Модель обучения общетехническим дисциплинам на комплексной информационно-образовательной базе при подготовке инженерных кадров

В статье приводится концепция построения методической системы обучения студентов инженерных специальностей общетехническим дисциплинам на комплексной информационно-образовательной базе. Дается характеристика информационно-пропедевтического, учебно-исследовательского и учебно-проектного иерархических уровней, на которые подразделяется процесс обучения. Сформулированы требования, предъявляемые к качеству подготовки инженерных кадров для современных промышленных предприятий.

Процесс внедрения российской экономики в глобальную экономическую систему накладывает на отечественную промышленность обязательства, связанные с соблюдением международных стандартов качества и конкурентоспособности на мировом рынке. Это требует подготовки специалистов для работы в условиях информационно-технологического (постиндустриального) общества. В системе высшего технического образования данное требование может быть выполнено в двух взаимосвязанных направлениях: научно-техническом и научно-методическом. Для реализации первого необходимы новые научные методики изучения и освоения современной техники и технологий, второго — научно-методические мероприятия с целью подготовки студентов к решению профессиональных проблем качества, долговечности и надежности продукции. Взаимосвязь этих направлений на основе широкого внедрения информационных и коммуникационных технологий во все этапы образовательного процесса должна решить проблему повышения качественного уровня подготовки инженерных кадров.

Информатизация технического образования рассматривается как одно из важнейших средств повышения качества обучения в системе высшего профессионального образования до уровня, соответствующего международному стандарту. Встает вопрос о пересмотре образовательных ориентиров: от прагмати ческих узкоспециализированных целей до приобретения фундаментальных междисциплинарных знаний.

Современными приоритетами в системе подготовки инженерных кадров являются:

— фундаментальность знаний, подразумевающая ориентацию на выявление сущностных явлений и процессов в сфере профессиональной деятельности будущего инженера и окружающем нас мире;

• —    направленность обучения на специальность, т. е. учет специфики будущей профессии (задач, алгоритмов и программ) во всех циклах дисциплин;

— комплексность обучения, предполагающая учебно-методическое использование широкого спектра знаний по циклам дисциплин учебного плана в интегрированной информационно-образовательной среде с учетом единства принципов фундаментальности и профессиональной направленности, междисциплинарных и межцикловых связей инженерной специальности;

• —    соответствие уровня знаний выпускника уровню современной автоматизированной и информатизированной промышленности в сфере профессиональной деятельности будущего инженера;

• —    ориентация на интересы развития личности обучающегося.

Анализ исторического опыта перехода цивилизации из одного состояния в другое показывает, что такой переход невозможен без осознания обществом необходимости эволюционных изменений

в системе образования, адекватных глобальным переменам, поскольку именно в образовании формируются социальноличностные предпосылки нового состояния социума. На каждом этапе такого перехода цивилизации ведущие позиции занимала та или иная область человеческих знаний — философия, астрономия, математика, механика, физика и др. В настоящее время на ведущие роли в инженерных специальностях претендуют общетехнические дисциплины, являющиеся междисциплинарными научными дисциплинами и представляющие собой совокупность фундаментальных и прикладных расчетно-проектно-конструкторских научных направлений.

Ускоряющееся развитие науки, обновление техники, появление новых компьютерных технологий, огромное количество новой информации предъявляют все более строгие требования к системе инженерного образования, удовлетворить которые используя только традиционные средства и методы обучения становится все труднее. На современном этапе в российской системе высшего технического образования идет поиск оптимального сочетания фундаментального и профессионально направленного обучения. Для этого требуется изменение подходов к подготовке дипломированных специалистов в плане использования современных образовательных средств в различных дисциплинах. На сегодняшний день в образовательном процессе студентов технического профиля отсутствует оптимальная система применения информационных технологий (существующая реализуется главным образом на частных примерах отдельных дисциплин) и подбора специализированного программного обеспечения (имеющееся, созданное различными фирмами-производителями для естественно-научных, общетехнических и специальных дисциплин, не в полной мере обеспечивает междисциплинарную и межцикловую взаимосвязь и принципы фундаментальности и профессиональной направленности на решение задач и проблем специальности). При чем главным связующим звеном между естественно-научным и специальным циклами дисциплин выступает общетехнический цикл.

Эффективным инструментом разрешения перечисленных проблем является создание интегрированной методической системы обучения инженерных кадров общетехническим дисциплинам в единой информационно-образовательной среде. Внедрение таких современных образовательных технологий в дисциплины учебного плана позволит решить стоящие перед высшей технической школой задачи по совершенствованию учебного процесса, улучшению качества подготовки специалистов. Учитывая это, а также всевозрастающую конкуренцию на рынке труда, студенты технических специальностей должны наряду с базовыми знаниями получить практические навыки работы с отраслевыми программными пакетами, функционирующими в проектно-конструкторских отделах предприятий, для которых осуществляется подготовка инженерных кадров. Использование методической системы обучения инженерных кадров общетехническим дисциплинам в единой информационнообразовательной среде позволит устранить трудности при переходе студента к изучению цикла специальных дисциплин и далее, к своей профессиональной деятельности, и поможет молодому специалисту без особых усилий адаптироваться в конструкторско-технологическом отделе предприятия.

Анализ состояния информатизации общетехнических дисциплин в зарубежной и российской системах технического образования выявил две характерные для этой сферы концепции:

• 1)    «Computer Science», предусматривающую изучение только фундаментальной части информационных основ, в которых нуждаются отдельные технические специальности теоретического информационного направления;

• 2)    «Computer Engineering», согласно которой изучаются прикладные вопросы, связанные с информационными техноло-

• гиями для конкретной учебной дисциплины. Данный подход в инженерном образовании используется довольно успешно, хотя программное обеспечение, как правило узконаправленное, не имеет достаточных междисциплинарных и межцикловых связей. При этом нарушаются принципы преемственности дисциплин и непрерывности информационно-технической подготовки.

Помимо рассмотренных выше предлагается третья концепция, «Computer Complex», в рамках которой может осуществляться проектирование интегрированной методической системы на комплексной информационно-образовательной базе, предназначенной для обучения студентов инженерных специальностей циклу общетехнических дисциплин, с опорой на широкий спектр естественно-научных и специальных знаний (рисунок)1. Данная концепция позволит, не теряя междисциплинарных и межцикловых связей конкретной специальности, найти оптимальное соотношение между фундаментальной и профессионально направленной составляющими обучения при подготовке инженерных кадров.

На основе анализа проблем, существующих в высшем техническом образовании на сегодняшний период, сформулируем важнейшие противоречия, характерные для этой сферы:

• —    между задачей подготовки будущих инженеров международного уровня и отсутствием современной методической системы обучения общетехническим дисциплинам на комплексной информационно-образовательной базе, которая отличалась бы наличием всего спектра информации по циклам дисциплин, междисциплинарной и межцикловой кибернетической взаимосвязью, фундаментальностью, целостностью, направленностью на решение задач и проблем специальности;

— необходимостью построения образовательного процесса, способствующего целостности восприятия студентами научной картины мира, развитию науч но-технического, творческого и системно-информационного мышления, и практикой обучения, проявляющейся в предметной ориентации, в недостаточности междисциплинарных связей, преемственности учебных курсов различных циклов, профессиональной направленности большинства преподаваемых курсов;

• —    высоким, не только прикладным, но и фундаментальным потенциалом каждой общетехнической дисциплины (законы, положения и теории физики, механики, химии, математики, информатики и др.) и недостаточным использованием этого потенциала в системе подготовки инженера;

• —    утилитарно понимаемыми целями обучения общетехническим дисциплинам и значимостью этих курсов для развития их научно-технического мышления;

• —    консервативной устоявшейся содержательной структурой общетехнических дисциплин и достижениями в области компьютерных образовательных технологий;

• —    стремлением к интеграции общетехнических дисциплин с циклом специальных дисциплин и фрагментарным, репродуктивным построением курсов общетехнических дисциплин;

• —    наличием большого перечня используемых в техническом образовании учебных компьютерных программ, созданных различными фирмами-производителями, и их недостаточно оптимальным подбором для дисциплин учебного плана, без научно-методического обоснования, что не позволяет при применении специализированных программных продуктов обеспечить междисциплинарную и межцикловую взаимосвязь принципов фундаментальности и профессиональной направленности на решение задач и проблем специальности;

— существующей необходимостью обоснования реализации методологических подходов к построению концепции обучения общетехническим дисциплинам для инженерных кадров на основе единства принципов фундаментальности (си-

Модель обучения студентов инженерных специальностей на комплексной информационно-образовательной базе с учетом дидактических принципов

стемный подход) и профессиональной направленности (деятельностный подход) и отсутствием всестороннего анализа сущности и путей реализации этих подходов;

— существующей необходимостью разработки образовательного инструментария на основе экспертной обучающей системы, функционирующего в комплексной информационно-образовательной базе, обеспечивающего студенту тематический терминологический словарь области знаний (реестр, каталог слов, словосочетаний, сокращений, символов, сочетаний слов и символов, выбранных из источников и подлежащих определению и описанию), а также базу знаний по общетехническим дисциплинам и отсутствием такого образовательного инструментария, что не позволяет студентам эффективно и оперативно, на основе кибернетических принципов, получать знания по различным дисциплинам и осуществлять самоконтроль степени усвоения учебного материала.

Исходя из выделенных противоречий можно прийти к выводу, что вопрос разработки методической системы обучения общетехническим дисциплинам студентов инженерных специальностей на комплексной информационно-образовательной базе, в которой дисциплины всех предметных циклов будут взаимосвязанно работать на подготовку квалифицированного инженера международного уров ня, актуален, а его постановка отличается новизной.

Функционирование модели осуществляется в соответствии с модульным (декомпозиционным) подходом,предполагающим разбиение образовательного маршрута на иерархические уровни. На уровне информационной пропедевтики осуществляется компьютерная подготовка студентов, с помощью которой (через выделение информационно-тематических составляющих) в смежных курсах закладываются фундаментальные знания. На втором уровне естественно-научные знания трансформируются в знания по общетехническим дисциплинам и реализуются в моделях технических устройств различной физической природы. На третьем уровне знания предыдущего уровня развиваются и реализуются в процедурах конструирования и проектирования изделий с оптимальными массогеометрическими параметрами. Междисциплинарные и межцикловые связи при этом осуществляются на основе кибернетических принципов.