Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO

Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO
Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO Эдвард Ф. Кроули Дорис Р. Бродер Кристина Эдстрем Сорен Остлунд Йохан Малмквист В книге рассматривается подход к инженерному образованию, который интегрирует личностные, межличностные и профессиональные навыки с дисциплинарными техническими знаниями с целью подготовить инженера, способного к инновациям и предпринимательству. Инженерное образование ставится в контекст инженерной деятельности, которая включает планирование, проектирование, производство и применение (Conceiving, Designing, Implementing, and Operating – CDIO), т. е. полный жизненный цикл инженерных процессов, продуктов и систем. Кроме того, описываются разработка и применение модели CDIO. Настоящее издание является руководством по улучшению образовательных программ для подготовки молодых инженеров во всем мире. Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO © Перевод на русский язык. Издательский дом Высшей школы экономики, 2015 * * * Примечание автора Когда в 2007 г. вышло в свет первое издание книги «Переосмысление инженерного образования: подход CDIO», Чарльз М. Вест уже покинул пост президента Массачусетского технологического института, который он занимал на протяжении 14 лет. В последние годы жизни он являлся также президентом Национальной инженерной академии США. Президент Ч. Вест умер 12 декабря 2013 г. С его уходом инженерное сообщество и инженерное образование потеряли истинного вдохновителя и лидера. Мы публикуем его предисловие без изменений, поскольку изложенные в нем мысли не утратили своей актуальности и значимости до сегодняшнего дня. Подготовка инженеров после 2020 года Моя карьера развивалась в XX веке – эпохе физики, электроники, высокоскоростной коммуникации и транспорта. Всем нам (и в первую очередь нашим студентам) посчастливилось дожить до вступления в XXI век – эпоху, в которой основную роль, очевидно, будут играть биология и информация. В связи с переменами, которым мы являемся свидетелями, пришло время переосмыслить и инженерное образование. Оглядываясь на более чем 35-летний опыт работы преподавателем инженерного вуза, я понимаю, что многие вещи претерпели кардинальные изменения, а некоторые нисколько не изменились. За последние 35 лет мы столкнулись с необходимостью сделать обучение на первом курсе более захватывающим, обратиться к реальной инженерной практике и привнести в инженерную профессию богатство и разнообразие человеческой деятельности. Современные студенты должны уметь совмещать естественные и информационные науки на нано-, микро– и макроуровнях, владеть профессиональной этикой и ощущать социальную ответственность, быть творческими личностями и новаторами, иметь развитые навыки устного и письменного общения. Студенты должны быть готовы стать гражданами мира и понимать, какой вклад могут внести инженеры в развитие общества. Они должны понимать принципы развития бизнеса, быть экспертами в области разработки и производства продукции, знать, как планировать, проектировать, производить и применять сложные инженерные системы. Они должны вести профессиональную деятельность, применяя принципы устойчивого развития, и быть готовы жить и работать в глобальном мире. Трудная задача… возможно, даже невыполнимая. Но так ли это на самом деле? В стенах Массачусетского технологического института и других вузов я встречаю студентов, способных выполнить все перечисленные требования, и даже больше. Значит, мы должны стремиться к большему. Вопрос лишь в том, каким образом мы сможем включить все обозначенные аспекты в образовательную программу? Что из имеющегося опыта должно быть сохранено, а что необходимо изменить? Задумываясь о предстоящих переменах, важно помнить, что некоторые вещи остаются неизменны. Так, например, студентами по-прежнему движут страсть, любопытство, чувство сопричастности и мечты. И хотя мы не можем точно знать, чему их следует учить, мы можем обратить внимание на условия и контекст образования, а также на идеи, стимулы и реальные проекты, с которыми могут столкнуться выпускники вузов. Другой неизменный фактор – потребность студентов в приобретении прочной научной основы, базовых инженерных знаний и аналитических навыков. С моей точки зрения, глубокие фундаментальные знания по-прежнему остаются наиболее важным преимуществом подготовки инженеров в университете. Наше представление об инженерных принципах было сформировано под воздействием так называемой научно-технической революции. Она зародилась во многом благодаря преподавателям Массачусетского технологического института, которые, используя опыт создания радиолокационных систем во время Второй мировой войны, разработали принципиально новый подход к инженерной профессии и инженерному образованию. Огромным достоянием этой эпохи стал новый мир инженерного образования, созданный при участии многих университетов. Он был построен на прочной научной основе вместо традиционного феноменологического подхода, изучения графиков и инструкций, выполнения лабораторных практикумов. Создатели новой концепции инженерного образования не стремились лишать инженерную деятельность присущего ей азарта, запрещать студентам проектировать и строить, работать в команде и следовать законам этики. Однако что-то было утеряно на новом пути. Сейчас нам предстоит переосмыслить инженерное образование и найти баланс. Возможно, я слишком старомоден, но я по-прежнему убежден, что мастерски спланированные и прочитанные лекции – превосходный метод обучения. Они все еще необходимы. Тем не менее даже мне приходится признать правоту любимого изречения моего друга, лауреата Нобелевской премии по физике 1969 г. Мюррея Гелл-Манна: «Нам нужно уходить от мудреца на сцене к гиду, стоящему в стороне». Студийное обучение, командные проекты, решение задач, проведение экспериментов и исследований должны стать неотъемлемыми элементами инженерного образования. Философия подхода CDIO подхватила эти главные особенности современного инженерного образования – увлеченность инженерной деятельностью, глубокое усвоение базовых навыков и понимание вклада инженеров в развитие общества. Подход CDIO позволяет разжечь в наших студентах страсть к профессии. Я советую вам познакомиться с этим комплексным подходом и задуматься о том, как он может повлиять на подготовку специалистов по инженерным программам в вашем вузе.     Чарльз М. Вест,     президент Национальной     инженерной академии США Предисловие ко второму изданию После выхода в свет первого издания книги «Переосмысление инженерного образования: подход CDIO» количество университетов, применивших подход CDIO хотя бы к одной инженерной программе и присоединившихся к инициативе CDIO, увеличилось в 4 раза. Хотя базовые принципы, положенные в основу подхода, не изменились, в настоящее время область его применения значительно расширилась и включает, например, химическую технологию, биоинженерию, горную промышленность. В последнее время общие принципы подхода CDIO также применяются к программам по менеджменту и к другим областям профессиональной подготовки. Основные документы подхода были пересмотрены. В перечень результатов обучения CDIO Syllabus 2.0 были добавлены два раздела, касающиеся лидерства и предпринимательства. Таким аспектам, как этика, социальная ответственность и устойчивое развитие было уделено большее внимание по сравнению с предыдущей версией перечня, где они не выделялись как отдельные пункты. В стандартах CDIO 2.0 появились рубрики для самооценки. Общая структура глав книги по-прежнему соответствует стандартам CDIO. По сравнению с первым изданием были пересмотрены главы, посвященные вопросам применения подхода, истории и перспективам инженерной деятельности. В главе 1 подход CDIO представлен как направление комплексного реформирования инженерного образования во всем мире. Здесь описаны ключевые особенности подхода: понимание важности обучения в контексте инженерной практики, определение планируемых результатов обучения студентов, разработка учебного плана и применение методик обучения, в которых дисциплинарные знания интегрируются с универсальными, а также профессиональными навыками и личностными качествами. Особенность подхода – проведение исследовательски-ориентированных мероприятий, которые в значительной степени повышают качество высшего инженерного образования. Таким образом, глава 1 представляет собой сводный аналитический обзор, предваряющий изложение последующего материала книги. Во втором издании произошло два изменения. Во?первых, в главу 1 из главы 2 был перенесен раздел «Необходимость перемен», чтобы усилить обоснование необходимости нового подхода к инженерному образованию (подхода CDIO) и подчеркнуть актуальность книги. Во?вторых, было дано определение термину «инициатива CDIO». Теперь он используется исключительно для обозначения сообщества, состоящего из более чем 100 университетов, которые сотрудничают в вопросах применения подхода CDIO к инженерным программам. Впервые инициатива CDIO упоминается в главе 8 раздела, посвященного описанию ресурсов, разработанных в целях оказания поддержки применению подхода CDIO. В первом издании книги глава 2 касалась основных отличительных характеристик подхода CDIO, начиная от описания основной задачи и заканчивая целями, видением проблемы и педагогическими принципами подхода. В этой же главе представлены основные положения перечня результатов обучения CDIO и стандартов CDIO, а также способов адаптации и применения подхода, подробно описанные в последующих главах. Название главы «Обзор» изменилось на «Подход CDIO», чтобы подчеркнуть степень детализации описания. Кроме того, был пересмотрен раздел «Требования к реформированию инженерного образования». Обновленный раздел призван объяснить основополагающий принцип подхода CDIO, который заключается в применении модели «планирование – проектирование – производство – применение» как контекста инженерного образования. Наконец, в этой главе подробно рассмотрены пять новых контекстных факторов, которые оказали очевидное влияние на развитие подхода CDIO с момента выхода первого издания: устойчивое развитие, глобализация, инновации, лидерство и предпринимательство. В главе 3 мы подробнее останавливаемся на истории создания и содержании CDIO Syllabus, т. е. системы знаний, навыков и личностных качеств, необходимых современным инженерам и лежащих в основе реформы инженерных образовательных программ. Здесь объясняется необходимость формулирования результатов обучения в терминах личностных и межличностных компетенций, навыков создания объектов, процессов и систем, дисциплинарных знаний. В главе 3 произошло три основных изменения. Во?первых, CDIO Syllabus был обновлен и расширен до версии 2.0. Во?вторых, глава была дополнена обсуждением способов включения в CDIO Syllabus 2.0 пяти новых факторов, речь о которых шла в главе 2. В?третьих, был пересмотрен последний раздел главы в целях описания процедуры определения уровня сформированности навыков и уточнения формулировок результатов обучения на основе CDIO Syllabus. Примеры анкетирования заинтересованных сторон, вошедшие в первое издание, сохранены, но подверглись значительным сокращениям. Наш коллега Перри Дж. Армстронг, профессор Королевского университета Белфаста, участвовавший в написании главы 3, к сожалению, скончался после выхода первого издания книги. Однако мы сохранили его имя в числе авторов из благодарности за огромный вклад, который он внес, работая над главой. Мы также благодарны профессору Ливерпульского университета Питеру Дж. Гудхью за обновление примера 3.1. Соответствие CDIO Syllabus стандартам UK-SPEC. В главе 4 обосновывается учебный план, в котором интегрированы инженерные навыки и дисциплинарные знания. Кроме этого, здесь предлагается технология проектирования учебного плана на основе анализа существующей программы и условий ее реализации с применением методов проектирования и внедрения интегрированного учебного плана. На дополнительном рисунке в примере 4.1 представлены компоненты интегрированного учебного плана и сделан акцент на важности интеграции и поступательного движения в процессе обучения. Новый пример, подготовленный нашими коллегами из Сингапурского политехнического института (пример 4.3), демонстрирует интегрированный учебный план, охватывающий все программы вуза. Для большей ясности многие количественные данные были уточнены. Цели главы 5 переформулированы. Глава дополнена разделом, посвященным описанию проектно-внедренческой деятельности и соответствующих педагогических моделей. Вся глава была пересмотрена с позиции знаний и опыта, приобретенных с 2007 г. до настоящего времени. Мы также попытались обобщить свои идеи и убрать ссылки на конкретные программы в области машиностроения и аэрокосмической отрасли, кроме тех случаев, когда это необходимо. В новом разделе более четко проведены аналогии проектно-внедренческой деятельности с существующими педагогическими моделями проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения. Общий акцент сделан на постоянное повышение комплексности результатов обучения и формирование инженерных навыков и компетенций в процессе выполнения нескольких последовательных проектов, предусматривающих приобретение опыта проектно-внедренческой деятельности. С целью устранения неясностей некоторые примеры даны в сокращенном варианте или опущены. В частности, пример 5.1. Модель управления проектами в Университете Линчёпинга исключен, так как он ранее описывался в главе 4. Раздел, посвященный рабочему пространству, стал более ориентирован на функции и обучение, при этом меньше внимания уделяется описанию организационных вопросов и используемого оборудования. Основная цель главы 6 – описание процесса реализации интегрированного обучения на уровне отдельных дисциплин в контексте ожиданий студентов. Здесь предлагается модель конструктивного соответствия, приводятся примеры активного и практико-ориентированного обучения. Наконец, в этой главе описываются способы реализации учебных мероприятий, обладающих большим стимулирующим потенциалом, способных повысить привлекательность инженерного образования. Термин «личностные, межличностные компетенции и навыки создания объектов, процессов и систем» замещен понятием «профессиональные навыки», кроме случаев, когда он встречается в стандартах 7 и 8 CDIO или когда необходима конкретизация значений. Обсуждение концептуальных тестов и использование компьютеров при проведении опросов вошли в раздел, посвященный методу перекрестного обучения в соответствии с результатами исследований и сложившейся практикой. Раздел, посвященный поддержке преподавателей, участвующих в процессе внедрения интегрированного обучения, перенесен в одну из последующих глав в рамках общего обсуждения вопросов, связанных с повышением квалификации преподавателей. В главе 7 подчеркивается значение оценки результатов освоения образовательных программ и приведения методов оценивания в соответствие с методами преподавания. Кроме этого, даны примеры различных методов оценки. В этой главе также произошли изменения, способствующие большей ясности изложения и подчеркивающие очевидную взаимосвязь с предыдущей главой «Преподавание и обучение». Модель конструктивного соответствия учебного плана, методов преподавания и оценки, описанная в главе 6, здесь вновь рассматривается сквозь призму оценки. Вместо примера использования портфолио в одном из вузов приводится вариант оценочного листа, который, будем надеяться, найдет свою сферу применения. В завершении главы объясняется взаимосвязь между результатами оценки и непрерывным улучшением, а также описываются основные преимущества и проблемы оценки результатов обучения. В главе 8 приводятся основные факторы, влияющие на успех организационных изменений в вузе и разработку программы CDIO как примера изменения его культуры. Здесь также предлагаются мероприятия, позволяющие лидерам реформы повысить квалификацию преподавателей как в области личностных и межличностных компетенций и навыков создания объектов, процессов и систем, так и в области преподавания и оценивания. Кроме того, в главе 8 описаны ресурсы, способствующие адаптации и применению подхода CDIO к инженерным программам. Два новых примера иллюстрируют, как факторы изменений, описанные в этой главе, повлияли на реформу системы образования на уровне отдельного факультета и университета в целом. Глава 9 посвящена описанию целей и задач оценки программы на основе стандартов CDIO как способа вынесения суждения об успехе применения подхода CDIO в рамках отдельной программы. Здесь речь идет об особенностях оценки программы на основе стандартов и других ключевых вопросах, лежащих в основе оценки программы, разнообразии методов оценки, связей между оценкой, постоянным улучшением и обеспечением качества программ, применяющих подход CDIO. Раздел «Методы сбора данных и оценки программ» был дополнен кратким описанием исследований по оценке эффективности программ студентами. Основным изменением, однако, стало включение в стандарты CDIO рубрик по самооценке. Как и в первом издании, в главе 10 описываются исторические условия появления идеи реформирования инженерного образования с применением подхода CDIO. Здесь обсуждаются основополагающие и часто задаваемые вопросы, касающиеся целей, содержания и структуры инженерного образования. Описание технических вузов и различных подходов к обучению дано с позиции национальных различий и противоречий между теорией и практикой. Глава заканчивается обсуждением современных проблем инженерного образования и задач, стоящих перед ним в связи с ориентацией образования на науку и необходимостью формирования навыков коммуникации и работы в команде, важных для междисциплинарного взаимодействия и проектирования. Здесь обсуждаются новые компетенции, которые должны иметь инженеры в области экологии и климатологии, антропогенной среды, взаимодействия с клиентами, глобализации и предпринимательства. Педагогические приемы, применяемые разными вузами, зависят от страны и традиций, в свете чего актуальность приобретает гибкость подхода CDIO, что позволяет применять его в разных ситуациях. В последней главе дается обзор изменений, происшедших в подходе CDIO после 2007 г., и подчеркивается увеличение количества университетов-партнеров, применяющих данный подход для разработки своих программ. Как и в первом издании, здесь определяются факторы, стимулирующие изменения в инженерном образовании. В разделе, посвященном перспективам развития подхода CDIO и предполагаемому расширению инициативы CDIO (сообщества университетов, применивших подход CDIO хотя бы к одной инженерной программе), описываются достижения в областях, намеченных в 2007 г., а также потенциал проекта и направления его развития в будущем. Мы благодарны за вклад наших коллег в написание каждой главы и за предоставленные ими примеры и кейсы. Как всегда, мы ждем комментариев и желаем всем успеха на пути реформирования инженерного образования.     Эдвард Ф. Кроули     Йохан Малмквист     Сорен Остлунд     Дорис Р. Бродер     Кристина Эдстрем 1. Введение и мотивация Обоснование Задача инженерного образования – подготовка выпускников к успешной профессиональной деятельности, а значит, формирование у студентов предметной компетентности, понимания социального контекста и стремления к инновациям. Для повышения уровня производительности, предпринимательства и лидерства в условиях возрастающей технологической сложности объектов, процессов и систем существенными становятся соответствующие знания, навыки и личностные качества, что обосновывает крайнюю необходимость модернизации содержания базового инженерного образования на уровне бакалавриата. В последние десятилетия ведущие вузы, промышленные и правительственные организации обратили внимание на необходимость реформ и сформулировали свои представления о требуемых компетенциях инженеров. Благодаря этому стало возможно определить основную задачу инженерного образования как подготовку выпускников, способных планировать, проектировать, производить и применять сложные инженерные объекты, процессы и системы с высокой добавленной стоимостью. Ниже мы предлагаем вашему вниманию 12 принципов, способствующих успешному решению поставленной задачи в рамках инженерных образовательных программ. Первый из таких принципов – рассмотрение инженерного образования в контексте реальной инженерной практики: планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. Второй принцип – привлечение заинтересованных сторон к определению требований к результатам освоения образовательных программ. Для реализации сформулированных таким образом образовательных потребностей нами были разработаны 10 дополнительных принципов, которые в совокупности представляют собой комплексный и широко применимый подход к совершенствованию образовательных программ, методов преподавания, а также инфраструктуры технических вузов, основанный на надежной системе оценивания и постоянного улучшения. Тем самым мы стремимся значительно усовершенствовать содержание базовых инженерных образовательных программ и повысить качество технического образования в мире. Необходимость перемен Чем занимается современный инженер? Инженеры создают объекты на благо общества. Цитируя Теодора фон Кармана [1], «ученые открывают существующий мир, инженеры же создают мир, которого никогда не было». По определению Устава Британского института гражданских инженеров 1828 г. [2], инженерная деятельность – это «искусство направления больших природных источников энергии на нужды и во благо человека». Несмотря на то что сегодня мы могли бы переформулировать это высказывание, отметив ответственность человека перед природой за распределение ее ресурсов, несомненным остается тот факт, что создание новых объектов, так же как и разумное использование природных ресурсов, остается одной из задач современного инженера. Современные инженеры вовлечены во все этапы жизненного цикла объектов, процессов и систем, которые могут значительно отличаться (быть простыми и невероятно сложными), но имеют одну общую черту: они отвечают потребностям общества. Хорошего инженера отличает умение наблюдать и прислушиваться к требованиям клиента. Он определяет масштаб объекта или системы и помогает разработать общую концепцию. Другими словами, он участвует в планировании создания объекта или системы. Современные инженеры проектируют объекты, процессы и системы, обладающие технологической природой. Иногда они используют прорывные технологии, открывающие новые рубежи и создающие новые возможности. Порой же они используют существующие технологии, адаптируя их под изменяющиеся потребности общества. Инженеры руководят и в некоторых случаях участвуют в производстве объектов, процессов или систем. Объекты и системы проектируются инженерами таким образом, чтобы они были легки в производстве и надежны. Для того чтобы приносить пользу обществу, технические объекты и системы должны применяться. Потребительские товары (такие как кухонные печи, машины или ноутбуки) используются обычными людьми. Более сложными системами (например, промышленными печами, самолетами или коммуникационными сетями) управляют профессионалы. Инженеры должны учитывать и планировать применение объекта, процесса или системы уже на этапе проектирования. Для успешного планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем инженеры работают в команде, что требует коммуникативных навыков. Они творчески и критически подходят к решению задач, действуют ответственно и обладают целым рядом других универсальных и профессиональных компетенций. Необходимость реформирования инженерного образования Задача высшей школы – подготовка выпускников к успешной инженерной деятельности, т. е. формирование у выпускников способности участвовать и со временем руководить всеми этапами планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов, систем и управления проектами. Для этого студенты должны обладать теоретическими и практическими знаниями, понимать ответственность перед обществом и иметь склонность к инновациям. Такие компетенции необходимы для повышения уровня производительности, предпринимательства и лидерства в условиях возрастающей технологической сложности объектов и систем. Во всем мире признается, что студентов технических вузов необходимо лучше готовить к будущей профессиональной инженерной деятельности, что возможно только при условии системного реформирования инженерного образования. Сегодня в высшей инженерной школе существует две, на первый взгляд, непримиримые точки зрения. С одной стороны, студенты должны освоить постоянно увеличивающийся объем знаний. С другой стороны, возрастает понимание того, что для создания реальных объектов, процессов и систем инженеры должны представлять их производство, обладать широким набором личностных и межличностным компетенций, а также уметь работать в команде. Это противоречие отражает очевидное расхождение во взглядах между преподавателями вузов и представителями профессионального инженерного сообщества, являющимися в итоге работодателями выпускников технических вузов. Академическая общественность традиционно подчеркивает важность наличия глубоких технических знаний. Однако с конца 1970?х – начала 1980?х годов, а затем более активно в 1990?х годах представители промышленности стали выражать озабоченность этим противоречием, обращая внимание на необходимость широкого вбидения перспективы, акцентирующей внимание на личностных и межличностных качествах, а также навыках создания объектов, процессов и систем. В это время между работодателями, правительством и вузами возник диалог, целью которого стало усовершенствование инженерного образования. В ходе совместной работы были проанализированы компетенции выпускников инженерных программ и сформулированы перечни требуемых характеристик современного инженера. В обоих списках прослеживалась неявная критика инженерного образования в отношении излишней теоретизации обучения, в частности, математике, естественным и техническим наукам и недостаточности подготовки к реальной практике, требующей навыков проектирования, работы в команде и коммуникации. Такая критика выявила напряженность в решении главных задач современного инженерного образования: подготовить специалистов в определенных технических областях, что предполагает овладение увеличивающимся объемом профессиональных знаний, и одновременно сформировать у выпускников универсальные личностные и межличностные компетенции и навыки создания объектов, процессов и систем. Во многих странах мира имеются программы, демонстрирующие эту напряженность как результат эволюции инженерного образования за последние 50 лет. Практико-ориентированные инженерные программы превратились в научно-ориентированные программы, имеющие целью дать студентам прочную научную основу для решения перспективных инженерных задач. Следствием такой смены парадигмы стало изменение общей концепции инженерного образования и снижение ценности ключевых навыков и умений, ранее являвшихся отличительной чертой инженерных программ. Таким образом, возникло противоречие между теорией и практикой. Впервые реакция на сложившуюся ситуацию прозвучала в отчете сэра Монти Финнистона правительству Великобритании в 1978 г., известном как «отчет Финнистона» [3]. Несколькими годами позже, в 1984 г., изобретатель аналого-цифрового преобразователя, обладатель Национальной медали США в области технологий Бернард Гордон, являющийся также основателем премии Гордона в области инженерного образования, присуждаемой Национальной инженерной академией США, прямо заявил, что «мировое сообщество… не вполне удовлетворено текущим положением дел в общем [инженерном] образовании» [4]. Ниже приведена выдержка из его обращения к членам ежегодной конференции Европейского общества инженерного образования SEFI (пример 1.1). Двадцать пять лет спустя оно не утратило своей актуальности. Пример 1.1. Кто такой инженер? Очевидно, что мировое сообщество в целом и западный мир в частности не вполне удовлетворены текущим положением дел в образовании. Такое недовольство оборачивается шквалом критики в адрес выпускников вузов, которые не умеют читать, писать и не справляются с вычислениями средней степени сложности. Вопрос «Почему Джонни не умеет читать?», получивший широкую огласку, ярко демонстрирует обеспокоенность общества. Теперь все чаще задают и другой вопрос: «Почему Мистер Инженер не умеет проектировать и создавать?», поскольку руководители компаний и широкая общественность разочарованы недостаточным качеством производимых товаров. Критики инженерного образования любят цитировать жалобы на «продукцию» системы образования: • непропорционально низкая и постоянно уменьшающаяся экономическая отдача от инженерных кадров; • ограниченное и формальное обучение, низкая осведомленность в базовых технических областях; • недостаточная подготовка для формирования инженерных навыков на необходимом уровне; • недостаточное понимание важности точных испытаний и измерений; • низкий дух состязательности и настойчивости; • низкий уровень владения коммуникативными навыками; • недостаточная дисциплинированность на рабочем месте; • страх перед личной ответственностью. В связи с этим необходимо провести переоценку нашего понимания инженерной деятельности, сконцентрировав внимание на содержательной составляющей с тем, чтобы определить, чем, с нашей точки зрения, должны заниматься инженеры в своей профессиональной деятельности, и внедрить новые технологии в методику образования. Определение Я предлагаю считать НАСТОЯЩИМ (т. е. ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ) ИНЖЕНЕРОМ того, кто обрел и постоянно совершенствует знания, навыки и личностные качества в области техники и технологий, коммуникации и человеческих взаимоотношений и кто приносит пользу обществу, теоретически обосновывая, планируя, проектируя и производя надежные инженерные конструкции и машины, имеющие практическую и экономическую значимость. Чем шире знания, чем разнообразнее и лучше сформированы навыки и чем выше понимание у каждого инженера, тем значимее будут достижения, что, в свою очередь, принесет ему признание в качестве ролевой модели, учителя и лидера. Знания Для настоящего инженера знания не ограничиваются полученной и тем более технической информацией. Процесс познания отличается от процесса приобретения. Поскольку современный инженер может использовать информационные технологии, чтобы мгновенно получить любые существующие в мире данные, настоящий инженер имеет общее представление о необходимых данных и умеет восстанавливать в памяти и обрабатывать необходимые данные для синтезирования новой информации с целью решения поставленной задачи. Принимая во внимание роль инженера как лидера общества, область необходимого знания не должна ограничиваться естественно-научными и техническими дисциплинами. Понимание процессов развития общества через изучение истории, экономики, социологии, психологии, литературы и искусства усиливает значимость инженерного решения. Кроме того, в эпоху «сближения миров» в результате развития коммуникационных технологий нельзя забывать об изучении иностранных языков – аспекте, который часто игнорируется на западном побережье Атлантики. Навыки Навыки настоящего инженера, по сути, сводятся к владению технологиями решения задач проектирования, в которых консолидированные технические и естественно-научные знания применяются с использованием личного творческого потенциала и умений принимать решения, сформированных через обучение и практический опыт. Поскольку инженерные успехи достигаются в командной среде, для лидера и исполнителя крайне важны коммуникативные навыки. Эти навыки могут быть сформированы только путем моделирования решений задач или через реализацию реальных проектов под руководством профессиональных инженеров. Однако следует иметь в виду, что никакое количество проанализированных примеров не сможет заменить реальной практики, в частности, по выполнению проекта. Метод кейсов может быть полезным, но его недостаточно для подготовки квалифицированного инженера. Личностные качества Личностные качества настоящего инженера напрямую влияют на качество принимаемых им решений, независимо от задачи. Настоящий инженер руководит различными ресурсами (финансовыми, человеческими, материальными) на всех уровнях инженерной деятельности. Успешному руководителю необходима доля самокритики, при которой сбалансированно сосуществуют эгоизм и альтруизм. Для этого инженер должен иметь такие качества, как любознательность и смелость, реализующиеся в творчестве и инновациях. Успешный руководитель обладает силой, позволяющей отдавать и принимать приказы и стойко реагировать на вызовы рынка, неуклонно стремясь к успеху. Настоящий лидер демонстрирует преданность как своей команде, так и компании и заслуживает уважения членов проектной группы за личную компетентность, терпение и чуткое руководство.     Б.М. Гордон, корпорация Analogic К 1990?м годам критика университетского инженерного образования распространилась по всем миру. Компания Boeing, например, пыталась повлиять на качество инженерного образования, сформировав перечень требуемых характеристик инженера, представленный в примере 1.2. В более широком контексте промышленники развитых стран мира отреагировали семинарами и курсами по усовершенствованию образовательных программ и оказанием влияния на аккредитующие и профессиональные организации. Они также напрямую или косвенно через фонды финансировали образовательные инициативы и требовали, чтобы правительство выделило ресурсы для проведения реформ. Такая реакция не была случайной. Кампания развернулась против того, что промышленность считала главной кадровой угрозой, исходящей из университетов. Эти и другие комментарии промышленников объединяет принижение значимости фундаментальных технических и естественно-научных знаний и перечисление широкого спектра навыков, которые обычно включают элементы планирования, коммуникацию, командную работу, этику и другие личностные навыки и характеристики. Пример 1.2. Требуемые характеристики инженера • Хорошее понимание основ инженерных наук: – математики (включая статистику); – физики и биологии; – информационных технологий (значительно выше уровня компьютерной грамотности). • Хорошее понимание процессов проектирования и производства. • Междисциплинарный системный подход. • Базовое понимание контекста инженерной практики: – экономики (включая практику деловых отношений); – истории; – окружающей среды; – потребностей клиентов и общества. • Хорошие коммуникативные навыки: – письменной и устной речи, составления графиков, аудирования. • Высокие этические нормы. • Способность к критическому и творческому мышлению (самостоятельному и в команде). • Гибкость, т. е. способность уверенно адаптироваться к быстрым или значительным переменам. • Любознательность и желание обучаться в течение всей жизни. • Глубокое понимание значимости командной работы. Компания Boeing Многие слышали, анализировали и применяли на практике столь же ясно сформулированные требования промышленных компаний. Однако задача повышения качества образования, поставленная работодателями и подхваченная правительствами, остается актуальной. Помимо этого, сохраняется потребность в увеличении количества выпускников инженерных программ. Мы стремимся повысить качество подготовки студентов технических вузов через проведение системной реформы инженерного образования, основанной на применении подхода CDIO к проектированию образовательных программ. Основы подхода CDIO Подход CDIO направлен на подготовку всесторонне образованных инженеров, способных планировать, проектировать, производить и применять сложные инженерные объекты, системы и процессы с высокой добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Подход направлен на достижение трех общих целей – подготовить выпускников, способных: • применять базовые технические знания в практической деятельности; • руководить процессом создания и эксплуатации инженерных объектов, процессов и систем; • понимать важность и последствия воздействия научного и технического прогресса на общество. Образование, организованное с применением подхода CDIO, основано на формировании базовых технических знаний в контексте планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. Мы стремимся разработать эффективные образовательные программы, интересные студентам и способные привлечь их в инженерное образование, удержать их на программе и в профессии. Планирование, проектирование, производство и применение должны рассматриваться как контекст, а не как содержание инженерного образования. Образовательный контекст – это среда, способствующая пониманию и приобретению знаний и умений. Выбор планирования, проектирования, производства и применения в качестве образовательного контекста соответствует профессиональной деятельности инженера и формирует естественную среду для приобретения основных инженерных навыков. В рамках заданного контекста мы создали комплексный подход к определению образовательных потребностей студентов и разработали последовательность учебных мероприятий, направленных на их удовлетворение. Важная особенность подхода CDIO заключается в том, что он позволяет создать образовательный контекст, который оказывает двойное воздействие на студентов тем, что способствует глубокому пониманию теоретических основ инжиниринга и приобретению практических навыков. Благодаря применению современных педагогических подходов и инновационных методик преподавания создается новая образовательная среда, в которой студенты приобретают конкретный опыт обучения, способствующий осмыслению абстрактных технических понятий и активному применению полученных знаний, что приводит к их пониманию и усвоению. Следовательно, подход CDIO обеспечивает глубокое практическое понимание базовых инженерных знаний. Конкретный опыт обучения также стимулирует формирование личностных и межличностных компетенций и навыков создания объектов, процессов и систем. Чтобы гарантировать достижение поставленных целей, подход CDIO разрабатывался как технологический процесс. Нами была создана комплексная технология определения образовательных потребностей и выработана последовательность учебных мероприятий, направленных на их удовлетворение. Технология и учебные мероприятия легли в основу перечня планируемых результатов обучения, называемого CDIO Syllabus, и стандартов CDIO (CDIO Standards). Конкретные результаты обучения представляются в виде рационального, последовательного и подробного перечня компетенций, необходимых для инженера. Перечень планируемых результатов обучения сформирован по результатам анализа потребностей и исходных документов и прошел экспертную оценку. Квалификационные требования к выпускникам определялись при участии разных потребителей инженерных программ. Сформулированные таким образом результаты обучения служат основой для определения целей, бенчмаркинга, проектирования образовательных программ и оценивания достижений студентов. Стандарты CDIO – это попытка объединить опыт успешных практик в инженерном образовании, выявленных путем сравнительного анализа различных программ по всему миру. Стандарт 1 CDIO устанавливает основной принцип, согласно которому планирование, проектирование, производство и применение рассматриваются как контекст инженерного образования. Стандарт 2 CDIO подчеркивает, что для каждой программы необходимо сформировать широкий перечень результатов обучения с участием потребителей программы. Учебный план программы должен включать взаимосвязанные дисциплины, где обучение предполагает овладение личностными и межличностными компетенциями, а также навыками создания объектов, процессов и систем. Одной из первых дисциплин в программе должен быть курс «Введение в инженерную деятельность», создающий представление об инженерной практике. Помимо этого, программа должна включать несколько учебно-практических заданий по проектированию и созданию технических объектов, выполняемых в современных учебных классах. Учебное пространство должно способствовать практическому обучению, а формирование навыков быть интегрировано в освоение дисциплинарных знаний. Преподаватели должны иметь достаточную педагогическую компетенцию и квалификацию в инженерных областях, а образовательные программы CDIO – постоянно совершенствоваться через оценку достижений студентов по всем результатам обучения, а также через применение системы оценки качества. Таким образом, в 12 стандартах CDIO определены требования к образовательным программам, которые могут выступать руководством для реформирования и оценки программ, создавать условия для бенчмаркинга и задавать цели в международном контексте, служить отправной точкой для непрерывного улучшения. Подход CDIO возник и получил развитие благодаря сотрудничеству Массачусетского технологического института (США) с тремя шведскими университетами – Технологическим университетом Чалмерса, Королевским технологическим институтом и Университетом Линчёпинга. На сегодняшний день более 100 университетов мира используют подход CDIO для разработки инженерных программ. При создании нового подхода мало что было придумано. В своей работе мы основывались на исследованиях и лучших практиках университетов-партнеров и многих других вузов по всему миру, стремящихся повысить качество инженерного образования. Многие из них внесли важный вклад в развитие проекта. Основной принцип CDIO, например, – определение результатов обучения и использование проблемно– и проектно-ориентированного обучения как неотъемлемых этапов реализации подхода, применимого при проектировании и внедрении образовательной программы. Подход CDIO развивает и систематизирует перспективные идеи с тем, чтобы сформировать набор универсальных методов для широкого применения и разработать открытые ресурсы, которые могут выступать руководством для реформирования инженерного образования. Мы понимаем, что в большинстве случаев университеты не располагают значительными финансовыми и кадровыми ресурсами, и призываем к использованию общедоступных открытых источников, позволяющих внедрить систему непрерывного совершенствования. Подход CDIO не является нормативом и должен быть адаптирован с учетом специфики конкретной программы – ее целей, национального, общеуниверситетского и дисциплинарного контекста. Подход CDIO легко совмещается с другими реформами высшего образования. Однако в отличие от стандартов национальных аккредитующих организаций, устанавливающих цели, мы предлагаем несколько возможных решений комплексной задачи по реформированию инженерного образования. Многие университеты мира развиваются параллельно нашему проекту и вносят существенный вклад в общее дело. Другие уже провели собственные независимые реформы согласно 12 стандартам CDIO. Но мы всегда можем становиться лучше, устранять свои недостатки, помогать другим в том, в чем сами являемся лидерами, и предвосхищать постоянно меняющиеся потребности студентов и общества. Книга Лежащая перед вами книга писалась как введение к подходу CDIO. Это практическое руководство, содержащее достаточное количество информации, чтобы познакомить вас с его высокими целями, философией и основными идеями, объяснить исторические и социальные предпосылки. На страницах книги вы найдете ссылки на более подробные ресурсы в виде других книг, материалов семинаров и веб-сайтов. Общий обзор подхода CDIO продолжится в главе 2. В ней будут подробно описаны причины возникновения подхода, его цели, задачи, педагогические принципы и основные этапы применения. Глава 3 посвящена описанию процессов определения необходимых компетенций инженера и формулирования результатов обучения выпускников инженерных программ. В главах 4–6 более подробно рассмотрены учебный план, рабочее пространство студента и подходы к обучению. Методы оценивания достижений студентов, определения качества программы и система постоянного совершенствования обсуждаются в главах 7–9. Авторы книги также обращаются к истории, чтобы проиллюстрировать необходимость реформы в инженерном образовании и обосновать свое видение его будущего. Литература 1. Von Kаrmаn T. Dictionary of Scientific Quotations / ed. by A.L. Mackay. L.: CRC Press, 1994. 2. The Royal Charter. The Institution of Civil Engineers. L., 1828. . Accessed November 11, 2013. 3. Finiston M. Engineering Our Future: Report of the Committee of Inquiry into the Engineering Profession. L.: HMSO CMND 7794, 1980. 4. Gordon B.M. What is an Engineer? Invited Keynote Presentation, European Society for Engineering Education (SEFI) Annual Conference. Germany: University of Erlangen – N?rnberg, 1984. 2. Подход CDIO Введение Задача инженерного образования – подготовка выпускников, которые «умеют проектировать и создавать», т. е. обладают инженерными навыками и глубокими знаниями технических основ. Для достижения поставленной цели разработчики и руководители образовательных программ должны непрерывно повышать качество инженерных программ уровня бакалавриата. За последние 30 лет со стороны промышленности и правительства предпринимались неоднократные попытки описать необходимые результаты в терминах атрибутов выпускников инженерных программ. Проанализировав различные мнения, нам удалось сформулировать основную задачу инженерных вузов как подготовку выпускников к планированию, проектированию, производству и применению комплексных инженерных объектов, процессов и систем с высокой добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Подход CDIO предлагает путь, следуя которому инженерное образование сможет обеспечить решение основной задачи. Подход базируется на трех предпосылках, отражающих его цели, видение и педагогические принципы. • Для решения основной задачи необходимо акцентировать внимание на формировании базовых технических знаний, рассматривая процесс планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем как контекст инженерного образования. • Результаты обучения студентов должны быть сформулированы при непосредственном участии заинтересованных сторон и достигаться путем последовательной реализации комплекса учебных мероприятий, имеющих практический характер (т. е. способных погружать студентов в ситуации, с которыми сталкиваются инженеры в своей профессиональной деятельности). • При правильном подходе к разработке комплекса учебных мероприятий они будут оказывать двойное действие, формируя у студентов необходимые личностные и межличностные компетенции, а также навыки создания объектов, процессов и систем, одновременно стимулируя освоение технических знаний. В главе 2 подробно обсуждаются главные особенности подхода CDIO, начиная с анализа целей, задач, видения и педагогических принципов, ранее упомянутых в главе 1. Структура первого раздела главы 2 во многом определяет организацию других глав книги. Второй раздел главы 2 посвящен основному принципу похода CDIO, заключающемуся в рассмотрении планирования, проектирования, производства и применения как контекста инженерного образования. В третьем разделе описываются методы адаптации и реализации подхода CDIO при разработке инженерной программы и подчеркивается необходимость рассмотрения образовательной реформы как процесса организационных изменений в университете. Цели и задачи главы Цели главы 2: • представление основной цели, задачи и видения проблемы и педагогических принципов подхода CDIO; • анализ контекста инженерного образования; • ознакомление с перечнем результатов обучения CDIO и стандартами CDIO; • описание механизма применения подхода CDIO. Подход CDIO Подход CDIO – один из путей реформирования современного инженерного образования. В его основе лежит несколько ключевых идей, касающихся прежде всего обоснования необходимости реформирования и постановки целей инженерного образования. Центральная идея подхода – видение проблемы и рассмотрение жизненного цикла инженерного процесса как контекста инженерного образования. Реализации подхода способствуют особые педагогические принципы. Более подробно эти ключевые идеи описаны в разделе «Подход CDIO». Основная задача Работа над созданием подхода CDIO началась с анализа мнений представителей промышленности о целях подготовки студентов инженерных программ, сформулированных, как правило, в виде списков необходимых атрибутов профессиональных инженеров, включающих предметные знания, соблюдение правил этики, умение эффективно общаться и т. д. Как правило, эти списки отражают лишь потребности компаний и не предлагают анализа ситуации, в связи с чем не приводят к желаемому эффекту. Попытавшись объединить подобные «списки», мы пришли к выводу, что они формировались в первую очередь исходя из базовой и рациональной потребности общества в инженерах. Таким образом, отправной точкой нашей работы стало формулирование основной задачи инженерного образования. Мы считаем, что выпускник технического вуза должен уметь планировать, проектировать, производить и применять комплексные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Другими словами, мы должны готовить инженеров, которые способны проектировать и создавать. Выпускники инженерных программ должны решать инженерные задачи и участвовать в принятии инженерных решений при работе в инженерных организациях, а также быть ответственными и разумными членами общества. Планирование, проектирование, производство и применение – это модель жизненного цикла объектов, процессов и систем. От нее возникло название подхода – CDIO: Conceive, Design, Implement and Operate (планировать, проектировать, производить и применять). CDIO – не единственная существующая подобная модель, но она транслирует общую идею участия инженера во всех этапах жизненного цикла продукции. Под объектами, процессами и системами подразумевается множество решений и результатов работы инженера. Добавленная стоимость понимается нами как дополнительная стоимость, созданная на определенном этапе разработки или производства. Современная командная среда дает возможность выполнения функций инженера в междисциплинарной и международной организации с применением современных технологий. Сформулировав ключевую задачу на основе модели «планирование – проектирование – производство – применение», сформулируем конкретные цели образования. Цели Поход CDIO направлен на достижение трех общих целей – подготовить выпускников, способных: 1) применять базовые инженерные знания в практической деятельности; 2) руководить процессом создания и эксплуатации технических объектов, процессов и систем; 3) понимать важность и последствия воздействия научного и технического прогресса на общество. Рассмотрим цели образования, определенные с позиции подхода CDIO, более детально. Цель 1. Инженерное образование должно быть акцентировано на овладении знаниями технических основ, так как университеты закладывают базу для дальнейшего обучения. Разработанный нами подход ничем не преуменьшает значимость технических основ или потребность студентов в их освоении. Мы лишь подчеркиваем важность практических знаний и концептуальное понимание предметной области. При этом концептуальное понимание – это способность применять знания в разных рабочих ситуациях и условиях [1]. Это не запоминание фактов и определений и не просто применение концептуальных принципов (например, первого закона термодинамики). Концептуальное понимание скорее относится к идеям, имеющим непреходящую ценность. Оно открывает возможности для вовлечения студентов в процесс обучения. В традиционном обучении часто практикуется принцип передачи знаний, при котором студенты осваивают знания, пассивно прослушивая лекции. Подход CDIO ставит целью вовлечение студентов в создание собственного знания и разоблачение своих заблуждений. Переход от устоявшегося принципа передачи знаний к концептуально новому подходу в преподавании трудноосуществим. Мартон и Сэльё назвали обучение по принципу передачи знаний «поверхностным подходом» и противопоставили его более глубокому подходу [2]. В табл. 2.1 представлены адаптированные материалы семинара Мартона и Сэльё, разработанные на основе работ Гиббса [3, 5] и Рэма [4]. Таким образом, подход CDIO, формулирующий цель образования как подготовку студентов, способных освоить глубокое практическое знание технических основ, призван изменить сложившуюся практику преподавания и уйти от обучения по принципу передачи знаний. Этому вопросу посвящена глава 6. Цель 2. Университеты должны готовить студентов, способных руководить созданием и применением технических объектов, процессов и систем. Таким образом, признается необходимость подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности. Потребность создавать и применять новые технические объекты, процессы и системы диктует необходимость формирования личностных и межличностных навыков и умений создавать объекты, процессы и системы. Личностные навыки и качества подразумевают такой образ мышления, как, например, аналитическое рассуждение и решение задач, проведение экспериментов, системное, критическое и творческое мышление. Личностные качества и их атрибуты включают целостность, ответственность, любознательность и желание принимать решения в условиях неопределенности. К межличностным навыкам относятся взаимодействие с другими людьми и работа в команде. Знания и умения, относящиеся к созданию объектов, процессов и систем, включают планирование, проектирование, производство и применение объектов, процессов и систем с учетом требований предприятия, общества и окружающей среды. Более подробно результаты обучения, вытекающие из цели 2, обсуждаются в главе 2 и являются центральной идеей главы 3. Цель 3. Университеты должны готовить студентов, способных понимать значение и влияние научных и технологических открытий на стратегию развития общества. В решении проблем общество во многом опирается на деятельность ученых и инженеров. Однако необходимо помнить, что научные и технологические открытия неотделимы от социальной ответственности и должны развиваться в направлении технологий устойчивого развития. Выпускники инженерных программ должны ясно осознавать роль науки и технологий в развитии общества, чтобы принять эту ответственность. Цель 3 также учитывает, что часть выпускников не станут профессиональными инженерами и продолжат деятельность в качестве исследователей в промышленных, правительственных и образовательных организациях. Несмотря на различия в интересах, обучение в контексте развития объектов, процессов и систем будет полезно всем студентам. Во?первых, они извлекут выгоду из углубленного изучения технических основ, на которое указывает цель 1. Во?вторых, исследователи должны понимать взаимосвязь между их работой и ее влиянием на конечный объект или систему. Успешные исследователи все чаще получают признание не только за сделанные открытия, но и за вклад в развитие общества. Таким образом, студентам, стремящимся стать учеными и исследователями, необходимо понимать, как технология реализуется в объектах и процессах, и уметь оценить и повысить практическую значимость своей работы. Цели 1 и 2 отражают противоречие, сложившееся в инженерном образовании между необходимостью формирования знаний дисциплинарных основ и инженерных навыков. Многие преподаватели высшей школы соглашаются, что обе цели важны, но расходятся в понимании того, сколько времени необходимо посвятить обучению каждой составляющей. Напряженность в отношениях между необходимостью формирования знаний дисциплинарных основ и инженерных навыков возрастает, если обучение строится по модели передачи знаний с фиксированным максимальным уровнем эффективности передачи и фиксированной продолжительностью обучения. В основе подхода CDIO лежит альтернативный взгляд на образование, позволяющий разрешить сложившееся противоречие. Мы считаем, что освоение дисциплинарных основ может быть усилено в условиях формирования личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Видение проблемы Чтобы разрешить ситуацию, нами был выработан системный взгляд на инженерные программы. Подход CDIO предусматривает овладение базовыми техническими знаниями в контексте планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. Исходя из этого, мы сформулировали следующие постулаты. • Обучение должно строиться вокруг четко сформулированных целей образовательной программы и результатов обучения студентов, определенных при участии заинтересованных сторон. • Учебный план программы должен включать взаимосвязанные дисциплины, где обучение предполагает овладение личностными и межличностными компетенциями, а также навыками создания объектов, процессов и систем. • Учебные мероприятия должны включать практические занятия по разработке и применению объектов и систем в образовательной среде, составляющие основу экспериментального-практического инженерного обучения. • Помимо практических занятий по разработке и применению объектов и систем, активное и практическое обучение должно быть частью лекционных курсов. • Система оценивания должна быть комплексной. Обучение, организованное в соответствии с перечисленными постулатами, будет оказывать двойное воздействие на студентов тем, что способствует глубокому освоению базовых технических знаний и приобретению практических инженерных навыков. Студенты будут обучаться через ряд комплексных учебных мероприятий, часть из них будет носить практический характер, т. е. погружать студентов в ситуации, с которыми сталкиваются инженеры в своей профессиональной деятельности. При правильном подходе к разработке комплексных учебных мероприятий они будут оказывать двойное действие, формируя у студентов необходимые личностные и межличностные компетенции, а также навыки создания объектов, процессов и систем, одновременно стимулируя освоение базовых знаний. В следующих разделах мы подробно остановимся на семи компонентах образовательных программ: контексте, предметных знаниях (основах), результатах обучения, учебном плане, практическом обучении, активном обучении и оценивании. Планирование, проектирование, производство и применение как контекст инженерного образования. Авторы уверены, что модель «планирование – проектирование – производство – применение» должна служить контекстом инженерного образования. При этом образовательный контекст понимается как среда, способствующая обучению. Иными словами, культура обучения, приобретаемые навыки и формируемые личностные компетенции должны способствовать пониманию того, что роль инженера в обществе – это планирование, проектирование, производство и применение продуктов инженерной деятельности. Выбор планирования, проектирования, производства и применения в качестве образовательного контекста обусловлен рядом важных причин. Во?первых, это естественный контекст, т. е. он соответствует профессиональной деятельности инженера. Во?вторых, в естественной среде CDIO легко сформировать необходимые инженерные навыки. И в?третьих, данный контекст способствует не только приобретению навыков, но и освоению базовых технических знаний. Применение модели «планирование – проектирование – производство – применение» либо другой модели жизненного цикла инженерной продукции в качестве контекста инженерного образования настолько важно, что стало первым из 12 стандартов CDIO. Этот основополагающий принцип более подробно обсуждается во второй части главы 2. Необходимо отметить, что жизненный цикл объекта или системы – это контекст, а не содержание инженерного образования. Это означает, что не каждому инженеру необходимо быть специалистом по разработке. Инженер может иметь предметные знания в машиностроении, электроэнергетике или химии, однако эти знания должны быть приобретены в контексте, обеспечивающем освоение навыков и умений, необходимых для проектирования и применения объектов. Вывод о том, что планирование, проектирование, производство и применение должны стать естественным контекстом инженерного образования, настолько очевиден, что невольно напрашивается вопрос: почему эта модель не является таким контекстом повсеместно уже сегодня? Ответ в том, что в инженерных вузах работают, как правило, не инженеры-практики, а инженеры-исследователи. Они производят новое инженерное знание, следуя редукционистскому подходу, поскольку благодаря ему значительно вознаграждаются усилия отдельных лиц. В инженерной практике, напротив, применяется системный подход для производства инженерных объектов, процессов и систем, при котором важна работа команды. Тем не менее необходимо подчеркнуть, что практический контекст используется для глубокого освоения базовых инженерных знаний. Таким образом, необходимо понимать, что изменение контекста образования основывается на изменении общей культуры образования. Можно возразить, что такие перемены невозможны в условиях университета. По сути, сложившаяся на текущий момент напряженная ситуация в инженерном образовании многих стран является именно результатом такой трансформации. До 1950?х годов, а в ряде стран и позже, преподавателями вузов были практикующие инженеры. Образование было сугубо практическим. В 1950?х годах началась техническая революция, благодаря которой в университеты пришли молодые ученые, а 1960?е годы XX столетия можно назвать «золотым веком» инженерного образования. Студентов одновременно обучали преподаватели старой практико-ориентированной школы и молодые инженеры-ученые. Однако к 1970?м годам представители старшего поколения вышли на пенсию и их повсеместно заменили ученые-теоретики. Иными словами, культура и контекст инженерного образования коренным образом изменились и стали научно-ориентированными. Главное внимание – освоению основ. Целью изменения общей парадигмы инженерного образования было стремление дать студентам теоретические основания для решения неизвестных технических задач в будущем. Ни в коем случае не преуменьшая значимости перехода инженерного образования от практики к науке и признавая огромный вклад научных изысканий, поведенных за последние полвека, необходимо отметить, что следствием такой трансформации стало изменение культуры инженерного образования. Понимание ценности важнейших практических навыков и умений, формирование которых являлось ранее отличительным признаком инженерного образования, резко снизилось. Не случайно в 1980?х годах многие развитые страны мира стали отмечать изменение качества знаний и недостаточное владение навыками и умениями у выпускников инженерных программ. Когда обеспокоенность, выраженная промышленными компаниями в 1980?х годах, не возымела никакого действия, реакция промышленников в 1990?х стала более заметной, о чем уже упоминалось ранее. Эволюцию состава преподавателей инженерных программ можно проследить и по соотношению учебных мероприятий, направленных на обучение техническим основам и формирование личностных, межличностных и процессуальных навыков, а также навыков создания объектов и систем. Такая эволюция схематично представлена на рис. 2.1. До 1950?х годов инженерное образование носило преимущественно практический характер, к 1960?м годам XX века между двумя аспектами установился определенный баланс, а к 1980?м годам укоренилась новая модель обучения, акцентирующая внимание на освоении базовых технических знаний. Данная тенденция представлена в виде компромиссной кривой, поскольку, в связи с тем что обучение является технологией передачи информации, наличие ограничений в производительности и времени позволяет передать лишь ограниченный объем знаний. Если следовать этой модели обучения, возникает естественный вопрос: что следует убрать из программы, чтобы найти место формированию практических навыков? Мы считаем, что существуют альтернативные модели обучения, отличные от модели передачи информации, которые позволяют избежать очевидного конфликта. Подход CDIO – это попытка создать такое образование, которое позволит осваивать постоянно увеличивающийся объем предметных знаний и одновременно приобретать универсальные навыки, необходимые для успешной инженерной деятельности. Результаты обучения. Первой конкретной задачей на пути создания модели образовательной программы с применением нового подхода стала разработка и систематизация атрибутов, необходимых современному инженеру. Для решения этой задачи были созданы рабочие группы из преподавателей инженерных программ, студентов и представителей промышленности с целью найти ответ на вопрос: каким набором знаний, практических навыков и характеристик должны обладать выпускники инженерных вузов? Приведем пример содержательного ответа, полученного от участника одной из рабочих групп Рэя Леопольда, бывшего вице-президента и главного технолога подразделения по глобальным телекоммуникационным решениям (Global Telecom Solutions Sector) компании Motorola (пример 2.1). По результатам деятельности рабочих групп и с учетом предложений представителей промышленности, государственных структур и вузов требования к выпускникам университетов были представлены в виде перечня результатов обучения, известного как CDIO Syllabus. Описание и обоснование перечня результатов обучения изложены в главе 3. Пример 2.1. Необходимые атрибуты выпускников программCDIOс точки зрения промышленных компаний По моим оценкам, наиболее важное качество потенциальных выпускников программ CDIO – это способность применять инженерные навыки при наличии ответственного понимания соответствия выполненной работы реальным потребностям общества. Для этого необходима успешная реализация проектов (в широком смысле) с участием инженеров и представителей других профессий. Инженер должен быть способен находить не только технические, но и потенциально успешные экономические решения, уметь оценить стоимость проекта. Выпускник инженерного вуза должен уметь не только генерировать гениальные идеи, но и применять их на практике. Как часть этого процесса, выпускники инженерных программ должны иметь более полное представление о прибыли, которую они приносят своей организации. Им необходимы развитые личностные компетенции, способность работать в команде с другими инженерами и специалистами из других областей. Профессионализм инженера основан не только на широте и глубине предметных знаний, но и на собственном опыте применения личностных и профессиональных компетенций. В своих компаниях мы обычно стремимся определить, что человек знает, какой вклад он может внести в общее дело, каковы перспективы компании от сотрудничества с ним и насколько человек соответствует корпоративному духу. Часто мы отказываем в работе высококвалифицированным специалистам, которые не могут продемонстрировать личностные качества, необходимые для работы в нашей команде, или чей возможный рост ограничен узкой технической областью. Нам необходимы глубокие технические знания, но они должны находиться в контексте. И нам также необходима способность работать в команде. Во время интервью я часто задаю вопросы, позволяющие понять характер человека, например: «Опишите случай, когда в период учебы вам приходилось: • решать задачу с коллегой, который не был заинтересован в общем результате; • повторно оценивать предложенный проект; • перестраивать свой рабочий график, чтобы уложиться в сроки». Выпускник программы CDIO должен уметь уверенно отвечать на такие вопросы, а его ответы должны не только иметь прямое отношение к заданному вопросу, но и демонстрировать более широкое понимание проблемы.     Р. Леопольд, корпорация Motorola Как видно из табл. 2.2, результаты обучения студентов были разделены в CDIO Syllabus на четыре группы. 1. Дисциплинарные знания и понимание. 2. Личностные компетенции и профессиональные навыки. 3. Межличностные компетенции: работа в команде и коммуникация. 4. Планирование, проектирование, производство и применение систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды – инновационный процесс. Эти группы непосредственно соотносятся с основной задачей инженерного образования, определенной ранее, – подготовить выпускников, способных: планировать, проектировать, производить и применять (группа 4) комплексные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью (группа 1) в современных условиях командной работы (группа 3) и являющихся ответственными и разумными членами общества (группа 2). Знания, навыки и личностные качества, вошедшие в категории 2–4, описаны как личностные и межличностные навыки, а также навыки создания объектов, процессов и систем. Первая группа «Дисциплинарные знания и понимание» характеризует содержание отдельных инженерных направлений подготовки. Группы 2–4 применимы к любым инженерным программам. Результаты обучения каждой группы далее были декомпозированы на втором, третьем и четвертом уровнях детализации. Перечень тем для изучения в рамках отдельных дисциплин, приведенный на втором уровне, был согласован с экспертами в каждой предметной области (большинство согласований проводилось в отношении CDIO Syllabus 1.0, в котором отсутствовали пункты 4.7 и 4.8). Для обеспечения системности CDIO Syllabus был жестко привязан к документам, определяющим требования к инженерному образованию и необходимые атрибуты выпускников. Нашим стремлением было представить CDIO Syllabus в виде обоснованного и последовательного набора навыков, основанного на анализе требований заинтересованных сторон к выпускникам инженерных вузов. Более полный документ – CDIO Syllabus 2.0 – приведен в приложении. CDIO Syllabus может быть использован при планировании результатов обучения лишь как рекомендация или модель. Для каждой образовательной программы необходим собственный перечень результатов обучения, который, возможно, будет сформирован путем адаптации содержания CDIO Syllabus. Результаты обучения студентов по каждой отдельной программе обязательно должны быть согласованы с основными потребителями программы. В инженерном образовании существует четыре основные категории потребителей или заинтересованных сторон: студенты, представители промышленности, преподаватели и общественные организации. Результаты обучения студентов по каждой программе должны отражать интересы всех четырех категорий ее потребителей. Промышленные компании как конечные потребители и работодатели выпускников обладают знаниями относительно необходимых атрибутов будущих выпускников, т. е. являются источником знаний о долгосрочных интересах студентов. Студенты – непосредственные потребители образовательных услуг и арбитры потребительских нужд. Преподаватели университетов обеспечивают передачу и формирование знаний, навыков и личностных качеств и обогащают программу своим видением потребностей студентов. Широкая общественность устанавливает требования к инженерному образованию (в том числе квалификационные требования) и акцентирует внимание на нуждах общества через национальные и аккредитационные стандарты. Таким образом, все четыре категории заинтересованных сторон обладают собственным важным мнением о целях инженерного образования. Для формулирования тем и навыков в терминах измеримых результатов обучения, составивших CDIO Syllabus, нами были предложены способы привлечения потребителей программы с целью определения необходимого квалификационного уровня по каждому разделу CDIO Syllabus. Описанию способов привлечения заинтересованных сторон посвящена глава 3. Помимо этого, подход CDIO отвечает на вопрос, каким образом можно обеспечить формирование перечисленных навыков у студентов, и обосновывает необходимость радикального изменения структуры программы и содержания дисциплин, образовательной среды, методов обучения и методов оценивания достигнутых результатов. Модернизация учебного плана Для достижения двойной цели (формирования глубокого практического знания технических основ и способности руководить процессом создания и эксплуатации новых объектов, процессов и систем) необходимо модернизировать учебный план инженерных программ. Мы не можем рассчитывать на продление срока обучения, увеличение продолжительности семестров, дополнительные ресурсы и другие изменения, касающиеся учебного плана. По этой причине необходимо научиться по-новому распоряжаться имеющимися ресурсами. Сложность состоит в том, чтобы разработать интегрированный учебный план. Необходимо таким образом использовать учебное время, чтобы студенты осваивали глубокие практические знания технических основ, одновременно приобретая личностные и межличностные компетенции, а также навыки создания объектов, процессов и систем. Мы не должны надеяться на случайность и обязаны разработать ясный план действий, обеспечивающий формирование необходимых навыков у студентов. Он может потребовать изменений в структуре учебного плана и включения в него дополнительных возможностей для обучения за пределами программы и университета. Вероятно, придется также разработать новые учебные материалы. В процессе реформирования образовательных программ в качестве организующей структуры учебного плана предлагается по-прежнему рассматривать отдельные дисциплины. Однако в учебный план необходимо внести два существенных изменения. Во?первых, дисциплины, составляющие учебный план, должны быть согласованы между собой и дополнять друг друга, как это происходит в реальной инженерной практике. Во?вторых, формирование личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем должно стать неотъемлемой частью обучения. Для разработки нового учебного плана необходимо провести анализ существующей ситуации с тем, чтобы определить наличие взаимосвязей между дисциплинами и условий для формирования навыков, а также выявить пробелы и повторы. Интегрированный учебный план должен включать три обязательных компонента. • Курс «Введение в инженерную деятельность», создающий основу для последующего обучения, стимулирующий интерес и создающий мотивацию студентов к инженерной деятельности. • Традиционные дисциплины, согласованные между собой и демонстрирующие необходимость междисциплинарного подхода. • Финальный проект, позволяющий студентам продемонстрировать умение планировать, проектировать, производить и применять объекты, процессы или системы. Только при наличии этих компонентов учебный план будет обеспечивать формирование необходимых навыков. Новый учебный план также должен включать выполнение других проектов, прохождение практик и стажировок на базе промышленных предприятий, что обеспечит дополнительное время для формирования навыков и обогатит опыт. В результате интегрированный учебный план будет состоять из последовательных хорошо спланированных учебных мероприятий, направленных на достижение студентами целей образовательной программы. Более подробно процесс разработки интегрированного учебного плана рассмотрен в главе 4. Практическое обучение и образовательное пространство. Инженеры создают и производят объекты, процессы и системы. Включая в обучение регулярные практические занятия по разработке и применению объектов и систем, составляющие основу экспериментального-практического инженерного образования, мы помогаем студентам освоить базовые технические знания и приобрести навыки создания и производства новых систем. В связи с тем, что потребность в приобретении личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем обусловлена необходимостью работы в команде, практические занятия и проекты создают естественную среду для формирования необходимых навыков. В программе CDIO практический опыт планирования, проектирования, производства и применения является неотъемлемой составляющей учебного плана и обязательно интегрируется во вводные курсы и финальные проекты. Финальный проект реализуется на стыке нескольких дисциплин и предполагает планирование, проектирование, производство или применение объекта, процесса или системы. Обучение теоретическим основам в контексте практического опыта обеспечивает понимание студентами прикладной значимости и ограничений теоретических знаний. Для того чтобы обеспечить понимание студентами модели «планирование – проектирование – производство – применение» как контекста образования, желательно обновить материально-техническую базу и создать современное образовательное пространство, поддерживающее и организованное на основе данной модели. Так, образовательное пространство, созданное в контексте планирования, должно стимулировать студентов к взаимодействию и пониманию потребностей других людей, а также обеспечивать возможность для анализа и формирования общей концепции. Чаще всего такое пространство не имеет специального оборудования. Помещения, используемые для проектирования и производства, создают условия для приобретения опыта командного проектирования с использованием цифровых технологий, знакомства с современными средствами производства и применением аппаратного и программного обеспечения. Наиболее сложно организовать на базе университета среду для применения объектов, процессов и систем. Однако возможность обучить студентов применению собственных разработок и результатов учебных проектов обеспечивается средствами моделирования. Непосредственный опыт может быть дополнен моделированием реальных процессов и электронным доступом к производственным объектам. Кроме того, образовательное пространство должно обеспечивать и другие виды активного и практического обучения, такие как эксперимент, лабораторное исследование и социальное взаимодействие. Образовательная среда должна способствовать образованию студенческих команд и реализации совместных видов деятельности. Вопросам практического обучения и образовательного пространства посвящена глава 5. Активное и практическое обучение. Рассмотрев содержание обучения, обратимся к вопросу методики преподавания. Для достижения двойной цели (формирования глубоких предметных знаний и развития навыков) необходимо перераспределить время, отведенное на освоение программы, и применить лучший опыт обучения ко всем мероприятиям программы. Определив образовательные потребности студентов, мы рекомендуем следующие изменения в подходах к обучению. • Повышение доли активного и практического обучения. • Внедрение комплексных учебных мероприятий, обеспечивающих освоение студентами дисциплинарных знаний и одновременное формирование необходимых личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Исследования в области педагогики подтверждают, что применение методов активного обучения значительно повышает уровень достижения результатов обучения у студентов. Активным обучением называется такое обучение, при котором студенты непосредственно вовлечены в образовательный процесс. Активное обучение применительно к лекционным курсам может означать включение заданий на осмысление услышанного, проведение групповых дискуссий и обратную связь со студентами касательно изучаемого материала. Активное обучение приобретает практический характер, когда студенты моделируют реальные ситуации профессиональной инженерной деятельности, – например, выполняют проекты по разработке и применению объектов и систем, анализируют реальные ситуации (метод изучения кейсов). Необходимость повсеместного использования активных и практических методов обучения продиктована стремлением повысить мотивацию студентов к глубокому освоению базовых инженерных знаний. Возникающее в результате понимание основных технических концепций и способов их применений – предвестник инноваций. Комплексные учебные мероприятия необходимы для эффективного использования времени, отведенного на освоение программы. Комплексное обучение – это такое обучение, которое обеспечивает освоение знаний в предметной области при одновременном формировании личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Таким образом, образование достигает двух целей. Комплексное обучение происходит в процессе реализации практических занятий по разработке и применению объектов и систем и ряда других учебных мероприятий. Знания в предметной области позволяют студентам правильно решать задачи, а включение в программу учебных мероприятий, направленных на формирование универсальных компетенций, необходимо для того, чтобы научить студента решать правильные задачи. Подход CDIO позволяет развивать навыки формулирования, оценивания, моделирования и решения задач. Проблемно-ориентированное обучение, основанное на глубоком знании технических основ, обеспечивает комплексное обучение. Другими формами интегрированного обучения могут быть, например, объединение коммуникации и работы в команде с заданием по инженерной дисциплине, глубокое изучение узкой темы с использованием особых исследовательских методов или одновременное обсуждение профессиональной этики и технических аспектов инженерной задачи. Важная характеристика комплексного обучения – подражание преподавателям как ролевым моделям в обсуждении универсальных компетенций и утверждении их значимости для выбранной профессии. Активное, практическое и комплексное обучение подробно рассмотрено в главе 6. Оценивание. Для управления реформированием образования нужна жесткая система оценивания, включающая два компонента: • оценивание достижений студентов в освоении дисциплинарных знаний, а также развитии личностных и межличностных компетенций и навыков создания объектов, процессов и систем происходит через оценивание результатов обучения; • оценивание программы, в том числе сбор и анализ информации, характеризующей общее качество и результаты образовательной программы. Эффективная оценка достижений студентов основана на оценивании планируемых результатов обучения, т. е. знаний, умений и личностных качеств, которые должны приобрести студенты в результате освоения образовательной программы. При оценивании достижений студентов определяется уровень достижения каждым студентом определенных результатов обучения. К методам оценивания достижений студентов относятся письменные и устные экзамены, выступления с устными докладами и презентациями, перекрестная студенческая оценка, самооценка и портфолио. В подходе CDIO практикуется личностно-ориентированный принцип оценивания, при котором оценивание согласуется с целями образовательной программы и результатами обучения, осуществляется с использованием различных методов сбора информации о достижениях студента и способствует созданию благоприятной и дружественной образовательной среды. Цель оценивания – подтверждение уровня овладения студентом знаниями в предметной области и уровня сформированности личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем, о чем речь пойдет в главе 7. Оценка программы позволяет сформировать мнение об общем качестве программы на основании данных о постепенном достижении целей программы. Методы сбора данных заимствованы из лучших практик оценивания программ и включают различные виды анкетирования абитуриентов, студентов и преподавателей. При регулярном анализе результатов анкетирования со стороны преподавателей, студентов, административного персонала, выпускников и других заинтересованных лиц их мнение используется при принятии решений относительно развития программы и ее непрерывного совершенствования. Оценка программы и непрерывное усовершенствование обсуждаются в главе 9. Педагогические принципы Детально обсудив основные цели и видение подхода CDIO, обратимся к его третьему ключевому элементу и рассмотрим педагогические принципы. Мы считаем, что реформирование инженерного образования в соответствии с видением CDIO позволит разрешить конфликт между двумя основными целями образования: формированием глубокого практического знания технических основ и способности руководить процессом создания и применения объектов, процессов и систем. Эта уверенность основана не только на предыдущем опыте, но также на анализе существующих теорий и моделей обучения. Для того чтобы понять, как можно улучшить преподавание, нами были проанализированы все имеющиеся у нас знания о том, как обучаются студенты. Как и у большинства детей и взрослых, обучение у студентов инженерных программ направлено от практики к теории. Однако у современных абитуриентов нет практического опыта ремонта автомобилей или конструирования радиоприемников, с каким поступали в университеты представители предыдущих поколений. Кроме того, реформы инженерного образования во второй половине XX века привели к исчезновению значительной части практических занятий из образовательных программ технических университетов. В результате современные студенты инженерных программ обладают лишь незначительным практическим опытом, на который накладываются инженерные теории. Недостаточность практического опыта повлияла на способность студентов понимать абстрактную теорию, из которой состоит большинство дисциплинарных основ, и не позволяет им увидеть способы применения и практическую значимость теоретических знаний. Подход CDIO основан на практическом изучении теории, уходящем корнями в конструктивизм и теорию когнитивного развития. Теоретики когнитивного развития, среди которых одним из самых влиятельных был Жан Пиаже [6], выявили, что процесс познания зависит от стадии развития человека. Идеи Ж. Пиаже и последователей его теории когнитивного развития легли в основу трех важных принципов, имеющих значение для инженерных образовательных программ. • Процесс обучения, по сути, является обучением студентов применению ранее сформированных когнитивных структур к новому содержанию. • В связи с тем, что студенты не могут научиться применять когнитивные структуры, которые у них еще не сформированы, базовая когнитивная архитектура должна сформироваться самостоятельно. • Попытка преподать знания, которые выходят за рамки текущей стадии когнитивного развития, – пустая трата времени как преподавателя, так и студента [7]. Теория когнитивного развития, социальная психология и теория социального учения стали историческими предшественниками конструктивизма, согласно которому знание – это результат содержания, контекста, деятельности и целей познающего субъекта. Конструктивисты считают, что познающий субъект создает внутренние конструкции знаний, к которым затем присоединяет новые понятия. Познающий субъект обучается, активно конструируя собственное знание, проверяя новые понятия в отношении предыдущего опыта, применяя их в новых ситуациях и интегрируя в уже имеющееся знание. Основная функция обучения состоит в создании условий для интерпретации новых данных и оказании помощи в конструировании содержательных соединений между знаниями. Теории конструктивизма и «социального научения» были применены при разработке нескольких образовательных программ и моделей обучения. Одна из таких моделей – экспериментальное обучение активно используется в подходе CDIO. Экспериментальное обучение может быть определено как процесс создания и трансформации опыта в знание, навыки, личностные качества, ценности, эмоции, убеждения и чувства. В работах, посвященных экспериментальному обучению, Д. Колб описывает шесть особенностей экспериментального обучения [8]. • Обучение следует рассматривать как процесс. Знание формируется и постоянно изменяется под воздействием личного опыта. • Обучение – постоянный процесс, основанный на практическом опыте. Студент приступает к изучению, имея в разной степени сформированные представления об изучаемой теме, многие из которых могут оказаться ложными. • В процессе обучения необходимо разрешить конфликт между противостоящими способами адаптации к миру. Студенту нужны разные умения, варьирующиеся от наличия конкретного опыта до понимания абстрактных понятий и от пассивного наблюдения до активного экспериментирования. • Обучение – целостный процесс адаптации к миру. Обучение не ограничивается стенами учебной аудитории. • Обучение предполагает взаимодействие студентов с реальным миром. • Обучение – процесс формирования знания и соответствует пониманию процесса познания в конструктивистской традиции. Особенности обучения, сформулированные Д. Колбом, позволяют лучше понять одну из центральных идей подхода CDIO – создание учебных мероприятий, оказывающих двойное действие. Реализуя практические учебные мероприятия, разработанные в целях формирования профессиональных умений, возможно формирование личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Иными словами, учебные мероприятия позволяют студентам создавать конструкции знаний, используемые для понимания и освоения абстрактных технических понятий. Практические занятия также предполагают активное применение знаний, которое закрепляет понимание и способствует запоминанию. Таким образом, обеспечивается достижение конечной цели – приобретения практического знания технических основ. Модель «планирование – проектирование – производство – применение» как контекст инженерного образования Следующий раздел призван объяснить, обосновать и доказать эффективность применения модели «планирование – проектирование – производство – применение» как контекста инженерного образования. Этот основополагающий принцип подхода CDIO настолько важен для понимания, что стал первым из 12 стандартов CDIO. Стандарт 1 CDIO «CDIO как контекст инженерного образования» Принятие принципа, согласно которому развитие и реализация жизненного цикла объектов, процессов и систем происходит в рамках модели «планирование – проектирование – производство – применение» (модель 4П). Модель 4П определяет контекст инженерного образования. Следует отметить, что стандарт 1 CDIO не призывает рассматривать модель 4П как единственный контекст инженерного образования. Скорее, он обращает внимание на необходимость подготовки выпускников инженерных программ в контексте общего принципа жизненного цикла объектов, процессов или систем, одним из возможных примеров которого является модель 4П. Описание основного принципа CDIO начнем с изучения контекста профессиональной инженерной деятельности, от которого перейдем к контексту инженерного образования. Рассмотрение процесса обучения студентов инженерных программ в каком-либо контексте способствует так называемому контекстному обучению. Контекстное обучение – тщательно проработанная образовательная модель, положенная в основу подхода CDIO. В этом разделе будут кратко изучены исторические причины возникновения контекстного обучения, а также представлены важнейшие особенности и преимущественные характеристики этой образовательной модели. Контекст профессиональной инженерной деятельности Прежде чем обратиться к контексту инженерной деятельности, необходимо описать значение понятия «контекст». Этот термин можно определить как «условия» или «события», формирующие среду, в которой что-либо существует или происходит и которая способствует пониманию существующего или происходящего. Данное определение состоит из двух частей и обращает внимание на наличие сопутствующих факторов, а также на способность сопутствующих факторов объяснять или интерпретировать происходящее. Другими словами, чтобы понять и оценить проект здания, архитектору необходимо изучить окружающие его дома. Для понимания организационного решения, принятого командой, необходимо проанализировать проблему и традиции, управляющие организацией. Иными словами, основное значение контекста – обстоятельства и среда, способствующие пониманию. CDIO как модель жизненного цикла инженерной продукции. Для определения контекста инженерной деятельности необходимо понять, что представляет собой этот вид деятельности. Центральная задача инженерной деятельности – планирование, проектирование, производство и применение объектов, процессов и систем, которые ранее не существовали и которые прямо или косвенно необходимы обществу или определенной его части. Для определения любых продуктов, создаваемых инженерами, мы используем термины «объекты», «процессы» и «системы». При этом под объектами понимаются любые предметы, обладающие материальной ценностью. Под процессами – действия, направленные на достижение цели. Под системами – группы объектов и процессов, объединенных с целью получения определенного результата. Термины «объекты», «процессы» и «системы» используются вместо длинного списка продуктов – результатов инженерной деятельности, которые также определяются как инженерные решения. Так, например, инженеры-строители и инженеры-технологи имеют дело с предприятиями, проектами и производством промышленной продукции, в то время как биоинженеры и инженеры-химики создают новые молекулы и крупные структуры, а материаловеды разрабатывают новые материалы. Результат деятельности специалиста по вычислительной технике и инженера-электрика – программное обеспечение, компьютерные системы, устройства и сети. Для упрощения и стандартизации терминологического аппарата во всех главах книги используются термины «объекты», «процессы» и «системы» для определения любых технических решений, применяемых инженерами. Независимо от конкретной профессиональной области основная задача инженера – проектирование и принятие инженерных решений, как показано в табл. 2.3. Проектирование подразумевает разработку чертежей и алгоритмов, описывающих конечные объекты, процессы или системы. На этапе производства проектирование трансформируется в готовое техническое решение и проходит стадии изготовления изделий, программирования, тестирования и проверки. Желательно, чтобы инженеры также участвовали в планировании и принятии решения о проектировании и производстве продукции, для чего необходимо понимать потребности заинтересованных сторон и общества, уметь выбрать подходящую технологию и выработать стратегию принятия инженерных решений, соответствующих определенным требованиям. Этот этап определен в модели 4П как планирование, т. е. выявление потребности и возможности ее удовлетворения. Планирование – важный этап инженерной деятельности, отличный от проектирования. Планирование – процесс принятия решения о том, что будет в дальнейшем спроектировано. С другой стороны, чтобы приносить пользу, практически все инженерные решения должны быть использованы на практике. Потребительские товары (такие как автомобили и бытовая техника) используются обычными людьми. Более сложными системами управляют профессионалы, в том числе инженеры, участвующие в техническом обслуживании, ремонте, совершенствовании, развитии, переработке и демонтаже систем. Даже принимая решения, которыми инженеры не будут самостоятельно пользоваться в дальнейшем, они должны учитывать этап эксплуатации. В подходе CDIO этап эксплуатации называется применение. Весь процесс от планирования через проектирование и производство до применения объекта, процесса или системы представляет собой жизненный цикл любого инженерного решения. Термины «планирование», «проектирование», «производство» и «применение» были выбраны для подхода CDIO, так как они применимы в любых областях инженерной деятельности. Более подробно каждый из этапов жизненного цикла инженерного решения представлен в табл. 2.4. В спиральной модели жизненного цикла продукта между перечисленными этапами существует множество итераций. Наиболее наглядно четыре этапа жизненного цикла продукции прослеживаются на примере отдельных электрических, механических и информационных объектов, процессов и систем, в том числе автомобилей, самолетов, кораблей, программного обеспечения, компьютерной техники и коммуникационных устройств. Инженеры-технологи занимаются непосредственно планированием, проектированием, внедрением и управлением процессами промышленного производства объектов и систем. Другие инженеры планируют, проектируют, разрабатывают и реализуют сети и системы таких объектов, в том числе создают транспортные и коммуникационные системы. В процессе разработки программного обеспечения инженеры планируют, разрабатывают, пишут и используют компьютерные алгоритмы и программы. На химических предприятиях и в похожих областях инженеры планируют, проектируют, строят и эксплуатируют оборудование или отдельные объекты. Инженеры-химики и биохимики создают разнообразную химическую и фармацевтическую продукцию. Подобные этапы планирования, проектирования, производства и эксплуатации существуют в гражданском строительстве. Аналоги модели «планирование – проектирование – производство – применение» могут быть найдены и в процессе проведения научного исследования. Когда исследователь находит пробел в существующем знании и формулирует цель или выдвигает гипотезу, он занимается планированием. За этим этапом, как правило, следует проектирование процесса исследования и проведения экспериментов. Производство и применение обычно совмещаются в этапах проведения исследования, анализа данных и представления результатов. При правильном рассмотрении общая парадигма планирования, проектирования, производства и применения распространяется на все основные виды деятельности большинства инженеров. В целях проекта CDIO для четырех этапов создания объектов, процессов и систем используются термины «планирование», «проектирование», «производство» и «применение». Эволюция профессионального инженерного контекста. Помимо задач, решаемых инженерами, контекст профессиональной инженерной деятельности включает также широкий перечень целей и процессов. Интересно отметить, что одни характеристики контекста инженерной деятельности оказываются достаточно стабильными, в то время как другие быстро меняются. К контекстным факторам, которые подверглись лишь незначительному изменению за последние 50 лет, относятся: • внимание к проблемам клиентов и общества; • создание новых объектов, процессов и систем; • участие инноваций и новых технологий в формировании нашего будущего; • междисциплинарный подход к выработке решения; • потребность в инженерах, способных работать в команде, эффективно общаться и руководить работой группы; • потребность в эффективной и рентабельной работе в рамках имеющихся ресурсов. За последние 50 лет мы также можем наблюдать изменения в инженерной деятельности. К вновь появившимся контекстным факторам относятся: • устойчивое развитие – изменение парадигмы от эксплуатации природных ресурсов до их разумного использования с учетом потенциала для удовлетворения потребностей будущего поколения; • глобализация – международная конкуренция, сотрудничество и мобильность инженерных кадров; • инновации – акцент на создании новых товаров и услуг; • лидерство – восприятие инженеров как лидеров организаций; • предпринимательство – создание новых предприятий и, как следствие, влияние на региональную экономику. Рассмотрим каждый из элементов, недавно вошедших в контекст профессиональной инженерной деятельности, подробнее. Устойчивое развитие. Устойчивое развитие относится к долгосрочному благосостоянию с точки зрения окружающей среды, экономики и жизни общества и подразумевает разумное руководство, т. е. ответственное управление ресурсами. Устойчивое развитие – одна из задач общества, которая отражается в национальных и международных правовых нормах, городском планировании и транспорте, образе жизни человека и общества, а также этике потребления. Пути устойчивого развития очень разнообразны: от изменения условий жизни до переоценки методов работы и развития новых технологий, позволяющих снизить уровень потребления природных ресурсов. Современные инженеры должны быть готовы создавать и применять объекты, процессы и системы, способствующие устойчивому развитию. Они должны уметь решать технологические задачи и применять коммерческие методы для улучшения глобальной экономической, социальной и климатической ситуации. Глобализация. Под глобализацией подразумевается снижение барьеров, препятствующих развитию глобальной экономики. В результате глобализации возникают сложные и подвижные системы коммуникации, производства, оказания услуг и торговли, охватывающие все мировое пространство. Конкуренция и взаимодействие коммерческих компаний все чаще приобретают глобальный масштаб. Современные организации выходят за национальные и международные границы и отличаются сложными динамическими структурами, элементы которых в значительной степени зависят друг от друга. В связи с этим инженерам нужны не только технические компетенции, но и понимание глобальных условий, культурных различий и знакомство с трудовой этикой [9]. Промышленные компании хотят видеть выпускников вузов, обладающих глобальными компетенциями и способностью работать в международной корпоративной среде [10, 11]. В современных условиях выпускники инженерных программ должны быть готовы не только к работе, но и к мировому масштабу деятельности, т. е. должны быть способны решать глобальные инженерные задачи для разных людей и обществ. Образовательные программы должны подготовить студентов к работе в условиях глобализации. По результатам недавно проведенного в Австралии исследования общемировым требованием стали интернационализация содержания и контекста инженерных образовательных программ и повышение уровня академической мобильности студентов и ученых [12]. Инновации. Инновация – это успешное использование новых идей. Применительно к инженерам инновация предполагает использование новых идей и технологий для создания новых объектов и услуг. Для этого проектной команде необходимо понимать действие рыночных сил, успешно развивать и использовать новые технологии, а также проектировать и применять новые объекты, процессы и системы, которые затем должны быть успешно позиционированы на рынке и проданы. Тема инноваций интересна по двум причинам. С точки зрения ведения бизнеса инновация открывает дорогу к новым рынкам, большим объемам продаж, повышенной рентабельности и более надежному будущему. Для правительственных структур инновация – это источник экономического здоровья и конкурентоспособности. Инженерные аспекты инноваций уже прочно вошли в контекст инженерной практики. Акцент на создание новых продуктов ставит перед инженерами задачу быть более креативными и эффективными в планировании, проектировании, производстве и применении, не изменяя радикально содержания инженерной деятельности. Для того чтобы подчеркнуть эту связь, раздел 4 CDIO Syllabus 2.0 (см. табл. 2.2) был назван «Планирование, проектирование, производство и применение систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды – инновационный процесс», где упоминание инноваций подчеркивает истинную природу инженерной деятельности. Лидерство. П. Нордхаус [13] определяет лидерство как «процесс, в котором человек влияет на других членов группы ради достижения общей цели». Лидерство определяется не только и не столько занимаемой должностью и полномочиями, сколько влиянием на тех, над кем лидер часто не имеет официальной власти. Лидерство как общая способность и процесс проявляется в бизнесе, политике, науке и инженерной практике. В течение многих лет инженеры оставались лидерами на предприятиях, потому что инженерные знания были необходимы для принятия решений. В конце XX века ведущие позиции на предприятиях заняли менеджеры, не обладающие техническими знаниями, но принимающие важнейшие решения. Некоторые полагают, что это изменение привело к снижению эффективности инновации. Во многих странах мира наблюдается обеспокоенность текущей ситуацией и бытует мнение, что инженеры должны вновь занять лидирующие позиции в инженерных компаниях. Это вовсе не означает, что они должны возглавить предприятия. Однако они должны участвовать в принятии решений наравне с руководителями компаний, определяющими их политику и стратегию экономического развития, и управлять техническими процессами. Как станет понятно из главы 3 раздела 4 CDIO Syllabus 2.0 был дополнен результатами обучения, относящимися к лидерству. Предпринимательство. Слово «предпринимательство» первоначально возникло для описания процесса выполнения новой задачи, но постепенно стало использоваться для обозначения процесса создания новой промышленной компании. Предприниматели одновременно занимаются инновациями, т. е. производством новых продуктов, а также создают и финансируют новые предприятия. Во многих регионах предпринимательство значительно способствует появлению новых рабочих мест и экономическому развитию, в связи с чем активно поддерживается органами управления и университетами. С точки зрения предпринимателя, предпринимательство связано с высоким риском и обладает высокой прибыльностью. Всему миру хорошо известны примеры успешных высокотехнологичных предприятий, вдохновляющих новое поколение на свершения. Помимо дефицита ресурсов, отсутствия сложных процедур и острой необходимости в достижении быстрого успеха в производстве первой продукции, рабочие процессы в предпринимательской компании мало чем отличаются от любой другой деятельности в инженерном контексте. Особенности предпринимательской деятельности, в том числе вопросы создания предприятия и привлечения капитала, рассматриваются в главе 3 как возможность расширения границ CDIO Syllabus. Контекст инженерного образования Определив контекст профессиональной инженерной деятельности, необходимо также описать контекст инженерного образования. В образовании под контекстом подразумевается среда, способствующая приобретению знаний и умений. Образовательный контекст включает практический опыт студентов, мотивирующие факторы и возможность практического применения изученного материала. CDIO как контекст инженерного образования. Если формировать образовательный контекст на основе контекста профессиональной инженерной деятельности, последствия такого изменения для образования достаточно ясны, а именно – оно должно определяться постоянными, не зависящими от времени особенностями профессионального контекста, такими как: • внимание к проблемам заинтересованных сторон; • создание объектов, процессов и систем; • применение новых изобретений и технологий; • акцент на умение находить решение, а не на владение дисциплинарными знаниями; • работа в команде; • эффективная коммуникация; • использование ресурсов. Также необходимо знакомить студентов с новыми элементами контекста – устойчивым развитием, глобализацией, инновациями, лидерством и предпринимательством, которые должны быть учтены при разработке образовательных программ. Именно это требование предъявляется стандартом 1 CDIO. Как уже упоминалось выше, разработчики подхода CDIO не считают, что планирование, проектирование, производство и применение должны стать содержанием инженерного образования, и практически единогласны во мнении, что в университетах студенты должны осваивать базовые технические знания и предметы своего направления подготовки – машиностроения, гражданского строительства, биоинженерии и т. д. Однако очевидно, что содержание дисциплин легче понять в соответствующем контексте, и что развитию личностных и межличностных навыков, а также навыков создания систем способствует обучение в контексте CDIO. Альтернативные контексты, основанные на модели жизненного цикла. «Планирование – проектирование – производство – применение» – одна из моделей жизненного цикла объектов, процессов и систем. Другие модели жизненного цикла также могли бы стать контекстом инженерного образования. Существует мнение, что именно проектирование составляет основу инженерной деятельности. И хотя проектирование, несомненно, очень важно, выделение этого вида деятельности в качестве контекста приведет к пренебрежению важной функции инженеров в изобретении новых объектов и систем, разработке новых технологий, их производству и эксплуатации. По этой причине полный жизненный цикл объекта, процесса или системы больше соответствует роли контекста инженерного образования. Тем не менее модель 4П – не единственная возможная модель жизненного цикла объектов и систем. В этой модели, построенной по принципу «сверху вниз», создание новых объектов и систем происходит в ответ на потребности заинтересованных сторон и общества. Зачастую потребности клиентов и общества в создании нового объекта формируются как результат появления новой технологии или изобретения. Например, для развивающейся науки биоинженерии преподаватели Массачусетского технологического института разработали модель «Measure – Model – Manipulate – Make», представляющую основные этапы создания новой биомолекулы. На первом этапе создания биомолекулы проводится оценка имеющегося в природе строительного материала, который затем используется при моделировании. Имея модель, можно планировать и проводить манипуляции со строительными блоками для создания нового «решения». Эта общая модель 4М описывает профессиональный контекст для студентов и определяет отличие биоинженеров от биологов. В качестве контекста образования возможно использование другой модели, которая окажется более подходящей для определенной области инженерной деятельности, чем модель «планирование – проектирование – производство – применение». Например, Т?модель, состоящая из пяти элементов, которую Университет Лёвена (Бельгия) определил контекстом своих образовательных программ. Первые три элемента – инженерная деятельность, предпринимательство и образование – определяют роль инженера в обществе. Остальные элементы – окружающая среда (включает весь окружающий мир) и согласованность (умение выйти за пределы и увидеть взаимосвязь вещей) – обладают еще большей широтой [14]. Будет ли это модель 4П, либо вариант, подобный тем, что разработали для себя преподаватели Массачусетского технологического института или Университета Лёвена, важным остается тот факт, что обучение студентов протекает в контексте жизненного цикла объектов, процессов или систем. Причины использования жизненного цикла объектов как контекста инженерного образования. Существует четыре причины, почему жизненный цикл системы (планирование, проектирование, производство и применение) должен стать контекстом инженерного образования. 1. Этот контекст отражает профессиональную деятельность инженера. 2. Этот контекст обусловливает перечень компетенций, которые промышленные компании хотят видеть у выпускников. 3. Это естественный контекст для формирования необходимых компетенций. 4. Этот контекст способствует лучшему овладению базовыми техническими знаниями. В данном разделе кратко рассматриваются первые три пункта. Обсуждению более общей четвертой причины посвящен следующий раздел. Участие современных инженеров в некоторых или во всех этапах планирования, проектирования, производства и применения объектов и систем, составляющее первую причину, уже обсуждалось в предыдущих разделах. Поступая в университет, студенты желают стать инженерами и понимают, что эти этапы определяют основные виды инженерной деятельности. Они испытывают разочарование и теряют мотивацию к обучению от нехватки профессионального контекста в образовании. Погружая инженерное образование в контекст профессиональной практики, мы обучаем студентов тому, чем на самом деле занимаются инженеры на благо человечеству. Вторая причина может быть доказана значительным и комплексным участием представителей промышленных компаний в формулировании навыков, которыми должны обладать выпускники, о чем речь шла в главе 1. Промышленные компании высказали пожелание, чтобы в образовательных программах больше внимания уделялось формированию навыков, необходимых инженерам в их профессиональной деятельности. Все промышленники, принявшие участие в разработке подхода CDIO, единодушны во мнении, что программы должны формировать знания, навыки и личностные качества, необходимые для успешной профессиональной деятельности, подчеркивая значимость базовых дисциплинарных знаний. Потребность в знаниях и навыках определяется в контексте профессиональной деятельности. Третья причина менее очевидна. Теоретически студенты могут самостоятельно овладеть необходимыми навыками и личностными качествами в процессе освоения инженерных знаний, но такой подход может оказаться малоэффективным. Что может быть более естественным способом формирования у студентов необходимых навыков, чем погружение образования в контекст разработки объектов, процессов и систем, т. е. контекста, в котором в дальнейшем выпускники вузов будут применять полученные навыки? Педагогический потенциал образовательного контекста, основанного на жизненном цикле объектов, процессов и систем. Четвертой причиной определения жизненного цикла объектов, процессов и систем как контекста инженерного образования стало то, что он обеспечивает лучшее усвоение базовых дисциплинарных знаний. Обучение становится более эффективным, когда учебные мероприятия проводятся в среде, способствующей интерпретации и пониманию. В образовании этот подход получил название контекстного обучения. Принцип контекстного обучения во многом основан на последних открытиях в когнитивистике. Согласно теории контекстного обучения, обучение возможно только тогда, когда студенты могут применить новое знание к собственным ранее сформированным когнитивным структурам. Последователи этой теории считают, что разум естественным образом стремится понять значение из контекста, т. е. текущей ситуации, в которой оказался обучающийся, через установление логичных и полезных связей [15]. Особенности контекстного обучения. Выросшее из конструктивистской теории «научения» и когнитивистики, контекстное обучение обладает рядом особенностей: • знакомство с новыми концепциями происходит в реальных и знакомых студентам ситуациях; • концепции в задачах и упражнениях даются в контексте их применения; • знакомство с новыми концепциями происходит в контексте уже известного студентам материала; • примеры описывают правдоподобные ситуации, воспринимаемые студентами как важные для их настоящей или будущей жизни; • учебные мероприятия способствуют применению концепций и навыков в соответствующем контексте, подготавливая студентов к возможному будущему, например работе в неизвестной компании [16]. Причины применения контекстного обучения очень убедительны. Это подход способствует выбору будущей профессии и мотивирует к продолжению обучения по соответствующей программе. Образовательная среда, построенная в контексте профессиональной деятельности, раскрывает студенческие умы и взращивает мыслящих и активных членов общества и сотрудников. Кроме того, контекстное обучение учит студентов контролировать свои знания, обеспечивая формирование навыка самообучения. Преимущества и примеры контекстного обучения. Контекстное обучение имеет ряд преимуществ, существенных для инженерного образования. Помимо ранее упомянутых достоинств, благодаря этому подходу новые знания и навыки дольше сохраняются, а связи между смежными знаниями и концепциями становятся очевидны. Контекстное обучение формирует понимание необходимости и актуальности материала, изучаемого студентами. Приведем несколько примеров. Изучение теплопроводности в термодинамике может быть основано на измерении количества энергии, необходимого для сохранения тепла или холода в здании, и его изменении в зависимости от качества и количества изоляционного материала. Учебная практика в медицинской лаборатории может оказаться стимулирующим контекстом для создания медицинских приборов. Реализация проектов по разработке инновационных объектов и услуг, полученных от некоммерческих общественных организаций, может повысить значимость и актуальность заданий по проектированию и разработке. Контекстное обучение лежит в основе использования модели жизненного цикла объекта или системы в качестве контекста инженерного образования. Это подчеркивает идею о том, что, усваивая знания и навыки, необходимые для будущей профессиональной деятельности, студенты проявляют большую мотивацию к обучению, демонстрируют большую эффективность, знают, как правильно применить собственные знания, стремятся остаться в выбранной профессии. Именно поэтому применение модели жизненного цикла объектов, процессов и систем является основополагающим принципом подхода CDIO, а также первым принципом эффективной практики. Реализация подхода CDIO Как уже упоминалось выше, задача подхода CDIO – удовлетворить общую потребность в подготовке выпускников вузов, способных планировать, проектировать, производить и применять сложные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Основная цель образовательных программ формулируется как подготовка студентов, способных освоить глубокое практическое знание технических основ, руководить созданием и эксплуатацией новых объектов, процессов и систем и понимать важность и последствия воздействия научного и технического прогресса на общество. Мы считаем, что достижение поставленных целей возможно при рассмотрении модели «планирование – проектирование – производство – применение» жизненного цикла объектов, процессов и систем как контекста образования. В основе подхода CDIO лежит определение результатов обучения с участием заинтересованных сторон, обучение через последовательность комплексных учебных мероприятий, организация учебного плана вокруг взаимодополняющих дисциплин, где обучение предполагает овладение личностными и межличностными компетенциями, а также навыками создания объектов, процессов и систем. Педагогический принцип подхода – использование хорошо спланированных учебных мероприятий, активного и практического обучения, при которых цели образовательной программы могут быть достигнуты без увеличения ресурсов. Сложность в реализации подхода CDIO заключается в необходимости изменения инженерных программ и фактически культуры инженерного образования. Для того чтобы облегчить переход программ в новое качество, нами была разработана технология привлечения преподавателей инженерных программ, обеспечения прогресса и качества, включающая: • тщательное формулирование целей и результатов обучения студентов (CDIO Syllabus); • принципы эффективной практики (CDIO Standards); • меры по изменению организационной структуры и культуры образования; • повышение квалификации преподавателей в предметной области, а также в области преподавания и оценивания; • открытые ресурсы, благодаря которым модернизированные программы не станут значительно более ресурсоемкими, чем обычные программы; • взаимодействие разработчиков программ, способствующее разработке программ и нахождению решений общих проблем; • инженерно-педагогические исследования и опыт эффективных практик; • соответствие национальным стандартам и другим крупным проектам в области образования; • стратегии привлечения и мотивации студентов. В результате реализации подхода CDIO мы стремимся привлечь и заинтересовать студентов и подготовить инженеров, которые «умеют проектировать и создавать». Каждая из вышеназванных мер кратко описана ниже и более подробно освещена в последующих главах. Следующие разделы «CDIO Syllabus» и «CDIO Standards» отвечают на вопросы «Чему учить?» и «Как учить?», как показано на рис. 2.2. Перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus) Первый этап проектирования и разработки образовательной программы – формулирование результатов обучения, т. е. способностей или компетенций, которыми студенты должны обладать после окончания программы. Перечень результатов обучения должен отвечать на вопрос: какими знаниями, навыками и личностными качествами должны обладать выпускники университета и в какой степени? Очень важно сформулировать результаты обучения ясно и четко, так как они: • формализуют знания, навыки и личностные качества, которые хотят видеть у выпускников инженерных программ представители промышленности, преподаватели и общество; • способствуют разработке интегрированного учебного плана (см. главу 4), комплексных учебных мероприятий (см. главу 6) и комплексных мероприятий по оценке достижений студентов (см. главу 7); • являются источником информации о программе для настоящих и будущих студентов. Перечень планируемых результатов обучения CDIO Syllabus, кратко представленный в главе 2, более детально описан в главе 3. CDIO Standards Стандартами CDIO стали 12 принципов эффективной практики, регулирующие проектирование и разработку образовательных программ. Стандарты CDIO позволяют ответить на второй главный вопрос: что мы можем улучшить, чтобы студенты смогли сформировать необходимые компетенции? Стандарты служат руководством по модернизации и оцениванию образовательных программ, определяют контрольные показатели и цели на основе мирового опыта и способствуют непрерывному улучшению образования. 12 стандартов CDIO включают требования к: • использованию жизненного цикла объектов и систем в качестве контекста образования (стандарт 1 CDIO); • разработке учебного плана (стандарты 2–4 CDIO); • учебным мероприятиям и рабочему пространству (стандарты 5 и 6 CDIO); • методам преподавания и обучения (стандарты 7 и 8 CDIO); • повышению квалификации преподавателей (стандарты 9 и 10 CDIO); • системе оценивания (стандарты 11 и 12 CDIO). Стандарты CDIO также легли в основу организации данной книги, в каждой главе которой описывается один или два стандарта и приводятся примеры их применения в программах CDIO. В табл. 2.5 приведены все 12 стандартов CDIO и указаны главы книги, в которых соответствующие стандарты детально рассмотрены. Полные формулировки стандартов CDIO приведены в приложении. Каждый стандарт сопровождается описанием и объяснением причин его включения в стандарты CDIO. Помимо этого, с целью самооценки по каждому стандарту были разработаны оценочные листы. Как станет понятно из главы 9, стандарты CDIO могут быть использованы для оценивания и непрерывного совершенствования образовательных программ. Изменение организационной структуры и культуры образования Применение подхода CDIO предполагает изменение природы инженерного образования и переход к интегрированному обучению в контексте создания объектов, процессов и систем. Это сложная задача. В настоящее время преподаватели технических вузов – это в основном исследователи и теоретики. Они, как правило, рассматривают дисциплины в отрыве от остальных предметов, преподают их сугубо теоретически и уделяют внимание не применению и синтезу полученных знаний, а эволюции концепций. Подход CDIO подчеркивает необходимость взаимной интеграции дисциплин и их освоения в контексте реальной инженерной деятельности. Важная особенность подхода CDIO – модернизация образования на уровне отдельных программ. Эта задача также оказывается сложной. Многие преподаватели и разработчики образовательных программ имеют опыт реформирования инженерного образования при поддержке промышленных и правительственных партнеров, а также аккредитующих организаций. Однако зачастую такие изменения проводятся лишь на уровне отдельных дисциплин и модулей. Преподаватели, разрабатывающие новые практико-ориентированные педагогические подходы и учебные материалы, как правило, получают поддержку со стороны университетов и финансирующих организаций. Таких преподавателей поощряют кафедры и университеты, уважают студенты. Такие преподаватели генерируют новые идеи и составляют кадровый резерв, готовый первым принять меры к системному реформированию образования. И все же практика показывает, что, если успешный преподавательский опыт не распространяется на другие дисциплины программы и другие образовательные программы вуза, эффект от реформирования пропадает, так как преподаватели теряют интерес или уходят в другие подразделения. Реформу образования лучше проводить на уровне программы или кафедры. В таком случае можно установить и поддерживать требования к преподавателям и студентам. Образовательную программу следует рассматривать как систему, каждый элемент которой имеет индивидуальную и общую обучающую ценность. По нашим наблюдениям, для достижения успеха в вопросе реформирования образования изменения должны коснуться большинства обучающих элементов, т. е. должны протекать на уровне программы или кафедры. В действительности подход CDIO подразумевает изменения, направленные как «снизу вверх», так и «сверху вниз». Изменения «снизу вверх» касаются интересов и преданности делу со стороны отдельных преподавателей, которые должны быть заинтересованы в изменениях и стремиться к созданию или адаптации существующей эффективной практики. Тем не менее для успеха реформы необходимо также и коллективное усилие со стороны руководства. Опыт реформирования в университетах показывает, что второй подход оказывается более результативным [17]. Необходимо понимать, что изменения такого масштаба потребуют не только пересмотра учебного плана, но и перемен в культуре образования. Для того чтобы провести успешную реформу, мы должны быть готовы учиться на примерах лучших мировых практик организационных и культурных реформ. Подробнее остановимся на этом вопросе в главе 8. Повышение квалификации преподавателей Процесс реформирования образования предполагает повышение компетентности преподавателей в области инженерных навыков и освоение новых педагогических компетенций по использованию активных методов обучения и оценке студентов. Нет оснований ожидать, что преподаватели, которые были приглашены на работу для ведения научной деятельности, будут обладать профессиональными инженерными навыками. И также не стоит ожидать, что они смогут сформировать эти навыки у студентов. Именно поэтому для того, чтобы способствовать успешному обучению студентов, необходимо разработать подходы к повышению квалификации преподавателей инженерных программ. Кроме того, в общем и целом современных преподавателей также обучали по модели передачи информации, например в виде лекций. Для создания образовательной среды, способствующей эффективному обучению, преподавателей необходимо мотивировать к личностному росту и активному использованию новых образовательных технологий. В том, что касается развития их инженерных навыков и педагогических компетенций, перемены приобретут более масштабный и эффективный характер, если формирование компетенции преподавательского состава будет носить централизованный характер и осуществляться путем приема на работу новых сотрудников, обладающих необходимым опытом, а также повышения квалификации уже работающих преподавателей. Этому аспекту посвящена глава 8. Открытые ресурсы Подход CDIO не следует рассматривать как нормативные требования. Вместо этого он предлагает возможность устранения существенного противоречия инженерного образования, заключающегося в нехватке времени и ресурсов для освоения базовых дисциплинарных знаний и формирования личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Материалы, сопровождающие подход CDIO, способствуют его быстрой адаптации и применению к образовательным программам. На сегодняшний день подход CDIO применяется к программам для достижения различных целей в интересах студентов, с целью эффективного использования финансовых ресурсов и материально-технической базы, соблюдения университетских и государственных стандартов, выполнения требований промышленности и профессиональных сообществ. Для того чтобы обеспечить реализацию подхода в условиях наличия различных заинтересованных сторон, а также способствовать его постоянному развитию и адаптации, подход был систематизирован, а необходимые материалы опубликованы в виде открытых ресурсов. Открытый доступ к документам по проектированию и разработке инженерных программ позволяет распространять подход CDIO и обмениваться идеями и материалами таким образом, чтобы университеты могли адаптировать весь подход или его отдельные компоненты в своих целях. Ресурсы, доступные руководителям и преподавателям инженерных программ, желающим адаптировать и применить подход CDIO, включают описание модели, перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus), средства анкетирования в целях выявления потребностей заинтересованных сторон, инструкции по организации проектно-внедренческой деятельности, руководство по применению подхода, рекомендации по запуску реформы и поэтапному переходу к новой модели образования. Процесс модернизации и средства реформирования подробно описаны в главе 8. Все образовательные программы существуют в условиях ограниченности ресурсов. Подход CDIO спланирован таким образом, чтобы реализация новой программы могла быть обеспечена за счет перераспределения имеющихся ресурсов. Однако, приступая к реформированию образования, следует различать ресурсы, необходимые для реализации уже разработанной и внедренной программы, и ресурсы, необходимые на этапе модернизации. Очевидно, что в процессе реформирования возникает потребность в дополнительных ресурсах, которые влекут за собой дополнительные расходы. Тем не менее мы не можем рассчитывать на выделение дополнительных ресурсов для реализации готовой программы, в связи с чем вынуждены искать пути перераспределения существующих ресурсов, таких как рабочее время преподавателей, время, отведенное на освоение программы, аудиторный фонд и т. д. В главе 8 будут предложены способы минимизации расходов на модернизацию, обеспечивающие максимальную выгоду от применения подхода CDIO. Взаимодействие вузов для ускорения развития Взаимодействие между разработчиками программ и преподавателями разных стран – один из основных принципов подхода CDIO. Преподаватели инженерных программ всего мира сталкиваются с похожими проблемами, например с противоречием между науко-ориентированными целями и практико-ориентированными компетенциями. Устранению этого противоречия уделяют внимание все преподаватели. Ключ к достижению эффективного инженерного образования – не мелкие уступки науки практике, а создание новой модели инженерного образования, отражающей оба аспекта. Эту задачу сложно решить силами отдельной программы или кафедры. В сотрудничестве вузов кроется много преимуществ, особенно если консорциумы вузов правильно организованы и координируются университетом, способным ускорить решение проблем. Рассмотрим в качестве примера график проведения работ по комплексному реформированию образования. В течение первого года реализации проекта определяются возможные мероприятия и разрабатывается подход, который затем тестируется на втором году. На третьем и четвертом годах разработанный и протестированный подход совершенствуется и применяется. Для проведения образовательной реформы необходимо решить следующие задачи: разработать учебный план (содержание и организация образования), определить методы обучения (как преподать содержание), разработать систему оценивания (как планируемые результаты обучения будут оценены и усовершенствованы) и организовать рабочее пространство и логистику (образовательная среда). Преимущество консорциума заключается в возможности распределения задач между партнерами. Работая в команде, университеты-партнеры выявляют общие проблемы, одновременно реализуют несколько подходов к реформированию образования и сравнивают результаты, используя одни и те же оценочные мероприятия. Такое сотрудничество в значительной степени увеличивает темп проводимых реформ. Оно также позволяет членам консорциума обмениваться ресурсами и опытом, что снижает затраты на модернизацию программ и повышает шансы на успех. Реформирование инженерного образования в рамках сотрудничества между кафедрами или вузами обеспечивает одновременное выполнение нескольких видов работ и обмен ресурсами. Пример сотрудничества университетов-партнеров по применению подхода CDIO подробно описан на сайте Всемирной инициативы по адресу: http://www.cdio.org (http://www.cdio.org/). Изучение результатов инженерно-педагогических исследований и опыта эффективных практик В мире постоянно растет число инженерно-педагогических исследований, нацеленных на выявление лучших практик и разработку новых подходов на основе теории «научения». Так, например, ряд исследований проводится при поддержке Центра усовершенствования инженерного образования (Center for the Advancement of Scholarship on Engineering Education – CASEE) Национальной инженерной академии США [18]. Преподаватели инженерных программ зачастую не располагают информацией о теоретических и практических разработках в области педагогики, которые могли бы ускорить процесс модернизации. При этом многие исследовательские образовательные проекты позволяют объединить усилия представителей как образовательных учреждений, так и промышленных компаний. Цель подхода CDIO – реформирование инженерного образования с использованием опыта лучших практик и образовательных моделей, которые широко применимы к инженерным направлениям и специальностям. Соответствие национальным стандартам и другим крупным проектам в области образования В современном мире большое внимание уделяется высшему образованию в целом и инженерному образованию в частности. Во многих странах национальные образовательные стандарты претерпели значительные изменения и основываются на компетентностном подходе, – например, стандарты Совета по аккредитации инженерного образования ABET в США [19] и стандарты компетенций профессиональных инженеров UK-SPEC в Великобритании [20]. В отдельных других случаях реформирование высшего образования стало результатом более крупных международных реформ, таких, например, как Болонская декларация [21] или проект EUR-ACE по аккредитации инженерных программ и выпускников в Европе [22]. Недавно ряд требований для оценки программ в Канаде был разработан Канадским инженерным аккредитационным советом – CEAB [23]. Участниками инициативы CDIO были приложены все возможные усилия для того, чтобы согласовать подход CDIO с мировыми тенденциями. В главе 3 стандарты CDIO приводятся в сравнении с некоторыми национальными стандартами аккредитации. Несмотря на большую степень детализации и отчетливо видимую ориентацию CDIO Syllabus на задачи профессиональной инженерной деятельности, анализируемые стандарты легкосопоставимы. Как следствие, инженерные образовательные программы, разработанные на основе планируемых в CDIO Syllabus результатов обучения, не будут противоречить национальным стандартам. Соответствие подхода CDIO целям Болонской декларации подобно изучено в главе 11. Результаты обучения, сформулированные в CDIO Syllabus, и 12 стандартов CDIO устанавливают лишь общие требования и должны быть тщательно адаптированы применительно даже к лучшим программам в мире. Национальные стандарты состоят из правил, определяющих, что должно быть сделано. Напротив, CDIO Syllabus и стандарты CDIO предлагают форму, основанную на опыте лучших практик, которая, как схема игры, содержит подходы, ресурсы и среду, позволяющие добиться поставленных целей. Стратегии привлечения и мотивации студентов Одна из важных задач подхода CDIO – стимулирование интереса к инженерной деятельности и, как следствие, повышение мотивации студентов к освоению инженерных образовательных программ. Многие страны прогнозируют увеличение спроса на ученых и специалистов в технических областях в будущем, который не может быть удовлетворен при нынешних темпах подготовки выпускников. Некоторые особенности подхода CDIO направлены на привлечение внимания студентов к инженерным направлениям и специальностям. Многих студентов привлекает инженерная деятельность, позволяющая создавать объекты и системы. Однако они испытывают разочарование в своем выборе уже в первые годы обучения в университете, где им преподается только теория. Учебный план, включающий проектные работы на младших и старших курсах, стимулирует интерес студентов строить и создавать. Многие студенты жалуются, что инженерные программы «валят с ног» высокой нагрузкой и сугубо теоретическим обучением. Применяя активные и практически ориентированные методы обучения и проекты, мы даем студентам возможность почувствовать свои возможности. Это крайне важно для их самооценки. Проектная деятельность также позволяет проявить творчество и лидерство и получить удовольствие от проделанной работы. Этот фактор нашел отражение в отзывах студентов, окончивших программы CDIO (пример 2.2). Пример 2.2. Мнение студентов о преимуществах программCDIO Единственная причина, почему я выбрал именно этот университет, – нам обещали, что в конце программы мы построим самолет. Этого больше не обещал никто. Программа, в которой можно попробовать спроектировать, построить и запустить собственное творение, – прекрасная возможность попробовать свои силы, увидеть, чему ты на самом деле научился, почувствовать себя участником процесса от начала до конца. Собственные проекты приносят гораздо больше удовольствия, чем задания, придуманные преподавателями. Возможность применения собственных навыков и технических знаний в проекте позволяет почувствовать готовность к реальной работе инженера.     Х. Гранквист, выпускник     Королевского технологического института (Швеция) Одно из основных преимуществ обучения на программе CDIO заключается в том, что она позволяет получить навыки инженерного мышления и решения практических задач. В нашей профессии важно уметь формулировать задачи, так же как находить их решения и формулировать рекомендации. Эти крайне необходимые навыки развиваются в программах CDIO. Я считаю, что инженерные навыки очень важны как для меня лично, так и для моей будущей компании. Навыки инженерного мышления и решения задач служат мостиком между университетской подготовкой и реальной профессиональной деятельностью, что помогает быстрее и легче ориентироваться в рабочей ситуации. В программах CDIO образуется особая среда, помогающая студентам стать частью профессии, в которой важны работа в команде и умение общаться. Можно сказать, что программа CDIO позволяет развить эти навыки до особого уровня. В результате все студенты, а не только те, кто наиболее активно участвовал в дополнительных мероприятиях, могут развить эти навыки за время обучения в университете. Я считаю, что мы несем личную ответственность за собственное развитие. Обучаясь на программе CDIO, мы очень рано понимаем ценность самообразования.     A. Вибринг, выпускник     Технологического университета Чалмерса (Швеция) Мне кажется, перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus) описывает идеальную программу. В нем делается акцент на технические знания и практические методы, которые изучаются в контексте реальных профессиональных требований к инженерам. В программе CDIO много внимания уделяется работе в команде, письменной коммуникации, профессиональной этике, а также пониманию внешних факторов (финансовых, политических, климатических), которые важны для современного инженера. За время обучения я смог развить многие нужные качества. На младших курсах мы подробно изучали технические науки и их применение для решения задач. На старших курсах появилось больше «новых» элементов – работа над проектами в команде, презентации. В общем, такие задания оказались очень ценны для меня и принесли дивиденды после окончания университета.     П. Спрингманн, выпускник     Массачусетского технологического института (США) Повысить интерес и мотивировать студентов можно также, показав, что образование позволяет найти высококвалифицированную работу. В действительности, по мнению промышленных компаний, являющихся работодателями выпускников инженерных программ, университеты должны готовить студентов, «умеющих проектировать и создавать». Такие студенты легче находят работу, быстрее продвигаются по карьерной лестнице и оказывают большее влияние на инженерную деятельность. По предварительным оценкам, компании, знакомые с подходом CDIO, охотно принимают на работу выпускников наших программ, что может быть подтверждено словами Билли Фредрикссона, бывшего главного технического директора компании SAAB, приведенными в примере 2.3. Если инженерное образование станет интереснее, полезнее и даст больше возможностей, одновременно повысив уровень знаний и навыков, спрос на выпускников инженерных программ увеличится, а общество получит достаточное количество инженерных кадров. Пример 2.3. ИнженерыCDIO в промышленности Промышленные компании предпочитают нанимать на работу выпускников программ CDIO, потому что они получают хорошую подготовку и знают, как применить теоретические знания при реализации практических проектов по разработке объектов или процессов. Во время обучения студентов знакомят с реальной инженерной практикой. Они обладают как техническими знаниями, так и личностными и межличностными компетенциями, умеют применять комплексные подходы и интегрировать системы для проектирования и создания объектов. Это значит, что инженеры – выпускники программ CDIO, скорее всего, смогут быстрее применить свои знания, работая в компании. Они смогут быстрее и легче стать продуктивными членами команды. У выпускников программ CDIO будет, видимо, больше выбора и возможностей для развития карьеры по нескольким причинам. Я думаю, они смогут быстрее приступить к профессиональной деятельности как в качестве специалистов, так и как инженеры проектов. Будучи специалистами в своей области, они понимают, как важно учитывать требования из разных областей при применении решений к объектам и системам. В качестве инженеров или руководителей проектов они лучше подготовлены и понимают значимость работы в команде и других личностных и межличностных компетенций, способны проконтролировать результат общей работы и обеспечить производительность конечного продукта. Они также понимают важность своевременного выполнения проекта. Именно поэтому выпускники программ CDIO будут более привлекательны для работодателей и могут добиться большего успеха для себя лично и во благо общества.     Б. Фредрикссон, SAAB Заключение В данной главе вашему вниманию было представлено краткое описание подхода CDIO, его целей, задач, видения проблемы и педагогических принципов. Здесь был проанализирован контекст профессиональной инженерной деятельности и контекст инженерного образования. В главе также были представлены перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus) и 12 стандартов CDIO – принципов эффективной практики, описаны способы адаптации и применения подхода CDIO, основанные на принципах организационных изменений и изменений в культуре обучения. Авторы подхода CDIO стремятся создать образование, основанное на обучении базовым дисциплинарным знаниям в контексте планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. К основным характеристикам подхода относятся ясно сформулированные результаты обучения, интегрированный учебный план, проектно-внедренческая деятельность, активное и практическое обучение, надежная система оценки достижений студентов и программы. Основополагающий принцип подхода, сформулированный в виде стандарта 1 CDIO, – применение жизненного цикла объектов, процессов и систем в качестве контекста инженерного образования. Контекст современной инженерной деятельности включает ряд новых элементов, таких как устойчивое развитие, глобализация, инновации, лидерство и предпринимательство. Причиной рассмотрения модели 4П как контекста стал тот факт, что данный контекст отражает профессиональную деятельность инженера и обусловливает перечень знаний, навыков, и личностных качеств, которые промышленные компании хотят видеть у выпускников инженерных программ. В следующей главе подробно рассмотрен вопрос содержания обучения и представлен полный перечень знаний, навыков и личностных компетенций, которыми должны обладать выпускники инженерных программ после окончания университета, а также описан основной ресурс, который может быть использован для формулирования результатов освоения образовательных программ – CDIO Syllabus (перечня планируемых результатов обучения). Вопросы для обсуждения 1. Какие шаги предпринимаются в вашем вузе для улучшения инженерных программ? 2. Как вы можете использовать подход CDIO к инженерному образованию для проведения реформ? 3. Какие общие сложности на пути реформирования образования характерны для программ в разных странах мира? Какие дополнительные трудности возникают в процессе реформирования вашей программы? 4. Что общего и в чем различия между вашим проектом по реформированию образования и подходом CDIO? Литература 1. Wiggins G., McTighe J. Understanding by Design. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2005. 2. Marton F., S?lj? R. Approaches to Learning // The Experience of Learning: Implications for Teaching and Studying in Higher Education / ed. by F. Marton, D. Hounsell, N.J. Entwistle. 3rd ed. Edinburgh: University of Edinburgh, Center for Teaching, Learning, and Assessment, 2005. 3. Gibbs G. Improving the quality of student learning. Bristol: Teaching and Educational Services, 1992. 4. Rhem J. (ed.). Deep/surface approaches to learning: An introduction // National Teaching and Learning Forum. 1995. Vol. 5. No. 1. Issue theme. 5. Biggs J.B. Teaching for quality learning at university. 3rd ed. Buckingham: The Society for Research into Higher Education and Open University Press, 2007. 6. Jarvis P., Holford J., Griffin C. The theory and practice of learning. 2nd ed. L.: Routledge, 2003. 7. Brainerd C.J., Piaget J. Learning, research, and American education // Educational psychology: A century of contributions / ed. by B.J. Zimmerman, D.H. Schunk. L.: Lawrence Erlbaum Associates, 2003. 8. Kolb D.A. Experiential learning. Upper Saddle River: Prentice-Hall, 1984. 9. Abanteriba S. Development of strategic international industry links to promote undergraduate vocational training and postgraduate research programmes // European Journal of Engineering Education. 2006. Vol. 31. No. 3. P. 283–301. 10. Dolby N. Global citizenship and study abroad: A comparative study of American and Australian undergraduates // Frontiers: The Interdisciplinary Journal of Study Abroad. 2008. Vol. 5. No. 7. P. 51–57. 11. Grandin J.M., Hirleman E.D. Educating engineers as global citizens: A call for action – Report of the national summit meeting on the globalization of engineering education // Journal for Global Engineering Education. 2009. Vol. 4. No. 1. Available at . Accessed November 11, 2013. 12. Buisson D., Jensen R. Study of mobility of Australian and European Union engineering students and tools to assist mobility // Proceedings of the 2008 AAEE Conference, Yeppon, Queensland, Australia, 2008. Available at . Accessed November 11, 2013. 13. Northouse P.G. Introduction to leadership: Concepts and practice. Thousand Oaks: Sage Publications, 2008. 14. Group T University College. The 5E Model, Leuven, Belgium, 2008. Available at . Accessed November 11, 2013. 15. Ambrose S.A., Bridges M.W., DiPietro M., Lovett M.C., Norman M.K. How learning works: Seven research-based principles for smart teaching. San Francisco: Jossey-Bass, 2010. 16. Johnson E.B. Contextual teaching and learning: What it is and why it’s here to stay. Thousand Oaks: Corwin Press, 2001. 17. Burke W.W. Organization change: Theory and practice. 3rd ed. Thousand Oaks: Sage Publications, 2010. 18. The National Academy of Engineering, Center for the Advancement of Scholarship on Engineering Education (CASEE). Available at . Accessed November 11, 2013. 19. Accreditation Board of Engineering and Technology (ABET), Accreditation Criteria and Supporting Documents. Available at . Accessed November 11, 2013. 20. Engineering Council, UK Standards for Professional Engineering Competence: The Accreditation of Higher Education Programs, 2004. Available at . Accessed November 11, 2013. 21. The Bologna Declaration. Available at . Accessed November 11, 2013. 22. The EUR-ACE Project. Available at . Accessed November 11, 2013. 23. Canadian Engineering Education Board (CEAB). Available at . Accessed November 11, 2013. 3. CDIO Syllabus: результаты освоения инженерных образовательных программ[1 - Эта глава написана в соавторстве с Перри Армстронгом.] Введение Перейдем к детальному обсуждению одного из главных вопросов реформирования инженерного образования, обозначенных в главе 2: Каким набором знаний, навыков и личностных качеств должны обладать выпускники инженерных вузов после освоения программы и на каком уровне? Иными словами, каковы планируемые результаты освоения инженерных образовательных программ? Этот вопрос выявляет противоречие между очевидно противоположными потребностями. С одной стороны, задача преподавателя вуза заключается в передаче студентам большого объема предметных знаний. С другой стороны, инженерам необходимы разнообразные личностные и межличностные компетенции, а также навыки создания объектов, процессов и систем, которые позволят им работать в реальной команде инженеров и приносить пользу обществу. Подход CDIO был разработан с целью устранения этого конфликта и удовлетворения всех потребностей студентов. Для этого на первом этапе необходимо понять и описать знания, навыки и личностные качества, необходимые современным инженерам, т. е. определить планируемые результаты обучения. Формированию этого понимания посвящена глава 2. О том, как создать учебный план, выбрать педагогические стратегии и разработать систему оценивания, чтобы обеспечить достижение планируемых результатов обучения студентами, речь пойдет в главах 4–9. В главе 3 мы подробнее остановимся на истории создания и содержании CDIO Syllabus, который включает перечень планируемых результатов обучения CDIO и требования к знаниям, навыкам и личностным качествам современного инженера в виде системы. CDIO Syllabus – основной документ реформирования инженерных образовательных программ. С точки зрения профессиональных инженеров, он представляет собой список требований работодателей к инженерному образованию. Вместе с тем преподаватели вузов могут рассматривать его как систему результатов обучения. Оба определения будут одинаково верны. Мы стремимся сделать шаг в сторону решения конфликта современного инженерного образования, создав полный перечень знаний и навыков, которыми должны владеть выпускники вузов. Этот перечень должен состоять из достаточно общих формулировок, чтобы его можно было применить ко всем инженерным областям. В то же время он должен быть проработан с достаточной степенью детализации, чтобы быть полезным при планировании программы и оценке образовательного процесса. В первой части главы описывается процесс создания CDIO Syllabus, отвечая на первую часть вопроса: каким набором знаний, навыков и личностных качеств должны обладать выпускники инженерных вузов после освоения программы? Традиционно на вторую часть вопроса (на каком уровне?) отвечают сами преподаватели программы, достигая консенсуса с заинтересованными сторонами программы или позволяя каждому преподавателю самостоятельно решить этот вопрос для себя. С нашей точки зрения, уровень освоения каждого результата обучения должен определяться с участием заинтересованных сторон, включая студентов, преподавателей, руководства вуза, выпускников и представителей промышленных партеров. Цели и задачи главы Цели главы 3: • объяснить, как содержание CDIO Syllabus возникло из профессиональной инженерной деятельности; • описать содержание и структуру CDIO Syllabus; • обосновать необходимость различных требований к результатам обучения, относящимся к дисциплинарным знаниям, личностным и межличностным компетенциям, навыкам создания объектов, процессов и систем; • предложить способы привлечения заинтересованных сторон в университете и за его пределами к процессу формулирования результатов обучения с необходимой степенью детализации; • описать процесс планирования результатов обучения, сформулированных в общих терминах для применения во всех инженерных областях. Инженерные знания и навыки Необходимые инженерные знания и навыки проще всего определить в результате анализа реальной инженерной практики. В действительности с момента формирования инженерной деятельности как самостоятельной профессиональной области в XIX веке и до середины XX века инженерное образование напрямую зависело от инженерной практики. Как уже упоминалось в главе 1, за последние полвека инженерное образование претерпело ряд изменений и превратилось из практико-ориентированного в науко-ориентированное. В настоящее время мы можем наблюдать становление третьего подхода, который стремится объединить лучшие элементы инженерной науки и инженерной практики, для чего необходимо пересмотреть потребности современной инженерной деятельности. Необходимые инженерные знания и навыки Попытки изучить и систематизировать навыки инженера предпринимаются с 1940?х годов. Одна из них привела к публикации книги «Неписаные законы инженерной деятельности» [1], призывающей обратить внимание на такие требования к компетенциям инженеров, как навыки устной и письменной коммуникации, планирование и способность к успешной работе на предприятии. Кроме того, авторы «Неписаных законов инженерной деятельности» подчеркивают значимость личностных компетенций, например стремления к действию, добросовестности и уверенности в своих силах. Во многом перечень необходимых навыков, каким он был более полувека назад, остается актуальным для современных инженеров. С приходом науко-ориентированного подхода в 1950?х годах подготовка студентов инженерных программ оторвалась от реальной практики. Инженерная наука заняла доминирующее положение в культуре технических вузов, где лишь часть преподавателей имела практический опыт. К 1980?м годам преподаватели и промышленники начали выражать недовольство по поводу увеличивающейся пропасти между инженерным образованием и реальной практикой. В своем обращении к членам ежегодной конференции Европейского общества инженерного образования SEFI Бернард М. Гордон ясно сформулировал знания и навыки, необходимые современному инженеру-практику [2] (см. пример 1.1 в главе 1). За последнее десятилетие многие пытались преодолеть разрыв между инженерным образованием и реальной практикой. Некоторые крупнейшие инженерные корпорации, лидеры в своих отраслях (такие, например, как компания Boeing), опубликовали собственные перечни необходимых компетенций инженеров и сформировали новый взгляд на проблему [3]. Однако актуальны ли такие перечни только для США и отражают ли они нужды последнего десятилетия? Интересно отметить, что в 2004 г., спустя десять лет после опубликования первых списков компетенций, Всемирный совет по химическим технологиям (World Chemical Engineering Council) составил перечень важных недостающих выпускникам инженерных программ навыков [4] (табл. 3.1). При сравнении этого перечня со списком навыков, предложенных компанией Boeing (см. пример 1.2 в главе 1), а также с перечнями, разработанными ABET [5] и другими организациями за последние 50 лет, возникает удивительно ясная картина, иллюстрирующая требования к инженерам. Среди знаний, навыков и личностных качеств, которые промышленные компании хотели бы видеть у своих сотрудников, постоянно упоминаются базовые технические знания, проектирование и производство, контекст инженерной деятельности, способность к творческому и критическому мышлению, навыки коммуникации и работы в команде. Сославшись на постоянство требований к инженерам, лидеры инженерной отрасли США пролоббировали в государственных органах вопрос о финансировании реформы инженерного образования, убедили профессиональные сообщества пересмотреть стандарты аккредитации и создали совместные рабочие группы для обмена опытом. Подобные образовательные реформы начались и в других развитых странах мира. Однако, несмотря на благие намерения, большинство принятых мер не оказали значимого влияния на образование, как изначально планировалось. Необходимость обоснования и уровни детализации Сближению инженерного образования и инженерной практики препятствуют две основные причины: отсутствие логичного обоснования и недостаточная детализация существующих перечней. Ранее созданные списки требований не содержат убедительного объяснения, почему именно перечисленные навыки и знания так необходимы инженеру. В главе 2 мы попытались сформулировать основные цели и задачи таким образом, чтобы более ясно обосновать целесообразность проведения реформы. Следовательно, отправной точкой нашей работы стало формулирование основной задачи инженерного образования: мы считаем, что выпускник технического вуза должен уметь планировать, проектировать, производить и применять комплексные инженерные объекты, процессы и системы с высокой добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Другими словами, необходимость реформы заключается в том, чтобы инженеры умели проектировать и создавать. Если принять модель «планирование – проектирование – производство – применение» как контекст инженерного образования, можно более детально сформулировать цели и планируемые результаты обучения на инженерных программах, соответствующие основной задаче инженерного образования. Перечень планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus составлен в соответствии с указанной формулировкой. Другим ограничением стал тот факт, что существующие списки навыков недостаточно детализированы и поэтому не могут быть широко применены. Перечень планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus разрабатывался с учетом этого недостатка и представляет собой удобный для понимания, полный, систематизированный и подробный список целей инженерного образования, который может быть использован преподавателями инженерных вузов при проектировании и разработке оптимального учебного плана и системы оценивания. При формулировании требований к инженеру, составивших основу CDIO Syllabus, должное внимание было также уделено научно-исследовательской работе. Технические науки составляют основу инженерного образования, а исследовательская деятельность способствует приобретению новых знаний. Несмотря на то что большая часть преподавателей, применяющих подход CDIO, – это ученые и исследователи, они обучают студентов, абсолютное большинство которых станут профессиональными инженерами. Эта особенность характерна даже для наукоемких университетов, таких как Массачусетский технологический институт в США, Королевский технологический институт в Швеции и Университет Цинхуа в Китае. Независимо от того, станут ли студенты практикующими инженерами или исследователями, обучение в контексте планирования, проектирования, производства и применения систем и объектов повысит их квалификацию. Перечень планируемых результатов обучения CDIO Перечень планируемых результатов обучения CDIO представляет собой список знаний, навыков и личностных качеств, которыми должны обладать выпускники инженерных программ. Он был составлен по результатам анализа современной инженерной практики, всех существующих перечней навыков и согласован с экспертами в разных областях. Особая ценность CDIO Syllabus заключается в том, что его можно применить к различным дисциплинам и использовать как образец при формулировании специфических результатов обучения любых инженерных программ. Второй принцип эффективной практики, сформулированный в виде стандарта 2 CDIO, подчеркивает значимость CDIO Syllabus при проведении реформы образования. Стандарт 2 CDIO «Результаты обучения» Специфические детализированные результаты обучения, описывающие личностные и межличностные компетенции, дисциплинарные знания и навыки создания объектов, процессов и систем, соответствуют целям программы и согласованы с заинтересованными лицами программы. Следует обратить внимание, что стандарт 2 CDIO не призывает к использованию только CDIO Syllabus. Вместо этого он ставит более общую задачу формулирования результатов обучения, последовательно описывающих широкий диапазон личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем, необходимых для ведения инженерной деятельности. Он также требует, чтобы результаты обучения были согласованы с целями конкретной программы и заинтересованными сторонами. По сути, этого можно добиться и без обращения к CDIO Syllabus, прибегая к другой системе результатов обучения, которую можно найти в национальных стандартах или в стандартах аккредитации. Перечень планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus разрабатывался как дополнительный ресурс и справочный материал для тех, кто стремится реализовать принцип эффективной практики CDIO. В CDIO Syllabus систематизированы знания, навыки и личностные качества, которые должны быть освоены в процессе обучения, т. е. результаты обучения. Результаты обучения CDIO определяют то, что студенты должны знать и уметь после освоения инженерных программ. Помимо дисциплинарных знаний (раздел 1), в CDIO Syllabus сформулированы результаты обучения в терминах личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов и систем. Личностные компетенции (раздел 2) ставят в центр внимания когнитивное и эмоциональное развитие студентов, включающее аналитическое мышление, способность решать задачи, экспериментирование, исследование и приобретение знаний, системное, творческое и критическое мышление, профессиональные навыки и другие личностные качества. Межличностные компетенции (раздел 3) определяют индивидуальное и групповое взаимодействие, в том числе работу в команде, лидерство и коммуникацию. Навыки создания объектов, процессов и систем (раздел 4) делают упор на планирование, проектирование, производство и применение объектов, процессов и систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды. Результаты обучения должны быть согласованы с основными потребителями программы, т. е. группами лиц, заинтересованных в качественной подготовке выпускников на предмет соответствия целям программы и актуальности для реальной инженерной деятельности. Заинтересованные стороны также участвуют в определении уровня квалификации, т. е. уровня достижения каждого результата обучения. Далее в главе 3 будет описана процедура согласования перечня планируемых результатов обучения CDIO. Разработка и формирование перечня планируемых результатов обучения CDIO Содержание и структура CDIO Syllabus частично обусловлена его задачей. Сформированный по итогам анкетирования заинтересованных сторон CDIO Syllabus используется как основа для планирования и проектирования программы, обучения и оценки результатов. Процесс создания CDIO Syllabus от анализа потребностей до формулирования целей, приведения результатов обучения в соответствие с целями программы и включения их в учебный план представлен на рис. 3.1. Более подробно весь процесс описан в следующих главах: способ интеграции CDIO Syllabus в учебный план программы – в главе 4, подходы к обучению содержанию CDIO Syllabus – в главе 6 и оценка уровня достижения результатов обучения студентами – в главе 7. Перечень необходимых навыков и компетенций был сформирован рабочими группами, состоящими из представителей разных заинтересованных сторон, с учетом имеющихся на то время материалов и затем подвергнут экспертной оценке. В результате в 2001 г. был опубликован CDIO Syllabus 1.0 [6]. Изначально созданный с целью оказания содействия в реализации стандарта 2 CDIO, CDIO Syllabus оказался полезным рамочным документом для более чем 100 программ по всему миру в определении целей, разработки учебного плана и оценке достижений студентов. Он был переведен на шведский, французский, испанский, вьетнамский и китайский языки. После опубликования первой версии CDIO Syllabus он долгое время оставался популярен. С тех пор, однако, возникла необходимость внесения ряда поправок. Во?первых, появились новые принципы систематизации знаний, которые выявили проблемы, требующие внимания. Новые таксономии были разработаны как другими университетами (например, модель жизненного цикла инженерных объектов бельгийской Группы Т [7]), так и аккредитующими организациями (Канадский инженерный аккредитационный совет – CEAB [8]). С другой стороны, такая необходимость объясняется большим количеством вопросов и уточнений в отношении знаний и навыков, которые не были включены в CDIO Syllabus, от тех, кто сделал попытку его применить. Возникшие вопросы были тщательно изучены в 2010 и 2011 гг., в результате чего была разработана версия CDIO Syllabus 2.0, описанная ниже. Предыдущая версия подробно представлена в отчетах и в первом издании данной книги и остается полезным справочным материалом. Перечень планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus 2.0 расширяет и уточняет предыдущую версию. Перечень в CDIO Syllabus носит исключительно рекомендательный характер, и, если разработчики и преподаватели программ считают, что он не соответствует целям программы или должен быть дополнен, перечень может быть изменен в соответствии с их видением. Поскольку CDIO Syllabus – это лишь вспомогательный ресурс, руководители программы вольны выбирать, какой вариант больше соответствует их целям. Содержание и структура перечня планируемых результатов обучения CDIO Содержание и структура CDIO Syllabus были определены исходя из трех целей: • создать логичную и понятную структуру; • сформировать комплексный набор широко сформулированных целей, согласованный с другими подходами; • разработать ясные и исчерпывающие формулировки, способствующие реализации и оцениванию. Отправной точкой формирования CDIO Syllabus послужило простое утверждение, что инженеры должны проектировать и создавать, т. е. разрабатывать объекты, процессы и системы на благо человечества. Для того чтобы стать профессиональным инженером, современный выпускник должен быть готов выполнять основные функции инженера. Как уже упоминалось выше, выпускники технических вузов должны уметь планировать, проектировать, производить и применять комплексные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью в современной командной среде. Говоря другим языком, выпускники должны ценить инженерную практику и быть способными внести свой вклад в создание инженерных объектов, процессов и систем в процессе работы в инженерной организации. Помимо этого, выпускники должны быть ответственными и разумными членами общества. Эти общие цели определяют первый уровень в организации CDIO Syllabus, как показано на рис. 3.2. Элементы первого уровня соответствуют требованиям к выпускникам как к ответственным членам общества, заинтересованным в решении технических задач и обладающим набором личностных компетенций и профессиональных навыков, необходимых для ведения профессиональной деятельности. Для того чтобы разрабатывать комплексные инженерные системы с высокой добавочной стоимостью, выпускники должны иметь соответствующие базовые дисциплинарные знания и понимание. Для того чтобы работать в современной командной среде, студенты должны освоить межличностные умения работы в команде и коммуникации. Кроме того, чтобы создавать и применять объекты, процессы и системы, студенты должны понимать принципы планирования, проектирования, производства и применения систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды, которые составляют процесс создания инноваций. Подтверждением справедливости видения CDIO стала комплексная концепция образования ЮНЕСКО [9], построенная на четырех базовых принципах обучения. • Учиться познавать, т. е. осваивать методы интерпретации информации и данных. • Учиться деятельности, т. е. учиться действовать творчески в определенной среде. • Учиться жить вместе, т. е. взаимодействовать с другими людьми. • Учиться «быть», т. е. достичь результата реализации предыдущих принципов. Перечень планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus можно рассматривать как один из вариантов реализации концепции ЮНЕСКО. Так, раздел 1 CDIO Syllabus «Дисциплинарные знания и понимание» близок к первому принципу концепции ЮНЕСКО «Учиться познавать». Раздел 4 CDIO Syllabus «Планирование, проектирование, производство и применение систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды» определяет сферу применения второго принципа ЮНЕСКО «Учиться деятельности». Раздел 3 CDIO Syllabus «Межличностные компетенции: работа в команде и коммуникация» очень близок к принципу ЮНЕСКО «Учиться жить вместе». Ну и наконец, раздел 2 CDIO Syllabus «Универсальные и профессиональные компетенции», акцентирующий внимание на развитии личности, соответствует последнему принципу ЮНЕСКО «Учиться быть». Хотя концепция ЮНЕСКО была разработана несколькими годами ранее CDIO Syllabus, авторы CDIO Syllabus не знали о ее существовании. Таким образом, рабочие группы ЮНЕСКО и CDIO независимо друг от друга создали аналогичные системы организации основных видов обучения. Второй уровень детализации CDIO Syllabus подробно рассматривался в главе 2 (см. табл. 2.3). Содержание раздела 1 CDIO Syllabus «Дисциплинарные знания и понимание» на втором уровне детализации представлено на рис. 3.3. Современная инженерная деятельность основана на базовых научных знаниях (1.1), фундаментальные инженерные знания (1.2), в свою очередь, дополняют базовые знания, а освоение углубленных инженерных знаний, методов и средств (1.3) позволяет студентам начать профессиональную деятельность. Таким образом, в CDIO Syllabus определяется содержание учебного плана, которое обычно обсуждают преподаватели программы. Эта часть CDIO Syllabus может быть использована в качестве исходных данных для более подробного описания предметных знаний, которые должны быть освоены в инженерных программах. Конкретное тематическое наполнение раздела 1 разнится в зависимости от предметной области. То, что раздел «Дисциплинарные знания и понимание» расположен в самом начале CDIO Syllabus, лишний раз подчеркивает, что освоение глубоких знаний технических основ – основная задача инженерного образования. В остальной части CDIO Syllabus сформулированы более общие знания, навыки и личностные качества, которыми должны обладать выпускники инженерных программ. Все инженеры используют приблизительно одинаковый набор личностных и межличностных компетенций и следуют приблизительно одинаковым процедурам. В остальные разделы CDIO Syllabus мы постарались включить все знания, навыки и личностные качества, которые могут понадобиться выпускникам инженерных программ. Мы также стремились использовать терминологию, понятную во всех областях инженерного знания. Применение CDIO Syllabus к отдельным областям потребует конкретизации некоторых терминов. Содержание раздела 2 «Личностные компетенции и профессиональные навыки» и раздела 3 «Межличностные компетенции» CDIO Syllabus на втором уровне детализации представлено на рис. 3.4. Во внутреннем круге выделены три способа мышления, наиболее часто применяемые инженерами, а именно: аналитическое мышление и способность решать задачи (2.1), экспериментирование, исследование и приобретение знаний (2.2) и системное мышление (2.3). Иначе их можно определить как инженерное, научное и системное мышление. Каждый способ мышления далее включает постановку задач, непосредственно процесс мышления и нахождение решения. Подробные формулировки знаний, навыков и личностных качеств, составившие разделы 2 и 3 CDIO Syllabus на третьем уровне детализации, приведены в табл. 3.2. Четвертый уровень, или уровень реализации, представлен в приложении. Личностные компетенции, которые реализуются преимущественно в профессиональном контексте и относятся к рабочим обязанностям, вошли в раздел 2.5 «Профессиональные компетенции и личностные качества». К ним относятся этика, честь, социальная ответственность, профессиональное поведение и навыки, необходимые для планирования карьеры и повышения инженерной квалификации в течение всей жизни. Кроме того, рассматриваются такие качества, как справедливость и лояльность. «Универсальные компетенции и личностные качества» (2.4) включают общие черты характера и навыки: инициативность и упорство, творческое и критическое мышление, самосознание, обучение в течение всей жизни и навыки управления временем. Межличностные компетенции составляют особую категорию компетенций и, в свою очередь, делятся на три группы: работа в команде (3.1), коммуникация (3.2) и коммуникация на иностранных языках (3.3). Работа в команде включает формирование и руководство техническими и междисциплинарными командами. Под коммуникацией понимаются все необходимые навыки для разработки коммуникативной стратегии и структуры, а также навыки четырех видов коммуникации (письменной, устной, графической и электронной). Сюда также относятся навыки неформального общения: слушание, ведение переговоров, защита интересов и установление контактов. Коммуникация на иностранных языках включает традиционные навыки, формирующиеся в процессе изучения иностранного языка, особенно иностранного языка в технических целях. На рис. 3.5 схематично представлено содержание раздела 4 «Планирование, проектирование, производство и применение систем в контексте предприятия, общества и окружающей среды – инновационный процесс». Оно отражает процесс создания объекта, процесса или системы, состоящий из четырех этапов: планирования и управления системами (4.3), проектирования (4.4), производства (4.5) и применения (4.6). Для описания процесса создания объекта, процесса или системы нами были подобраны термины, применимые к любым отраслям инженерной промышленности. На этапе планирования и управления системами происходит определение потребности рынка, возможностей, формирование общей концепции, системная разработка объекта или процесса и проектный менеджмент. Проектирование включает различные аспекты процесса проектирования, в том числе дисциплинарные и междисциплинарные, с учетом устойчивого развития, безопасности, эстетики, удобства в использовании и других особенностей. В этап производства входят изготовление изделий и программ, тестирование и проверка, а также проектирование и управление производственным процессом. Применение охватывает широкий круг вопросов от проектирования эксплуатации до технической поддержки и усовершенствования объектов, процессов и систем и планирования прекращения их жизненного цикла. Объекты, процессы и системы создаются и применяются в определенном деловом контексте (4.2), который инженеры должны понимать, чтобы работать эффективно. Для этого необходимо осознавать культуру и стратегию развития предприятия и знать способы эффективной и изобретательной работы на предприятиях малого и среднего бизнеса, а также в крупных международных компаниях. Сюда также относятся навыки создания новых технологий и финансирования проектов. Предприятия существуют в широком внешнем, социальном и экологическом контексте (4.1), что определяет необходимость понимания роли инженерной деятельности для общества и широкого исторического, культурного и глобального контекста, а также важности принципа устойчивого развития. Таким образом, первые два уровня детализации планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus организованы исходя из рациональных потребностей. Первый уровень отражает функции инженера, обладающего зрелостью характера, участвующего в рабочих процессах своего предприятия и стремящегося создавать объекты, процессы и системы. Второй уровень детализации состоит из элементов, характерных для профессиональной практики и научной деятельности современного инженера. Перечень далее декомпозируется на третьем и четвертом уровнях. Высокая степень детализации необходима для формулирования общих целей в виде доступных и измеримых результатов обучения. Хотя вначале CDIO Syllabus может показаться излишне подробным, он дает многочисленные преимущества преподавателям, не являющимся экспертами в отдельных областях, включенных в CDIO Syllabus. Элементы перечня определяют содержание и результаты обучения, включение необходимых навыков в учебный план, а также планирование обучения и оценку результатов. В табл. 3.2 приведена сокращенная версия третьего уровня детализации. Полная версия CDIO Syllabus 2.0, состоящая из четырех уровней детализации, приведена в приложении. Согласование CDIO Syllabus Для составления CDIO Syllabus 1.0, который был опубликован в 2001 г., были использованы элементы анализа потребностей заинтересованных сторон в разработке объектов, а также технологий проведения научных исследований. Процесс состоял из обсуждений в рамках рабочих групп, анализа документов, анкетирования и экспертной оценки. Первый вариант был разработан по результатам деятельности рабочих групп и изучения четырех основных документов: «Критериев аккредитации инженерных программ» ABET, «Требуемых характеристик инженера» компании Boeing и двух внутренних документов Массачусетского технологического института (США), касающихся целей инженерных программ первого цикла обучения. Общая структура, ясность формулировок и полнота CDIO Syllabus 1.0 затем были улучшены по итогам анкетирования заинтересованных сторон, после чего второй уровень детализации был отправлен на экспертизу нескольким специалистам из разных областей. Финальная версия CDIO Syllabus 1.0 была сформирована с учетом мнения экспертов и привлеченных специалистов. В 2010 г. обновление CDIO Syllabus до версии 2.0 проходило с применением той же процедуры. Был изучен ряд документов по аккредитации, в том числе обновленные критерии ABET, критерии Канадского инженерного аккредитационного совета CEAB, стандарты компетенций профессиональных инженеров Великобритании UK?SPEC [10], Дублинские дескрипторы [11], государственные требования к выпускникам инженерных вузов Швеции [12] и рамочные стандарты аккредитации инженерных программ EUR?ACE [13]. Значительный вклад в усовершенствование CDIO Syllabus внесли преподаватели вузов, использовавшие его для усовершенствования своих программ. В результате CDIO Syllabus был дополнен недостающими формулировками результатов обучения, более четко структурирован и приведен в соответствие с национальными стандартами. Для обеспечения полноты и сопоставимости с наиболее значимыми нормативными документами профессионального образования CDIO Syllabus 2.0 был согласован со многими упомянутыми стандартами. Так, например, формулировки второго уровня детализации согласованы с критериями оценивания 3а–3k ABET (табл. 3.3). В соответствии с требованиями ABET аккредитованные инженерные программы должны гарантировать достижение выпускниками 11 конкретных результатов обучения. Все они были включены в CDIO Syllabus. В действительности CDIO Syllabus является более полным. Например, среди результатов обучения ABET напрямую не упоминается системное мышление (2.3), из многочисленных атрибутов раздела 2.4 «Универсальные компетенции и личностные компетенции» CDIO Syllabus среди требований ABET встречается только способность к обучению в течение всей жизни (3i) и отсутствуют, например, инициатива, настойчивость и критическое мышление. Из нескольких важных атрибутов, вошедших в раздел 2.5 «Профессиональные компетенции и личностные качества», среди оценочных критериев ABET упоминается лишь понимание профессиональных и этических обязанностей (3f). Среди всех проанализированных документов критерии ABET более полно отражают участие инженера во всех этапах жизненного цикла объекта, что отразилось в формулировке результата обучения 3c «Способность проектировать системы, компоненты или процессы в соответствии с заданными требованиями и учетом реальных ограничений, связанных с экономикой, окружающей средой, социальной, политической, этической сферами, здоровьем и безопасностью труда, технологичностью производства и устойчивым развитием». Проектирование систем в соответствии с заданными требованиями составляет общую идею раздела 4.3 CDIO Syllabus «Планирование и управление системами». Проектирование компонентов или процессов соответствует разделу 4.4 CDIO Syllabus «Проектирование», а проектирование с учетом ограничений, связанных с технологичностью производства и устойчивым развитием, отражает потребность в изучении производства (4.5) и применения (4.6). Сравнивая CDIO Syllabus и критерий 3 Совета по аккредитации ABET, необходимо отметить два преимущества CDIO Syllabus. Преимущество CDIO Syllabus – его более логичная организация, иными словами, в нем более очевидно отражены функции современного инженера. Хотя такая организация не всегда позволяет понять, какие изменения необходимо произвести, она лучше обосновывает саму необходимость проведения реформ. Основное же преимущество CDIO Syllabus – высокая степень детализации планируемых результатов обучения по сравнению с критериями ABET, которая позволяет общим формулировкам, таким, например, как «хорошие коммуникативные навыки», обрести практическое значение. Кроме того, в CDIO Syllabus определены измеримые цели, без чего разработка и оценка образовательной программы невозможны. Подобным образом CDIO Syllabus был проанализирован на соответствие стандартам аккредитации других стран. В примерах 3.1 и 3.2 приводятся результаты анализа CDIO Syllabus на соответствие стандартам инженерных программ в Великобритании и критериям аккредитации АИОР в России соответственно. Пример 3.1. СоответствиеCDIO SyllabusстандартамUK-SPEC CDIO Syllabus был сопоставлен с национальными критериями аккредитации инженерных программ Великобритании, опубликованными в 2004 г. и обновленными в 2011?м. Критерии аккредитации стали результатом совместной работы Инженерного совета (www.engc.org.uk) и Агентства по обеспечению качества Великобритании (QAA, www.qaa.ac.uk). Согласно национальным критериям, для присвоения статуса дипломированного инженера (Chartered Engineer) необходимо получить квалификацию магистра техники и технологий (Master of Engineering, MEng). Выпускники менее трудоемких программ бакалаврского уровня (Bachelor of Engineering, BEng) получают квалификацию зарегистрированных инженеров (Incorporated Engineers, IEng) и могут повысить квалификацию до уровня дипломированного инженера, освоив программу второго цикла продолжительностью один год, ведущую к присвоению квалификации, соответствующей магистру техники и технологий. Перечень требований определен в стандарте UK-SPEC, состоящем из двух документов. Первый документ (стандарт профессиональной инженерной компетентности Великобритании – UK Standard for Professional Engineering Competence) определяет пороговые требования к уровню компетенций, необходимых для регистрации в качестве дипломированного или зарегистрированного инженера. Во втором документе (Аккредитация программ высшего образования – The Accreditation of Higher Education Programs) предъявляются требования к аккредитации инженерных образовательных программ. Оба документа доступны на официальном сайте Инженерного совета (http://www.engc.org.uk (http://www.engc.org.uk/)). Критерии аккредитации предъявляются в виде списка обязательных результатов обучения, сгруппированных в две категории – Общие результаты обучения и Предметные результаты обучения: А. Общие результаты обучения: 1. Знание и понимание. 2. Интеллектуальные способности. 3. Практические компетенции. 4. Общие личностные компетенции. В. Предметные результаты обучения: 1. Базовые научные знания и соответствующие инженерные знания. 2. Инженерный анализ. 3. Проектирование. 4. Экономический, социальный и экологический контекст. 5. Инженерная практика. В стандарте UK-SPEC сформулирован базовый перечень результатов обучения по программам бакалаврского уровня (BEng), практически все требования к которым затем расширяются путем определения дополнительных результатов обучения для магистерских программ (MEng). Результаты обучения UK?SPEC сформулированы с большей степенью детализации, чем 11 критериев ABET. Например, предметные результаты обучения бакалаврских программ включают 26 отдельных результатов обучения, которые затем дополняются еще 14 результатами обучения магистерских программ. Однако в ряде случаев результатам обучения недостает точности и ясности формулировок. Частично это обусловлено особенностями системы образования в Великобритании, где не существует центрального органа по аккредитации образовательных программ. Эта функция возложена на разные инженерные организации, такие как Институт инженеров-механиков (Institution of Mechanical Engineers), Институт техники и технологий (Institution of Engineering and Technology) или Институт гражданского строительства (Institution of Civil Engineers). В общей сложности более 30 организаций имеют право проводить аккредитацию, многие из которых разработали собственные критерии, их цель – адаптация национальных стандартов к особенностям конкретной предметной области. Зачастую общие результаты обучения в стандарте UK?SPEC уточняются и детализируются в предметных результатах обучения. Исключение составляют только общие личностные компетенции, основанные на ключевых навыках более высокого уровня, сформулированных Агентством по развитию образовательных программ и квалификациям (Qualifications and Curriculum Development Agency), ранее известным как Управление по вопросам квалификаций и образовательных программ (Qualifications and Curriculum Authority). Это агентство активно занимается развитием ключевых компетенций в шести областях: математике, коммуникациях, информационно-коммуникационных технологиях, самообучении и повышении квалификации, решении задач и работе в команде. В этих областях для образовательных программ всех направлений и уровней подготовки в Великобритании (в том числе и для программ высшего образования) определена минимальная необходимая степень сформированности компетенций. Требования к необходимым компетенциям в высшем образовании сформулированы достаточно широко. Для инженерных программ перечень специальных компетенций не определен. Критерии аккредитации UK-SPEC и стандарты профессиональной регистрации между собой практически не согласованы. Например, в планируемых результатах обучения не отражены стандарты, касающиеся лидерства, межличностных компетенций и коммуникации в профессиональной среде. Частично причиной тому стало делегирование ответственности за развитие личностных навыков Агентству по развитию образовательных программ и квалификациям (www.qcda.gov.uk), несмотря на то что в результате правительственной реформы 2011 г. оно будет расформировано. С другой стороны, существует мнение, что профессиональные компетенции и личностные качества могут быть приобретены только в процессе трудовой деятельности. Как видно из представленного списка, в стандарте UK?SPEC результаты обучения, относящиеся к проектированию, выделены в отдельную группу. Внутри группы некоторые результаты касаются этапа разработки концепции, который предшествует проектированию. Однако принцип организации инженерного образования в контексте всего жизненного цикла системы в стандарте UK?SPEC не отражен. Лишь один результат обучения определен как «способность обеспечивать соответствие цели всех этапов решения задачи, включая производство, применение, техническую поддержку и утилизацию» и перекликается с видением CDIO. Тем не менее этот результат обучения включен в стандарт под заголовком «Проектирование» и, соответственно, относится к многоцелевому проектированию. Таким образом, можно сделать вывод, что в стандарте UK?SPEC не отражено понимание необходимости для инженера знать, как применяется его проект в виде реального объекта или системы. Более того, кроме упоминания важности устойчивого развития в стандарте UK?SPEC отдельно не говорится об этапе применения жизненного цикла объекта или системы. В стандарте UK-SPEC также упоминается, что система образования в Шотландии отличается от системы образования в остальных провинциях Великобритании, и даются рекомендации по соответствующему применению стандарта. Инженерный совет также имеет право уполномочивать сторонние организации присуждать знак качества EUR?ACE аккредитованным инженерным программам. Рамочные стандарты EUR?ACE согласованы со структурами квалификаций высшего образования, которые были разработаны в рамках Болонского процесса, что определяет международный уровень квалификаций, отмеченных знаком качества EUR?ACE и присуждаемых в Великобритании. Из всего вышесказанного можно сделать очевидный вывод, что CDIO Syllabus обладает рядом преимуществ перед стандартом UK?SPEC. • Несмотря на то что в стандарт UK?SPEC включено больше результатов обучения, чем в критерии ABET, ему недостает степени детализации CDIO Syllabus. • Стандарт UK-SPEC не обладает самодостаточностью, так как в части важных личностных и межличностных компетенций он обращается к требованиям Агентства по развитию образовательных программ и квалификациям, регулирующим лишь ограниченный перечень компетенций, не относящихся непосредственно к выпускникам инженерных программ. Конец ознакомительного фрагмента. Текст предоставлен ООО «ЛитРес». Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/doris-r-broder/pereosmyslenie-inzhenernogo-obrazovaniya-podhod-cdio/?lfrom=390579938) на ЛитРес. Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом. notes Сноски 1 Эта глава написана в соавторстве с Перри Армстронгом.