ПРИЛОЖЕНИЕ В. Фрагменты рабочей программы по дисциплине «Введение
в специальность»...206
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Структурно-логическая схема междисциплинарных
связей...210
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Стратегия конструирования технологического объекта...213
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Фрагменты рабочей программы по дисциплине «САПР»...214
0 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Основные этапы графической подготовки...220
~ ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Структура и фрагменты мультимедийного учебника...221
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Компьютерная поддержка проектных процедур...226
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Содержание междисциплинарного курсового проекта...232
ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Темы проектов, выполненных по заказу ОАО «Кондитерская фирма ТАКФ» и результаты дипломного проектирования...235
ПРИЛОЖЕНИЕ М. Анкета эксперта...239
ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Результаты обработки эксперимента...241
Ф
§
Ш'
4 ВВЕДЕНИЕ
Эволюция техносферы и изменяющиеся социально-экономические условия неизбежно приводят к трансформации инженерной деятельности, а, следовательно, и системы высшего технического образования, выполняющей социальный заказ на подготовку специалистов машиностроительного профиля.
Анализ современной экономической политики России и прогнозов ее развития показывает, что главным стратегическим направлением стабилизации общества является обеспечение высокого уровня конкурентоспособности отечественных товаров на внешнем и внутреннем рынках. Решение данной стратегической задачи требует системной организации научно-исследовательской и инженерно-инновационной деятельности по созданию энерго- и ресурсосберегающих безотходных производств и повышению качества производимой продукции. Это актуализирует подготовку специалистов к инновационно-проектной деятельности, определяя ее как одну из главных задач системы высшего технического образования.
По мнению Дж. К Джонса [68], современному проектированию присуща тенденция, определяющая его направленность не столько на сам разрабатываемый объект, сколько на происходящие в ходе его освоения и использования изменения в сфере производства, сбыта и потребления. В данном контексте мы считаем наиболее перспективной инновационно-проектную деятельность, предполагающую процессы создания и инженерно-технического обеспечения всех этапов функционирования социотехнических систем. Необходимость разработки таких систем влечет за собой постоянное совершенствование методов, средств и организационных форм инновационно-
t,
проектной деятельности, что проявляется в системном подходе к проектированию, применении методов математического моделирования и оптимизации, широком использовании возможностей CAD/CAM/CAE-систем, переходу к CALS-технологням и «сквозному» проектированию технических объектов.
5 Очевидно, что процесс подготовки специалистов к инновационно-
jt проектной деятельности в условиях технического вуза должен быть организо-
ван с учетом постоянно меняющихся задач инженерного проектирования. Под подготовкой к инновационно-проектной деятельности в контексте исследования понимается система обучения, обеспечивающая освоение студентами современной методологии, организационных форм и средств проектирования социотехнических систем с целью формирования системно-целостного виде-^ ния информационно-профессиональной сущности проектных процедур. Ин-
новационно-проектная деятельность современного специалиста машиностроительного профиля заключается в выполнении проектов, направленных на получение технологически новых или улучшенных продуктов или процессов на основе современных технологий компьютерного проектирования.
Важнейшие теоретические предпосылки подготовки специалистов к проектированию социотехнических систем мы находим в философской, психолого-педагогической и специальной литературе, раскрывающей различные Ш аспекты проектной деятельности: закономерности развития технических зна-
ний и эволюции инженерной деятельности (В. Г. Горохов,-О. В. Долженко, О. Д. Симоненко, В. В. Чешев и др.); философские, социальные и психологические -¦ особенности проектной деятельности (А. А. Добряков, Б. Ф. Ломов, И. И. Ляхов, П. К. Энгельмейер и др.); методологические основы инженерного проектирования (М. Азимов, Б. Е. Беркман, С. И. Дворецкий, Дж. К. Джонс и др.) и использования САПР (Д. И. Батищев, В. В. Кафаров, И. П. Норенков, А. В. Петров и др.); структуру и особенности формирования инженерного мыш-ления и развития креативного типа личности (Г. С. Альтшуллер, М. М. Зинов-кина, Т. В. Кудрявцев, А. Ф. Эсаулов и др.).
Анализ проведенных различными авторами исследований позволяет сделать вывод о том, что вопросы теории и практики подготовки специалистов к инновационно-проектной деятельности в условиях технического вуза требуют дополнительного изучения.
Проблема формирования готовности специалистов к инновационно- проектной деятельности многоаспектна, однако, ее решение всегда связано с необходимостью разрешения основного противоречия между социальным заказом на подготовку конкурентоспособного специалиста и возможностью государственного образовательного стандарта его реализовать. Проведенные нами исследования и опыт практической работы позволили конкретизировать данное противоречие, рассмотрев его как противоречие между:
• возросшими квалификационными требованиями к инновационно-проектной деятельности выпускника технического вуза и недостаточной разработанностью теоретических и методических основ подготовки специалиста;
• изменившимися методами, средствами и формами проектной деятельности и сложившейся педагогической практикой подготовки к ней студентов в условиях технического вуза;
• постоянно возрастающей сложностью, многообразием прикладного ж, прогр
т
'ж, программного обеспечения САПР и уменьшением объема учебной нагрузки
на изучение фундаментальных дисциплин, недостаточной оснащенностью учебного процесса современными технологиями компьютерного проектирования.
Разрешение сформулированных противоречий определило выбор темы исследования, проблема которого заключается в необходимости определения и теоретического обоснования подготовки специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности.
Цель исследования теоретически обосновать и экспериментально проверить методику подготовки специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях высшей школы.
Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки современного специалиста в условиях высшей технической школы, а ¦+, ег0 предметом - подготовка специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности.
7
Гипотеза исследования заключается в том, что процесс подготовки т специалиста машиностроительного профиля к инновационно-проектной дея-
тельности в условиях технического вуза будет эффективен, если:
• определены целевые, структурно-содержательные и организационно-процессуальные аспекты подготовки к инновационно-проектной деятельности, обеспечивающие сформированность у выпускников технического вуза системно-целостного видения сущности решаемых проектно-
ц конструкторских задач;
• предложена система методических принципов отбора и конструирования содержания подготовки к инновационно-проектной деятельности, отражающая современные тенденции развития профессионального образования в высшей технической школе, традиции отечественного инженерного образования и перспективы модернизации профессиональной подготовки;
• выявлен механизм подготовки к инновационно-проектной деятельности, реализация которого позволяет обеспечить овладение выпускниками со-
i, временной методологией, организационными формами и средствами проек-
тирования социотехнических систем;
• технология организация подготовки специалистов, разработанная в соответствии с логикой овладения специальностью, обеспечивает формирование заданного уровня готовности к инновационно-проектной деятельности;
• курсовое и дипломное проектирование осуществляется в условиях специально организованной профессионально-ориентированной учебно-информационной среды, обеспечивающей формирование и удовлетворение познавательных потребностей обучающихся в решении проектно-конструкторских задач средствами информационных и коммуникационных технологий.
В соответствии с выдвинутой гипотезой были сформулированы следующие задачи исследования:
т
8 1.Определить психолого-педагогические особенности формирования
ф готовности специалистов к инновационно-проектной деятельности в услови-
ях высшей технической школы.
2.Разработать модель формирования готовности специалиста машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях возрастающей потребности в создании и широкомасштабном внедрении в сферу производства наукоемких технологий.
ф 3.Выявить механизм, обеспечивающий качество формирования готов-
ности специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях высшей школы.
4. Разработать технологию организации процесса подготовки специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности.
5. Разработать методику организации курсового и дипломного проектирования и провести опытно-экспериментальную проверку ее эффективности.
Теоретико-методологической основой исследования являются общая 'Щ теория деятельности и теория профессиональной деятельности (Б. Г. Ананьев,
Е. А. Климов, А. Н. Леонтьев, С. Л. Рубинштейн, Б. М. Теплов и др.); системно-функциональный и личностно-деятельностный подходы к обучению и развитию личности в системе профессиональной подготовки (Б. Г. Ананьев, А. А. Кирсанов, Н. В. Кузьмина, Н. Ф. Талызина, В. Д. Шадриков и др.); принципы дидактики и методики профессионального образования (С. И. Архангельский, С. Я. Батышев, В. И. Загвязинский, В. С. Леднев, И. Я. Лернер, М. Н. Скаткин и др.); методологические основы моделирования подготовки ^ специалиста (А. А. Кирсанов, А. К. Маркова, Е. Э. Смирнова, Н. Ф. Талызина
и др.); теоретические основы педагогических инноваций и оптимизации обучения в современных условиях (Ю. К. Бабанский, В. П. Беспалько, В. И. Загвязинский, В. Я. Ляудис, О. П. Околелов и др.).
Существенное значение для проводимого нами исследования имели положения о закономерностях формирования и развития мотивации (Б. Г. Ананьев, Л. С. Выготский, С. Л. Рубинштейн и др.); формирования готовности к про-
9 фессиональной деятельности (Г. А. Бокарева, А. Л. Денисова, Н. В. Молотко-
ва, В. А. Сластенин, Н. К. Солопова и др.); о проектировании содержания учебных дисциплин в техническом вузе (И. И. Ильясов, А. А. Кирсанов, В. В. Кондратьев и др.); о междисциплинарных связях и педагогической интеграции в профессиональной подготовке (А. П. Беляева, И. Д. Зверев, В. И. Каган, Ю. А. Кустов, Ю. С. Тюнников и др.); о критериях оценки качества инженерного образования (А. И. Галаган, А. Б. Курлов, А. Мелецинек, Ю. X. Полан- дов, В. М. Приходько, А. И. Субетто, Ю. Г. Татур и др.).
В качестве основных методов исследования для решения поставленных задач выступают: теоретические (анализ и синтез, обобщение, сравнение, абстрагирование, конкретизация, моделирование, индукция и дедукция, системный подход) и эмпирические (наблюдение, анкетирование, собеседование, опрос, тестирование, экспертная оценка, анализ документации, изучение и обобщение опыта преподавания инженерных дисциплин, анализ результатов деятельности обучаемых, педагогический эксперимент) методы ис- следования. Для обработки результатов педагогического эксперимента ис- пользовались методы математической статистики.
Опытно-экспериментальная база исследования. Исследование и опытно-экспериментальная работа проводились в Центре инженерной педагогики Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ) с 1996 по 2002 год. В нем принимали участие студенты специальностей 170500 «Машины и аппараты химических производств» и 170600 «Машины и аппараты пищевых производств», магистранты по направлению 551800 «Техно-логические машины и оборудование», слушатели ФПКП «Инженерная педагогика», специалисты ряда промышленных предприятий г. Тамбова и области. Общее число участников эксперимента - около 500 человек.
На первом этапе (1996 - 1997 гг.) на основе анализа психолого-педагогической и научно-технической литературы по проблеме исследова-ния, анкетирования специалистов, преподавателей и студентов, изучения опыта работы проектных организаций и передовых технических вузов изуча-
I
10
лось современное состояние инженерной подготовки и профессиональной деятельности специалиста машиностроительного профиля. Были проанализированы изменения профессиональной среды деятельности инженера, их тенденции и направленность, выявлен социальный заказ на подготовку специалистов к инновационно-проектной деятельности. Изучались психолого-педагогические особенности формирования готовности специалистов к инновационно-проектной деятельности в условиях высшей технической школы. Разрабатывались общие подходы к решению проблемы, были определены цель, объект и предмет исследования, сформулированы гипотеза и задачи исследования. Была организована экспериментальная работа в соответствии с целью, гипотезой и задачами исследования.
На втором этапе (1998 - 2000 гг.) разрабатывалась модель формирования готовности специалиста машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях возрастающей потребности в создании и широкомасштабном внедрении в сферу производства наукоемких технологий. Была предложена система методических принципов отбора и конструирования содержания профессиональной подготовки и выявлен механизм, обеспечивающий качество формирования готовности специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях высшей школы. Разрабатывалась технология организации подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности, определялись качественные и количественные критерии оценки готовности к проектированию социотехнических систем. Разрабатывалась методика организации курсового и дипломного проектирования и определялся комплекс программно-технических средств, необходимых для активизации познавательной деятельности студентов в процессе учебного проектирования учебно-познавательной деятельности. Разрабатывалось программно-методическое обеспечение специальных дисциплин и проводился формирующий эксперимент.
Ж
11
На третьем этапе (2001 - 2002 гг.) осуществлялась экспериментальная проверка эффективности разработанной методики организации курсового и дипломного проектирования, проводился качественный и количественный анализ полученных результатов, статистическая обработка данных, полученных при проведении педагогического эксперимента, и проверялась достоверность выдвинутой гипотезы. Уточнялись и детализировались технология организации подготовки специалистов машиностроительного профиля к инно- вационно-проектной деятельности и методика организации курсового и дипломного проектирования. Проводилась и осуществлялась систематизация и теоретическое обобщение результатов исследования, разрабатывались научно-методические рекомендации по формированию готовности будущих специалистов машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях высшей школы.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в:
• уточнении содержания понятии:
- «инновационно-проектная деятельность специалиста» с позиций структуры, содержания и специфики реализации профессиональных функций в процессе создания и инженерно-технического обеспечения всех этапов функционирования социотехнических систем;
- «готовность к инновационно-проектной деятельности», отражающего специфику профессиональной деятельности специалиста машиностроительного профиля в условиях современной техносферы;
• разработке модели формирования готовности специалиста машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности, включающей систему требований к качеству реализации проектных функций в условиях проведения широкомасштабных инженерно-инновационных работ;
• определении механизма активизации учебно-познавательной деятель- ности студентов в процессе формирования структуры методологических зна-
12 ний, освоения организационных форм и средств проектирования социотех-
нических систем;
• разработке технологии организации подготовки к инновационно-проектной деятельности, методики курсового и дипломного проектирования, обеспечивающих формирование системно-целостного видения информационно-профессиональной сущности решаемых специалистом проектно-конструкторских задач.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанные научно-методические рекомендации и дидактические средства, включающие рабочие программы по специальным дисциплинам, методические указания к выполнению лабораторного практикума и контрольных работ по автоматизированному проектированию технологических процессов и оборудования, внедрены в образовательный процесс ТГТУ и обеспечивают активизацию учебно-познавательной и практической деятельности студентов в процессе овладения основами инновационно-проектной деятельности. Щ На защиту выносятся:
1.Модель формирования готовности специалиста машиностроительного профиля к инновационно-проектной деятельности в условиях возрастающей потребности в создании и широкомасштабном внедрении в сферу производства наукоемких технологий.
2. Механизм активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся в процессе овладения современной методологией, организационными формами и средствами проектирования социотехнических систем. * 3.Методика организации курсового и дипломного проектирования.
Апробация и внедрение результатов. Результаты исследования получили отражение в научных статьях, докладах, тезисах докладов, рабочих программах, методических рекомендациях. Основные положения исследования обсуждались на заседаниях научно-методических семинаров Центра инженерной педагогики, лаборатории «Информационные технологии в обуче-
#
нии», кафедры «Технологическое оборудование и прогрессивные техноло-
13
гии» ТГТУ; научно-методических конференциях ТГТУ (1999 - 2002 гг.); ре- гиональных научных конференциях «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (Тамбов, 1999 и 2000 гг.) и научно-методическом семинаре «Качество инженерного образования» (Тамбов, 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии и системы» (Воронеж, 1999 г.), Российском семинаре по инженерному образованию «Инженерное образование в 21 веке» (Тамбов, 2001 г.); Международных конференциях «Информационные технологии в образовании» (Москва, 1999, 2000, 2001 гг.), «Качество инженерного образования» (Брянск, 2000 г.), «Инженерное образование в третьем тысячелетии» (Томск, 2000 г.), «Математические методы в технике и технологиях» (Смоленск, 2001 г.); Международных симпозиумах по инженерной педагогике (Швейцария, Бейль, 2000; Австрия, Клагенфурт, 2001; Россия, Санкт-Петербург, 2002), и инженерному образованию (Таиланд, Бангкок, 2002; Шотландия, Глазго, 2002; Германия, Висмар, 2002). Результаты исследования опубликованы в журналах «Высшее образование в России», «Информатика и образование», «Вестник ТГТУ». По теме исследования опубликовано 35 работ.
Основные результаты исследования использованы при проектировании рабочих программ специальных дисциплин и внедрены в учебный процесс механико-машиностроительного факультета и Центра инженерной педагогики ТГТУ.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений.
14
ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ФОРМИРОВАНИЯ ГОТОВНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ
К ИННОВАЦИОННО-ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В УСЛОВИЯХ ВЫСШЕЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ШКОЛЫ
Первая глава посвящена анализу внешних факторов, формирующих социальный заказ на подготовку конкурентоспособных в сфере инновационно- проектной деятельности специалистов с высшим техническим образованием, и противоречий, затрудняющих формирование и реализацию социального заказа. В ней приведен обзор современного состояния проблемы качества подготовки в технических вузах к проектной деятельности и рассмотрены инновационные технологии обучения студентов проектированию социотехниче-ских систем. Проанализированы психолого-педагогические аспекты формирования готовности специалистов к инновационно-проектной деятельности и сформулированы основные задачи, решение которых обеспечит реализацию социального заказа на подготовку конкурентоспособного специалиста машиностроительного профиля.
1.1 Социальный заказ на подготовку конкурентоспособных специалистов с высшим техническим образованием
Инженерное образование является одной из самых развитых подсистем высшего профессионального образования, которая постоянно совершенству -ется в соответствии с тенденциями развития науки, техники, производства и социальной сферы. При этом формируются новые направления и специальности, разрабатываются и обновляются государственные образовательные стандарты, внедряются новые педагогические технологии. Проблеме повышения эффективности подготовки современного инженера и обеспечения требуемого социальным заказом уровня квалификации выпускника технического вуза, посвящены работы О. В. Долженко [71, 72], В. М. Жураковского
15 [41, 42, 82], М. М. Зиновкиной [82, 83], А. А. Кирсанова [10, 101], А. Меле-
цинека [137, 233], Б. С. Митина [142], В. М. Приходько [78, 233], И. Б. Федорова [201, 202] и других специалистов в области инженерной педагогики.
В [201] отмечается, что «для гарантированного обеспечения подготовки конкурентоспособного специалиста современные программы высшего технического образования
•должны быть направлены на то, чтобы дать научные знания, техниче- скую и иную компетентность, широкий кругозор, необходимый для ускоренной адаптации выпускников к новым целям и процессам и для соответствующего продвижения по службе;
•основываться на анализе профессиональных требований, выработанных на перспективу органами образования, включая научно-исследовательские организации, службы занятости, профессиональные сообщества;
• предусматривать оптимальное соотношение между общими вопросами науки и техники и изучением теоретических и практических аспектов конкретной профессиональной деятельности».
Система высшего технического образования выполняет социальный заказ, связанный с воспроизводством новых поколений высококвалифицированных специалистов и удовлетворением запросов личности в получении соответствующей общеобразовательной и профессиональной подготовки на основе наиболее сложных для усвоения и дорогостоящих образовательных программ, что постоянно актуализирует проблему повышения эффективно-сти образовательного процесса в высшей технической школе.
Современные социально-экономические условия требуют от учебных заведений разработки четкого механизма учета социального заказа, так как именно социальный заказ оказывает влияние на структуру и содержание профессиональной подготовки, а уровень реализации социального заказа пе- дагогической системой определяет качество подготовки специалиста. В связи с тем, что качественное конкурентоспособное образование становится сего-
16
дня базисом наукоемкой экономики и всех процессов жизнеобеспечения об- щества в социальном заказе на первое место выступают требования к качеству подготовки специалиста. Под качеством понимают «совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные или предполагаемые потребности» [22]. В настоящее время развитые страны рассматривают проблему повышения качества как одну из главных задач политики в области высшего образования, и движение за гарантирование качества профессиональной подготовки, обеспечивающего конкурентоспособность выпускника на международном рынке труда, приобретает все больше сторонников во всем мире. Изучение внешних факторов, определяющих социаль-ный заказ на подготовку конкурентоспособного специалиста, и внутренних проблем развития системы высшего технического образования показывает наличие противоречий (Введение), не позволяющих достичь требуемого качества подготовки инженеров и магистров. Разрешение этих противоречий, должно базироваться на современных педагогических теориях и технологиях подготовки специалистов в высшей школе.
Анализ исследований С. И. Архангельского [7, 8], В/П. Беспалько [18-21], А. А. Вербицкого [28-30], П. Я. Гальперина [45], В. С. Леднева [120], И. Я. Лернера [123], В. А. Сластенина [186], Н. Ф. Талызиной [197] и других известных ученых позволяет выделить наиболее распространенные подходы к решению проблем, характерных для современного этапа развития системы высшего образования: профессионально-дидактический, личностно-деятельностный, личностно-образовательный и личностно-ориентированный. Интеграция указанных подходов позволяет решить проблему реализации социального заказа на подготовку специалиста в высшей школе через преодоление перечисленных выше противоречий и повышение качества инженерной подготовки. Как способ интеграции различных методологических подходов выступает общенаучная концепция системного подхода, предполагаю- щая рассмотрение исследуемого объекта в его целостности, изучение закономерностей образовательного процесса в их единстве и взаимосвязи [221].
17
Системный подход к организации подготовки современного специалиста {? требует проведения дополнительных исследований:
• изучения рынка труда с целью выявления потребностей в специалистах того или иного профиля;
• проведения системно-функционального и информационного анализа профессиональной деятельности специалиста с целью определения ее сущностных характеристик;
ф-, • изучения влияния внешних и внутренних факторов на структуру и со-
держание профессиональной деятельности;
• разработки моделей подготовки бакалавров, специалистов и магистров; •разработки критериев отбора содержания профессионального образования и оценки его качества;
• внедрения в практику профессиональной подготовки достижений педагогической науки.
Система реализации социального заказа в техническом вузе представлять ет собой, по существу, процесс оказания образовательной услуги, которая заключается в создании необходимых условий для развития личности путем освоения профессиональной образовательной программы по специальности (направлению) не ниже заданного уровня с наилучшими показателями качества. При этом заказчиками образовательной услуги являются:
•личность, получающая образование по выбранной программе профессиональной подготовки;
a »отрасль (производство), для обеспечения функционирования которой
Ш
готовятся квалифицированные кадры;
• государство, положение которого на международной арене зависит от интеллектуального потенциала граждан.
В общем случае имеет место разделение государственных, производственных и личностных требований к подготовке специалиста, хотя существу-<(! ют и общие для всех перечисленных категорий требования. |
