УДК 378; 371:351.851

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ ПРОЕКТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ В РАМКАХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ CDIO

Кожевников Александр Вячеславович
Череповецкий государственный университет
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой Электроэнергетики и электротехники

Аннотация
Проанализированы проблемы разработки и реализации междисциплинарных заданий и проектов при разработке практико-ориентированных инженерных образовательных программ в соответствии с международными стандартами CDIO. Разработаны предложения по реализации междисциплинарного проектирования в современных условиях российской инженерной высшей школы.

Ключевые слова: инженерное образование, междисциплинарные проекты, практико-ориентированная образовательная программа, стандарты CDIO


INTERDISCIPLINARY PROJECTS IN DEVELOPING PRACTICE-ORIENTED ENGINEERING EDUCATION PROGRAMS IN THE FRAMEWORK OF INTERNATIONAL STANDARDS CDIO

Kozhevnikov Aleksandr Vjacheslavovich
Cherepovets State University
Head of the Department of Electricity and Electrical Engineering, Candidate of Science (Technology), Associate Professor

Abstract
The problems of the development and implementation of interdisciplinary assignments and projects in the development of practice-oriented engineering education programs in accordance with international standards CDIO. Proposals for the implementation of an interdisciplinary design in modern conditions of the Russian Higher School of Engineering.

Рубрика: 13.00.00 ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кожевников А.В. Реализация междисциплинарных проектов при разработке практико-ориентированных инженерных образовательных программ в рамках международных стандартов CDIO // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6. Ч. 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/06/34442 (дата обращения: 29.09.2017).

В условиях модернизации инженерного образования, заключающегося в проектировании и реализации образовательных программ, отвечающих современным интересам развития бизнеса и уровню научно-технического прогресса, задачи повышения и развития компетенций выпускников вузов на базе практико-ориентированного обучения становятся все более актуальными.

Не менее актуальными являются задачи оптимизации трудоемкости учебных планов, нагрузки ППС и студентов в рамках перехода на так называемое «подушевое» финансирование. При таком подходе средняя нагрузка преподавателей будет зависеть и от количества студентов, и от объема (трудоемкости) учебных планов. Чем больше количество студентов на кафедрах и меньше объем их аудиторной и внеаудиторной нагрузки, тем меньше объем учебных поручений ППС. Конечно же, при разработке образовательных программ и учебных планов необходимо стремиться ни к минимизации нагрузки преподавателей, а к оптимизации, то есть – снижение учебной нагрузки преподавателя не должно снижать уровень и качество образования в целом.

Одним из путей решения вышеуказанных задач во всем мире является применение современных подходов к проектированию инженерных образовательных программ, примером такого подхода могут служить стандарты CDIO, одними из рекомендаций которых является разработка и реализация междисциплинарных заданий и проектов [1, 2].

Междисциплинарный курсовой проект представляет собой самостоятельную учебно-исследовательскую работу и предполагает углубленное изучение студентами отдельных проблем профессиональной деятельности. Работа над проектом способствует появлению у студентов самостоятельности, творческих способностей, инициативы и управленческих навыков при решении научных и практических задач.

Междисциплинарный проект является одним из способов подчеркнуть принцип целостности образования и взаимозависимости дисциплин, помогает понять, что многие проблемы можно решить, если рассматривать их с точки зрения разных дисциплин, а также осознать, что знания и навыки, приобретенные и сформированные при изучении одной дисциплины, могут облегчить изучение другой.
Кроме того, студент приходит к более глубокому пониманию проблемы, а иногда даже конструирует новое понимание, к которому невозможно было бы прийти без участия нескольких предметов. Такой подход объединяет преподавателей разных дисциплин в работе над общей проблемой и требует совместного планирования и размышления.

Целью проектного обучения является развитие творческого потенциала студента и создание условий, при которых обучающиеся:

− самостоятельно приобретают недостающие знания из разных источников;

− учатся пользоваться приобретенными знаниями для решения познавательных и практических задач;

− приобретают коммуникативные умения, работая в группах;

− развивают у себя исследовательские умения (умения выявления проблем, сбора информации, наблюдения, проведения эксперимента, анализа, построения гипотез, обобщения);

− развивают системное мышление.

Проектно-ориентированное обучение должно способствовать решению следующих методических задач: формирование умений и навыков критического мышления в условиях работы с большими объемами информации; формирование навыков самостоятельной работы с информацией; формирование навыков самообразования; формирование навыков работы в команде; развитие умений формулировать задачу и намечать пути ее решения; формирование навыков самоконтроля [3, 4].

Наличие в учебных планах такого вида занятий как междисциплинарные курсовые работы (проекты) как минимум снизят трудоемкость учебных планов, так как в учебных планах традиционной формы российской (советской) высшей школы за 4-5 летнее бакалаврское (инженерное) обучение предусматривалось и предусматривается до сих пор в среднем 7-9 курсовых работ (проектов).

Планирование междисциплинарных проектов по соответственно группам дисциплин (модулям) позволит сократить их количество как минимум в 2-3 раза, то есть, если проецировать реализацию междисциплинарных проектов в учебных планах подготовки бакалавров технических направлений подготовки, то этих проектов должно быть 2-3, помимо выпускной квалификационной работы.

Другим важным аспектом наличия и реализации междисциплинарных заданий и проектов в рамках самостоятельной работы студентов является развитие таких компетенций выпускников как системное, критическое и творческое мышление, управление временем и ресурсами.

Кроме этого междисциплинарные проекты и задания, несомненно, более сложные и трудоемкие по сравнению с традиционными формами курсовых проектов (работ) по отдельным дисциплинам. Поэтому такого рода задания могут (должны) выполняться группами студентов, помогая развивать уже такие их компетенции как: работа в коллективе, межличностные навыки и умения, формирование эффективной команды, способность руководства малыми коллективами исполнителей, различного рода коммуникации и т.п.

В рамках ООП, реализуемых в Череповецком государственном университете в соответствии с рекомендациями международных
стандартов CDIO, предусматривается выполнение следующих проектов, являющихся итогом изучения соответствующего модуля [5]:

1. Проект модуля общекультурных компетенций: выполняется в первый год обучения. Основная задача проекта – это освоение общекультурных компетенций ФГОС, путем выполнения так называемого социального проекта, который может быть направлен на
профориентационную работу студента(ов), поиск новых мест практик и трудоустройства в различных регионах страны. В рамках данного проекта может быть презентована идея сквозного инновационного проекта.

2. Проект модуля общепрофессиональных компетенций реализуется на втором курсе обучения и связан с проектированием реальных
конструкций (в рамках рассматриваемого направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника электрической и механической части объекта). Основная задача проекта в налаживании междисциплинарных связей, путем интеграции полученных знаний в области математических, естественных наук и фундаментальных основ инженерного дела в проектную деятельность.

3. Проект модуля  профессиональных компетенций выполняется на третьем курсе обучения. Основной задачей является выполнения проекта, связанного с расчетом и исследованием элементов объекта, принципов его управления и контроля, отвечающих критериям энергоэффективности, ресурсосбережения, промышленной и экологической безопасности с применением современных методов и
прикладных программ проектирования и исследования объектов и систем.

4. Выпускная квалификационная работа выполняется в последний год и интегрирует все знания, навыки и умения, полученные при обучении по программе прикладного бакалавриата. Основная задача связана с видами профессиональной деятельности – проектно-конструкторской и производственно-технологической, позволяющими осуществить комплексный
инженерный проект.

Проекты могут иметь «сквозной» характер. В этом случае прослеживается общая тема для всех промежуточных проектов.

Междисциплинарный курсовой проект на втором курсе связан с разработкой и исследованием состояния технического объекта. В качестве примера можно взять привод какой-либо технологической машины, содержащий в своем составе машину, преобразующую какой-либо вид энергии (чаще всего электрической) в механическую – двигатель, передаточный механизм – закрытую (редуктор) и открытую передачи и исполнительный орган (механизм, преобразующий вращательное движение привода в функциональное движение своих элементов, например, барабан транспортера или лебедки, колесо транспортного средства и т.п.). Проект будет включать этапы CDIO Планирование (Conceive) и Проектирование (Design). Для его выполнения студент будет использовать знания и навыки, полученные (помимо математики и физики) в дисциплинах общекультурного модуля: материаловедение (изучение свойств
конструкционных материалов и методов их получения), техническая механика (изучение кинематики, динамики, расчетов на прочность и жесткость, кинематического анализа механизмов, проектирования привода), прикладные информационные технологии (изучение компьютерной графики и систем автоматизированного проектирования) и электропривод (изучение электрических
машин).

Примерная тема проекта для студентов 2-го курса, обучающихся по направлению 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника: «Модернизация привода лабораторного прокатного стана с целью увеличения скорости прокатки». Возможные этапы данного проекта представлены в таблице 1.

Таблица 1 –Этапы работы над проектом

Этапы CDIO

Стадии проекта

Планирование

(Conceive)

Формирование команды.

Постановка задачи, определение путей реализации.

Определение
технических требований к проектируемому изделию.

Проектирование

(Design)

Разработка кинематической схемы проектируемой машины (выбор типа
передачи и оптимальной принципиальной схемы привода).Компоновка оборудования.Проектирование, выбор и эскизирование деталей машины и общей сборки.Создание 3D-компьютерной модели и рабочих чертежей машины.

Динамическая симуляция и анализ прочности.

Производство

(Implement)

Изготовление
натурного образца машины.

Применять

(Operate)

Запуск
машины.

Междисциплинарный курсовой проект должен обязательно содержать в своем составе: подробные сведения о предметной области; техническое задание на разработку; модели объекта; обоснование выбора комплекса технических средств; результаты проектирования; описание технологии работы оборудования.

Основными критериями для оценки междисциплинарного курсового проекта являются: практическая полезность; инновационность
технических решений; актуальность работы.

К дополнительным критериям можно отнести владение студентом иностранным языком на защите проекта.

При выполнении указанного выше «сквозного» инновационного проекта студентами, рассчитанного на весь курс обучения бакалавра/магистра, к критериям оценки проекта можно добавить коммерческую успешность проекта и/или создание малого предприятия, а также научные публикации и участие в конференциях и конкурсах, грантовая активность студенческого коллектива и т.п. «Сквозные» инновационные проекты также должны быть уникальными и исключать возможную типизацию.

Однако, не смотря на описанные выше возможные преимущества реализации в образовательных программах междисциплинарных заданий и проектов актуален ряд следующих проблем:

1. Формирование тематики данных проектов. Самый главный вопрос –  «Откуда брать темы междисциплинарных проектов?». Этим должны заниматься либо представители работодателей, но это не их прямые обязанности. Либо за формирование тем заданий должны отвечать выпускающие кафедры, либо эти темы появляются у студентов в процессе их обучения (что весьма маловероятно).

Темы таких заданий/проектов должны быть комплексными, включать в себя освоение компетенций по нескольким дисциплинам, обладать актуальностью и некоторой технической новизной. Эти факты сразу же исключают участие в формировании такого рода заданий в лице работодателей и студентов. Весь этот процесс будет «ложится» на кафедры, что может привести к возникновению типовых тем и снижению оригинальности студенческих работ, наличию заимствований из тематик предыдущих лет и формализации данных процессов.

2. Взаимодействие представителей профессорско-преподавательского состава в рамках выполнения студентами междисциплинарных проектов.

Особенно это касается случаев, когда дисциплины закреплены не внутри одной, а на нескольких кафедрах, в таких ситуациях, как правило, возникают проблемы согласования рабочих программ дисциплин, методик и технологий преподавания, то есть, решая проблему организации командной работы студентов, необходимо в первую очередь решить задачу организации командной работы
преподавателей, в том числе и с различных кафедр, что не всегда легко получается.

3. Как уже сказано выше работа выполнение комплексной междисциплинарной задачи в процессе обучения может подразумевать работу студентов в группах над одной тематикой, что также вызывает ряд вопросов:

- как распределять ответственность студентов в рамках выполнения группового междисциплинарного проекта, очевидно, что должен быть не только руководитель проекта со стороны ППС, но и каким-то образом определяться руководитель студенческого коллектива;

- как правило, в студенческих группах есть «сильные» с очки зрения успеваемости и соответственно «слабые», каким образом в таких случаях необходимо формировать группы студентов над выполнением междисциплинарных заданий;

- говоря о развитии межличностных и межкомпетентностных качествах и характеристиках студента и выпускника при выполнении междисциплинарных проектов непонятно, как студент может развиваться индивидуально, то есть в учебном плане помимо междисциплинарных и групповых заданий обязательно нужно предусматривать и индивидуальные проекты, например хотя бы в рамках ВКР, в противном случае вузы начнут выпускать не специалистов, способных к саморазвитию, лидерству, научно-техническому творчеству, а группы специалистов.

На основании вышесказанного, учитывая изложенные проблемы и вопросы, сформулированы следующие предложения по реализации междисциплинарных заданий и проектов при разработке практико-ориентированных образовательных программ, в том числе с учетом требований международных стандартов CDIO:

1. Тематика междисциплинарных заданий и проектов все-таки должна формироваться на кафедрах ведущими специалистами, активно занимающимися научными исследованиями и прошедшими специализированные стажировки на промышленных предприятиях. Темы могут быть типовыми, но предусматривать определенную вариативность;

2. Для повышения качества взаимодействия ППС, в том числе с различных кафедр при выполнении междисциплинарных проектов рекомендуется такого рода проекты формировать в рамках изучения модулей, только модули формировать не по дисциплинам, а по компетенциям, например: общекультурный модуль, общепрофессиональный и профессиональный. В процессе обучения в рамках освоения практико-ориентированной образовательной программы у студента бакалавриата может быть не более 3-х таких крупных междисциплинарных проектов, не включая сюда ВКР.

Итогом такого междисциплинарного проекта в рамках освоения модуля должна быть предусмотрена комиссионная защита в комиссии не менее, чем из 3-х человек, в том числе с участием представителей не только выпускающих кафедр, но и кафедр, участвующих в данном реализации образовательной программы;

3. При выполнении междисциплинарных заданий и проектов студенты не должны обязательно собираться в группы, проекты могут быть и индивидуальными, здесь нужно дать студентам определенный выбор. При выполнении групповых проектов обязательно должен быть назначен руководитель проекта от студентов, который должен будет отвечать за результат и весь коллектив.

Рекомендуется в рамках выполнения междисциплинарных проектов в рамках освоения различных межкомпетентностных модулей уделять внимание также вопросам освоения и иностранного языка. Можно предусмотреть на защите проекта подготовить презентацию на иностранном языке, можно попросить членов комиссии задавать вопросы на защите проектов на иностранном языке и т.п.

4. Нормирование учебных поручений руководителей/научных консультантов междисциплинарных проектов из числа ППС должно планироваться с учетом реальной загруженности преподавателей в данных процессах. Объем нагрузки, выделяемой на выполнение междисциплинарного проекта, должен быть не менее 2-3 часов на одного студента.

Реализация и внедрение рекомендаций международных стандартов CDIO, предусматривающих проектное, в том числе и командное обучение студентов, а также постоянное развитие и повышение квалификации преподавателей, предполагает развитие собственных инженерных компетенций ППС. Причем, как уже сказано выше, не всегда нужно надеяться, что заказами на проектную деятельность
студентов постоянно будут обеспечивать представители работодателей, основная загрузка по формированию тематик междисциплинарных и инновации оных проектов, развивающих студенческое научно-техническое творчество и позволяющих
обеспечивать выполнение стандартов CDIO будет лежать на руководителе образовательных программ и конкретных специалистах работающих на кафедрах.

С учетом достаточно высокого среднего возраста ППС в системе российского высшего образования можно предположить, что не все представители ППС способны будут заниматься новыми подходами к инженерному образованию.

Не смотря на предлагаемые новые подходы к модернизации высшего инженерного образования, традиционную дисциплинарную систему подготовки студентов необходимо оставлять.

В описанных современных ситуациях преподавателей на кафедрах, занимающихся проектной деятельностью студентов и развивающей ее должно быть порядка 60-70%, остальные преподаватели могут заниматься ведением занятий в традиционных формах подготовки (чтение лекций, ведение семинарских, практических и лабораторных занятий, руководство практиками).

Таким образом, при рассмотрении, анализе и решении вышеуказанных и аналогичных проблем и задач при разработке и реализации междисциплинарных заданий и проектов можно существенно повысить качество подготовки специалистов при реализации практико-ориентированных образовательных программ.


Библиографический список
  1. Международная инициатива CDIO. http://www.cdio.org
  2. E. F. Crawley, J. Malmqvist, S. Ostlund, D. Brodeur, “Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach”, Springer, 2007.
  3. Чучалин А.И. Повышение качества инженерного образования в условиях модернизации экономики страны. // Вестник высшей школы Alma Mater. – 2011. – № 11. – с. 12-17.
  4. Чучалин А.И., Герасимов С.И. Компетенции выпускников инженерных программ: национальные и международные стандарты. // Высшее образование в России. – 2012. – №10. – с. 3-14.
  5. Кожевников А.В. Модернизация образовательного процесса в рамках применения мультифункционального подхода при разработке и реализации инженерных образовательных программ на основе стандартов CDIO // Современные научные исследования и инновации. – Май 2014. – № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/33974


Все статьи автора «kojevnikovav»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: