ЭТО НИ ТПУ обладают необходимым набором компетенций для успешной профессиональной деятельности. На данный момент программу успешно окончили 354 специалистов в области техники и технологий. Согласно отзывам стейкхолдеров, выпускники данной программы показывают уровень овладения профессиональные компетенция на 35 % выше по сравнению с выпускниками основной образовательной программы [4, 16]. С таким подходом видится возможным возрождение традиции инженерного изобретательства и перехода на качественно новый уровень развития техники и технологий в России.

Рис. 2.  Схема структурно-функциональной модели для проектирования процесса подготовки бакалавров к творческой профессиональной деятельности на основе инженерного изобретательства

При создании программы ЭТО был использован опыт ведущих мировых университетов, реализующих проектное обучение в технических вузах (MIT, Olin College, опора на концепцию CDIO и пр.) [17, 18, 19, 20].

Отбор на обучение по программе осуществляется в несколько этапов и рассчитан на студентов с высоким потенциалом и глубокими знаниями после окончания школьного обучения.

На протяжении всего обучения по данной программе студенты разрабатывают собственные инженерные проекты, ищут финансирование для своих проектов (участие в грантах и пр.) и представляют их для оценки на внеучебных мероприятиях, таких как "Школа инновационных проектов "I am an engineer" и на Всероссийской студенческой конференции "Ресурсоэффективным технологиям - энергию и энтузиазм молодых". Студенты, обучающиеся по программе ЭТО, представляли свои проекты и на мировом уровне, и на российском (победы на всероссийских конкурсах студенческих проектов) [21, 22].


Рис. 3. Схема организационно-педагогической модели реализации программы элитного технического образования в НИ ТПУ

Обучение базируется на дисциплинах, которые не преподаются в рамках ООП либо даются не достаточно глубоко:

1. Углубленное изучение физики, математики и экономики (на 30% больше, чем на основной траектории), английский язык (на 50 % больше аудиторных часов, чем по ООП).

2. Дополнительные дисциплины, которые реализуются по траектории ЭТО:

•      практическая психология для студентов (развиваются компетенции на командообразование, лидерство);

•      введение в проектную деятельность (развиваются компетенции командной и проектной работы, профессиональные инженерные компетенции);

•      введение в инженерное изобретательство (студенты начинают работать над собственными инженерными проектами);

•      теория решения изобретательских задач (поиск нестандартных решений и развитие творческого мышления);

•      инженерное предпринимательство;

•      проектный менеджмент;

•      основы ресурсоэффективности.

Выводы

За время реализации данной программы ее успешно окончили 354 студента, 231 из которых оценили развитие своих компетенций как более высокие по сравнению со студентами, которые обучались по только ООП [4]. Особо выделяются студентами как особо ценные и полезные для профессиональной деятельности навыки работы в команде, управление инженерными проектами, глубокие фундаментальные знания [4].

В дальнейшем планируется разработать и апробировать разноуровневый комплекс заданий, направленный на выявление степени сформированности компетенции инженерного изобретательства у бакалавров технических вузов и подготовке бакалавров к творческой профессиональной деятельности на основе инженерного изобретательства. 

Ссылки на источники

  1. Бутакова Е.С., Замятина О.М., Мозгалева П.И. К вопросу о подготовке элитных инженерных кадров: опыт России и мира // Высшее образование сегодня. 2013. №1. С. 20-25. 
  2. Чубик П.С., Чучалин А.И., Соловьев М.А., Замятина О.М. Подготовка элитных специалистов в области техники и технологий // Вопросы образования. 2013. № 2. C. 188-208.
  3. Боков Л.А., Поздеева А.Ф., Замятина О.М., Соловьев М.А. Проектно-ориентированные образовательные технологии в подготовке элитных специалистов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. №1. С. 105-109.
  4. Солодовникова О.М., Замятина О. М., Мозгалева П.И., Лычаева М.В. Формирование компетенций элитного технического специалиста. // Профессиональное образование в России и за рубежом.  2013. №11. C. 65-71.
  5. Zamyatina O.M., Solodovnikova O.M., Denchuk D.S. Formation and Analysis of Competencies in Elite Engineering Specialists. // В сборнике: 17 International Conference ICL2013. 2013. С. 389-392.
  6. Замятина О. М., Мозгалева П. И. Усовершенствование программы элитной технической подготовки: компетентностно-ориентированый подход // Инновации в образовании. 2013. № 10. C. 36-45.
  7. Замятина О.М., Гончарук Ю.О., Мозгалева П.И. Проведение оценки компетенций студентов с применением интернет-технологий // Образовательные технологии. 2013.  № 4. С. 79-83.
  8. Zamyatina O M., Mozgaleva P.I., Gulyaeva K.V., Sakharova E.T. Information technologies in engineering education project activity and competence assessment // В сборнике: International Multidisciplinary Scientific Conferences on Social Sciences and Arts (SGEM 2014): Psychology and psychiatry, sociology and healthcare, education. Vol. 3. С. 411-418.
  9. Замятина О.М., Чернов А.В., Садченко В.О. Разработка и реализация образовательного модуля «Инженерное изобретательство» в рамках программы элитного технического образования Томского политехнического университета // Изобретательство. 2014. №3. С.14-19.
  10. Замятина О.М., Солодовникова О.М., Садченко В.О. Образовательная среда, как способ мотивации студентов к изобретательской деятельности // Психология обучения. 2014. № 7. С. 14-22.
  11. Замятина О.М., Денчук Д.С., Садченко В.О. Инженерное изобретательство как основной компонент подготовки технических специалистов // Современные проблемы науки и образования. 2014. №5.
  12. Денчук (Елишева) Д. С., Замятина О. М., Минин М. Г., Садченко (Толмачева) В. О. Анализ компетенций инженерного изобретательства в практике российского и международного высшего профессионального образования [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. - 2014 - №. 6. - C. 1.
  13. Chuchalin A.I., Soloviev M.A., Zamyatina O.M., Mozgaleva P.I. Elite Engineering Program in Tomsk Polytechnic University – the way to attract talented students into Engineering // В сборнике: IEEE Global Engineering Education Conference, EDUCON 20132013. С. 1004-1008.
  14. Замятина О. М., Мозгалева П. И. Усовершенствование программы элитной технической подготовки: компетентностно-ориентированый подход // Инновации в образовании. 2013. № 10. C. 36-45/
  15. Zamyatina O.M., Mozgaleva P.I. Competence Component of the Project-Oriented Training of Elite Engineering Specialists // В сборнике: IEEE Global Engineering Education Conference, EDUCON 2014. С. 114-118.
  16. Замятина О.М., Кобызь Г.В. Разработка алгоритмов оценки и повышения уровня компетенций студентов. // Успехи современного естествознания. 2015. № 3. С. 181-189.
  17. Мозгалева П. И., Гуляева К. В., Замятина О. М. Информационные технологии для оценки компетенций и организации проектной деятельности при подготовке технических специалистов. // Информатизация образования и науки. 2013. №4. C. 30-46.
  18. Замятина О.М., Гончарук Ю.О., Мозгалева П.И. Проведение оценки компетенций студентов с применением интернет-технологий // Образовательные технологии. 2013.  № 4. С. 79-83.
  19. Мозгалева П.И., Замятина О.М. Технология проектной работы в системе элитной подготовки технического специалиста в ТПУ // Научное обозрение: гуманитарные исследования. 2012. № 4. С. 6-13.
  20. Zamyatina O.M., Mozgaleva P.I. IT Implementation in the Educational Process of Future Engineers by Means of the Project Activities and Competences Assessment // В сборнике: IEEE Global Engineering Education Conference, EDUCON 20132013. С. 1170-1176.
  21. Mozgaleva P.I., Gulyaeva K.V., Zamyatina O.M. The Project Fair: The Gamification Experience of Students’ Project Activity // В сборнике: The 8th European Conference on Games Based Learning ECGBL 2014. Vol. 1. С. 423-429.
  22. Zamyatina O M., Mozgaleva P.I., Gulyaeva K.V., Sakharova E.T. Information technologies in engineering education project activity and competence assessment // В сборнике: International Multidisciplinary Scientific Conferences on Social Sciences and Arts (SGEM 2014): Psychology and psychiatry, sociology and healthcare, education. Vol. 3. С. 411-418. 

Oxana M. Zamyatina
Ph.D., Assoc. Prof., Dept. of CSO, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Darya S. Denchuk
PhD student, Dept. of Engineering Pedagogy, Manager Dept. of Elite Engineering Education Department
National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Ksenia S. Bogrova
Student, Dept. of Geology and Minerals Prospecting, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Formation of engineering invention competencies in Elite Engineering Education Program at Tomsk Polytechnic University
The article addresses the integrated approach in training bachelor's degree students for creative professional activity on the basis of engineering invention, as exemplified by the Elite Engineering Education Program implemented at National Research Tomsk Polytechnic University.
Keywords: engineering invention, competencies, Elite Engineering Education program, traditional program.