Построение дуальной системы подготовки инженеров для высокотехнологичных предприятий в цифровой информационной среде на основе компетентностного подхода

го ядерного университета «МИФИ» (далее – «МИФИ») и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н.Л. Духова (далее – ВНИИА; предприятие Госкорпорации «Росатом») в 2018–2023 годах в рамках системы дуального образования.

Формирование профессиональных компетенций будущих инженеров в системе дуального образования. Исторически сложившееся в промышленно развитой Германии в целях подготовки высококвалифицированных рабочих кадров в рамках профессионального общего образования [14] дуальное обучение в настоящее время является одной из наиболее перспективных и динамически развивающихся систем подготовки инженерных кадров в вузах Евросоюза, а также СНГ, Китая и ряда других государств. Знаменитая немецкая школа Duales Studium обеспечивает студентам технических вузов комплексное образование, которое объединяет теоретические знания с практическими навыками работы в той или иной отрасли. Дуальное инженерное образование широко распространено во Франции, Бельгии, Австрии, Венгрии. «Различия в терминологии и реализации подчеркивают необходимость гибкого подхода для удовлетворения региональных потребностей при одновременном использовании общеевропейских инициатив по стандартизации» [18].

Проект EU4DUAL объединяет девять вузов, в которых в 2023 году на 32 факультетах обучалось более 50 тысяч студентов [15]. В Индонезии в целях подготовки кадров для химической промышленности программы дуальной инженерной подготовки реализуются на базе двух университетов: Международного Университета Семена (Universitas Internasional Semen Indonesia, UISI) и Института науки и технологий Бандунга (Institut Teknologi Sains andung, ITS ) [16].

В контексте отечественной высшей школы дуальное образование было реализовано, прежде всего, в системе «заводов-втузов», отдельные элементы и принципы классического дуального образования можно также проследить в системе подготовки кадров Физтеха [6]. Понятие «дуальная модель» трактуется как «система образования, предусматривающая сочетание обучения в учебном заведении с периодами производственной деятельности» [8]. «Дуальное обучение» – это «форма организации профессионального образования, которая комбинирует теоретическую подготовку в образовательной организации и практическую – на производственном (учебном) пред-приятии.Основной принцип дуальной системы обучения – равная ответственность учебных заведений и предприятий за качество подготовки кадров [12]. Дуальный подход в контексте современной дидактики высшей школы понимается как двунаправленный процесс, комплекс взаимосвязанных образовательных технологий, методов обучения, средств и ресурсов, которые позволяют реализовывать ком-петентностную парадигму в системе подготовки кадров, эффективно формировать профессиональные компетенции и готовность к профессиональной деятельности [11].

В современной педагогической науке рассматриваются вопросы организации и алгоритмизации дуального обучения(И.Б. Игнатова, А.М. Петровский, Д.А. Растега-ева и др.). Под технологией подготовки специалистов в условиях дуального обучения исследователи понимают алгоритм последовательных действий, состоящий из концептуальной основы, содержательного и процессуального компонентов, представляющий собой целенаправленный процесс поэтапной деятельности субъектов образовательного процесса, реализация которого на практике должна привести к заранее запланированному результату обучения, а также созданию оптимальных условий, способствующих эффективному осуществлению рассматриваемого процесса [4].

Поэтапную схему реализации практико-ориентированной системы дуальной подготовки инженерных кадров можно представить как комплекс взаимосвязанных последовательных мероприятий(см. Рисунок), направленных на формирование и развитие у студентов вузов компетенций, необходимых для эффективного осуществления профессиональной деятельности. Под компетенцией мы будем понимать интегрированное сочетание знаний, способностей и установок, позволяющее человеку выполнять трудовую деятельность в современной трудовой среде [1]. Компетенциями в приложении к инженерной деятельности можно считать обобщенные способы действий, обеспечивающих продуктивное выполнение профессиональной деятельности. Ядром компетенции являются деятельностные способности – совокупность способов действий [7].

Одним из важнейших условий реализации рассматриваемой системы является интеграция научно-технического, инфраструктурного, методического и образовательного потенциалов вуза и работодателя.

Опыт нашей организации и других приборостроительных предприятий Госкорпорации «Росатом» свидетельствует о том, что даже при условии максимальной вовлеченности сотрудников предприятия в образовательный процесс в качестве преподавателей отдельных курсов и спецдисциплин подготовка инженера не может быть сведена к образовательной деятельности в стенах вуза. Необходимым элементом комплексной дуальной системы должна стать длительная инженерно-практическая(а в определенных случаях и научно-исследовательская) стажировка студентов на будущем рабочем месте в соответствии с разработанным

ПОСТРОЕНИЕ ДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА

4. Разработка и утверждение образовательной программы (траектории)

6. Разработка и утверждение блоков И ПИКЛОВ СКВОЗНЫХ II специализированных дисциплин и модулей

8. Обучение с использованием комплексной информационной среды

7. Разработка и утверждение учебно-методического обеспечения отдельных курсов и ___________ модулей ___________

5. Разработка н утверждение учебного плана и плана стажировок

3. Разработка и утверждение компстентностной модели выпускника (формирование nopipeia выпускника)

' 2. Формирование и утверждение прогнозной потребности в выпускниках (карта-запрос

I         компетенций)

9. Экспертиза соответствия результата обучения заявленным требованиям

1. Аудит рабочих мест, карга наличия компетенций

Рисунок. Схема реализации практико-ориентированной системы дуальной подготовки студентов вузов

предприятием и согласованным вузом планом.Данный вид стажировки включает в себя производственную практику, дипломное проектирование по актуальной тематике предприятия, работу на действующем научно-исследовательском оборудовании.

В результате выполнения постепенно усложняющихся инженерных заданий, характерных для соответствующего рабочего места, студент-стажер получает возможность попробовать себя в роли разработчика того или иного инновационного продукта и в то же время принести практическую пользу подразделению, на базе которого он проходит стажировку. Важно отметить, что обучающиеся в процессе длительной регулярной стажировки получают доступ к критически важным знаниям, формирующимся не в стенах вузов, а в научных и производственных лабораториях и зачастую попадающим в учебники уже утративши- ми свою актуальность. Критически важные знания – это знания, определенные должностной инструкцией, овладение которыми считается обязательным для лиц, назначаемых на данную должность, прежде чем им разрешат самостоятельно решать задачи и выполнять обязанности, предписываемые должностной инструкцией [17].

В целях совершенствования процесса подготовки инженерных кадров в 2018–2022 годах нами было принято решение о разработке карт специфических (профессиональных) компетенций на базе выявленных критически важных знаний сотрудников предприятия, соответствующих четырем группам профессий в сфере разработки инновационной продукции в области ядерного приборостроения:

• •    инженер-разработчик ядерных иэлектрофизических устройств;

• •    инженер-разработчик электронных и электромеханических устройств;

• •    инженер-конструктор электронной, электрофизической и ядерно-физической аппаратуры и сложных технических систем;

• •    инженер по информационным технологиям.

Каждой из данных укрупненных групп профессий соответствует несколько приоритетных подразделений предприятия, в которых трудятся разработчики инновационной продукции общей численностью более 2000 человек. Каждому подразделению соответствует определенный вид и профиль профессиональной деятельности, для них может быть выявлен перечень специфических профессиональных (критических) компетенций на базе критически важных знаний.

Рассмотрим маршрутную карту формирования профессиональных компетенций в контексте дуальной системы подготовки инженеров на примере подразделений ВНИИА, отвечающих за разработку авто- матизированных систем управления технологическими процессами промышленных объектов (далее – АСУ ТП) (общая численность около 200 человек).

Карта базовых (общепрофессиональных) знаний для данных подразделений может быть сформирована по тематическим блокам: • электроника;

• •    электротехника;

• •    теплофизика (тепловые воздействия и испытания);

• •    энергетические установки (атомные электростанции, далее – АЭС) как объект автоматизации;

• •    автоматизация (теория автоматического управления);

• •    ядерная физика.

Карта специфических (критических) профессиональных компетенций на базе критически важных знаний, которые формируются и развиваются в процессе длительной стажировки у инженеров-разработчиков электронных и электромеханических устройств, может выглядеть так:

• •    проектирование и контроль программно-технических комплексов;

• •    разработка и сопровождение инструментальных средств, применяемых при проектировании и эксплуатации средств автоматизации; • разработка и сопровождение программного обеспечения средств автоматизации;

• •    разработка электронных схем и программного обеспечения датчиков давления (для АЭС и других промышленных объектов);

• •    схемотехническое проектирование датчиков и сигнализаторов давления.

По итогам картирования компетенций был проведен анализ соответствия образовательных программ и карьерных траекторий трудоустроенных в эти подразделения выпускников вузов 2018–2023 годов. На протяжении этого периода в данные подразделения были трудоустроены более 40 выпускников 12 вузов по 21 специальности: НИЯУ МИФИ(23 человека), Российский технологический университет

«МИРЭА» (далее – РТУ МИРЭА), Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана(далее – МГТУ имени Н.Э. Баумана), Национальный исследовательский университет МАИ (далее – НИУ МАИ), Национальный исследовательский университет МЭИ (далее – НИУ МЭИ) и др. Проанализировав образовательные программы соответствующих специальностей и карьерные траектории выпускников в данных подразделениях, можно сделать вывод о том, что наиболее востребованными направлениями подготовки (специальностями) трудоустроенных выпускников были:

• •    14.05.04 Электроника и автоматика физических установок (специалитет, ИФТИС НИЯУ МИФИ);

• •    14.05.02 Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг (специалитет, НИЯУ МИФИ);

• •    13.04.02 Электроэнергетика и электротехника (магистратура, НИУ МЭИ);

• •    14.04.01 Ядерная энергетика и теплофизика (магистратура, НИУ МЭИ);

• •    15.04.06 Мехатроника и робототехника (магистратура, МГТУ имени Н.Э. Баумана).

Проведенный ВНИИА совместно с ИФТИС НИЯУ МИФИ в 2023– 2024 учебном году аудит соответствия действующих образовательных программ направления 14.05.04 Электроника и автоматика физических установок (специалитет, ИФТИС НИЯУ МИФИ) перечню востребованных специфических (критических) компетенций позволил выявить некоторые недочеты в содержательной части образовательных программ ряда дисциплин. Например, в содержании дисциплин блока «Электротехника» использовались устаревшие примеры, в «Материаловедении» акцентировалась тематика реакторного топлива вместо современных аддитивных технологий и композитных материалов. Также был отмечен существенный недо- статок объема времени для практической подготовки(стажировки) на предприятии в 6 и 7 семестрах обучения. Это побудило руководство вуза и предприятия запланировать последовательный переход кафедр ИФТИС НИЯУ МИФИ с 1 сентября 2026 года на четыре базовых направления подготовки.

Кафедра № 2 «Автоматика».

• •    Электроника и автоматика ки-берфизических приборов и систем (инженер-разработчик электронных и электромеханических устройств).

• •    Инженерная информатика ки-берфизических приборов и систем (инженер по информационным технологиям).

Кафедра № 18 «Конструирование приборов и систем».

• •    Конструирование киберфизиче-ских приборов и систем (инженер-конструктор электронной, электрофизической и ядерно-физической аппаратуры и сложных технических систем).

Кафедра № 24 «Прикладная ядер-ная физика».

• •    Киберфизическое, ядерное и электрофизическое приборостроение (инженер-разработчик ядер-ных и электрофизических устройств).

В целях гармонизации образовательных программ ИФТИС НИЯУ МИФИ и потребностей в компетенциях будущих сотрудников подразделений ВНИИА предполагается совместная разработка и внедрение в учебные планы сквозных (общепрофессиональных) и узкоспециальных (специализированных) дисциплин и модулей, способствующих формированию профессиональных, в том числе критических, компетенций у студентов, начиная с 1 курса обучения.

Например, для профессии инженер-разработчик электронных и электромеханических устройств в ходе обучения на третьем курсе предлагаются следующие спец-предметы:

• •    Электротехническая и электронная схемотехника.

ПОСТРОЕНИЕ ДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА

• •    Основы электроники.

• •    Электроника (аналоговая и цифровая электроника).

• •    Практикум по электронике.

• •    Основы проектирования кибер-физических устройств и систем.

• •    Основы автоматики.

• •    Автоматизированное проектирование иконструирование электронных элементов и систем.

• •    Элементы киберфизических устройств и систем.

Данные дисциплины представляют собой адаптивные сборные образовательные модули, к разработке и преподаванию которых привлекаются специалисты предприятия. При проведении лабораторных работ используются оборудование и материалы, переданные предприятием на кафедры ИФТИС НИЯУ МИФИ.

Параллельно с изучением спец-предметов на третьем курсе обучения начинается стажировка по системе «1–2–3»:

• •    3 курс (6 семестр) – один полный рабочий день в неделю на предприятии;

• •    4 курс(7–8 семестр) – два полных рабочих дня в неделю на предприятии;

• •    5–6 курс (9–12 семестры) – не менее трех полных рабочих дней в неделю на предприятии.

Важным этапом формирования профессиональных компетенций является изучение студентами комплекса материалов, разработанных совместно преподавателями ИФ-ТИС НИЯУ МИФИ и сотрудниками ВНИИА. Они оформлены в виде учебно-методических пособий по отдельным вопросам специализированных дисциплин, используемых для углубленного изучения материала программ вуза в целях самостоятельного выполнения задач стажировки.

Например, для профессии инженер-разработчик электронных и электромеханических устройств в 2022 году были созданы комплексы материалов по цифровой обработке сигналов с использованием среды LabVIEW и проектирова- нию систем на микроконтроллерах. Данные сведения не входят в содержание базовых образовательных программ, но способствуют формированию профессиональных компетенций у студента инженерного вуза и могут быть использованы для дополнительной профессиональной подготовки обучающихся МГТУ имени Н.Э. Баумана, НИУ МЭИ, НИУ МАИ и РТУ МИРЭА, проходящих стажировку на предприятии или трудоустроившихся без прохождения стажировки.

Использование цифровой информационной среды в системе «вуз – предприятие – стажер». Дополнительные методические материалы должны быть доступны обучающимся, преподавателям и наставникам на предприятии, где проводится стажировка, а также в вузе. В связи с этим целесообразно создание информационной среды, рассчитанной на формирование универсальных и профессиональных, в том числе, критических, компетенций. Традиционно электронная информационно-образовательная среда вуза обеспечивает образовательным организациям возможность осуществлять работу с цифровым контентом, использовать систему средств передачи информационных данных [13], программного и методического обеспечения, нацеленную на удовлетворение потребностей пользователей в информационных услугах и ресурсах образовательного характера [9]. Предлагаемая нами информационно-образовательная среда основана на принципах гибридного обучения, целостности, междисциплинарности, вариативности, интерактивности, обеспечения личностного развития студентов со стороны вуза и предприятия [5]. Наравне с контентом по общеобразовательным фундаментальным дисциплинам, среда содержит узкоспециализированные практические модули, что способствует формированию и развитию у студентов всего комплекса компетенций. К числу узкоспециализированных практических модулей можно отнести виртуальные лабораторные практикумы, инструкции по работе с учебнолабораторными стендами на предприятии, профессиональный тематический форум по направлениям обучения и стажировки, а также банк производственно-ситуационных личностно-развивающих задач, являющихся модулями учебных дисциплин или компонентами программ стажировки.

Создание единой информационной среды как компонента функциональной инфраструктуры в модели взаимодействия «вуз – предприятие – студент(ста-жер)» способно повысить доступность информационных ресурсов для всех участников образовательного процесса, обеспечить его мобильность, последовательность и непрерывность. Использование информационной среды с прозрачной архитектурой и системой навигации, с одной стороны, позволяет конкретизировать предметную область в зависимости от заданной модели компетенций [10], с другой, – поддерживает процесс разработки и гармонизации комплекса взаимозависимых учебно-методических материалов. Использование единой информационной среды во время длительной инженерно-практической стажировки в перспективе способно обеспечить будущему инженеру ускоренное овладение необходимыми профессиональными компетенциями.

Заключение. Опыт практического взаимодействия опорного вуза Госкорпорации «Росатом» НИЯУ МИФИ и Всероссийского НИИ автоматики имени Н.Л. Духова подтверждает актуальность реализации комплексной практи-ко- и компетентностно-ориентиро-ванной дуальной системы подготовки кадров. Совместно с кафедрами ИФТИС НИЯУ МИФИ в 2023 году начаты работы по формированию карт ключевых компетенций по четырем основным профессиям инженерно-разработческого профиля. В настоящий момент формируется прогнозный перечень компетенций на горизонт до 2035 года (прием в вуз – в 2029 году). Более 40 сотрудников ВНИИА привлечены к преподавательской деятельности непосредственно в вузе, более 30 – к выполнению функций наставников стажеров непосредственно на предприятии. Разработаны планы длительной последовательной стажировки в привязке к образовательным программам, профессиям и рабочим местам.

На данном этапе мы готовы рассчитывать алгоритм оптимальной индивидуальной траектории будущих инженеров в системе дуального образования в зависимости от заданных параметров(вуза, кафедры, базовых знаний, требуемых профессиональных компетенций, в том числе на базе критически важных знаний). Мы полагаем, что бесшовность интеграции в самостоятельную инженерную деятельность для выпускника технического вуза может быть обеспечена при условии прохождения им полного цикла дуальной подго- товки с обязательной длительной инженерно-практической стажировкой на будущем рабочем месте. В ближайшей перспективе ИФ-ТИС НИЯУ МИФИ и ВНИИА будут начаты работы по созданию единой информационной среды «вуз – предприятие – студент (стажер)». Она позволит классифицировать учебный и методический материал по профессиям, образовательным программам, сквозным и специализированным дисциплинам и модулям, отдельным темам, научно-исследовательским работам и формируемым компетенциям.