Технология проектно-ориентированного обучения в инженерном образовании

Разработка проектов

Представление результатов

ПРО

Комплекс тренингов «Командообразование»

Дисциплина «Введение в инженерное изобретательство»

Ярмарка проектов ЭТО

Дисциплина «Введение в проектную деятельность»

Летняя школа ЭТО

Конференция студентов ЭТО

Инициативные творческие проекты

Дисциплина «Проектный менеджмент»

Профессиональные компетенции

Работа в команде

Коммуникация

Лидерство

Креативное и системное мышление

Проблемноориентированные проекты

Студенческое конструкторское бюро с опытным производством

Студенческий бизнес-инкубатор

Рис. 1. Модель проектно-ориентированного обучения студентов Томского политехнического университета на примере программы элитного технического образования

Предпринимательский и деловой контент

Территория элитного творчества и проектирования

Примечание. ЭТО – элитное техническое образование, ПРО – планируемые результаты обучения.

му проводится конкурсный отбор. С первого курса зачисляются студенты технических направлений и специальностей с высоким потенциалом и мотивацией [3]. Таким образом, эта модель апробируется на широком спектре направлений бакалавриата и специалитета.

Планируемые результаты обучения представляются в виде основных (работа в команде и профессиональные компетенции) и междисциплинарных ( коммуникация, лидерство, креативное и системное мышление, предпринимательский и деловой аспект) .

Цель этой модели – подготовка студентов к комплексной инженерной деятельности, начиная с базового и заканчивая продвинутым уровнем проектирования.

Задачи модели.

• 1.    Интеграция результатов обучения по отдельным дисципли-нам/модулям.

• 2.    Формирование базовых и комплексных знаний, необходимых для решения задач инженерной деятельности.

• 3.    Формирование активной позиции студентов, умение работать и выполнять проекты в команде.

• 4.    Создание условий для генерации технических идей и проявления инициативы студентов [6, 7].

Проектная деятельность в рамках программы элитного технического образования включает три последовательных этапа (блока):

• – введение (базовый теоретический образовательный этап);

  – разработка проектов (продвинутый практический образовательный этап);

  – представление результатов. Рассмотрим их.

Этап первый . Введение

Комплекс тренингов «Командообразование» (1-й семестр):

– введение в особенности командной работы;

– обучение технологии организации работы команды;

– определение собственной роли в команде;

– системный анализ выработки командных решений [7].

Дисциплина «Введение в проектную деятельность» (2-й семестр):

– знакомство студентов с осно-вамипроектнойдеятельности,поз-воляющими квалифицированно принимать решения по координированию людей, оборудования, материалов, финансовых средств. Составление графиков для выполнения определенного проекта в заданное время, в пределах бюджета и к удовлетворению заказчика (потребителя);

– формирование у обучающихся знаний в области управления проектами и готовность к их реализации с использованием современного программного обеспечения;

– формирование навыков постановки цели, структурирования существующей информации и выработки решений поставленных задач. Поиск ресурсов для реализации проектов и оформление проектной документации.

На занятиях студенты знакомятся с основами проектной деятельности через различные интер- активные формы. По итогам работы обучающиеся объединяются в команды по 3–7 человек и работают над идеей собственного проекта, который представляют на конференции студентов элитного технического образования. После одобрения проекта приступают к поиску партнеров и его реализации. Финансовую поддержку проекта можно получить у спонсоров, партнеров, кредитных организаций (банков), заинтересованных потребителей, а также на ярмарке проектов элитного технического образования [6].

Этап второй . Разработка проектов

Дисциплина «Введение в инженерное изобретательство» (3-й семестр):

– вовлечение студентов в научно-творческий процесс, активизация и стимулирование творческой и изобретательской деятельности студентов. Развитие навыков решения изобретательских задач и умений;

– знакомство студентов с основами технического творчества и инженерной деятельности, подкрепленной доступом к многофункциональному оборудованию. Умение ставить и решать интеллектуальные задачи. Приобретение компетенций в планировании внедрения полученных результатов;

– подготовка к междисциплинарной экспериментальноисследовательской деятельности для решения задач, связанных с разработкой инновационных эффективных методов внедрения и эксплуатации оборудования;

– устранение разрыва между полученными теоретическими знаниями студентов и их практическим приложением.

Студенты элитного технического образования разбиваются на команды по 3–4 человека. Каждая команда выполняет проект, который должен быть сдан на последней конференц-неделе. Защита проекта включает презентацию и демонстрацию работоспособности объ- екта. В процессе презентации команда должна показать и аргументировать проектные решения.

Занятия проводятся на базе Центра опытного производства Томского политехнического университета, где размещено «Студенческое конструкторское бюро элитного технического образования», в котором есть необходимые средства для технического творчества студентов:

– верстаки, инструменты для слесарных работ;

– радиомонтажные рабочие места и оборудование;

– лазерные резаки, токарнофрезерные станки с числовым программным управлением (CAM – computer-aided manufacturing) и сверлильные станки;

– сварочные полуавтоматы.

Летняя школа элитного технического образования (летние каникулы после 2-го семестра). Участники школы – студенты, окончившие 1-й курс, организаторы – студенты 2–4-го курсов.

Программа летней школы включает:

– тренинги, направленные на развитие личностных качеств и полезных навыков студентов: «Целеполагание», «Искусство успешной презентации», «Бастион», «Искусство переговоров», «Управление стрессом», «Лидерство»;

– ролевые игры и мероприятия на командообразование, организованные студентами старших курсов;

– конкурсы по теории решения изобретательских задач.

В школе формируется активная позиция студентов, позволяющая становиться им кураторами студенческих групп и организаторами инициативных проектов. Студенты 1-го курса приобретают начальные лидерские качества, в то время как студенты 2-го курса имеют возможность апробировать свои лидерские качества и сформировать план личностного развития студентов 1-го и 2-го курсов на следующий год.

Инициативные творческие проекты. Музей занимательной науки (со 2-го курса) – проект, объединяющий науку и культуру. Создан для того, чтобы доказать, что физика – наука интересная и доступная для изобретательства. Экспозиция музея занимательной науки – это различные модели и экспонаты, созданные студентами элитного технического образования Томского политехнического университета и школьниками под их руководством.

Придумывая и создавая экспонаты для музея занимательной науки, студенты применяют на практике знания и умения, полученные в рамках дисциплин «Введение в проектную деятельность», «Введение в инженерное изобретательство», а также развивают и совершенствуют профессиональные лидерские компетенции, координируя работу школьников.

Развитие корпоративной культуры (весь период обучения) – проект, повышающий роль самостоятельной деятельности студентов, стимулирующий их творческую активность и инициативу. Создает условия для формирования ответственного, социально и профессионально мобильного специалиста и для развития корпоративных компетенций в проектно-творческой деятельности студентов.

Пройдя летнюю школу лидерства, студенты занимают активную позицию и становятся руководителями корпоративных/вну-тривузовских/внешних инициативных проектов и мероприятий или включаются в их разработку. Примеры мероприятий: клуб элитного технического образования, чемпионат «Что? Где? Когда?», «Сентябревка», «Маевка», «Новый год», «23 + 8», «Киноклуб», посвящение в студенты элитного технического образования, выпускные и творческие вечера, «фотокросс» и др.

Проблемно-ориентированные проекты (3– 4-й курсы)

На 3-м курсе студенты переходят на обучение по индивидуальному учебному плану, который предполагает обязательное участие их в проблемно-ориентированном проекте. Ранее проблемно-ориентированные проекты реализовались только в рамках программы элитного технического образования, а с 2012 года в проектную деятельность вовлечены все студенты Томского политехнического университета. Проекты к разработке представляют все выпускающие кафедры, предприятия – партнеры университета по подготовке специалистов, а с 2013 года появилась возможность выполнения межвузовских проектов (Томский политехнический университет – Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники – Томский государственный университет). Студенты выбирают проекты сообразно собственным интересам, при этом нет жесткой привязки к проектам, представляемым выпускающей кафедрой.

Основные требования к проекту.

• 1.    Ограниченность во времени – характеристика проекта, позволяющая контролировать ход его реализации по четко определенным этапам на основании обозначенных, измеряемых результатов каждого этапа по целям и задачам, результатам, времени.

• 2.    Целостность – общий смысл проекта ясен и очевиден, каждая его часть соответствует общему замыслу и предполагаемому результату.

• 3.    Последовательность и связность – логика построения частей, которые соотносятся и обосновывают друг друга. Цели и задачи напрямую вытекают из поставленной проблемы. Бюджет проекта опирается на описание ресурсов и сочетается с планом.

• 4.    Объективность и обоснованность – доказательство того, что

• идея проекта, подход к решению проблемы оказались не случайными, а являются следствием работы авторов по осмыслению ситуации и оценки возможностей воздействия на нее.

• 5.    Компетентность автора и персонала – адекватное выражение осведомленности авторов в проблематике, средствах и возможностях решения вопроса. Владение персонала технологиями, механизмами, формами и методами реализации проекта.

• 6.    Жизнеспособность – определение перспектив развития проекта в дальнейшем, возможности его реализации в других условиях, чем он может быть продолжен.

Работа по проекту ведется в соответствии с информационными картами проекта, индивидуальным учебным планом студента, контроль – по дневнику проекта, который ведет каждый студент.

Этап третий. Представление результатов

Ярмарка проектов элитного технического образования (весь период обучения). Эта ярмарка – комплекс мероприятий, направленных на популяризацию и активизацию проектной деятельности студентов, обучающихся в системе элитного технического образования, а именно:

• –    презентацию текущих проектов, реализация которых ведется в научно-образовательных институтах Томского политехнического университета;

• – представление опыта реализации проектов, историй успеха, текущих грантовых программ;

  – проведение мастер-классов и деловых игр, направленных на анализ проблем и ресурсное обеспечение проектов, групповую динамику и основные кризисы группы, ценностное наполнение проекта;

  – конкурс проектов – возможность довести идею проекта до модели, готовой к внедрению, и

• выиграть начальное финансирование для реализации.

Конференция студентов элитного технического образования (весь период обучения):

– предоставление возможности подведения промежуточных результатов проблемноориентированных проектов, их структурирование и систематизация в процессе подготовки к конференции;

– выявление дальнейшего направления развития работ в ходе их обсуждения совместно с другими участниками конференции;

– обмен опытом проделанной работы студентами на различных проблемно-ориентированных проектах;

– общение с потенциальными работодателями и научными руководителями в неофициальной обстановке;

– получение опыта публичного выступления.

В результате обучения на основе модели проектноориентированного обучения элитного технического образования Томского политехнического университета студент получает углубленные профессиональные компетенции, компетенции работы в команде, коммуникации, креативного и системного мышления, инженерного лидерства, предпринимательского и делового акцента [5, 10].

ГРУППОВОЕ ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ В ТОМСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Групповое проектное обучение в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники – это масштабная инновация в организации учебного процесса технического университета. Технология такого обучения впервые была проведена в качестве факультативного эксперимента в 2004 году

Рис. 2. Схема реализации группового проектного обучения в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники

Примечание. ГПО – групповое проектное обучение на радиотехническом факультете университета. Целью этого курса являлось практическое закрепление знаний и навыков проектной, научно-исследовательской и организационно-управленческой деятельности на примере разработки инновационного проекта по созданию радиоэлектронного устройства или системы. Для этого в учебный план всех специальностей была введена новая дисциплина – «Учебно-научное проектирование радиоэлектронных устройств и систем». С 2006 года данная технология используется на всех факультетах университета, в том числе на гуманитарном и экономическом [1, с. 20].

Работа над проектами группового проектного обучения начинается с выбора тематики проектирования через поиск и конкурсный отбор идей и предложений. Идеи и предложения могут быть реализованы в форме создания новых наукоемких изделий, технологий, программных продуктов и услуг, востребованных на рынке.

В конкурсе без ограничений участвуют: преподаватели, инженерный персонал вуза, инновационно активные студенты, выдвигающие свои предложения, а также фирмы, предприятия и организации, заинтересованные в разработке и выпуске новой наукоемкой продукции. Как правило, это предприятия Учебно-научноинновационного комплекса университета, которых к настоящему времени более ста.

Основные требования, предъявляемые к проекту: инновационный и/или наукоемкий характер разработки и перспективы коммерциализации проекта.

Схема реализации группового проектного обучения в университете представлена на рис. 2.

Во-первых, необходимо сформировать творческие проектные группы по 3–8 человек. Это происходит в конце второго курса. Уже этот начальный этап не прост, так как студенты, входящие в группу, должны быть совместимы как профессионально, так и психологически. На сегодняшний день в университете действует около 250 таких групп. Все группы необходимо обеспечить темами проектов, а студентов – участников группового проектного обучения – индивидуальными учебными планами, а это более тысячи человек.

Фактически в рамках группового проектного обучения происходит переформирование учебных групп и появляется новая ветвь учебного процесса, охватывающая примерно 40 % контингента студентов 3-го и 4-го курсов.

Для обеспечения возможности создания межфакультетских групп проектного обучения, реализующих междисциплинарный подход, введен еженедельный единый день группового проектного обучения в университете. На каждой профилирующей кафедре создана соответствующая лаборатория. В них сформировано 1100 рабочих мест, оснащенных самым современным технологическим, измерительным и инфо- и телекоммуникационным оборудованием.

В состав групп могут входить студенты разных курсов, специальностей, факультетов и даже разных вузов города. Для каждого студента определена своя роль в выполнении проекта. Из числа студентов назначается ответственный исполнитель проекта. При выполнении технических проектов для проработки экономической составляющей в состав группы могут входить студенты экономического факультета. В этой же команде при необходимости могут работать юристы, социологи, экологи и студенты требуемых специальностей, обучающиеся в вузе. Формирование проектных групп закрепляется приказом ректора. Для работы каждой группы разрабатывается техническое задание. Все сведения о составе групп, содержании проектов, этапах выполнения и результатах содержатся в автоматизированной информационной системе «Групповой проект», являющейся составной частью автоматизированной системы управления университета.

Работа проектной группы организуется как составная часть учебного процесса подготовки специалистов и бакалавров. Для участников каждой проектной группы учебный процесс организуется на основе индивидуального учебного плана. По дисциплинам, объединенным циклом группового проектного обучения, составляется общая рабочая программа. В процессе проектирования при необходимости дополнительно проводится изучение дисциплин, программы которых соответствуют содержанию проекта (включенное обучение). Возможно также выполнение курсо- вых работ и проектов, лабораторных работ, прохождение практики в рамках соответствующей работы над проектом группового проектного обучения.

В качестве отчетной формы в конце каждого семестра предусмотрена защита этапа проекта перед аттестационно-экспертной комиссией с получением семестровой оценки. Материалы проектов используются при подготовке выпускных квалификационных работ. Лучшие проекты участвуют в различных конкурсах, в том числе и на продолжение работы по проекту в студенческом бизнес-инкубаторе университета. Особо следует отметить роль группового проектного обучения в наполнении реальным смыслом и содержанием студенческий бизнес-инкубатор. Множество разнообразных проектов, выполняемых творческими студенческими группами, являются полем, на котором работают наши инноваторы, осуществляя выбор привлекательных для рынка проектов, коммерциализируя их и создавая на их основе предприятия малого бизнеса, в том числе в соответствии с Федеральным законом № 217.

По завершении каждого проекта должен быть представлен действующий макет устройства, системы, проектно-техническая документация или готовый программный продукт, обладающий конкурентоспособностью на рынке наукоемкой продукции. Результатом работы группы может быть реализованный экономический или социальный проект. Без демонстрации действующего макета или программы проекта студенты к защите не допускаются.

ОБОБЩЕННАЯ

МОДЕЛЬ ПРОЕКТНООРИЕНТИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ

При сравнении видно, что модель проектно-ориентированного обучения технических специалистов Томского политехнического университета достаточно полно и широко проработана по составу и содержанию подготовки (развитию востребованных компетенций). В свою очередь, модель группового проектного обучения Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники представляет технологию сборки команд и вывод проектов на уровень коммерциализации.

В качестве обобщенной модели предлагается использовать модель проектно-ориентированного обучения элитного технического образования Томского политехнического университета. Для этого необходимо внедрить модель группового проектного обучения в блоки «Разработка проектов» и «Представление результатов проектов». Предлагается также интегрировать усилия по поиску реальных инновационных технологических проектов, провести межвузовский конкурсный отбор студентов, организовать совместную защиту результатов проектов. Это позволит комплексно и на высоком уровне вести подготовку технических специалистов. Основные характеристики обобщенной модели следующие.

• 1.    Полнота описания предметной области – положения, методические рекомендации, регламент, приказы.

• 2.    Широта описания предметной области – набор поддерживающих и обеспечивающих мероприятий и количество образовательных модулей.

• 3.    Глубина описания предметной области – статистические данные по годам (количество проектов, степень коммерциализации и количество публикаций по тематике).

• 4.    Использование группового проектного обучения – количество модулей группового проектирования и количество команд.

• 5.    Описание требований к ресурсному обеспечению процесса проектного обучения.

• 6.    Информационная поддержка процесса – специализированное программное обеспечение, веб-интерфейс.

Объединение моделей позволит добиться более высоких результатов по подготовке технических специалистов нового поколения, способных к проектной и инновационной деятельности.