Оценка начального уровня сформированности инженерного мышления студентов

Во все времена и у всех народов ценились хорошо подготовленные специалисты, мастера своего дела, да и умелое обучение мастерству ценилось не менее высоко. Вот почему в истории педагогической науки в явном виде прослеживается постоянный поиск всё более совершенных методов и приёмов преподавания и подготовки кадров.

В.П. Беспалько ¹

Актуальность проблемы

Сегодня общество как никогда нуждается в собственных грамотных специалистах, в том числе растёт спрос и на качественных инженеров. Чтобы получить грамотного специалиста инженера, необходимы новые подходы к подготовке такого специалиста. Подготовка должна вестись на качественно ином уровне. Целью подготовки должна стать не просто выдача диплома будущему специалисту, а целенаправленный, качественный, индивидуальный подход [1, 5, 6, 13, 33, 36, 37]. Инженер -это «товар штучный», если можно так выразиться. И соответственно требует к себе особого внимания. При подготовке будущего инженера необходимо учитывать специфику инженерной деятельности и особый склад, тип мышления. Кроме того, при подготовке необходимо также учитывать принцип социосообразности ,т. е. подготовка должна отвечать требованиям социального заказа [1, 11, 12, 33].

В научных исследованиях отечественных и зарубежных учёных уделяется в настоящее время внимание вопросам подготовки будущих инженеров, где рассматривается понятие инженер и раскрывается сущность этого понятия.

Инженер - это профессия, требующая определенных знаний и мастерства при создании приборов, устройств и разработке технологических процессов [7]. Инженер - человек, профессионально осуществляющий техническое творчество, это специалист с высшим техническим образованием, который в своей деятельности соединяет науку с производством, т. е. становится проводником науки в производстве [9]. В данных определениях отражены особенности профессии: образовательный уровень, профессиональные черты и характеристика деятельности инженера.

1 Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. 2-е изд., испр. М.: Педагогика, 1989. 192 с.

Инженерная Деятельность имеет свои особенности и отличается от других видов деятельности. Например, отличие от технической Деятельности заключается в том, что техническая деятельность основывается больше на опыте, практических навыках, догадке, а инженерная деятельность основывается на научных знаниях [14]. Отличие от научной Деятельности заключается в цели. Цель науки - расширить познания людей, получить новое знание; задача - получение нового знания в процессе исследования. Цель инженерной деятельности - создать реальный прибор, устройство или разработать процесс, полезный людям; задача - создать это в процессе проектирования. Ученый изучает то, что существует, а инженер создаёт то, чего еще никогда не было. Главное, что отличает ученого от инженера - это то, над чем они работают, и конечный результат их работы [7]. Отличие инженерной деятельности от Других виДов Деятельности заключается в том, что инженерная Деятельность по своей роли в общественном производстве является производительным трудом, непосредственно участвующим в создании национального дохода [8]. Цель инженерной Деятельности - повышение эффективности, в частности продуктивности любых видов деятельности, в том числе и научной, и инженерной, и сельскохозяйственной, и индустриальной, и медицинской, и политической путем их технологизации на всё более высоком уровне [33].

Так как инженер - это специалист, осуществляющий инженерную деятельность, имеющую свои особенности, в отличие от других видов деятельности, и обусловливающую особенности психологического склада инженера, то можно говорить об особом виде мышления - инженерном мышлении [7, 13, 14, 33, 36, 37].

Рассмотрев различные научные подходы и точки зрения понятия инженерного мышления, мы сформулировали собственное, авторское понятие инженерного мышления. Инженерное мышление - непрерывный социальнопсихический процесс, связанный с деятельностью, где основными компонентами являются различные типы мышления: политехническое, интегративно-симультанное (разносторонний подход к решению проблем), продуктивное, толерантное, командное. Отличительными его особенностями являются непрерывность и национальное самосознание, т. е. особенности российского менталитета. Кроме этого, инженерное мышление по характеру социальное.

Специфика инженерной деятельности на современном этапе состоит в согласованной, командной работе по генерированию идей, конструированию и введению в эксплуатацию современных технологий и разработок, способствующих технологическому развитию страны, национальной безопасности, решению вопросов импортозамещения. В связи с этим отличительные особенности инженерного мышления - непрерывность и работа в команде - исходят из самой специфики инженерного мышления и инженерной деятельности, командная составляющая - из процесса социального, т. е., формирующегося в социуме; а такая особенность, как национальное самосознание, исходит из особенностей российского менталитета. В настоящее время эти особенности особенно актуально учитывать при формировании инженерного мышления, так как они в будущем определяют национальную безопасность и решение вопросов импортозамещения [2, 3, 6, 10].

Таким образом, инженерное мышление -тип мышления, который помогает эффективно решать профессиональные задачи будущим специалистам. А так как формирование инженерного мышления начинает складываться под воздействием профессионального образования, то система образования должна обеспечить это формирование.

Теоретический результат нашего анализа -вопрос о формировании инженерного мышления в университете на сегодняшний день становится актуальным.

Практический результат - выявлено несоответствие между теорией и практикой, раскрытое в ходе анализа документов: ФГОС 3, 3+, профессиональных стандартов и учебных планов подготовки студентов ВШЭКН ЮУрГУ [15-32]. Проведенный анализ привёл к выводу, что в рамках регламентированного учебными планами учебного процесса наблюдается недостаточное внимание к дисциплинам гуманитарного цикла, направленных на формирование компетенций и формирование инженерного мышления. В частности, учебные планы не содержат дисциплины гуманитарного цикла, такие как педагогика и психология, которые направлены на формирование компетенций, отражённых во ФГОСах и трудовых функций, отражённых в профессиональных стандартах.

Таким образом, фактическое состояние проблемы формирования инженерного мышления студентов в университете требует на практике разрешения.

Констатирующее исследование начального уровня сформированности инженерного мышления студентов

Для разрешения проблемы формирования инженерного мышления студентов в университете в перспективе и дальнейшей разработки педагогической модели по формированию инженерного мышления нами был проведён констатирующий этап эксперимента с целью выявления исходного уровня сформированно-сти инженерного мышления студентов. Раскроем ход констатирующего эксперимента пошагово.

Шаг 1. Вышеизложенные данные проведённого анализа обосновали выбор экспериментальной выборки. Выборка исследования -студенты III курса высшей школы электроники и компьютерных наук (ВШЭКН) - 112 человек. Всего на III курсе обучается около 259 студентов. Соблюдены два условия: 1) однородность выборки (III курс) и 2) количество - 112 человек, т. е. половина из всей генеральной совокупности говорит о репрезентативности выборки. Для проведения эксперимента были сформированы 4 группы по 28 человек в каждой, три экспериментальных и одна контрольная (ЭГ1, ЭГ2, ЭГ3, КГ). Студенты в группы были подобраны случайным образом (разных технических направлений, профиля ВШЭКН), что также подтверждает репрезентативность выборки.

Шаг 2. Следующим этапом работы стала разработка критериально-диагностического аппарата для оценки уровня сформированно-сти инженерного мышления студентов . В качестве измеряемой переменной служит сформи-рованность инженерного мышления (табл. 1).

Таблица 1

Критериально-диагностический аппарат исследования

СТРУКТУРА. ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ (КОМПОНЕНТЫ)	КРИТЕРИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СФОРМИРОВАННОСТИ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШ.ЧЕНИЯ	МЕТОДЫ дта ОЦЕНКИ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШ ЛЕНИЯ
1. Политех ническое	L ТЕХНИЧЕСКИЙ а) понятийно-теоретическое б) логическое в) наглядно-образное г) конструкторские способности	L Тест Ееннете 2. Метод беседы
	д) аналитическое е) практическое
2, Симультанное (разносторонний подход к решению задач)	2. ПРОДУКТИВНЫЙ -проблшпо-поисковая акншбностъ, сп особы реш ения задач а) творческое воображение (уровень креативности) б) а л горитмическ ий (использование ранее полученных результатов) в) прогностические способности (интеллектуильная активность)	]. Тест невербальной 1феатнвноЕ1 Э,Торренс а 2. Метод наблюдения за работой группы
3. Продуктивное
4. Коллективное 5. Толерантное	3. КОММУНИКАТИВНО-ГРУШПОВОЙ а) умение работать в команде б) способность обосновать предлагаемые решения в) толерантность к идеям и точкам зрения	]. Тест в^мЗнльной активности Э.Торренса 2. Метод наблюдения за работой группы

Критериями оценки сформированности компонентов инженерного мышления являются: 一 технический;

• -продуктивный;

• -коммуникативно-групповой .

К уровням сформированности инженерного мышления относятся: низкий уровень -продуктивный (алгоритмический); средний уровень - эвристический; высокий уровень -творческий.

Для выявления уровня сформированности инженерного мышления мы использовали диагностический инструментарий [34]:

• 1) тест невербальной креативности Э. Торренса «Закончи рисунок», предназначенный для диагностики студентов и взрослых;

• 2) тест механической понятливости Беннета;

• 3) тест вербальной креативности Э. Торренса.

Также мы использовали методы наблюдения и беседы .

Шаг 3. Разработка шкалы измерения по показателям.

При построении шкалы мы руководствовались математическим расчетом путем оценки каждого критерия [35]. Уровень сформи-рованности инженерного мышления каждого студента рассчитывался по формуле средней арифметической. Полученное значение сопоставлялось со шкалой для определения уровня сформированности инженерного мышления (табл. 2).

Таблица 2

Шкала уровней сформированности инженерного мышления

1,33 1,67	2         2,33	2,67         3
Низкий	СреДний	Высокий

Результаты констатирующего исследования

Проведенная работа позволила провести нулевой срез и с помощью анализа сделать выводы. Результаты диагностики (нулевой срез) на констатирующем этапе даны в табл. 3.

Данные таблицы свидетельствуют, что студенты экспериментальных и контрольной группы в основном имеют средний, эвристический уровень и только 21 % - высокий, творческий уровень. Данные указывают на недостаточный уровень сформированности инженерного мышления и на задачу необходимости формирования инженерного мышления.

Статистическое сравнение групп на предмет их однородности проведено с помощью непараметрического критерия (х 2) К. Пирсона [4] (табл. 4).

Представим уровни сформированности инженерного мышления (начальный срез) в виде диаграммы (см. рисунок).

Таблица 3

Уровни сформированности инженерного мышления на констатирующем этапе (нулевой срез)

Уровень	ЭГ1 (28 чел.)	ЭГ2 (28 чел.)	ЭГ3 (28 чел.)	КГ (28 чел.)
Низкий	21 %	21 %	18 %	18 %
Средний	57 %	57 %	57 %	61 %
Высокий	21 %	21 %	25 %	21 %
Средняя арифметическая в %	2	2	2,071428571	2,03571429

Таблица 4

Статистическое сравнение групп на предмет их однородности

Эмпирические значения групп
Группы	Т эмп.	Т крит.
КГ и ЭГ1	0,(12)	5,99
КГ и ЭГ2	0,121212121
КГ и ЭГ3	0,107226107

ни низкий

■ средний

■ высокий

Уровни сформированности инженерного мышления (начальный срез)

Заключение

Уровень подготовки будущих инженерных кадров в настоящее время становится одним из важных факторов, определяющих конкурентоспособность и инновационное развитие государства, его технологическую и экономическую безопасность. Качество любой деятельности зависит от грамотных специалистов, в том числе и от инженеров, способных в настоящее время решать научные и практические проблемы. В связи с этим, подготовка инженеров должна быть нестереотипной. Это значит, что педагогические модели и технологии должны строиться на научной основе с учетом специфики инженерной деятельности, специфики инженерного мышления - его компонентной структуры. Кроме того, подготовка должна исходить из мировых тенденций, технологического развития страны и принципа социосообразности, т. е. социального заказа. При составлении учебных планов необходимо руководствоваться неформальным подходом. Планы должны включать как дисциплины технического цикла, так и гуманитарного цикла, направленные на формирование инженерного мышления [5, 7, 13].

Анализ фактического состояния формирования инженерного мышления студентов ВШЭКН ЮУрГУ выявил противоречие между социальным заказом и моделью, которая фактически получается на выходе. Противоречие выражается в несоответствии между компетенциями выпускника, указанными во ФГОСах, моделью выпускника, рекомендованной профессиональными стандартами (профессиональные функции) и учебными планами, которые не содержат всего комплекса учебных дисциплин, направленных на формирование указанных компетенций и трудовых функций. В частности, учебные планы не содержат дисциплины гуманитарного цикла, такие как педагогика и психология, которые направлены на формирование компетенций, отражённых во ФГОСах (умение работать в команде, умение разрешать конфликты, умение построить линию собственного самосовершенствования) и трудовых функций, отражённых в профессиональных стандартах (знание основ психологии, умение работать в команде, умение руководить малой группой).

Был проведен констатирующий этап эксперимента, который выявил начальный уровень сформированности инженерного мышления студентов и позволил сделать вывод о необходимости его дальнейшего формирования.