О формировании технологических компетенций инженера-строителя в условиях взаимодействия вуза и бизнеса

Введение . Интеграция науки, образования и бизнеса является основным условием научнотехнологического развития, она позволяет организовать процесс обучения в техническом вузе на основе применения современных образцов техники и технологий в информационно-консультационных и научно-образовательных центрах (НОЦ) (Взаимодействие профессиональных образовательных учреждений…, 2008; Корчагин, Сафин, 2017; Сафин, Корчагин, 2017; Сучков и др., 2006; Innovative entrepreneurship…, 2016). В условиях научно-образовательных кластеров и научно-образовательных центров участники триады совместно участвуют в подготовке кадров. Ее уровень будет зависеть от образовательной среды вуза, материально-технической обеспеченности научнообразовательных центров с участием партнеров. Обучающийся в процессе получает знания о материалах, технике и технологиях строительной отрасли. Участвуя в научно-исследовательской работе, реальном курсовом и дипломном проектировании на базе заказов потребителей, стартапах, он разрабатывает новые образцы материалов, инструментов и приспособлений для повышения эффективности своей отрасли, т. е. способствует научно-техническому развитию. В процессе выполнения различных видов деятельности происходит интеграция обучения (образования), исследования (науки), предпринимательства (бизнеса). В данном случае интеграция является условием становления высокопрофессионального специалиста.

Строительный процесс состоит из множества видов работ: земляных, свайных, бетонных, монолитных, каменных, столярных, кровельных, отделочных и др. Имеется большое количество организаций и фирм, занятых разработкой материалов и технологий.

В строительной отрасли в аспектах создания отделочных, теплоизоляционных материалов и применения передовых технологий широко известна промышленная группа «Кнауф». Фирма заинтересована не только в продаже и внедрении своих продуктов, но и в подготовке кадров для качественной работы с их изделиями, чтобы достичь успехов в строительной отрасли. С этой целью на основе договоров о творческом содружестве компания открыла в вузах информационно-консультационные центры – лаборатории обучения технологиям «Кнауф», вложив средства в оснащение их материалами, оборудовав классы теоретического и практического обучения. Центры спроектированы с учетом эргономических, эстетических, дизайнерских требований, правил безопасности, оснащены современными строительными технологиями, техникой, материалами, IT-технологиями, позволяющими осуществлять совместную познавательную, исследовательскую, воспитательную деятельность преподавателей и обучающихся. Такая лаборатория расположена в КГАСУ. Обеспечение практическими материалами, инструментами, учебной литературой, информационным материалами предусмотрено на безвозмездной основе. В процессе обучения у студентов формируются ключевые технологические компетенции для выполнения монтажных работ, в частности с применением гипсокартонных листов.

Цель исследования: раскрыть характеристики и структуру технологических компетенций, формируемых у студентов технического вуза.

Задачи: сформулировать определение технологической компетенции, выявить ее структуру, позволяющую формировать у выпускника готовность к применению ее компонентов в будущей деятельности.

Научная новизна заключается в авторском теоретико-прикладном осмыслении сущности и структуры технологических компетенций, формировании их в учебно-консультационном и научно-образовательных центрах.

Практическая значимость определяется возможностью использования опыта строительного университета по проектированию и созданию информационно-консультационных и научно-образовательных центров в технических вузах, исходя из актуализации деятельности вузов страны по развитию комплексного творческого пространства вуза. Это подтверждается изучением опыта КГАСУ в проектировании и открытии НОЦ университетами Казани.

Материалы и методы исследования . Применены методы системного анализа проблемы формирования технологических компетенций, анализа научных публикаций по обозначенной проблеме, наблюдения за ходом практических занятий со студентами в центрах.

Результаты исследования . Современные здания, инженерные сооружения различного назначения являются результатом совокупных видов деятельности инженера-строителя (проектирования, разработки экологически безопасных строительных материалов и изделий, земляных работ, устройства фундаментов и оснований для сооружений, возведения стен и перекрытий, внутренней отделки зданий и др.). Условиями реализации специалистами видов преобразовательной деятельности окружающей среды являются технологические компетенции, освоенные ими в процессе обучения.

Технологические компетенции включают технологические знания и умения, состоящие из содержания (знания) и способов (умения). Содержание формируется из понятий преобразовательной деятельности инженера-строителя, а способы – это умения, полученные на основе приобретенных знаний и профессионально важных качеств (Ходырева и др., 2019). Технологические компетенции входят в профессиональную компетентность и характеризуются технологическими знаниями, как указывалось ранее, и наилучшими методами производства товаров и услуг, способствуя развитию таких важных качеств специалиста, как мобильность и конкурентоспособность (Рассказов, Герасимова, 2017).

Строительная отрасль имеет многочисленные направления деятельности: это технологии монтажа оснований и фундаментов, возведения зданий и сооружений, отделочных работ, эксплуатация объектов, сухое строительство и др. Для каждого вида работ применяются свои знания, умения, навыки, способности специалиста, т. е. компетенции. Значит, для каждой области работ, в соответствии с рекомендациями С.С. Бахтиной, нужны ключевые компетенции – личностные качества, знания, умения и навыки, обеспечивающие успешную текущую деятельность и перспективное инновационное развитие (Бахтина, 2017; Тронина и др., 2020).

На основе анализа научных публикаций (Бахтина, 2017; Рассказов, Герасимова, 2017; Тро-нина и др., 2020; Ходырева и др., 2019) компетентность мастера сухого строительства можно определить как совокупность знаний, умений, навыков, способностей обучающихся, позволяющую использовать инновационные технологии монтажа стеновых и потолочных конструкций (разработки, технологии, оборудование и инструменты фирмы «Кнауф»). Компетентность определена технологическим стандартом по сухому строительству и способствует повышению эффективности и привлекательности новых передовых продуктов компании «Кнауф».

Специалистов по монтажу различных конструкций из материалов и изделий готовят в системе среднего профессионального образования (СПО), когда выпускники приобретают квалификацию «мастер сухого строительства». Однако технологические компетенции для организации работы по отделке зданий с применением гипсокартонных и других облицовочных материалов (для наружных и внутренних стен, потолков и т. д.) необходимы выпускникам бакалавриата для контроля качества выполненных работ. Технологические компетенции бакалавров строительства позволяют:

• –    решать задачи уменьшения сроков выполнения строительно-монтажных работ;

• –    приобретать новые навыки качественного выполнения всех операций, предусмотренных технологическим регламентом;

• –    гарантировать социальную ответственность перед заказчиками, выражающуюся в применении высококачественных строительных материалов и изделий;

• –    соблюдать требования техники безопасности в процессе монтажа и эксплуатации конструктивных элементов отделки;

• –    отвечать перед заказчиками за свои действия.

Таким образом, инженер в рамках работы с материалами и изделиями, например, фирмы «Кнауф» должен обладать:

• 1)    фундаментальными теоретическими знаниями о составе, физических и химических свойствах материалов;

• 2)    практическим опытом проведения обмерочных работ, подготовки изделий и их монтажа;

• 3)    инженерным чутьем и интуицией при организации работ на строительном участке.

Информационно-консультационный центр представлен лабораторией. Ежегодно с 2008 г. в рамках факультативной дисциплины «Современные технологии отделочных работ с применением материалов и технологий фирмы "Кнауф"» проводится обучение студентов-бакалавров второго курса университета по направлению «строительство» по профилю «промышленное и гражданское строительство» и студентов специалитета второго курса по направлению подготовки «строительство уникальных зданий и сооружений» (Халиуллин, 2024). Программа обучения по данной дисциплине включает лекционные занятия в объеме 16 часов и практические занятия по изучению основ технологий сухого строительства в объеме 12 часов. Аттестация осуществляется в форме зачета. В период с 2008 по 2024 г. обучение прошли более 3 200 студентов (таблица 1).

Таблица 1 – Количество студентов КГАСУ, прошедших обучение работе с комплектными системами сухого строительства в лаборатории учебно-консультационного центр а1

Table 1 – Number of Students at the Kazan State University of Architecture and Engineering

Who Have Received Training in Working with Complete Systems of Dry Construction in the Laboratory of the Teaching and Consulting Center

Год	Количество студентов
2009	228
2010	130
2011	188
2012	216
2013	222
2014	227
2015	171
2016	204
2017	118
2018	359
2019	172
2020	47
2021	233
2022	236
2023	257
2024	217
Итого	3 225

На лабораторно-практических занятиях студенты осваивают специфику подготовки всех материалов и изделий к производству работ, применения инструментов для выполнения монтажных этапов, осуществляют проектирование и монтаж потолочных и стеновых каркасно-обшивных конструкций. Подготовка к монтажу начинается с определения габаритов конструкции (обмерочных работ), резки листовых материалов, обработки кромки с использованием инструментов фирмы и т. д. Эти операции выполняются каждым студентом и оцениваются мастером производственного обучения. Затем создаются монтажные бригады из трех-четырех обучающихся.

При этом, прежде чем перейти к непосредственному взаимодействию с реальными материалами, изделиями и инструментами для возведения потолочных и стеновых каркасно-обшивных конструкций на учебных стендах лаборатории, студенты в интерактивном онлайн-режиме под руководством преподавателей отрабатывают требуемый алгоритм возведения таких конструкций с применением VR-тренажера по сухому строительству, разработанного отечественными программистами для российской Академии «Кнауф» (Учебно-консультационный центр…, 2024; Халиуллин, 2024). Использование VR-тренажера «Кнауф» позволяет снизить затраты на материалы и комплектующие в процессе обучения.

После монтажа конструкций каждая бригада оценивает работу другой бригады, указывает на допущенные ошибки. Оценку в баллах выставляют для каждой команды студенты, мастер производственного обучения и преподаватели теоретического обучения. Теоретические знания (например, о составе гипсокартонных листов, материалах для их изготовления, свойствах материалов) оцениваются с помощью тестов, разработанных компанией «Кнауф».

Таким образом, в ходе обучения студентам приходится овладеть междисциплинарным мышлением с использованием ранее полученных знаний из курсов химии, физики, механики, строительных материалов, технологии строительных процессов, безопасности жизнедеятельности (Вильданов, 2024; Вильданов, Сафин, 2025; Проблемы и пути цифровизации…, 2022; Сафин и др., 2023). Практико-ориентированную подготовку студенты проходят в процессе выполнения монтажных работ в соответствии с технологиями «Кнауф». Все сказанное подтверждает, что у лаборатории есть большие педагогические возможности. Они становятся двигателем механизмов творческого саморазвития личности. При этом совместная учебная, практическая и исследовательская деятельность (преподавателя и студента, мастера производственного обучения и студента, преподавателя и специалиста фирмы «Кнауф», студентов в монтажной бригаде, а также самостоятельная творческая деятельность обучающихся), направленная на творческую самореализацию личности, активизирует и развивает педагогические возможности – педагогический потенциал лаборатории, научно-образовательных центров (Вильданов, Сафин, 2025).

Достижение требуемых уровней развития и активности обучающихся может быть обеспечено созданием в вузах научно-образовательных центров, которые позволяют организовать практико-ориентированное обучение с учетом технологических инноваций. Для этого предметно-пространственное оснащение центров должно соответствовать современному этапу развития техники и технологии строительной отрасли. Только при таком подходе в вузе можно реализовать обучающие, исследовательские, воспитательные и социализирующие функции образовательной среды, способствующие личностному и профессиональному росту обучающихся (Вильданов, 2023).

В рассматриваемых научно-образовательных центрах спроектированы и реализованы условия для профессионально-личностного становления студентов за счет создания специально спланированной предметно-пространственной среды направлений строительной подготовки. Структура и материально-техническое обеспечение НОЦ имеют ярко выраженную прогностическую направленность развития осваиваемой строительной отрасли, т. е. способствуют формированию у будущих специалистов прогностических компетенций.

Личностно-профессиональное развитие обучающихся технического вуза будет эффективным при учете педагогического потенциала научно-консультационного центра в следующих условиях: 1) процесс обучения организован с использованием системно-деятельного, средового и личностно ориентированного подходов; 2) предусмотрено активное участие субъектов образовательного процесса во внеаудиторной деятельности; 3) подготовка специалистов ведется с учетом запросов работодателей, бизнеса; 4) обеспечено продуктивное взаимодействие работодателей, бизнеса и вуза.

Как мы уже отмечали, подготовка высококвалифицированных специалистов для научнотехнологического развития экономики возможна при интеграции науки, образования и бизнеса (Взаимодействие профессиональных образовательных учреждений…, 2008; Корчагин, Сафин, 2017; Сафин, Корчагин, 2017). Образовательная среда обеспечивает подготовку кадров как для науки, так и для производства, формируя содержание обучения с учетом уровня развития научных и производственных секторов. Выпускники, связывающие дальнейшую трудовую деятельность с наукой, должны обладать исследовательскими компетенциями. Производство и бизнес нуждаются в специалистах, умеющих организовывать и руководить технико-технологическим процессом, т. е. требуется практико-ориентированная подготовка. Эти два направления должны совмещаться с помощью предметно-пространственной среды, спроектированной при активном участии как науки, так и производства. Такая среда может быть реализована в научно-образовательных центрах технических вузов.

Научно-технологическое развитие состоит из отдельных этапов, гарантирующих движение от целей к результатам при использовании достигнутого уровня освоения свойств материалов, техники и технологий. Деятельность инженеров, научных работников, профессорско-преподавательского состава направлена не только на формирование навыков и умений, но и на совершенствование техники и технологий. Поступательное развитие наблюдается в случае, если образовательный этап обеспечивает трансляцию и освоение студентом научных, технологических образцов, представленных в научно-образовательных центрах и включенных в содержание процесса обучения в качестве деятельностной составляющей.

Например, в НОЦ «Системы» представлены действующие модели тепловых пунктов систем отопления жилых зданий. Студенты в ходе практических занятий проводят эксперименты по регулированию подачи горячей воды в отопительные системы в зависимости от температуры наружного воздуха, изучают работу измерительных приборов, приобретая профессиональные компетенции инженера инженерных систем жизнеобеспечения.

Организация и управление многокомпонентным строительным производством невозможны без быстрой обработки информации для выбора материалов, изделий, графика производства работ, календарного плана и др. Необходимая обработка данных обеспечивается при применении технологии информационного моделирования (ТИМ), или BIM-технологии (Building Information Model).

Так, в НОЦ «Системы» студенты осваивают методы моделирования заданий с применением BIM-моделирования инженерных систем с помощью программного комплекса Autodesk Revit с определением теплопотерь в программном комплексе Auditor. Данные компетенции они смогут использовать при проектировании и эксплуатации жилых и общественных зданий. Кроме того, разработан функционал трансляции архитектурной и инженерной моделей с сохранением метаданных в web-интерфейсе с помощью языка программирования Java Script и набора облач- ных инструментов Forge API. На примере блочного теплового пункта передача данных, поступающих от контрольно-измерительных приборов на объекте, обеспечивается из SCADA-системы, развернутой на сервере в помещении диспетчерской (Направления цифровизации…, 2022).

В НОЦ «Потоки» в образовательный процесс внедрена исследовательская деятельность обучающихся на базе воспроизведенной реальной действующей модели водоподготовки для питьевого водоснабжения. В данной модели представлен весь технологический процесс станций очистки природных вод в населенных пунктах посредством узлов предварительной реагентной обработки воды и последующего осаждения примесей. Этот этап предусматривает исследование гидродинамических особенностей осветления воды при разных концентрациях примесей и дозах реагентов для установления оптимальных режимов предварительной обработки природных вод, формируя у студентов навыки проведения химического анализа, установления режима обработки воды в разные периоды года (весной, летом). Технологическая линия позволяет изучать и последующие стадии очистки воды, такие как фильтрование, обеззараживание. При этом приборно-аппаратурное оформление модели позволяет освоить возможности автоматического контроля и цифровизации процесса.

Формирование технологических компетенций организовано в соответствии с кольцевой структурой деятельности. При этом работа над созданием строительного объекта – систем водоснабжения и водоотведения – может быть представлена в виде кольцевой структуры: от выбора трассы сетей, согласования их расположения относительно других инженерных коммуникаций до выбора материалов, конструкций, технико-экономического обоснования проекта. Далее следуют этапы проектирования, гидравлических расчетов, конструирования колодцев, расчетов на прочность основания труб, возведения сетей. Когда сети построены, наступает стадия испытаний и пусконаладочных работ. Последующий этап деятельности специалиста – эксплуатация инженерных сетей. Предпоследний этап – ремонт инженерных коммуникаций. В процессе эксплуатации объектов появляется необходимость реконструкции сетей, что возвращает специалиста к этапу проектирования.

Этапы проектирования систем позволяют сформировать у выпускников технологические компетенции работников очистной станции, способствующие быстрой адаптации к условиям действующих станций в качестве инженера-технолога, обладающего умениями автоматизировать и обеспечить цифровую трансформацию технологии очистки природных вод.

Таким образом, выпускнику по программе обучения «инженерные системы жизнеобеспечения в строительстве» необходимо владеть следующими технологическими умениями (компетенциями): проектирование и выбор типа водопроводной системы населенных пунктов, вид ее трассировки, гидравлический расчет, назначение материалов труб, высотное проектирование сетей и сооружений на них, определение источника водоснабжения (подземного или открытого) на базе исследования состава природных вод, обоснование технологий водоподготовки строительства и эксплуатации сетей, подготовка решений по ремонту и реконструкции.

В работе Ф.Д. Рассказова, М.С. Герасимовой определены компоненты технологических компетенций для студентов СПО по специальности «парикмахер»: аксиологический, гносеологический и праксиологический (2017). Данные компоненты, как правило, учитывают интересы одного клиента. В то время как объекты приложения знаний и умений выпускника строительного вуза обеспечивают жизнедеятельность большого количества людей, производственных коллективов, иногда представляют ценность для государства – многие объекты становятся национальным культурным наследием. Здания и сооружения должны нести красоту, формировать у людей эстетическую и этическую культуру. При этом в строительном процессе должны применяться экологически безопасные материалы, учитываться условия дальнейшей эксплуатации, ремонта и демонтажа объектов. Немаловажными являются знания о технико-технологических процессах, позволяющие осуществлять выбор соответствующих строительных машин и средств малой механизации.

С учетом данных обстоятельств и на основе анализа научных публикаций, посвященных формированию технологических компетенций (Бахтина, 2017; Рассказов, Герасимова, 2017; Тро-нина и др., 2020; Ходырева и др., 2019), выявлен компонентный состав компетенций инженера-строителя: ценностный, знаниевый, деятельностный.

Ценностный компонент состоит из ценностных ориентаций профессии строителя, профессионально важных качеств, ценностей обеспечения заказчиков эстетическими условиями жизнеобеспечения. Знаниевый компонент включает знания о составе, свойствах применяемых материалов и изделий; условиях их эксплуатации; общих принципах и законах организации процессов в сухом строительстве; машинах малой механизации и инструментах для производства работ. Деятельностный компонент содержит профессиональные умения и навыки монтажа конструкций из гипсокартонных, облицовочных, теплоизоляционных материалов и подразумевает критическое осмысление профессионального опыта. Данный компонент включает также проектировочные, коммуникативные и организаторские умения.

В структуре педагогического потенциала научно-консультационного центра можно выделить следующие компоненты: обучающий, развивающий, социализирующий, ценностно-нормативный, педагогический, организационный и экономический.

Обучающий компонент способствует овладению знаниями, универсальными, общепрофессиональными и профессиональными компетенциями, необходимыми для выполнения монтажных работ в строительстве с использованием материалов и изделий. Исследовательский компонент обеспечивает творческое осмысление операций и действий для качественного выполнения монтажных работ.

Развивающий компонент присутствует при выполнении индивидуальных работ при подготовке инструментов, материалов, осуществлении обмеров, определении последовательности операций в процессе монтажа.

Социализирующий компонент реализуется за счет участия в конференциях, форумах, семинарах, проводимых компанией и университетом, взаимодействия с представителями бизнеса. Деятельность в командах по монтажу потолочных и стеновых конструкций формирует коммуникативную, корпоративную культуру.

Ценностно-нормативный компонент отвечает за усвоение ценностей строительной профессии и отрасли, а также норм поведения и взаимоотношений в коллективе.

Педагогический компонент потенциала центра состоит из педагогической, исследовательской компетентности преподавателей вуза и ведущих специалистов отрасли, привлеченных к образовательному процессу в центре и владеющих современными педагогическими технологиями. Также подразумевается владение педагогическим коллективом следующими компетенциями: организация воспитательного процесса в учебное и внеучебное время в университете; обеспечении требуемого уровня организации всех видов практик, предусмотренных ФГОС ВО; учебнометодическое обеспечение учебного процесса.

Организационный компонент включает следующие показатели: 1) стратегический план развития образовательной организации и партнеров из сфер производства и бизнеса; 2) управленческая деятельность ректората, дирекций институтов, заведующих кафедрами; 3) престижность образовательной организации; 4) объем НИОКР для строительной отрасли; 5) педагогические исследования для достижения требуемого уровня качества подготовки по ФГОС, удовлетворения требований работодателей к качеству подготовки и готовности выпускников к использованию инноваций и развитию технологий; 6) создание условий для социализации студентов, преподавателей и сотрудников.

Экономический компонент характеризует степень участия предприятий отрасли и бизнеса в материально-техническом обеспечении функционирования научно-образовательных центров, объем выделяемых грантов для проведения научных исследований по разработке инновационных материалов и технологий по заказам партнеров, финансовое обеспечение отраслью студенческих стартапов и др.

Деятельностный подход позволяет создать централизованные НОЦ по всем направлениям подготовки в вузе. В них студенты осваивают компетенции по обобщенным видам архитектурностроительной деятельности. НОЦ организационно не закреплены приказом за выпускающей кафедрой. Значит, в таких центрах могут проводить учебные занятия, исследовательские работы преподаватели, аспиранты разных кафедр с обучающимися всех направлений подготовки.

Обучение в лаборатории и центрах проводится с применением проблемной, контекстной, проектной, личностно ориентированной, практико-ориентированной педагогических технологий. Профессионально ориентированная среда обеспечивает профессионально-личностное развитие выпускника. Активность обучающихся мотивируется технологическим оборудованием, соответствующим реальным технологиям строительства, возможностью выполнения курсовых и дипломных работ на реальной основе, а также по заказам производства.

Готовность выпускника вуза успешно решать профессиональные задачи оценивают рецензенты и эксперты в ходе выполнения и защиты выпускных квалификационных работ (ВКР) в государственных экзаменационных комиссиях (ГЭК), а также жюри различных международных, всероссийских и региональных конкурсов. В составе ГЭК работают более 100 ведущих специалистов – экспертов проектных, исследовательских институтов, крупных строительных организаций и предприятий. С 2016 г., когда начали функционировать НОЦ с современными предметно-пространственными компонентами образовательной среды университета, доля ВКР, защищенных на отлично, увеличилась на 21 % и достигла 83 %. Ежегодно до 20 % результатов ВКР рекомендуются к опубликованию, 17 % из них – к внедрению. Впечатляют итоги участия студентов и выпускников в олимпиадах вузовского, регионального и российского этапов. Их итоги жюри оценивает в баллах. Так, за последние 5 лет баллы обучающихся КГАСУ в 2,5–3,0 раза превышают баллы студентов вузов, занявших вторые места в конкурсах ВКР и олимпиадах.

Заключение . Таким образом, выявлена сущность и структура технологических компетенций, подразумевающая ценностный, знаниевый и деятельностный компоненты. Для направлений строительного производства рекомендовано определить ключевые компетенции. Показана возможность формирования практико-ориентированных компетенций в научно-образовательных центрах, открытых при участии бизнеса. Представлены технологии их формирования в учебноконсультационных, научно-образовательных центрах.

Ключевая технологическая компетенция инженера-строителя – это готовность выпускника вуза успешно решать профессиональные задачи, предусмотренные ФГОС для выбранного направления, для осуществления деятельности в строительной сфере на основе знаний, навыков и профессионально значимых качеств личности строителя. Она проявляется в способности выпускника бакалавриата ставить профессиональные задачи, применять и разрабатывать эффективные методы их решения как в типовых ситуациях, так и в нестандартных. Технологические компетенции, необходимые для сегмента сухого строительства, могут быть успешно сформированы на теоретических и практических занятиях в научно-консультационном центре. Технологические компетенции проектирования, возведения, эксплуатации, реконструкции, ремонта зданий различного назначения, инженерных сетей, автомобильных дорог приобретаются в рамках учебного процесса во взаимосвязанных и взаимодействующих НОЦ на выпускающих кафедрах строительного вуза за счет междисциплинарной подготовки.