Опыт организации проектного обучения на образовательной программе «Прикладная математика» в МИЭМ НИУ ВШЭ

Образовательная программа «Прикладная математика», реализуемая в Московском институте электроники и математики НИУ ВШЭ (МИЭМ НИУ ВШЭ), имеет богатую и давнюю историю. Именно в МИЭМ в 1967 году был создан первый в стране факультет Прикладной математики. Его создание было связано с развитием новых высокотехнологических производств. Необходимо было обеспечить подготовку специалистов, которые не просто будут разрабатывать фундаментальные вопросы, но трудиться в совершенно новых инженерных отраслях.

В 2014 года в Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики» принята новая образовательная модель бакалавриата. Одна из целей новой модели - усиление проектной составляющей образовательной программы, работы студентов над тем или иным исследовательским или прикладным проектом.

При разработке новой бакалаврской программы мы, в том числе, ориентировались на запросы работодателей, с которыми МИЭМ поддерживает плодотворные взаимоотношения. В результате была сформирована программа, состоящая из 4-х основных блоков, которые учитывают потребности будущей профессиональной деятельности: фундаментальная подготовка по математике и физике; подготовка в области информационных наук и программирования; исследовательская и проектная деятельность; профессиональная коммуникация, включая владение иностранным языком.

В рамках образовательной программы «Прикладная математика» был выстроен единый подход к организации учебного процесса в части проектноориентированного обучения, основными элементами которого стали: включение элементов проектной деятельности, начиная с первого курса; ранняя профессионализация студентов, активизация студентов в процессе обучения; мультидисциплинарность. Подобный подход обсуждался на Академическом Совете образовательной программы с участием представителей предприятий и организаций - ключевых партнеров департамента прикладной математики.

Учет требований работодателей – основа проектного обучения

Выпускники ОП «Прикладная математика» всегда пользовались большим спросом на рынке труда. Если в предыдущие годы основными заказчиками выпускников были научно-исследовательские учреждения, промышленные предприятия оборонных отраслей промышленности, то теперь к ним присоединились крупные ИТ-компании, ИТ-подразделения госкорпораций, банков, страховых компаний. За более чем 40-летнюю историю Прикладной математики МИЭМ сложились тесные и плодотворные связи с ведущими научными центрами страны (ИПМ имени М.В.Келдыша, ИПУ РАН, Институтом космических исследований и другими, а также промышленными предприятиями и ИТ-компаниями: РКК «Энергия» имени С.П.Королева, НИИ АА, НИИ «Полюс», IBS, БИС, КРОК и другими).

Основными потребителями выпускников образовательной программы «Прикладная математика» являются:

• •    Научные учреждения РАН, исследовательские институты и лаборатории

• •    Крупные ИТ-интеграторы (разработка, ИТ-консалтинг, внедрение программно-аппаратных решений для различных отраслей)

• •    Специализированные ИТ-компании (компании «одного продукта/услуги»)

• •    ИТ-подразделения отраслевых компаний

• •    ИТ-подразделения государственных организаций

  За последние 4 года по специальности Прикладная математика выпущено 158 специалистов. Около 95 % выпускников трудоустраиваются в Московском регионе непосредственно после окончания обучения. Согласно опросу, проведенному Центром внутреннего мониторинга НИУ ВШЭ в 2016 году на момент окончания обучения более 80 % выпускников имели работу.

С другой стороны, при организации образовательной деятельности мы всегда ориентировались на запросы работодателей относительно компетенций наших выпускников, что существенно повышало конкурентоспособность последних на рынке труда, ведь оценка конкурентных преимуществ исходит, в первую очередь, от работодателя. В этом смысле идеология перехода к новым образовательным стандартам созвучна тем инициативам, которые развиваются сегодня в ведущих западных университетах.

При проектировании образовательной программы бакалавриата «Прикладная математика» в основу организации учебного процесса была положена методология построения ОП в соответствии с требованиями международных стандартов [1]. Для планирования проектной и исследовательской работы применялся подход, сформулированный в стандартах Всемирной инициативы CDIO [2].

Ежегодно студенты МИЭМ НИУ ВШЭ проходят производственные практики в организациях за пределами вуза. Производственная практика студентов старших курсов является обязательной частью образовательного процесса и необходима для получения диплома.

Практика представляют собой временное трудоустройство студентов в компанию и предполагает реальное включение студентов в рабочий процесс с сопутствующими правилами, обязанностями и задачами. Студенты получают возможность применить на практике приобретенные в вузе знания и могут оценить себя и свои профессиональные навыки в реальных, а не учебных, условиях. Выпускники МИЭМ НИУ ВШЭ, оценивая свой университетский опыт, особо подчеркивают значение практической составляющей в процессе обучения. Две трети выпускников образовательной программы «Прикладная математика» считают, что практике во время обучения необходимо уделять особое внимание.

Большое значение имеет соответствие образования, получаемого в университете, содержанию и требованиям реальной работы в государственных учреждениях и частных компаниях. В связи с этим необходимой становится обратная связь между университетом и работодателями. Отзывы последних о подготовке студентов могут быть важным инструментом совершенствования образовательных программ. Один из ключевых способов получения мнения работодателей – проведение социологических опросов.

Целью проведения опросов работодателей, в частности, являлось получение информации о том, как руководители практики со стороны работодателей оценивают профессиональную подготовку студентов. Во-первых, рассматривается мнение руководителей о наличие у студентов различных профессиональных компетенций. Во-вторых, анализируется, как представители организаций, которые являются потенциальными работодателями для выпускников образовательной программы «Прикладная математика» МИЭМ НИУ ВШЭ, характеризуют сильные и слабые стороны практикантов.

При разработке анкеты ставились следующие задачи:

• •    получить оценку наличия у студентов компетенций, сформулированных в оригинальном стандарте НИУ ВШЭ по Прикладной математике;

• •    уточнить важность оцениваемых компетенций для работы в организациях, где проходили практику студенты;

• •    узнать мнение руководителей о сильных и слабых сторонах студентов;

• •    получить рекомендации руководителей относительно процесса обучения и подготовки студентов к рынку труда.

Два первых пункта реализуются через шкальные вопросы, когда наличие компетенции у студента и ее важность для работы в организации оцениваются по 5балльной шкале. Две последние задачи решаются с помощью открытых вопросов, при ответе на которые руководители могут в свободной форме описать сильные, слабые стороны студентов, а также свои соображения относительно процесса обучения.

Помимо компетенций, сформулированных на базе оригинального стандарта, в список для оценки добавлены навыки, имеющие, на наш взгляд, значение для студентов, которые проходят практику, а именно:

• •    Способность правильно понимать содержание поставленной рабочей задачи

• •    Умение самостоятельно предлагать методы решения поставленной задачи

• •    Способность соблюдать сроки

• •    Теоретическая подготовка по специальности.

В топ 5 наиболее важных для работы компетенций, по мнению работодателей, организующих практику, входят:

• •    Способность осваивать новые области знаний и умения

• •    Способность правильно понимать содержание поставленной рабочей задачи

• •    Умение соблюдать сроки

• •    Владение прикладными методами, инструментами решения практических задач

• •    Умение находить и грамотно использовать информацию из различных источников для решения профессиональных задач.

Анализ полученных результатов анкетирования показывает, что, с одной стороны, четыре компетенции из списка наиболее важных относятся к группе тех, которые, согласно работодателям, развиты у студентов достаточно хорошо. С другой стороны, один из важных для работы навыков – владение прикладными методами, инструментами решения практических задач – входит в число компетенций, наименее развитых у студентов, по мнению руководителей.

Резюмируя ответы работодателей на открытые вопросы анкеты, можно сделать два вывода. Во-первых, большое значение для работодателей имеет прикладной аспект образования. С одной стороны, знание прикладных программ отмечается как плюс текущей подготовки. С другой стороны, высказывается пожелание сделать больший акцент на обучении работе с прикладным программным обеспечением (ПО), а степень, в которой студенты владеют прикладными методами и инструментами решения практических задач, оценивается на 3,6 из 5. Кроме того, работодатели отмечают необходимость более активного развития у студентов компетенций, связанных с проектной деятельностью, работой в команде, умением применять подходы и методы инженерного проектирования.

Именно, результаты ежегодных опросов работодателей, а также их пожелания, высказываемые в процессе работы Академических советов образовательных программ, привело к необходимости создания единой концепции проведения проектного и научно-исследовательского обучения не только в бакалавриате, но и в магистратуре.

Технология проведения проектного обучения на образовательной программе «Прикладная математика»

На первом курсе студенты принимают участие в работе профориентационного семинара, основными задачами которого являются: формирование у студентов представления о новых современных концепциях и технологиях в области прикладной математики; выбор учащимся профиля (специализации) обучения, определение профессиональной склонности и пути дальнейшего развития в выбранной профессии.

В рамках профориентационного семинара студенты получают опыт взаимодействия с потенциальными работодателями. Представители предприятий и организаций работодателей, проводящие занятия, знакомят студентов с требованиями к подготовке специалистов, ожидаемыми результатами обучения. Так в 2015-16 учебном году в профориентационном семинаре приняли участие представители таких компаний, предприятий и организаций как:

• •    Компания StatSoft Russia

• •    Банк «Открытие»

• •    Компания «Диасофт»

• •    Институт Вычислительной математики РАН

• •    Центр транспортного моделирования НИУ ВШЭ

• •    Лаборатория Касперского

• •    RobotsCity Amsterdam

• •    Научный центр РАН в Черноголовке

  По итогам профориентационного семинара каждый студент выполняет задание и готовит отчет. В качестве заданий предлагается (на выбор): разработка программы для решения конкретной задачи, вычислительный эксперимент, обзор проблемы и т.п. Например, в 2015-2016 учебном году студенты выполняли следующие задания: численное исследование явления резонанса в нелинейных колебаниях математического маятника; создание частного словаря для классификации текстов; анализ автомодельных решений уравнения Sine-Gordon; анализ спам-вирусов и методов фильтрации писем на основе данных лаборатории Касперского; задачи маршрутизации транспорта; анализ алгоритмов сортировки; разработка алгоритма и написание программы для вычисления определенного интеграла методом трапеций. Авторы наиболее удачных работ подготовили презентации и краткие доклады и выступили на последнем заседании семинара.

На втором курсе студенты участвуют в работе проектного семинара, который формирует практические навыки применения студентами знаний в области прикладной математики и компьютерных технологий, необходимых для реализации научно-исследовательских и прикладных проектов; навыки командной работы в проекте; навыки обоснованного выбора решений конкретной технической задачи; работы с информационно-библиографическими источниками; документирования разрабатываемых программных систем. Предлагаемые проекты основываются на реальных кейсах.

На третьем курсе на образовательной программе «Прикладная математика» с 2015-2016 учебного года реализуется междисциплинарный проектный семинар «Международные научно-технические проекты». Концепция этого семинара разрабатывалась сотрудниками Департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ (Белов А.В., Манита Л.А., Соловьева Т.И.) и кафедры английского языка для экономических и математических дисциплин Департамента иностранных языков (Барановская Т.А., Голечкова Т.Ю., Прогонова Е.В.).

Семинар проводится совместно преподавателями ДПМ и кафедры английского языка. Основные задачи семинара: закрепление и расширение теоретических и практических навыков в области прикладной математики и современных информационных технологий применительно к изучаемым дисциплинам базового и профессионального цикла; моделирование реальной проектной ситуации; развитие комплекса ключевых компетенций (деловых и профессиональных) каждого участника и проектной команды в целом; применение полученных во время обучения знаний, умений и навыков в подготовке и защите проектных решений по международным проектам, связанным с научными исследованиями и/или автоматизацией различных видов деятельности предприятий и компаний; получение практических навыков документирования разрабатываемых проектных решений в соответствии с международными стандартами; получение навыков представления проектных решений в формате деловой презентации и доклада на конференции; получение навыков оформления результатов проектных работ исследований на английском языке в виде отчета.

Студентам были предложены различные проекты по самостоятельной разработке конкретных систем автоматизации производственных процессов. В рамках семинара студенты должны были выполнить следующие задачи: сформировать проектные команды, выбрать руководителя проекта, распределить роли; каждому члену команды в соответствии с выбранной ролью в проекте идентифицировать свои функциональные обязанности (job description); провести коллективные научные исследования в соответствии полученным проектным заданием; спланировать в MS Project и организовать проектную работу команды, осуществлять контроль выполнения; реализовать проектное задание: подготовить и сдать в установленный срок проектную документацию в соответствии с выданным заданием; провести публичную защиту проектных решений [3].

В ходе изучения материалов и выполнения этапов проекта проводились регулярные презентации на английском языке, что позволило студентам накопить опыт публичных выступлений. Заключительный экзамен, на котором студенты выступили с презентациями на английском языке о результатах своей работы, показал, что студенты, в основном, успешно справились с поставленными задачами.

В течение третьего курса каждый студент выполняет междисциплинарную курсовую работу. Темы курсовых работ, кроме преподавателей образовательной программы, формируют также представители работодателей, предприятий и организаций, где студенты проходят стажировку или работают. Выполнение курсовой работы студентом способствует углублению знаний по выбранной теме исследований, развивает профессиональные и универсальные компетенции студентов, такие как: способность работать с информацией: находить, оценивать и использовать информацию из различных источников, необходимую для решения научных и профессиональных задач; способность вести исследовательскую деятельность, включая анализ проблем, постановку целей и задач, выделение объекта и предмета исследования, выбор способа и методов исследования, а также оценку его качества; способность составить обзор, отчет, подготовить доклад для выступления на семинарах по тематике своих исследований.

Важную роль при подготовке студентов к профессиональной деятельности играют проекты. Студенты в течение четырех лет обучения должны принять участие в реализации не менее 2 проектов. Проекты могут реализовываться в различных формах, например:

• -    учебно-исследовательский проект - вид самостоятельной работы студента под руководством преподавателя, направленный на решение одной из актуальных задач в области профессиональной деятельности;

• -    исследовательский проект - работа в научно-учебных лабораториях (НУЛ), научно-учебных группах (НУГ), научных подразделениях НИУ ВШЭ и других организаций;

• -    проектная деятельность в рамках внутренних проектов (ведение сайта факультета и пр.) и др.

Работа в проекте ориентирована на использование знаний, умений и навыков, полученных в ходе обучения, для постановки и решения практических задач, которые могут носить как академический, так и прикладной характер. В проекте могут участвовать студенты разных курсов и разных образовательных программ в зависимости от требований к участникам проекта. Для взаимодействия руководителей проектов и студентов в рамках проектной работы создается «Ярмарка проектов» – электронная площадка (база данных) для размещения предложений по проектам для студентов.

Заключение

В статье описан кросс-курсовой (сквозной) подход к планированию учебных планов и программ дисциплин в части проектного обучения. Примененный подход к организации проектного обучения стал одной из причин, по которой образовательная программа «Прикладная математика», реализуемая в МИЭМ НИУ ВШЭ, в 2015 году успешно прошла профессионально-общественную аккредитацию образовательных программ в области техники и технологий, проведенную аккредитационным центром Ассоциации инженерного образования.

В соответствии с согласованными с работодателями результатами обучения для образовательной программы были разработаны и реализованы различные формы проведения проектного обучения:

• •    профориентационные семинары, включающие лекции и мастер-классы ведущих специалистов в области прикладной математики и информационных технологий;

• •    проектный семинар, предполагающий работу в команде по выработке новых проектных идей и их реализации;

• •    компьютерный практикум;

• •    проектные практикумы, предполагающие коллективное обсуждение, презентации и защиты коллективных и индивидуальных учебноисследовательских проектов, подготовленных студентами.

Предлагаемый подход может быть использован при организации проектного обучения по образовательным программам, входящим в укрупненные группы 01.00.00 «Математика и механика» и 02.00.00 «Компьютерные и информационные науки».