Формирование компетенций инновационной деятельности в процессе инженерно-графической подготовки студентов

В.М. Арапов, Г.Н. Егорова

Современный этап социально-экономического развития Российской Федерации характеризуется переходом к инновационной социально-ориентированной экономике. Опираясь на создание прорывных инновационных технологий, необходимо достичь уровня развитых стран по критериям качества жизни и эффективности производства. Мировой опыт развитых стран показывает, что темпы технического развития экономики во многом определяются наличием в стране мощной сети институтов фундаментальных исследований в сочетании с адекватной и эффективной системой образования, которые определяют стержень национальной инновационной системы. Согласно исследованиям Л.Н. Борисоглебской и В.Ю. Нехорош-кова, инновационный процесс превращения идеи в конкурентоспособный на рынке продукт представляет собой последовательные этапы фундаментальных и прикладных исследований, опытно-конструкторских и технологических разработок, маркетинга, производства и сбыта [4]. Реализация таких процессов требует высокоинтеллектуальных специалистов, обладающих инновационно-деятельностными компетенциями. В связи с этим актуализируется значение сформированности у выпускников технических вузов профессиональных компетенций, характеризующих их инновационно-деятельностную активность [3; 15; 16]. Значимым компонентом формирования профессиональных компетенций является инженерно-графиче- ская подготовка, включающая комплекс современных знаний, умений и навыков по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике, которые во многом определяют уровень инженерного мышления и творчества, являясь частью интеллекта современного специалиста [5; 10].

Однако многолетнее и не завершенное реформирование высшего образования порождает ряд проблем при решении задач определения содержания инженерно-графической подготовки и методов ее обучения. Дисциплины, составляющие геометро-графическую подготовку, жестко связаны междисциплинарными связями в системе профессиональных дисциплин, поэтому на содержание, цели, задачи и методы обучения существенное влияние оказывают вышеот-меченные междисциплинарные связи. Постоянные изменения федеральных образовательных стандартов, состава содержащихся в них компетенций требуют пересмотра содержания и методики преподавания инженерно-графических дисциплин. Кроме того, существенные трудности в решении указанной проблемы имеют два фактора: реальное сокращение по многим направлениям подготовки учебного времени, отводимого на инженерно-графическую подготовку студентов, с одной стороны, и возросшие требования к качеству этой подготовки с другой стороны [2; 3]. Актуальной проблемой при определении содержания и методов обучения инженерно-графическим дисциплинам, как следует из вы- шеизложенного, является формирование творческой активности, инновационнодеятельностных компетенций студентов в процессе их обучения данным дисциплинам [5; 6; 11].

Несмотря на значительные теоретические исследования и педагогический опыт в решении указанной проблемы [13; 14], произошедшие изменения в системе общего и высшего образования, новые достижения в информационных и информационных технологиях требуют обобщения существующих и поиска новых методов формирования инновационно-деятельностных компетенций у студентов технических вузов в процессе инженерно-графической подготовки. Следует особо отметить, что в современных условиях, по мнению авторов, качество инженерно-графической подготовки, прежде всего, должно определяться профессионально-творческим и интеллектуальным потенциалом выпускника вуза, нестандартностью его мышления, умением выявлять в потоке информации необходимые составляющие для инновационных технологических и технических решений.

В связи с этим целью данной работы является определение состава профессиональных компетенций, определение дидактических принципов и организационно-методических рекомендаций, обеспечивающих развитие инновационно-деятельностной активности будущих инженеров.

Методическую основу при решении рассматриваемой проблемы составляют научные положения теории профессионального образования, педагогические, психологические и философские научные положения развития личности, анализ научных публикаций по проблеме, анкетирование.

Достижение указанной цели требует решения комплекса задач:

– анализ школьной геометро-графической подготовки и определение мероприятий довузовской подготовки школьников, обеспе- чивающих качественную инженерно-графическую подготовку в технических вузах;

– разработка методики мониторинга качества рабочих программ по инженерно-графическим дисциплинам;

– определение состава профессиональных компетенций, формируемых в процессе инженерно-графической подготовки;

– обобщение существующих и разработка новых методик развития творческих способностей студентов в процессе инженерно-графической подготовки.

Важнейшим качеством современного инженера является умение адаптироваться к быстро меняющимся существующим и вновь созданным инновационным технологиям и оборудованию, добывать, усваивать и применять научную и техническую информацию, творчески решать задачи производства [3; 5]. В условиях, когда остро востребованы технические инновации, сопряженные с интенсивным международным сотрудничеством, все большее значение приобретает инженерно-графическая подготовка, как информационно-коммуникативная составляющая технического языка [3; 5; 7]. Однако школьная образовательная программа не формирует достаточную основу для последующего качественного обучения в вузах выпускников школ по инженерной графике. Проведенное нами анкетирование и последующее тестирование студентов первого курса выявило у них существенные различия к восприятию и освоению геометро-графических знаний и навыков. Многие школьники не изучали основ черчения, слабо усвоили учебный материал по геометрии, в том числе не имеют устойчивых знаний о свойствах простейших геометрических тел. Все это значительно затрудняет освоение первокурсниками начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики, тем более, формирование у них инновационно-деятельностных компетенций.

Формирование компетенций инновационной деятельности в процессе инженерно-графической подготовки студентов

В.М. Арапов, Г.Н. Егорова

Одним из возможных решений этой проблемы является дополнительная графическая подготовка учащихся старших классов на факультете довузовской подготовки [2; 7]. Опыт организации учебного процесса по инженерной графике учащихся школ в нашем университете полностью подтвердил высокую эффективность их подготовки к обучению в вузе. Кроме того, при определенной организации учебного процесса, обеспечивающей добровольное и заинтересованное освоение учащимися предмета, можно развить у них интерес к творческой и исследовательской деятельности. Главная задача довузовской подготовки – формирование у учащихся мотивации к техническому творчеству, к инновационной деятельности как необходимой базы развития их творческих способностей и формирования профессиональных компетенций при дальнейшем обучении в технических вузах, как осознание собственных возможностей для реализации намеченных жизненных планов. Если в процессе школьного образования каждый учащийся определился, кем и каким он решил стать во взрослой жизни, определил для себя задачи, то при обучении на факультете довузовской подготовки он должен понять способы решения этих задач [7]. Опыт организации учебного процесса по инженерной графике на факультете довузовской подготовки позволяет утверждать, что познавательная активность как основа творчества должна быть заложена у учащегося еще в процессе школьного и довузовского обучения, без чего при дальнейшем обучении в вузе очень сложно решать задачу формирования инновационно-деятельностных компетенций [2].

Формирование инновационно-деятельностных компетенций во многом определяется технологией обучения, одним из главных компонентов которой является рабочая программа. В этой связи актуальным является проведение мониторинга качества рабочих программ по дисциплинам инженерно-графической подготовки с целью определения ее соответствия заявленным целям и определения пути совершенствования. Наиболее эффективной методикой мониторинга рабочей программы является ее оценка по установленным критериям, изложенным в работе [3]. В свете рассматриваемой проблемы важным критерием качества рабочих программ является наличие в них учебно-методических составляющих, обеспечивающих творческую и деятельностную активность студентов в процессе обучения и подготовку студентов к работе в интеллектуально-информационных компьютерных системах [7; 9]. При этом необходимо, чтобы содержание, структура и методы обучения по начертательной геометрии и инженерной графике (черчению) обеспечивали готовность студента к обучению по компьютерной графике.

Для формирования инновационно-деятельностных компетенций студентов в рабочей программе должны быть предусмотрены задания с элементами технического творчества, проведение деловых игр и другие активные методы обучения [1; 8; 17]. Содержание заданий для самостоятельной работы должно обеспечивать приобретение студентами современных приемов и методов выполнения конструкторской и практической деятельности инженера, соответствующих передовому уровню науки и техники в данной отрасли [1; 5; 10]. Инженерно-графическая подготовка в технических вузах должна проводиться в течение всего периода обучения [3; 5; 7]. В нашем вузе начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика преподаются на первом курсе на выпускающей кафедре, на которой студенты проходят обучение и по специальным дисциплинам. Анализ выполненных курсовых и дипломных проектов, наши наблюдения за уровнем графической подготовки студентов показывают, что овладение чертежом и графическим моделированием, как «техническим языком», как средством выражения технической мысли, может быть достигнуто только при изучении всего комплекса общеинженерных и специальных дисциплин. При этом компонента графической подготовки должна быть четко и логично увязана и отражена в межпредметных связях всего комплекса дисциплин. Только в этом случае выпускник вуза может овладеть навыками работы с конструкторской документацией, отвечающими требованиям производства. Но на первом курсе необходимо изучать только наиболее общие правила оформления чертежей и базовый уровень компьютерной графики. Повышенный уровень освоения графической подготовки, индивидуальные задания, для выполнения которых у первокурсников отсутствуют базовые знания, не обеспечат реализацию заявленной в программе цели обучения. Поэтому рабочие программы и содержащиеся в них задания необходимо ежегодно корректировать с учетом уровня подготовки первокурсников к восприятию графической информации.

Опросы выпускников нашего университета, успешно работающих в проектных и конструкторско-технологических отделах крупных предприятий, позволяют заключить, что сегодня у инженеров остро востребованы компетенции, связанные с техническим прогнозированием, определением потребностей производства в ближайшей и среднесрочной перспективе и с навыками исследовательской и изобретательской деятельности, с умением найти экспериментальным или аналитическим путем решение технической задачи. При этом, как справедливо считают выпускники, изобретательская и исследовательская деятельности, а также деятельность технического прогнозирования не возможны без овладения студентом конструкторской компетенцией, заключающейся в умении инженера на основе научного анализа геометрических свойств и характеристик пространственного объекта придать объекту оптимальную форму, и компетенции проектирования, необходимой инженеру для оформления ре- зультатов изобретения или исследования в виде технической документации.

В связи с изложенным при организации учебного процесса по инженерно-графической подготовке необходимо определиться с выбором вида исследовательской и изобретательской работы, к которой можно привлечь первокурсника с учетом имеющихся у него знаний. Строго говоря, исследовательская работа заключается в установлении по определенной методике новых знаний и закономерностей в различного рода явлениях. Поэтому, вероятно, следует отличать исследовательскую деятельность инженера или научного сотрудника от учебной исследовательской деятельности студента. По нашему мнению, учебная исследовательская деятельность студента – это выполнение студентом над объектом исследования по научным методикам определенных действий, наблюдений, логических рассуждений на основе известных ему знаний, которые позволяют студенту при анализе этих действий получить для него новую, ранее не известную информацию. Таким образом, результатом учебной исследовательской деятельности студента, в отличие от исследовательской деятельности инженера, не обязательно должна быть (хотя и может быть) научная новизна или новое техническое решение. Главным результатом учебной исследовательской деятельности студента является самостоятельность получения им новой для него информации, а также то, что он самостоятельно прошел путь научного познания и данный процесс активизировал его любопытство и интерес к новому, более совершенному. Важно сформировать у студента высокий уровень владения научными методами исследования как совокупностью основных способов и средств получения новых знаний.

Известно, что любая компетенция формируется у обучающегося только в процессе какого-либо вида деятельности [12]. Поэтому с точки зрения студента инженерно-графическая подготовка

Формирование компетенций инновационной деятельности в процессе инженерно-графической подготовки студентов

В.М. Арапов, Г.Н. Егорова

должна быть для него видом активной деятельности, а с точки зрения преподавателя и сформулированной цели настоящего исследования главное внимание должно быть уделено формированию исследовательской и изобретательской компетенциям. Согласно определению исследовательской деятельности, которое приводится в диссертационной работе Н.Д. Кайгородцевой, можно полагать, что заложенные в процессе инженерно-графической подготовки основы исследовательской и изобретательской деятельности будущего инженера определяются как особый вид интеллектуально-творческой деятельности студента, которая проявляется в креативности его мышления, в способности анализировать исходную и вновь полученную информацию при решении технической задачи, в умении аргументировано принимать решения и оформлять их в виде технических документов [5]. Основу формирования этих видов деятельности составляет развитие творческой и познавательной активности студента [1; 5; 17]. Наш педагогический опыт позволяет полагать, что творческая и познавательная активность студента - мощное средство формирования изобретательской, исследовательской, а в дальнейшем и инновационной деятельности будущего инженера.

Из вышесказанного следует, что для формирования инновационно-деятельностных компетенций занятия по инженерно-графической подготовке должны иметь характер совместной деятельности преподавателя и студента. Преподаватель должен быть не только источником информации, экспертом в оценке знаний, умений и навыков студента, но главное - организатором такого учебного процесса, в котором студент самостоятельно активно и заинтересованно познает предмет: его содержание, значение и методы применения в будущей профессиональной деятельности. Для этого преподаватель при проектировании и организации учебного процесса должен применять современные, показавшие вы- сокую эффективность, дидактические подходы и принципы [1; 5]:

– системный подход, основанный на принципах целостности, иерархичности, структуризации, последовательности, научности;

• -    личностно-ориентированный подход, основанный на принципах мотивации, активности, доступности, наглядности в обучении;

• -    деятельностный подход, основанный на принципах самостоятельности, вариативности, связи теории с практикой, прочности знаний, умений и навыков;

• -    интегративный подход, основанный на принципах целостности содержания и взаимосвязанности инженерно-графической подготовки.

Важной составляющей мотивации студента к познавательной и исследовательской деятельности при инженернографической подготовке является связь изучаемого предмета с будущей профессией выпускника. Поэтому необходимо акцентировать внимание студентов в доступной форме на практическое применение учебного материала в решениях творческих и инновационных задач конкретного производства.

При формировании инновационной деятельности студентов необходимо их уже на первом курсе ознакомить с самой общей методикой решения технических задач методами научного исследования: четкая постановка цели, анализ исходных данных объекта исследования, анализ существующих методов решения, формулирование основной гипотезы решения, реализация намеченного пути решения задачи и оценка эффективности полученного результата. Этот алгоритм успешно и эффективно можно применять как при решении задач по начертательной геометрии, так и при выполнении самостоятельных и групповых заданий по инженерной и компьютерной графике. Многократное и успешное применение студентом этой методики формирует у него осознанное понимание эффективного применения научного поиска к решению различных технических задач и устойчивые навыки научного исследования.

Уже на первых курсах обучения необходимо показать студентам, что выбор эффективного метода или средства при решении задачи определяется поставленной целью, которая существенно влияет на эффективность результата. Необходимо, чтобы студенты усвоили, что эффективное решение при постановке одной цели может быть не эффективным при постановке другой. Например, с позиций минимизации количества графических изображений и размеров бумаги (формата), необходимых на выполнение сборочного чертежа, чертеж будет содержать сложные комбинированные изображения (соединения части вида и части разреза). Однако при чтении такого чертежа потребуется повышенное умственное напряжение и внимание, что увеличивает вероятность ошибки при чтении. Если же целью при создании чертежа будет обеспечение максимального облегчения при его использовании – легкости чтения и конструктивного понимания изделия, что позволит в более доступной форме отражать технологию сборки и разборки изделия, то чертеж надо оформить большим количеством изображений.

В процессе обучения у студентов необходимо сформировать устойчивое убеждение, что результаты решения многих производственных задач оцениваются комплексом противоречивых показателей (критериев) эффективности возможных решений. Регулярное применение методики нахождения компромисса между противоречиями в оценках решения задач по инженерно-графической подготовке оказывает существенное влияние на развитие познавательной и творческой активности студентов.

При формировании инновационнодеятельностных компетенций важно показать студентам, что в практической жизни полученное эффективное решение имеет временный характер, что оно, как эффективное решение, может рас- сматриваться только в данный момент времени с позиции существующего научно-технического и технологического уровня, что наука, техника и технология стремительно развиваются, требуя внедрения более совершенных технических решений. В качестве примера можно поручить студентам подготовить и выступить с краткими докладами о развитии ГОСТов ЕСКД и о создании электронных документов.

Развития познавательной и творческой активности студентов можно также добиться, применяя в решении задач приемы изобретательской и рационализаторской деятельности, в частности, используя приемы, развивающие творческое воображение. Получив задание, для решения которого требуется творческое воображение, студент вынужденно должен отказаться от стереотипных решений и находить новые, непривычные и даже неожиданные образы исследуемого объекта.

В результате обучения дисциплинам инженерно-графической подготовки каждый студент должен приобрести способность творчески решать нестандартные задачи, определять ряд возможных методов решения, выбирать исходя из поставленной цели наиболее эффективное решение и уметь оценивать полученный результат.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

Современный этап развития Российской Федерации характеризуется переходом к инновационной социально-ориентированной экономике, требующей сформированности у инженерных кадров профессиональных компетенций инновационной деятельности.

Важнейшей составной частью профессиональных компетенций, определяющих уровень инженерного мышления и творчества, является инженерно-графическая подготовка. Для обеспечения качественной инженерно-графической подготовки студентов целесообразно организовать в технических вузах на факультете довузовского обучения допол-

Формирование компетенций инновационной деятельности в процессе инженерно-графической подготовки студентов

В.М. Арапов, Г.Н. Егорова

нительную подготовку школьников по инженерной графике.

Инженерно-графическая подготовка, отвечающая требованиям современного производства, должна осуществляться в течение всего периода обучения студентов в вузе. При этом необходимо регулярно проводить мониторинг рабочих программ, четко и логично увязывать компоненту графической подготовки в междисциплинарных связях общеинженерных и специальных дисциплин.

Базу исследовательской и изобретательской компетенций при инженерно-графической подготовке, которые являются основой для формирования инновационной деятельности инженера, составляет развитие у студентов познавательной и творческой активности.

Под учебной исследовательской деятельностью студента следует понимать самостоятельную его деятельность, в результате которой он, под научно-методическим руководством преподавателя, получает новые, ранее не известные для него знания.

Формирование инновационно-деятельностных компетенций студентов в процессе инженерно-графической подготовки может быть основано на личностно-деятельностном подходе, базирующемся на совместной деятельности преподавателя и студента с опорой на принципы самостоятельности, связи теории с практикой, научности, мотивации, активности, вариативности. При этом эта деятельность должна вызывать интерес и индивидуальные познавательные потребности студента, учитывать его уровень интеллектуального развития и технического воображения, уровень предварительной графической подготовки.