Интегративная подготовка будущих инженеров к инновационной деятельности для постиндустриальной экономики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Интегративная подготовка будущих инженеров к инновационной деятельности для постиндустриальной экономики

Юшко Сергей Владимирович - д-р техн. наук, проф., ректор.

Галиханов Мансур Флоридович - д-р техн. наук, проф., и.о. директора Института дополнительного профессионального образования

Кондратьев Владимир Владимирович - д-р пед. наук, проф., директор центра подготовки и повышения квалификации преподавателей вузов

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия

Аннотация

Abstract

Введение

интегративная подготовка инженер постиндустриальный

Постиндустриальная экономика - это тип хозяйства, где основным производительным ресурсом является знание, способствующее получению качественно нового продукта - информации. Её производством, обработкой и распространением занимается подавляющее большинство активной производительной силы, а её основой выступают творческие способности индивида, человеческий капитал. Существуют различные точки зрения на процесс постиндустриального развития, нет единства и во взглядах на формирование современной парадигмы организации общества. Параллельно функционируют и дополняют друг друга следующие концепции: «постиндустриального общества», основоположником которой принято считать американского учёного Д. Белла; «информационного общества», впервые сформулированная М. Поратом, а в дальнейшем развёрнутая М. Кастельсом; «экономики знаний», пионером которой является Ф. Махлуп [1] (Рис. 1); «глобального сетевого общества», сформулированная Б. Гейтсом. Именно становление инновационной экономики знаний рассматривается сегодня в качестве ведущей мировой тенденции общественного развития в условиях постоянно ускоряющихся изменений. Задача создания инновационной экономики знаний, высоких технологий и наукоёмких производств становится общепризнанной [3]. Специально подчёркивается, что нужно создавать «экономику, генерирующую и применяющую наукоёмкие инновации», а не генерировать «инновации» для их внедрения в экономику [4].

Рис. 1. Экономика знаний

Среди общемировых трендов в настоящее время выделяют: глобализацию рынков и сверхконкуренцию, требующие гораздо более быстрых темпов развития, минимальных цен при максимальном качестве [2]; интенсивное распространение информационно-коммуникационных технологий и наукоёмких компьютерных технологий, нанотехнологий; появление сверхсложных и суперсложных проблем («мегапроблем»), которые не могут быть решены на основе традиционных подходов; сближение секторов и отраслей экономики, размывание границ фундаментальной и прикладной науки ввиду необходимости решения комплексных научно-технических задач [3].

Основная часть

В рамках формирующейся в России инновационной экономики знаний необходимо сформировать и гармонично развивать единый национальный комплекс «Образование - Наука - Промышленность - Инновации», где инновации выступают в качестве ускорителя интеграции достижений в образовании, науке и промышленности. К 2030 г. в структуре экономики России прогнозируется (по инновационному сценарию) увеличение высокотехнологичного и потребительского секторов до 25% и 24% соответственно и уменьшение энергосырьевого сектора и сектора инфраструктуры до 22% и 25% соответственно.

Объективная необходимость технологических инноваций для обеспечения конкурентоспособности экономики и национальной безопасности требует новых приоритетов для инженерной деятельности. Тесное взаимодействие и взаимопроникновение фундаментальных и прикладных исследований, междисциплинарный характер новых наукоёмких технологий, позволяющих решать комплексные задачи в различных областях, требуют новых парадигм инженерной деятельности. Серьёзное влияние на изменение роли инженера в высокотехнологичной промышленности и обществе оказывают глобализация, сверхконкуренция, сложная демографическая ситуация и увеличение доли мультидисциплинарных исследований, стремительное развитие и усложнение наукоёмких технологий [3]. Глобальная экономика знаний предполагает, что современный инженер владеет широким спектром ключевых компетенций, а не только знаниями узкоспециализированных научно-технических и инженерных дисциплин, что качественно меняет характер инженерного образования [5; 6]. Инновационные технологии, комплексные научные мегапроблемы и реализация новых парадигм требуют создания муль- тидисциплинарных команд специалистов, обладающих ключевыми компетенциями мирового уровня по широкому спектру направлений, а не только в рамках традиционных инженерных дисциплин [3; 7].

Рис. 2. Противоречия инженерной деятельности

Именно обновление методологии и содержания инженерного образования на основе тенденций и подходов современного наукоёмкого инжиниринга и формирующейся инновационной экономики знаний необходимо отметить в качестве главных условий перехода к инновационному инженерному образованию [5; 6]. Сравнение лучших российских и зарубежных образовательных программ, лучших практик (инженерная подготовка через выполнение на старших курсах реальных НИР и НИОКР по заказам отечественных и зарубежных промышленных предприятий и др.), интеграция современных достижений науки и техники, передовых промышленных технологий, результатов выполненных НИР, а также идей и подходов мировых лидеров в содержание курсов и практикумов - всё это должно способствовать развитию инновационного инженерного образования [8; 9].

Междисциплинарные исследования выступают фундаментальной научной основой технологий. Информационно-коммуникационные технологии, наукоёмкие компьютерные технологии на основе результатов многолетних меж-, мульти- и трансдисциплинарных исследований, нано-технологии и т.д. способствуют стремительному распространению и проникновению новых меж- и мультидисциплинарных знаний в новые области, межотраслевому трансферу передовых «инвариантных» технологий. Именно поэтому они являются «конкурентными преимуществами завтрашнего дня». Их широкое внедрение позволит обеспечить инновационное развитие высокотехнологичных предприятий российской экономики [3].

Рис. 3. Типология инженерной деятельности

Инновационную инженерную деятельность (ИИД) характеризуют: усиление творческого характера деятельности (умение творчески решать профессиональные задачи, нешаблонно мыслить, быстро ориентироваться в больших объёмах информации в условиях ограниченного времени); интеграция инженерных функций и видов деятельности (эффективное сочетание разносторонних инженерных функций: изобретательства, конструирования, проектирования, организации производства и др.); эффективная межпрофессиональная коммуникация (готовность к эффективной работе в команде с представителями других профессий и отраслей производства); ориентация на потребности рынка (стремление непрерывно повышать качество товаров и услуг, их конкурентоспособность, соответствие требованиям рынка). Отличительными чертами ИИД являются не только новизна в постановке целей и задач, глубокая содержательность и способность сознательно изменять и развивать себя, вносить вклад в профессию, но и разработка новых концепций содержания деятельности, педагогических технологий, оригинальность применения ранее известных и использование новых методов решения педагогических и инженерных задач. Инженерной деятельности свойственны как технологические, так и социальные противоречия (Рис. 2).

В структуре инновационной деятельности инженера обычно выделяют структурные (мотивационный, креативный, технологический и рефлексивный) и функциональные компоненты (личностно-мотивационная переработка технических проектов; принятие решений об использовании и/или разработке материалов, новых методов, новых технологий; формирование целей и общеконцептуальных подходов; планирование этапов экспериментальной работы; прогнозирование трудностей, противоречий, проблем; внедрение новых материалов, методов, технологий в производство; коррекция и оценка инновационной деятельности), а также критерии (творческая восприимчивость к инженерным инновациям, творческая активность, методологическая и технологическая готовность к введению новшеств, профессиональная культура) и уровни (репродуктивный, эвристический и креативный).

Известны различные типологии инженерной деятельности, например такая: линейный инженер, организующий работу первичного трудового коллектива и эффективно эксплуатирующий современное оборудование; инженер-технолог, способный обеспечить освоение высоких наукоёмких технологий и их внедрение в производство; инженер по трансферу, способный обеспечить трансфер научных идей в технологию, организовать производство товаров и услуг на их основе; системный инженер, являющийся носителем целостной инженерной деятельности, способный к творческой работе на всех этапах жизненного цикла создания систем - от исследования и конструирования до разработки технологии, изготовления, доведения до потребителя и обеспечения эксплуатации; социотехнический инженер, принимающий участие в разработке новой техники и технологий, в формировании техносферы и производственной среды с учётом социально-гуманистических, экологических, психологических, этических и эстетических аспектов (Рис. 3).

Обычно выделяют три квалификационных уровня подготовки инженера:

1) начальный (основывается на словесном, наглядном и практическом методах обучения, формирующих у будущего инженера базовую систему знаний, которая закрепляется путём практических занятий, производственных практик, курсовых и лабораторных работ);

2) прикладной (предполагает активное и творческое применение полученных в период обучения знаний для решения задач в направлениях инженерной деятельности, связанных с производством и обслуживанием);

3) продуктивный (достигается инженером, который в процессе разработки новых технических объектов способен решать сложные проблемные задачи на изобретательском уровне, при этом создание принципиально новых систем, приборов и машин на современном уровне очень часто требует выхода за пределы традиционных научнотехнических направлений).

Из всего многообразия требований к инженерам вообще и к инновационным инженерам в особенности основными следует считать развитый механизм принятия технических решений на изобретательском уровне, способность находить необходимую информацию и самообучаться. Именно эти качества являются базовыми для продуктивной трудовой и творческой деятельности инженера в качестве исполнителя [10; 11].

Можно сказать, что инновационный инженер - это инженер продуктивного квалификационного уровня, обладающий сформированным механизмом принятия инновационных решений в соответствующих областях науки, техники и технологий. Базой этого уровня квалификации являются прежде всего достаточный уровень образования в области точных наук и специальных дисциплин, владение необходимыми для работы компьютерными технологиями, программами и методами проектирования, знание и использование в работе методов поиска информации, системного инжиниринга и методов активизации творческого мышления (Рис. 4).

Рис. 4. Требования к инновационному инженеру

Акцент на практическом использовании получаемых знаний уже в процессе обучения будущего инженера, а также совершенствование системы последипломного образования требуют серьёзных изменений в программах и методах подготовки инженеров вообще и инновационных инженеров в особенности [6].

В условиях увеличивающегося разрыва между требованиями к выпускникам и качеством образования среди мировых тенденций развития инженерного образования можно выделить: фундаментализацию и информатизацию; технологизацию и практико-ориентированность; универсализацию и подготовку специалистов широкого профиля; экологизацию и гармонизацию отношений с природой; гуманизацию и ориентацию на потребности человека; усиление экономической и правовой подготовки; управленческую и психолого-педагогическую подготовку.

К трендам, обусловливающим изменение требований к компетенциям, можно отнести: становление общества знаний (усиление научной составляющей, исследовательские навыки; владение широким спектром ключевых компетенций, готовность к обучению в течение всей жизни и к смене собственных профессиональных установок); рост техногенных факторов в жизни человечества, ведущих к риску мегакатастроф (владение технологиями комплексной экспертизы, интегрирующей технико-технологическую, экологическую, социально-гуманитарную оценку инженерных проектов); стремительное развитие и усложнение наукоёмких технологий, формирование технонауки (способность понимать характер новых комплексных научных мегапроблем и предвидеть возможные последствия их развития и риски для современного общества); увеличение доли междисциплинарных и интегральных исследований, взаимопроникновение фундаментальных и прикладных исследований, возникновение новых направлений на стыке наук (способность решать комплексные задачи в традиционных, смежных и новых областях, выходить на новые парадигмы инженерной деятельности, обладание творческим мышлением); появление новых глобальных информационных парадигм, возникновение на этой основе транснациональных корпораций (участие в работе междисциплинарных команд, требующее интеллектуального диапазона, обладания ключевыми компетенциями мирового уровня по широкому спектру направлений науки и техники, владение иностранными языками, понимание ценности своей и иных культур); совершенствование информационных технологий, влияющих на самоорганизацию психических и когнитивных процессов, которые отвечают за способность поддерживать личностную целостность и идентичность (способность предвидеть слабо контролируемые последствия внедрения достижений генной инженерии, изменяющей жизненные балансы природной среды обитания человека и природы самого человека) [3]. В современных условиях необходим комплексный подход к формированию инженерных компетенций, базирующийся на различных подходах и технологиях (Рис. 5) [12].

Рис. 5. Комплексный подход к формированию инженерных компетенций

В настоящее время обучение в процессе работы над определёнными проектами (проектное обучение) становится ведущим способом подготовки кадров. За четыре-шесть лет обучения студент участвует в нескольких реальных проектах и получает значимые результаты в ходе решения конкретных задач из промышленности. Проекты выполняются совместно студентами старших курсов, аспирантами, преподавателями и представителями академических институтов или промышленных предприятий. Новые подходы в инженерном образовании позволяют сосредоточиться на анализе, исследовании и решении какой-либо конкретной проблемы, что становится отправной точкой в процессе обучения. Проблема для исследования максимально мотивирует студентов осознанно получать знания, необходимые для её решения, а междисциплинарный подход к обучению приучает студентов самостоятельно «добывать» знания из разных научных областей, группировать их и концентрировать, помещая в контекст конкретной задачи.

Рис. 6. Специализация с учётом приоритетов региона

Инженер в конкурентоспособной команде сотрудников должен уметь ставить и решать задачи различного уровня сложности, связанные с разработкой изделий, систем или услуг, их финансированием и последующей реализацией [7]. Для этого, опираясь на широкую научную культуру, он должен обладать всем спектром знаний - от естественнонаучных, технических, экономических наук до социальных и гуманитарных дисциплин. Современный инженер - это и профессионал, обладающий компетенциями мирового уровня, и организатор, и координатор, и менеджер комплексных научнотехнических проектов [3].

Интеграция указанных подходов с учётом специфики предметной области, особенностей образовательного процесса, применяемых наукоёмких инноваций, а также удовлетворение требований работодателей к качеству подготовки инженеров помогут достичь лучших результатов в процессе формирования ключевых компетенций специалистов инженерной сферы. Инновационный инженерный проектный подход, интегрирующий указанные методы, - это ключ к практическому решению комплексных задач промышленности. Преподаватели, аспиранты и студенты в рамках междисциплинарных команд на базе университетских научных и инженерных школ могут совместно выполнять междисциплинарные исследования с применением современных технологий и наукоёмкого высокотехнологичного оборудования. Удовлетворить реальные потребности работодателей в компетентных специалистах позволит реализация многоуровневого компетентностного подхода на основе принципа «от узкоспециализированных квалификаций к компетенциям мирового уровня» с ориентацией на решение актуальных наукоёмких задач в промышленности. Широкое внедрение методологии управления полным жизненным циклом сложных технологических и технических систем позволит обогатить инженерную подготовку, сделав её комплексной.

Обращаясь к прошлому, следует отметить, что ещё в начале прошлого века в курс подготовки инженера как будущего руководителя предприятия входил большой объём экономических знаний. Инженерная школа и система инженерного образования в России, основанные на идее единства фундаментальных и прикладных исследований, внесли большой вклад в построение той технической среды, в которой общество живёт до сих пор. К сожалению, реалии ХХ века вместе с массовостью инженерного образования привели к разрушению целостности в его организации. В СССР отсутствие рыночной экономики и сосредоточение высоких технологий исключительно в крупных государственных предприятиях способствовали «отмиранию» целого ряда инженерных компетенций (в частности, «экономической» и «менеджерской»). Инженер всё больше утрачивал роль руководителя предприятия, которая переходила к партийному работнику или хозяйственнику. Разделение высшего образования, академической науки и промышленности также не способствовало обеспечению достойного качества инженерного образования.

В последние десятилетия в данной области произошли радикальные изменения [3]. Развитие базовых технологий, рост их значимости в экономике, постоянное увеличение их наукоёмкости усиливают требования к фундаментальности образования инженеров. Возрастание роли малых и средних инновационных компаний в современной высокотехнологичной экономике повышает требования к целостности, универсальности и широте подготовки инженера, который вновь оказывается одновременно в роли учёного, технического эксперта и руководителя предприятия. Если прошлый век был веком создания системы массового, всеобщего образования, когда каждое следующее поколение обладало большим объёмом «формальных знаний», полученных через школу и вуз, то теперь ситуация существенно изменилась. Новое поколение, к сожалению, не стало более образованным, а сама система образования начала деградировать. В этих условиях семья с её способностью к целостному образованию и передаче «неформального знания» приобретает исключительное значение. Соответственно, и инженерный тренинг в вузе, в малой фирме, в формах дополнительного образования обретает личностный характер.

Таким образом, актуальными оказываются основные положения концепции инженерного образования, разработанной много лет назад: фундаментальное знание является знанием социально-культурным; теоретическое естествознание представляет собой основу конструктивной деятельности человека (инженерное проектирование); технический объект «живёт» по законам социума; профессия инженера - профессия элитарного характера.

Заключение

1. Махлуп Ф. Производство и распространение знаний в США. М.: Прогресс, 1996. 544 с.

2. Duderstadt J.J. Engineering for a Changing World. A Roadmap to the Future of Engineering Practice, Research, and Education. The University ofMichigan, 2008.

3. Современное инженерное образование: учеб. пособие / А.И. Боровков и др. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. 80 с.

4. Россия XXI века: образ желаемого завтра. М.: Экон-Информ, 2010.

5. Горнов А.О., Кондратьев В.В., Шацилло Л.А. Инвариантная структура основной профессиональной образовательной программы инженерной подготовки на основе логики деятельности // Новые стандарты и технологии инженерного образования: возможности вузов и потребности нефтегазохимической отрасли» - СИНЕРГИЯ-2017: сборник докладов и научных статей международной сетевой конференции / Под ред. В.В. Кондратьева. Казань: Бронто, 2017. С. 98-103.

6. Юшко С.В., Иванов В.Г., Кондратьев В.В. Концепции инженерного образования для нефтегазохимического комплекса России - путь к университету нового типа // Высшее образование в России. 2017. № 11. С. 33-42.

7. Кондратьев В.В. Подготовка будущих инженеров для работы в междисциплинарных командах и проектах // Инженерное образование. 2016. № 20. С. 98-103.

8. Dyakonov H.S., Ivanov V.G., Kondratyev V.V. Global Challenges in Engineering Education and

Engineering Training at the Research Technological University // 42nd IGIP International Conference on Engineering Pedagogy «The Global Challenges in Engineering Education» and 16th International Conference on Interactive Collaborative Learning, September 25-27, 2013, Kazan. P. 95-101.

9. Иванов В.Г., Шагеева Ф.Т., Галиханов М.Ф. Преемственная подготовка инженерных кадров для инновационной экономики в исследовательском университете // Высшее образование в России. 2017. № 5. С. 68-78.

10. Kondratyev V.V. Readiness Development of a Specialist for the Information Society // XL IGIP International Symposium on Engineering Education, March 27-30, 2011. Santos, Brazil. Р. 327-329.

11. Левков К.Л., Фиговский О.Л. К вопросу подготовки инновационных инженеров. URL: http://www.metodolog.ru/node/600

12. Кондратьев В.В. Инженерная педагогика как основа системы подготовки преподавателей технических университетов // Высшее образование в России. 2018. № 2. С. 29-38.

References

1. Machlup, F. (1973). The Production and Distribution of Knowledge in the United States. Princeton: Princeton University Press, 436 p. (Russian translation: Moscow: Progress Publ., 1996, 544 p.)

2. Duderstadt, J.J. (2008). Engineering for a Changing World. A Roadmap to the Future of Engineering Practice, Research, and Education. The University of Michigan.

3. Borovkov, A.I., Burdakov, S.F., Klyavin, R.I. et al. (2012). Sovremennoye inzhenernoye obmzo- vaniye [Modern Engineering Education]. St. Petersburg: Polytechnic Univ. Publ., 80 p. (In Russ.)

4. Rossiya XXI veka: obmz gelaemogo zavtra (2010). [Russia of the XXI Century: The Image of the Desired Tomorrow]. Moscow: Econ-Inform Publ. (In Russ.)

5. Gornov, A.O., Kondratyev, V.V., Shatsillo, L.A. (2017). [Invariant Structure of the Main Professional Educational Program of Engineering Training Based on the Logic of Activity]. In: Novye standarty i tekhnologii inzhenernogo obrazovaniya: vozmozhnosti vuzov i potrebnosti neftega- zokhimicheskoi otrasli - Sinergiya-2017 [New Standards and Technologies of Engineering Education: Possibilities of Higher Education Institutions and Requirements of Petrochemical Branch - SYNERGY-2017: Collection of Reports and Scientific Articles of the International Network Conference]. V.V. Kondratyev (Ed). Kazan: Bronto Publ., pp. 98-103. (In Russ., abstract in Eng.)

6. Yushko, S.V., Ivanov, V.G., Kondratyev, V.V. (2017). [Concepts of Engineering Education for the Petrochemical Complex of Russia as a Way to University of a New Type]. Vysshee obmzo- vanie v Rossii = Higher Education in Russia. No. 11, pp. 33-43. (In Russ., abstract in Eng.)

7. Kondratyev, V.V. (2016). [Training of Engineering Students for Interdisciplinary Teamwork]. Inz- henernoe obmzovanie = Engineering Education. No. 20, pp. 96-100. (In Russ., abstract in Eng.)

8. Dyakonov, H.S., Ivanov, V.G., Kondratyev, V.V. (2013) The Global Challenges in Engineering and the Engineering Training at the Research Technological University. In: 42nd International Conference on Interactive Collaborative Learning, September 25-27, 2013, Kazan, Russia, pp. 95-101.

9. Ivanov, V.G., Shageeva, F.T., Galikhanov, M.F. (2017). [Continuous Training of Engineers for Innovative Economy in the Research University]. Vysshee obmzovanie v R.ossii = Higher Education in Russia. No. 5, pp. 68-78. (In Russ., abstract in Eng.)

10. Kondratyev, V.V. (2011). Readiness Development of a Specialist for the Information Society. In: XL IGIP International Symposium on Engineering Education, March 27-30. Santos, Brazil, pp. 327-329.

11. Levkov, K.L., Figovsky, O.L. On the Issue of Training Innovative Engineers. Available at: http:// www.metodolog.ru/node/600 (In Russ.)

12. Kondratyev, V.V. (2018). [Engineering Pedagogy as a Base for Technical Teacher Training System]. Vysshee obrazovanie v R.ossii = Higher Education in Russia. Vol. 27. No. 2, pp. 29-38. (In Russ., abstract in Eng.)