Онтологический анализ проекта передовой инженерной школы

Правительство Российской Федерации своим постановлением 1 объявило о предоставлении грантов государственной поддержки создания и развития передовых инженерных школ (ПИШ). Проект создания ПИШ вошёл в перечень инициатив социально-экономического развития России до 2030 года.

«Появление ПИШ в регионах России позволит сократить разрыв между образовательными программами и требованиями работодателей, вовлечь в образовательный процесс отраслевых специалистов высокого уровня, создать хорошо оснащённые научнообразовательные стенды и лаборатории, развивать моделирование, междисциплинарные проекты, трудоустраивать успешных выпускников на новые рабочие места», — заявила глава образовательного центра «Сириус» Елена Шмелёва 2 .

1 Постановление Правительства РФ от 08.04.2022 N 619 "О мерах государственной поддержки программ развития передовых инженерных школ".

• 2    Шмелёва призвала воспитывать будущих инженеров со школьной скамьи. ВЗГЛЯД. Деловая газета .2 сентября 2021 г. https://vz.ru/news/2021/9/2/1116861.html .

«Такой инженер в какой-то степени объединяет в себе и материаловеда, и конструктора, и расчётчика, и технолога, и, если надо, маркетолога. Но поскольку в одном человеке, получающем специализированное образование, всё это объединить невозможно, нужен особый инструмент. И таким инструментом является матрица целевых показателей и ресурсных ограничений, которая содержит в себе те знания, которыми обладают разные узкие специалисты», - поясняет профессор А.И. Боровков 3 . Возник даже новый термин «инженернотехнологический спецназ», под которым подразумевается подготовка инженеров, основной компетенцией которых должно стать создание новых конкурентоспособных продуктов на основе интеграции достижений в различных областях знаний и передовых наукоёмких технологий. Программа развития ПИШ поднимет престижность инженерного труда [1], при условии, что проекты таких школ будут глубоко проработаны. Актуальным становится исследование сущностей [2], составляющих основу подготовки квалифицированного инженера.

1 Основные сущности проекта ПИШ

Основные сущности исследуемой предметной области можно рассмотреть на примере, изложенном в работах [3, 4].

Передовой инженер 4 (от лат. ingenium - способность, изобретательность) должен быть изобретателем и проектантом, но самое главное он должен быть организатором производства [5, 6]. Для того, чтобы развить изобретательский потенциал будущий инженер должен заниматься наукой и техническим творчеством. Для приобретения навыков проектирования конструкций или технологий необходимо обладать большим количеством знаний, а организацию производства осваивать на практике. Поэтому ПИШ должна быть единым целым, объединяющим науку, образовательный процесс и производство.

Школа (от др.-греч. σχολή, σχολά — досуг, учебное занятие, школа) — обычно воспринимается как учебное заведение для получения образования. В рассматриваемом контексте ПИШ направлена на профессиональное образование и подразумевает общие взгляды на подготовку инженеров. В этом единстве выделяются лидеры, сплачивающие данное сообщество и привлекающие новых союзников. Атмосфера такой школы должна способствовать обмену информацией на уровне идей, что значительно повысит эффективность её работы [7-9]. Этому же аспекту соответствует и определение передовая, стоящая на передовых рубежах науки и направленная на движение вперёд.

Для того, чтобы школа была передовой она должна заниматься решением фронтирной задачи 5 . Такой подход позволяет на основе анализа прошлого опыта наметить пути движения в будущее. ПИШ должна формироваться вокруг передовой научной идеи, уже сегодня демонстрирующей свою перспективность, в том числе в области практических результатов [10, 11].

В поиске и реализации таких идей должен участвовать индустриальный партнер — предприятие реального сектора экономики, принявшее на себя обязательства перед Минобрнауки России и получателем субсидии по софинансированию прикладных научных исследований и экспериментальных разработок и/или дальнейшему внедрению их результатов. Выбранный индустриальный партнер будет активным участником в управлении ПИШ с целью формирования востребованных предприятиями компетенций, трудоустройства, организации

нового производства. Для того, чтобы это предприятие способствовало профессиональному развитию школы, оно должно реализовывать высокотехнологичное производство - совокупность информации, знаний, опыта, материальных средств, используемых при разработке и производстве технически сложной продукции.

Ожидается, что решение фронтирной задачи на практике приведёт к созданию продукции не просто более высокого качества, а формирующей новую нишевую область рынка.

Рассмотренные сущности взаимосвязаны между собой, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Онтологические проектные связи передовой инженерной школы

Анализ связей между проектными сущностями приводит к выводу, что ПИШ есть интегратор и координатор образовательных средств. Такой подход к проектированию ПИШ позволит выполнить её главную задачу: обеспечить выпуск передовых инженеров.

2    Проект ПИШ6

В качестве примера можно рассмотреть проект создания учебно-научно-производственного центра «Инженерно-технологическая школа», целью которого является повышение уровня технологической подготовки выпускников. Главная инженерная задача центра включает изучение технологий с быстропротекающими процессами, в частности взрывных технологий, основанных на передовых достижениях в области создания материалов с заранее заданными свойствами, в том числе высокоэнергетических материалов, а также особенностей организации производства с использованием таких технологий. Подготовка инженеров-технологов в этом центре ориентирована на базовую кафедру управления и информатики в технических системах, специальность 27.05.01 «Специальные организационно-технические системы». Немалая роль отводится направлениям 27.03.03 «Системный анализ и управление» и 27.03.04 «Управление в технических системах» [12, 13].

6 Минобрнауки России утвердило распределение грантов (Приказ №608 от 30.06.2022) на поддержку 30 Передовых инженерных школ. Перечень ПИШ приведены на сайте - - Примеч. ред.

В структуру центра предлагается ввести органы управления образовательной, научной и производственной деятельностью. Общее управление должно включать представителей как ВУЗа, так и предприятий, поэтому высшим органом управления может быть совет центра.

Образовательная деятельность в центре направлена на подготовку инженеров-технологов. Образовательный процесс на первых порах планируется в виде факультативов с выдачей выпускникам диплома о дополнительном профессиональном образовании.

Научная деятельность концентрируется вокруг инженерной задачи центра. Поскольку штат исследователей распределён в рамках производства и учебного заведения, в задачу органов управления центра входит координация исследований.

Производственная составляющая сосредотачивается главным образом на предприятии: производственная практика обучающихся, прикладная исследовательская работа, опытноконструкторские и опытно-технологические разработки приближаются к производству.

3    Индустриальный партнёр

Индустриальными партнёрами являются высокотехнологичные предприятия, поскольку они имеют современное наукоёмкое производство и обладают необходимыми финансовыми средствами. Это предприятия аэрокосмической отрасли, биотехнологии, электроники и программного обеспечения, робототехники и др.

В качестве примера можно привести Орский механический завод, который обладает мощным интеллектуальным и производственно-техническим потенциалом, позволяющим реализовывать уникальное производство. Реализация основных задач завода базируется на современном оборудовании, которым оснащены ключевые производства завода.

Другим примером может служить ПО «Стрела», специализирующееся на выпуске машиностроительной продукции. Технические возможности цехов предприятия включают в себя механическую обработку высокой сложности, штамповочное производство, литьё металлов, выполнение гальванопокрытий и многое другое.

Активное участие в управлении ПИШ представителей предприятия выражается в том, что они могут принимать участие в работе совета центра как постоянные члены. Планируется создание института наставничества, где сотрудники индустриального партнёра индивидуально занимаются с обучающими [14, 15].

4    Главная инженерная задача школы

В качестве главной инженерной задачи ПИШ можно выбрать изучение технологий с быстропротекающими процессами, и в частности взрывные технологии, основанные на передовых достижениях в области нанотехнологий и создании материалов с заранее заданными свойствами, в т.ч. высокоэнергетических материалов, а также особенностей организации производства с использованием таких технологий.

Научные исследования могут быть связаны с выбором микровзрывных технологий с точно рассчитанным распределённым воздействием. К таким технологиям относятся многие процессы, связанные с горением и другими быстропротекающими химическими реакциями.

Фундаментальная естественно-научная подготовка включает дисциплины математического, физического, химического блоков.

Профессиональный блок включает информационные технологии, технологию машиностроения, основы взаимозаменяемости, стандартизацию и сертификацию, а также технологию технико-экономического проектирования.

На основе исследований в области нанотехнологий планируется создать высокоэнергетические материалы с разной степенью энергоэффективности, распределённой по линии, плоскости или объёму. При этом зональное соединение или перемешивание позволит создавать продукты с заданными величинами направленных взрывных давлений. Точный подбор энергетических характеристик и управление детонационной стойкостью материалов позволит разрабатывать продукты для микровзрывных технологий, технологий объёмных или вакуумных взрывов. Основным направлением исследований в ПИШ предполагается выбрать вопросы достижения точности технологий.

5    Организационная структура ПИШ

Предлагается создавать ПИШ на базе нового структурного подразделения ВУЗа – учебно-научно-производственного центра «Инженерно-технологическая школа» [16-19].

Концепция основывается на интеграции в единое целое инновационного образовательного процесса, научного потенциала ВУЗа и высокотехнологичного производства для решения инженерных задач индустриального партнёра, подготовки и развития инженера-технолога.

Организационная структура ПИШ предназначена для управления всеми процессами. При этом не должно быть строгой централизации. Инициаторами развития могут быть производственники, учёные и педагоги. Лучшей формой для этого служит совет. Исполнительная власть в лице директора и его заместителей контролирует осуществление принятых решений и несёт ответственность за надлежащее их исполнение. Предлагаемая структура ПИШ показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структура ПИШ (учебно-научно-производственного центра)

Деятельность в центре осуществляется на основе плана, включающего расписание, организацию заседаний, совещаний и конференций.

Базовые дисциплины, такие как безопасность организационно-технических систем, материаловедение и нанотехнологии, организация производства и технологические процессы, автоматизация и управление технологическими процессами и производствами должны проводиться высококвалифицированными кадрами на основе конкурсного отбора.

Индустриальные партнёры располагают высокоточным оборудованием для выполнения технологических операций любой сложности в области машиностроения. Кадровый состав предприятий представлен высококвалифицированными специалистами с большим стажем работы. Все участники проекта вовлечены непосредственно в производственный процесс.

Инфраструктура должна быть объединённой вузовской и производственной, то есть состоять из двух частей. Каждая часть должна включать объекты, обеспечивающие общую жизнедеятельность.

Вузовская часть ПИШ должна иметь соответствующие лаборатории и производственный участок, а предприятие - аудитории, оснащённые оргтехникой для проведения образователь ного процесса.

При формировании контингента обучающихся необходимо опираться прежде всего на вузовский контингент близких специализаций, а также на желающих углубить образование со стороны производственного персонала [20].

Необходимо организовать дополнительный вступительный экзамен и, возможно, выделить квоту для поступления на обучение в ПИШ на платной основе.

Концепция бренда ПИШ включает в себя логотип центра и раздел университетского сайта с экранной формой (рисунок 3).

Рисунок 3 - Брендбук ПИШ

ПЕРЕДОВАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Согласно проекту, образовательный процесс в ПИШ будет построен на факультативном принципе, поэтому основной регламент работы - расписание составляется с учётом занятости обучающихся и педагогов.

Планируется реализовать на практике образовательные программы: «Инструментальные вычислительные средства», «Взрывные технологии» и «Нанотехнологии». Каждая программа включает до пяти дисциплин, которые реализуются совместно.

Под моделью компетенций обычно понимают полный набор компетенций и индикаторов. Модели содержат детальное описание стандартов действий, ведущих к достижению специальной цели, но могут включать стандарты поведения, разработанные для описания деятельности, направленной на достижение комплекса разнообразных корпоративных целей. Модель компетенций выпускника ПИШ удобнее всего сформировать экспертным методом [21, 22].

В условиях центра может быть перспективным обучение на основе новых образовательных технологий [23-27], в т.ч. модернизированной технологии свободного труда [28]. Особенностью этой технологии является уменьшение времени учебных занятий с увеличением времени на рассмотрение процедур разрешения проблем; возрастает время экспериментирования, анализа, сравнения; обычные задания для самостоятельной работы заменяются на поручения разобраться в вопросах; аудиторные занятия заменяются на индивидуальные консультации; вместо общих программ разрабатываются индивидуальные и групповые планы; воспитательная и развивающая работа преподавателя заменяется его участием в решении общих с обучающимися проблем; правила внутреннего распорядка принимаются самими обучающимися; дисциплина обеспечивается требованиями собственной и коллективной без- опасности и совместного развития; нет групп в общем смысле, а есть сообщность единомыслящих.

Система оценки, кроме обычных форм, может сводиться к оценке по результату, иногда количественному, например, по количеству идей и их воплощений, публикаций и их уровня, по реализованным изделиям и технологиям (инновациям).

6    Выпускники

В качестве системообразующих для выпускников ПИШ выбраны следующие компетенции. Выпускник ПИШ способен:

• ■    осуществлять критический анализ проблемных ситуаций на основе системного подхода, вырабатывать стратегию действий;

• ■    создавать и поддерживать в повседневной жизни и в профессиональной деятельности безопасные условия жизнедеятельности для сохранения природной среды, обеспечения устойчивого развития общества, в том числе при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций и военных конфликтов;

• ■    самостоятельно применять приобретенные математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания для решения инженерных задач;

• ■    самостоятельно или в составе группы осуществлять научный поиск, анализ научной и патентной литературы при решении профессиональных задач с использованием современных средств и методов получения знания;

• ■    аргументированно выбирать и обосновывать, а также разрабатывать схемотехнические, системотехнические и аппаратно-программные решения управления сложными техническими объектами и технологическими процессами и реализовывать их на практике;

• ■    применять методы математического анализа, моделирования и системного проектирования, теоретического и экспериментального исследования для решения инженерных задач проектирования, производства и испытания систем.

Практический опыт и его результативность на производстве могут быть интегрированы в систему оценки [29, 30]. Поскольку участие обучающихся в практических разработках и авторство в них являются наиболее объективной интегральной оценкой полученной квалификации, должны быть созданы условия для творчества и предоставлено всё необходимое оборудование с инструментами. Чтобы ПИШ была успешной, необходимо мотивировать преподавателей и работодателей.

Формирование штата ПИШ должно осуществляться на конкурсной основе. Дополнительные средства должны выделяться как из средств предприятия, так и из средств ВУЗа, а также из средств, поступающих от платного обучения и продажи опытной продукции.

Выпускники обсуждаемой ПИШ могут найти своё призвание в строительстве: прокладка тоннелей, снос старых зданий и сооружений, выравнивание площадок; машиностроительном комплексе: обработка металлов давлением, взрывные технологии штамповки, сварки, упрочнения и др.

Заключение

Представленный проект может служить основой для создания ПИШ в форме учебнонаучно-производственного центра «Инженерно-технологическая школа» с главной задачей подготовки передовых инженеров в области машиностроительных технологий на основе быстропротекающих процессов.