Методическая система формирования у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности в процессе обучения общетехническим дисциплинам

Россия выбрала инновационный путь развития экономики, в. основе которого лежат современная теория инноваций, понимание закономерностей цикличности смены поколений и направлений техники и технологий, технологических укладов и способов производства, соответствующих им институциональных форм, умелое использование рыночного хозяйственного механизма. Этот путь реализуется за счет инновационной деятельности — цикла работ от создания перспективного инновационного продукта до освоения его промышленного производства и реализации на рынке. В этих условиях одной из главных задач высшего профессионального образования является подготовка специалистов, способных к инновационной деятельности. Несмотря на то, что некоторыми вузами уже осуществляется подготовка таких специалистов, их выпускники являются в основном менеджерами, изучающими рынки сбыта и продвижения продукции на них. Специалистов же в области техники и технологийнепосредственно производящих инновационный продукт (ИП), по-прежнему обучают преимущественно традиционными дисциплинарно-знаниевыми методами, без учета требований, предъявляемых к ним современными инновационными предприятиями.

В связи с этим является своевременной необходимость подготовки таких специалистов, продекларированная в следующих официальных документах и программах: Федеральной программе реформирования высшего профессионального образования до 2010 г.- Федеральной целевой программе развития образования на период 2006;2010 г. г.- основных принципах национальной доктрины инженерного образованияв договорах о присоединении к Болонскому и Копенгагенскому процессам.

В решении поставленных задач в системе высшего профессионального образования особую значимость-приобретают общетехнические’дисциплины, формирующие у будущих специалистов основы инженерных знаний, способность к конструированию и инженерной инновационной деятельности (ИИД). В период перехода на двухуровневую систему образования общетехнические дисциплины не только не утрачивают своих позиций, но и начинают играть первостепенную роль, так как основная масса (до 70%) всех специалистов с высшим образованием будет представлена бакалаврами, которые должны получить за четыре года качественную фундаментальную и общетехническую подготовку и будут способны самостоятельно адаптироваться и трудоустраиваться на рынке труда, и в существенно меньших масштабах магистрами — специалистами с глубокими профессиональными знаниями и творческими способностями для выполнения научных прикладных исследований и решения сложных инженерных задач.

Из всех общетехнических дисциплин особо следует выделить механику, которая в соответствии с действующими FOC ВПО РФ объединяет в качестве разделов такие существовавшие ранее самостоятельно дисциплины, как: «Сопротивление материалов», «Теория механизмов* и машин», «Детали машин и основы конструирования». В" механике изучаются фундаментальные понятия’и законы, необходимые для освоения дисциплин естественнонаучного цикла и специальных дисциплин. Формирование знаний и адекватных им уменийпо механике способствует развитию у студентов творческого потенциала, способности к анализу, синтезу и проектированию механических систем, и, следовательно, она вносит вклад в развитие способностей к инновационной инженерной деятельности (СИИД). В связи с этим в проектах образовательных стандартов нового поколения механика отнесена к профессиональному циклу дисциплин. Вместе с тем в ГОС ВПО РФ образца 2001 года, как и в стандартах нового поколения, на значительный объем учебного материала по механике отводится меньшее количество часов-по сравнению с учебными планами-1999;2000 г. г., из них 50% времени приходится на самостоятельную работу, требующую для обеспечения ее эффективности особой организации, разработкиспециальных учебно-методических материалов, а во время аудиторных занятий — интенсификации учебного процесса.

К проблеме преподавания отдельных разделов механики обращались такие исследователи, как М. М. Зиновкина (детали машин и основы конструирования), Г. М. Ицкович (сопротивление материалов), Г. Н. Стайнов (детали машин), С. А. Чернавский (детали машин), Р. И. Шабанов (детали машин и основы конструирования), Д. В. Чернилевский (детали машин) и др. Вместе с тем комплексных исследований, посвященных подготовке студентов технических вузов по общетехническим’дисциплинам, в процессе которой у студентов формируются СИИД, до сих пор нет.

Анализ результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента и публикаций по проблеме исследования свидетельствует о низком уровне умений студентов комплексно применять инновационныефундаментальные и общетехнические знания’к решению, профессиональных задач. Общетехнический цикл не опирается в должной степени8на естественнонаучные и инновационно-ориентированные дисциплины, и студенты не осознают цели обучения общетехническим дисциплинам, в частности дисциплине «Механика» как фундаменту специальных дисциплин и будущей профессиональной. инновационной" деятельности. Кроме того, студенты не могут трансформировать знания по естественно-научным дисциплинам в общетехнические и специальные и эффективно их использовать при выполнении курсовых проектно-конструкторс-ких работ и дипломных проектов. Хотя в этих условиях и возможно развитие творческого потенциала студентов технических вузов — основы ИИД, однако они остаются не подготовленными к такой деятельности.

Таким образом, анализ состояния инженерного образования в России, а также программ высшей профессиональной школы, научных исследований, посвященных проблемам обучения общетехническим дисциплинам, позволяет выделить в существующей системе обучения студентов1 технических вузов следующие противоречия:

1) между потребностью современного высокотехнологичного производства в специалистах высокой квалификации, способных к ИИД, и устоявшимся, консервативным научно-методическим обеспечением учебного процесса, который не позволяет полностью решить эту задачу;

2)" между потенциалом, которым обладают все компоненты целостной системы подготовки будущих инженеров (обучение, практический опыт, научные исследования, профессиональное и личное общение) для формирования у студентов СИИД, и существующей методической системой обучения общетехническим дисциплинам в техническом университете, не предусматривающей формирование у них этих способностей;

3) между высоким не только прикладным, но и фундаментальным потенциалом большинства общетехнических дисциплин (например, для курса «Механика») и существующей методической системой подготовкибудущих инженеров, характеризующейся недостаточной степенью использования, этого потенциала.

Наличие выделенных противоречий позволяет сделать вывод о" необходимости разработки методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам. Этим обусловлена актуальность исследования по предложенной теме, соответствующей основным положениям национальной образовательной доктрины, ориентированной на повышение роли технических вузов в условиях инновационного подхода к развитию экономики России. Проблемой исследования является поиск ответа на вопрос: какими должны быть теоретические основы и практическая реализация методической системы формирования у студентов СИИД.

Объект исследования — процесс обучения общетехническим дисциплинам студентов инженерных специальностей вузов в условиях инновационной среды промышленных предприятий.

Предметом исследования является методическая система формирования у студентов, технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности в процессе обучения общетехническим дисциплинам.

Цель исследования состоит в теоретическом обосновании, создании и реализации методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам.

Гипотеза исследования формулируется следующим образом.

Методическая система формирования у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности будет эффективной, если она будет построена на основе: интеграции таких подходов, как инновационный, компетентностный, дея-тельностный, модульный, дифференцированныйпринципов единства фундаментальности и профессиональной направленности обучения с учетом индивидуальных особенностей студентов во всех формах и видах занятий, а именно при проведении лекций, практических и лабораторных занятий, курсовом проектировании и самостоятельной работе студентови реализована как в рамках основного курса «Механика», так и в рамках курса «Основы инженерного творчества и патентоведения», а также в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды;

— во всех компонентах образовательной деятельности — содержательном, мо-тивационном и процессуальном.

Под эффективностью понимается повышение уровня сформированности у студентов СИИД (с низкого до среднего и высокого) и наличие у них готовности к ИИД.

В соответствии со сформулированными целью, предметом и гипотезой решались следующие задачи:

1. Раскрыть сущность и содержание понятий «инновационная инженерная деятельность» и «способности к инновационной инженерной деятельности», выявить структурные компоненты способностей и определяющие их компетенции.

2. Изучить состояние проблемы обучения студентов втузов общетехническим дисциплинам, установить их влияние на формирование у них СИИД и исследовать возможности использования для этого современных педагогических технологий.

3. Выявить вклад основного курса «Механика», сопутствующих учебных дисциплин* и внеаудиторной работы студентов в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды в процесс формирования у студентов технических вузов СИИД.

4'. Разработать методологические подходы к проектированию методической системы обучения студентов втузов общетехническим • дисциплинам1 на основе развития их творческого потенциала, обеспечивающие формирование у них СИИД!

5. Разработать концепцию! методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения основному курсу «Механика», а также сопутствующему курсу ОИТ и П и обучения в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды.

6. Разработать модель подготовки студентов к ИИД как совокупность связанных между собой компонентов и всех взаимодействий между ними, отражающую обучение основному курсу «Механика», техническому творчеству и обучение в олимпиадной и научно-исследовательской среде.

7. Проверить эффективность разработанной методической’системы формирования СИИД в педагогическом эксперименте.

Методологической основой^ исследования послужили, результаты следующих исследований по основным направлениям) развития* современного инновационного образования (Б.Л. Аграновича, H. MI Анисимова, Г. В. Белоновской, В. М. Жураковского, BiB. Ларионова, Ю. П. Похолкова, В. М. Полонского, Д. В. Чернилевского, В. Е. Шукшунова и др.) — по развитию технических способностей (C.JI. Рубинштейна, Б. М. Теплова, В. Д. Шадрикова, С. М. Василейского, М. Г. Давлетшина, Т. В. Кудрявцева, Н. Д. Левитова, Н. С. Пурышевой, П. М. Якобсона и др.) — по теоретическим основам развития творческого потенциала личности и организации творческой деятельности инженера (Г.С. Альт-шуллера, Н. М. Анисимова, A.M. Дорошкевича, М.М.* Зиновкиной, А.И. Поло-винкина и др.) — по дидактическому обеспечению лабораторных работ и курсовых проектов по техническим дисциплинам (И.И Артоболевского, П.Г. Гузен-кова, М. Н. Иванова, В. Н. Кудрявцева, П. И. Орлова, Г. Н. Стайнова, Д. В: Чернилевского, Г. И. Шабанова и др.) — по проблемам проектирования педагогических технологий (Ш.А. Амонашвили, В. В. Давыдова, М. В. Кларина, А. Н. Леонтьева, И. Я1 Лернера, A.M. Матюшкина, М. И. Махмутова, С. Л. Рубинштейна и др.) — по проблемам фундаментальности и профессиональной направленности обучения? в вузе (0:Н. Голубевой, А. О. Измайлова, А. И. Наумова, Э. В. Майкова, Л. В. Масленниковой, А. Д. Суханова и др.) — в области психологии, педагогики и методики высшей школы (С.И. Архангельского, В. В. Давыдова, А. Н. Леонтьева, И. Я. Лернера, Н. Ф. Талызиной и др.) — по теории и методике преподавания общетехнических дисциплин в вузах и технологии в средней школе (А.А. Измайловой, Э. Д. Новожилова и др.) — по проблемам построения государственных образовательных стандартов (В.И. Байденко, А. А. Кузнецова и др.) — по теоретическим и технологическим основам профессиональной подготовки специалистов (А.О. Измайлова, В. М. Никифоровой, С. А. Тихомирова и др.) — по теории методологических подходов в педагогике и технике (В.В. Гузеева, А. Н. Леонтьева, И. Я. Лернера, Э. Г. Юдина и др.) — по проблемам обучениям олимпиадной среде (Б.П. Вирачева, Б. С. Кирьякова, А. И. Попова, Н. Н. Тулькибаевой, А. В. Усовой, И. Г. Шомполова и др.).

Методы исследования. Теоретические: анализ философской, естественнонаучной, общетехнической, инженерно-специальной, психологопедагогической и патентной литературы по проблеме исследованияанализ и экстраполяция результатов исследований и педагогического опытамоделирование педагогических ситуацийанализ образовательных стандартов, зарубежных и отечественных программ общетехнической подготовки специалистов, учебников и учебных пособийобщенаучные методы исследования, такие, как: обобщение, классификация, систематизация, сравнение, сопоставление, моделированиечастнонаучные методы исследования, такие, как: системно-элементный, системно-структурный и системно-функциональный анализ целей и содержания обучения общетехническим дисциплинам, анализ и обобщение педагогического опыта преподавания общетехнических дисциплин во втузах. Экспериментальные: психодиагностические (анкетирование, беседа, наблюдение, самооценка, метод экспертных оценок, тестирование и др.) и статистические (методы обработки экспериментальных данных, анализ результатов деятельности студентов).

Организация и этапы исследования. В соответствии с поставленными задачами исследование проводилось в три этапа.

1-й этап (1992;2000 г. г.) состоял в анализе психолого-педагогической и методической литературы по проблеме основных концептуальных, нормативных документов, регламентирующих образовательную деятельность в техническом университете на современном этапе, изучении" передового педагогического опыта по формированию СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам. На этом этапе были сформулированы исходная гипотеза, цели и задачи исследования.

2-й этап (1999;2004 г. г.) был посвящен разработке концепции и модели методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения1 общетехническим дисциплинам на основе интеграции основных положений существующих передовых методических подходов, теорий обучения и технологий, принципов единства фундаментальности и профессиональной направленности, с учетом индивидуальных особенностей студентов.

3-й этап (2004;2008 г. г.) был связан с проведением обучающего эксперимента по проверке выдвинутой* гипотезы исследования и статистической обработкой результатов эксперимента. Были опубликованы рабочие программы по ряду общетехнических дисциплин, способствующие формированию у студентов технических вузов способностей к ИИД, учебники, конспекты лекций, электронные и другие учебные пособия, лабораторные практикумы, пособия^ по курсовому проектированию. По материалам исследований были скорректированы концепция и модель методической системы формирования СИИД.

Апробация и внедрение результатов^ исследований: Теоретические и практические результаты докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, региональных научно-методических и научно-технических конференциях: Москва, МИГУ, («Физическое образование: проблемы и перспективы развития», 2006;2009) — Днепропетровск («Дш науки — «2006», 2006) — Бишкек, КТУ («Проблема механики и технологии», 1994). Караганда, КТУ («Импульс-90», 1990) — Саранск, МГУ им. Н-П. Огарева («Огаревские чтения», 1995;2008) — Саранск, НИИГН при Правительстве РМ> («Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса региона», 2002;2008) — Саранск, МГУ им. Н. П. Огарева («Функционирования механических и энергетических систем» 2002, 2004, 2007) — Рузаевка, МГУ им. Н. П. Огарева («Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств» 2000, 2004, 2007) — Оренбург, СамГУПС («Подготовка без отрыва от производства и повышение квалификации инженерных кадров в современных условиях», 2004) — Кострома, КострГСХА («Проблемы модернизации высшего профессионального образования», 2004) — Казань, КГУ («100 лет механизму Беннета», 2004) — Тамбов, ТГТУ («Развитие творческих способностей личности в условиях олимпиадного движения», 2005) — Самара, СамГУПС («Наука и культура России», 2005, 2007, 2008) — Саранск, МГУ им: Н. П. Огарева («Роль-студенческих олимпиад в формировании творческой молодежи», 2001;2008) — Ижевск, ИжГСХА («50 лет — агроринженерному образованию Удмуртии»,.

2005) — Чебоксары, Чебоксарский ин-т (фил. МГОУ), («Образование. Наука. Производство. Инновационный аспект», 2005) — Саранск, МГУ им. Н. П. Огарева («Интеграция региональных систем образования», 2006, 2008) — Астрахань, ОГОУ ДПО АИПКП («Проблемы повышения квалификации педагогов: современные подходы», 2007) — Новосибирск, ГНУ СибИМЭ («Машинно-технологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири», 2008).

Результаты исследования опубликованы в 142 научно-методических работах общим объемом 318,8 п.л. (авторских — 209,7 п.л.), в том числе в трех монографиях, в 13 статьях в журналах из перечня’ВАК, в трех отчетах по гранто-вым проектам, где диссертант являлся (является) одним из исполнителей: ФЦП «Интеграция» (2001—2004), ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2007—2008).

Научная новизна результатов исследования.

1. Обоснованы необходимость и возможность формирования у студентов технических вузов способностей к инновационной’инженерной*деятельности в. процессе обучения общетехническим дисциплинам.

2. Разработана кош{епцш методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам взаимосвязи естественнонаучных, общетехнических и специальных дисциплин, которая включает следующие положения:

• структура методической системы должна быть сформирована по блочно-иерархическому принципу и включать мотивационно-целевой, содержательный, процессуально-технологический и диагностический компоненты;

• методическую систему обучения студентов втузов. общетехническим дисциплинам необходимо строить на основе интеграции инновационного^ компетент-ностного, деятельностного, модульного и дифференцированногоподходов, способствующих формированию у студентов СИИД, а такжепринципов’единства фундаментальности и профессиональной направленности обучения с учетом, индивидуальных особенностейхтудентов-.

•^{методическую5систему} формирования у студентов технических вузов СИИД необходимо строить на основе интеграции обучения основному курсу «Механика» и сопутствующим учебным дисциплинам, а также внеаудиторной работы студентов в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды;

• i методы, формы и средства, системы, формирования СИИД вместе с традиционными должны соответствоватьметодологической направленности процесса: обучения общетехническимдисциплинам на профессиональную ИИД, связи содержания с наукоемкими: технологиями современныхинновационных предприятий. получения инновационных продуктовтворческая самостоятельная работа, студентов в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды как учебная. ИИДориентиррванная на формирование СИИД, должна соответствовать актуальным задачам науки и практики получения? инновационных продуктовна уровне проектапатента, изделия и обеспечивать взаимодействие между субъектами учебного процессаметодиками и средствами обучения. и оперативное управление: этими процессами;

3- Построены модель методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам-, включающая цели, содержание, методы, принципы, формы и средства обучения с отражением: взаимосвязи циклов дисциплин, с учетом интеграции фундаментальных, общетехнических и профессионально направленных знаний и умений, а также^ модель методики обучения основному курсу «Механика» и модель погружения в инженерное творчество (обучение техническому творчеству и обучение в олимпиадной и научно-исследовательской'среде).

4. Разработана: методическая— система, формирования у студентов технических вузов СИИД, особенностью которой является^интеграция обученияюснов-ному курсу «Механика», техническому творчеству и: обучения* в олимпиадной среде.

5: Обоснованы требования к отбору содержания общетехнических дисциплин (на примере основного курса «Механика»), направленного на. формирование у студентов СИИД:

— содержание общетехнических дисциплин, в том числе дисциплины «Механика», формируется и реализуется через структурные компоненты методической' системы — целевой, содержательныйпроцессуальный и диагностический;

— содержание* общетехнической подготовки, способствующей формированию у студентов, СИИД-, формируется на основе интеграции основной дисциплины (в частности «Механика») — сопутствующих дисциплин (в частности дисциплины «Основы инженерного творчества и патентоведения») и самостоятельной работы студентов в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды;

— дисциплины общетехнической подготовки включают в, единстве содержа- ' тельный и процессуальный компоненты, способствующие формированию у студентов СИИД;

— в содержании: общетехнических дисциплинфундаментальное научное и техническое знание представлено в единстве, при этом первое составляет инвариантную часть содержаниявторое— варьируемую, что также способствует формированию у студентов СИИД;

— содержание общетехнических дисциплин группируется вокруг фундаментальных физических и научно-технических теорий-, что позволяет реализовать целостность профессионального образования и способствует формированию у студентов СИИД;

6. Обоснована структура учебно-методического комплекса (на бумажных и электронных носителях) для студентов технических вузов, предназначенного для. формирования-у них СИИД, включающего, наряду с традиционными структурными элементами (рабочие программы, учебно-методическиш материал лекций" и. т.п.), систему информационно-компьютерной' поддержки/ курса в виде электронных учебников, пакетов прикладных программ и, других программных средств, позволяющую студентам втузов самостоятельно< получать знания и умения по основному курсу «Механика» и осуществлять самоконтроль уровня усвоения материала.

7. Разработаны все компоненты учебно-методического комплекса, обеспечивающие решаемые задачи исследования.

8. На основе дидактических и частнометодических принципов разработана подсистема обучения студентов в олимпиадной среде, способствующая формированию у них СИИД и представленная в виде единой гибкой и управляемой системы, включающей такие компоненты, как подготовка, участие и рефлексивно-оценочный компонент результатов выступления студентов в олимпиадах и конкурсах.

9. Разработана подсистема обучения студентов техническому творчеству, построенная на основе обучения* теории эвристических методов и решения изобретательских задач с использованием программно-методической базы интеллектуальной поддержки «Изобретающая машина» как в рамках сопутствующего курса ОИТ и П, так и в условиях молодежных творческих коллективов (СКБ, НИРС, научных кружков, научных школ).

Теоретическая значимость полученных результатов определяется тем, что:

— внесен вклад в развитие методологических подходов (инновационного, ком-петентностного, системного, деятельностного и др.) применительно к методике обучения студентов втузов общетехническим дисциплинам, а именно показана их роль в формировании у студентов СИИД;

— введено понятие «способности к инновационной инженерной деятельности», определена структура этих способностей, отражающая в том числе компетенции, определяющие эти способности;

— конкретизирована система дидактических принципов обучения- (интеграции, непрерывности и преемственности профессионального обучения, фундаментальности, профессиональной направленности, межпредметных связей и др.)' применительно к формированию у студентов СИИДсформулированы концептуальные положения и создана совокупность моделей обучения основному курсу «Механика» и погружения в инженерное творчество, которые представляют собой теоретические основы методическойсистемы формирования студентов технических вузов СИИД при обучении общетехническим дисциплинам.

Практическая значимость исследования заключается в создании методической системы формирования у студентов технических вузов СИИДвключающей обучение основному курсу «Механика», дисциплине ОИТ и П, а также1 обучение в олимпиадной и научно-исследовательской среде: Ее результаты доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций, к числу которых относятся;

• методика подготовкистудентов к предметным всероссийским студенческим олимпиадам? по общетехническим дисциплинам и конкурсам по специальностям и направлениям (1—3-го туров), а также их организации, проведенияподведения итогов и анализа выступлений, представленная в виде трех изданных, монографий-: трех сборников' задач (в том числе два с грифом УМО), восьми учебно-методических указаний;

• методика обучения техническому творчеству как в рамках учебного курса «Основы инженерного творчества и патентоведения», так и в условиях молодежных творческих коллективов (СКБ, НИРС и др.) представленная в виде двух изданных монографий, трех учебных пособий (в том числе два с грифом УМО), шести учебно-методических указаний, научно-методических статей;

• учебно-методический комплекс по курсу «Механика» для технических университетов, представленный изданными учебником, конспектами лекций, сборниками задач, лабораторным практикумом, пособиями по курсовому проектированию (всего 17 пособий, из них 1 с грифом Минсельхоза РФ, 11 с грифом УМО), а также 17 учебно-методическими указаниями;

• инновационные продукты (7 патентов на изобретения и полезные модели, полученные автором, в том числе в соавторстве со студентами, 4 серийно изготавливаемые сельскохозяйственные машины и др.), полученные в процессе работы над реальными: профессионально ориентированными курсовыми проектами во время обучения в научно-исследовательской среде;

• комплекты тестов для студентов по всем разделам курса «Механика», а также системы заданий на курсовое профессионально ориентированное проектирование, расчетно-графические,. лабораторные и практические работы, позволяющие. осуществлять, качественный контроль знаний;

• ' диагностический? инструментарий: в виде разработанных, изготовленных: и: зарегистрированных в. ФЕУГЕНТЦ «ИНФОРМРЕГИСТЕ» 3 электронных учебных пособий, который может быть использован, преподавателями.

Положения, выносимые на защиту .

1. Концепция методической^ системыформирования СИИД! в процессе" обучения общетехническим дисциплинам,' отражающая взаимосвязи естественнонаучных, общетехнических и специальных дисциплин и включающаяцелевые доминанты, основные подходы, принципы, образовательные стратегиитехнологииметоды и средства, условиядиагностику уровня сформированности СИИД, являющуюся теоретико-методологической основой подготовки студентов технических вузов к ИИД.

2. Модель методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам отражает интеграцию фундаментальных, общетехнических и профессионально направленных знаний и умений и состоит из моделей обучения основному курсу «Механика» и погружения в инженерное творчество (обучение техническому творчеству и обучение в олимпиадной и научно-исследовательской среде).

3. Основными механизмами, обеспечивающими реализацию, эффективной подготовки студентов технических вузов к ИИД, являются специфические технологии обучения, позволяющие интенсивно ш качественно^ формировать, у студентов СИИД (структурирования научно-технических знаний, инновационные, сотрудничества и др.).

4. Содержание общетехнической подготовки, обеспечивающей формирование у студентов СИИД, должно формироваться на основе интеграции курса «Механика» и курса ОИТ и П, способствующего развитию творческого потенциала, а также самостоятельной работы в условиях олимпиадной и научно-исследовательской среды. Фундаментальное научное и техническое знание должно быть представлено в единстве (первое составляет инвариантную часть содержания, второе — варьируемую), содержание курсов общетехнических дисциплин следует группировать вокруг фундаментальных физических и научно-технических теорий, что позволяет реализовать целостность профессионального образования при теоретическом изучении и обобщении материала научно-технического характера, при практическом применении полученных знаний в решении и составлении технических задач, многофункциональных упражнений. и заданий, при выполнении экспериментальных профессионально ориентированных работ, а также реального профессионально ориентированного курсового проектирования.

5. Обучение в олимпиадной среде должно быть представлено в виде единой гибкой и управляемой системы подготовки к олимпиадам, участия, проведения и анализа результатов выступления в олимпиадах и конкурсах, позволяющей осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения и обоснованно формировать микрогруппы — команды для самостоятельной работы. Такое обучение позволяет осуществлять физическое моделирование ИИД в «концентрированном виде». При этом предметные олимпиады по механике развивают творческий потенциал студентов, степень владения фундаментальными и общетехническим знаниями, способность решать творческие задачи, приучают к работе в команде и к самостоятельности при принятии решений. Конкурсы развивают способность к проектированию, изобретательству, умению решать профессиональные задачи на основе междисциплинарного подхода, а самое главное — формируют стремление к представлению решения в виде ИП. Обучение в научно-исследовательской среде должно быть построено на основе обучения теории эвристических методов и решения изобретательских задач с использованием программно-методической базы интеллектуальной поддержки «Изобретающая машина» как в рамках курса ОИТ и П, так и в условиях молодежных творческих коллективов (СКБ,.НИРС, научных кружков, научных школ).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений: Общий объём диссертации 499 страниц, основной текст диссертации составляет 408 страниц. Работа включает 88 рисунков и 35 таблиц.

Список литературы

содержит 329 на-. именований. Приложение составляет 91 страницу.

Выводы по четвертой главе.

В ходе работы над диссертационным исследованием был проведен педагогический эксперимент, включающий три этапа: констатирующийпоисковый и обучающий:. При реализации этих: этапов использовались различные методы (анкетирование, интервьюированиенаблюдение, экспертная оценка, тестовый7: компьютерный контроль, статистическаяобработкарезультатов и др.) и были сделаны следующие выводы: 1. В’результате констатирующего эксперимента установлено, что в процессе обучения основному курсу «Механика» технических вузах: ¦ - у студентов практически не формируются умения в переносе знаний по курсу «Механика» на проблемы специальностей инженеров (производство инновационного продукта), значимость фундаментальных знаний естественнонаучных дисциплинги научно-технических теорий для профессиональной инновационной инженерной деятельности осознается ими слабо;

— фундаментальные и научно-технические законы, теории, понятия и явления не связываются-профессионально направленно с решением: задач профессиональной инновационной деятельности инженера, отсутствует методология и общие методы, предполагающие научно обоснованный подход к практическому решению данной проблемы;

— несмотря? на необходимость подготовки специалистов, готовых к ИИД, большинство преподавателейпо-прежнему обучают преимущественно традиционными дисциплинарно-знаниевыми методами, без учета требований, предъявляемых к ним современными инновационными предприятиями. Хотя в, этих условиях возможно развитие у студентов технических вузов творческого потенциала (ядра ИИД) на основе углубленного изучения. ЕНД, ОПД, СД, а также обучения в олимпиадной и научно-исследовательской среде, однако, студенты остаются неготовыми к будущей профессиональной ИИД, определяемой уровнями сформированности СИИД. Наибольшая? эффективность формирования СИИД у студентов технических вузов достигается при обучении их дисциплинам «Механика», «Основы инженерного творчества и патентоведения», обучениив1- олимпиадной* и научно-исследовательской среде, а также естественно-научнымдисциплинам- (особенно физике).

2. В результате поискового эксперимента было: разработано содержание: рабочих программ, учитывающихцели, мето-. ды, формы и средства обучения общетехническим дисциплинам, обеспечивающие формирование у студентов? СИИДс учетом интеграции' общетехнических, естественно-научных и специальных дисциплинв комплексной взаимосвязи фундаментальных, профессионально-направленных и инновационных знаний и уменийв соответствии с рабочими программами разработано содержание лекций, лабораторных, практических занятий;

— разработана система вопросов с тестовым контролем знаний и умений к лекционным, практическим и лабораторным занятиям, а также, система заданий к курсовым проектам по курсу «Механика», направленныхна решение задач и проблем специальности инженераразработаны контрольные работы по проверке инвариантного и варьируемого компонентов содержания курса «Механика" — для выводов о действительном влиянии (или^ отсутствия влияния) на формирование у студентов технических вузов СИИД по разработанной методической системе обучения был применен критерий х2- установлено, что обучение по разработанной методической^ системе на основе взаимосвязи общетехнических, естественно-научных и специальных дисциплин, комплексном подходе и принципе интеграции фундаментальности и профессиональной направленности обучения на решение задач и проблем инновационной деятельности инженера оказывает влияние на успеваемость и качество обучения (формирование фундаментальных и профессионально направленных знаний на решение проблем специальности), что подтверждается сравнением полученных значений статистики с критическим значением (Тнабл>Ткрит);

3. Результаты обучающего эксперимента показали, что обучение по разработанной методической системе способствует: формированию способностей к инновационной инженерной деятельностиформированию фундаментальных и инновационно-профессиональных знаний4 по курсу «Механика" — применению фундаментальных и инновационно-профессиональных знаний» по курсу «Механика» при решении проблем специальности.

Кроме того, эксперимент подтвердил эффективность интеграции обучения основному курсу «Механика», сопутствующему курсу ОИТ и П, а также обучения в олимпиадной и научно-исследовательской среде при формировании у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности. Студенты, обучающиеся по разработанной методической системе, более активно используют полученные знания по курсу «Механика» при изучении других общепрофессиональных и специальных дисциплин, а также при выполнении курсовых расчетно-проектно-конструкторских работ и дипломных проектов, активнее принимают участие в научно-исследовательской работе.

Таким образом, повышение уровня фундаментальной и профессиональной подготовки, подтвержденное в ходе экспериментальной работы, позволяет сделать вывод о справедливости выдвинутой гипотезы исследования и разработанной концепции методической системы формирования СИИД' в процессе обучения общетехническим дисциплинам студентов технических вузов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты проведенного исследования подтверждают основные положения гипотезы, правильность концептуальных положений и позволяют сделать следующие выводы:

1. Обоснована необходимость формирования и развития у студентов технических вузов СИИД, определяемаявостребованностью таких специалистов современными высокотехнологичными инновационнымипредприятиями страны. Показаночто таких специалистов можно подготовить, организуя следующие виды ИИД: инновационно-инженерное понимание (анализ), субъективная* научно-исследовательская и опытно-конструкторская' (синтез), инновационная исполнительская деятельность (изготовление). Конкретизировано понятие «инновационная инженерная деятельность» и введено-понятие «способности к инновационнойинженерной деятельности», определена — их структура, отражающая^ компетенций, определяющих эти способности. Установлены. три уровня, сформированности СИИД (низкий, средний невысокий) и их критерии.

2. Показано, что: в настоящее время общетехнический цикл дисциплин не опирается в должной степени на естественно-научные и инновационно-ориентированные дисциплиныстуденты не осознают цели обучения общетехническим дисциплинамв частности «Механика», как фундаменту специальных дисциплин и будущей профессиональной инновационной инженерной деятельностистуденты не могут трансформировать знания по естественно-научным дисциплинам в общетехнические и специальные и эффективно их использовать при выполнении курсовых проектно-конструкторских работ и дипломных проектов с применением инновационных технологийнесмотря на необходимость подготовки специалистов, готовых к инновационной инженерной деятельности, большинство преподавателейпродолжают обучать студентов по устоявшейся традиционной дисциплинарно-поточной системе;

— наибольшая эффективность формирования у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности достигается при обучении их курсам «Механика», ОИТ и П, обучении в олимпиадной и научно-исследовательской среде, а также естественно-научным дисциплинам (особенно физике);

— основными педагогическими технологиями формирования способностей к инновационной инженерной деятельности являются технологии структурирования научно-технических знаний, инновационные, сотрудничества и др.

3. Установлено, что:

— общетехнический курс «Механика» способен внести существенный вклад в формирование СИИД, если его содержание будет отражать фундаментальное научное и техническое знание в единстве, в форме инвариантного и варьируемого компонентов;

— сопутствующий курс «Основы инженерного творчества и патентоведения» будет играть важную роль в формировании СИИД при условии интеграции с основным курсом «Механика» и внеаудиторной работой студентов;

— обучение в олимпиадной и научно-исследовательской среде может явиться подсистемой в методической системе формирования СИИД, моделирующей инновационную инженерную деятельность на основе видов работы, формирующих компетенции, адекватные структуре инновационной инженерной деятельности.

4. Определены методологические подходы к проектированию методической системы обучения студентов втузов общетехническим дисциплинам на основе развития их творческого потенциала, обеспечивающие формирование у них СИИД: системный подход к проблеме формирования содержания обучения основному курсу «Механика» и сопутствующему курсу ОИТ и П, инновационный подход к организации обучения, дифференцированное и личностно-ориентированное обучение основным и сопутствующим курсам, а также ком-петентностный подход в условиях обучения в олимпиадной и научно-исследовательской среде.

5. Разработана концепция методической системы формирования у студентов технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам, основные положения которой раскрывают:

— структуру методической системы формирования. у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности;

— принципы ее построения;

— интеграционный характер системы;

— требования к методам и формам работы в рамках системы;

— адекватность системы структуре инновационной' инженерной деятельности.

6. Построена модель, методической системы формирования у студентов! технических вузов СИИД в процессе обучения общетехническим дисциплинам, включающая цели, содержание, методы, принципы, формы и средства обучения с отражением взаимосвязи циклов дисциплин с учетом интеграции фундаментальных, общетехнических и профессионально направленных знаний и умений, и состоящая из моделей обучения основному курсу «Механика» и погружения в инженерное творчество (обучение техническому творчеству, обучение в олимпиадной и научно-исследовательской среде).

7. В педагогическом эксперименте подтверждена гипотеза об эффективности методической системы формирования СИИД1.

Полученные теоретические и практические результаты позволяют сформулировать конкретные практические рекомендации по повышению эффективI ности подготовки специалистов к ИИД. Формирование* у студентов технических вузов СИИД необходимо начинать с младших курсов, вовлекая их во все виды внеаудиторной научно-исследовательской деятельности, на основе внешней и внутренней дифференциации, с учетом профилизации (исследовательская, исполнительская, инженерная деятельность).

Дальнейшим возможным направлением работы может стать совершенствование методической системы формирования СИИД за счет: 1) модернизации электронных учебных пособий путем расширения возможностей контроля с их помощью знаний студентов- 2) разработки электронных учебных пособий нового поколения с динамическими образами, отображающими основные рабочие процессы машин и механизмов- 3) расширения возможностей ТЭМРИЗ — подсистемы формирования СИИД для решения профессиональных задач- 4) расширения номенклатуры используемых пакетов прикладных программ анализа, синтеза и проектирования механических систем- 5) расширения использования компьютерного инструментария для проектно-исследовательской деятельности.