Учебное проектирование как инновационная технология в подготовке инженеров

Федорова

Татьяна

Семеновна

- старший преподаватель кафедры инженерной педагогики АлтГТУ им. И.И. Ползунова

УЧЕБНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

КАК ИННОВАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ В ПОДГОТОВКЕ

ИНЖЕНЕРОВ

По мере демократизации общества творческая самостоятельность личности все в большей степени становится потребностью, связанной с постоянной необходимостью его общей и специальной образованности. Переход к рынку, конкурентоспособность производства в рыночных условиях, новые требования к трудоустройству во многом зависят от способности и готовности человека решать экономические и научно-технические задачи, внедрять и осваивать новую технику, технологию. Это требует от человека целенаправленных и энергичных усилий и способностей преодолевать сложившиеся стереотипы, подходы в повышении своей профессиональной компетентности, а также в отношении собственного интеллекта в самообразовании, своих профессиональных и личностных качеств.

Показатель творческой самостоятельности специалиста - его личность, проявляющаяся в способности ставить перед собой цели, находить способы и средства для их достижения путем самообразования, самовоспитания и самоактуализации.

По мнению П.И. Пидкасистого, Л.М. Фридмана, М.Г. Гарунова, успех самообразования в современных условиях зависит от целого ряда компонентов познавательной деятельности человека, среди которых первостепенными являются:

- осознание человеком персональной необходимости в приобретении дополнительных знаний как средства самообеспечения возможности переквалификации и придания этому личного смысла;

- обладание человеком необходимым умственным развитием, способностями усматривать в науке, производстве, экономике и жизненных ситуациях вопросы (проблемы), формулировать их, предусматривать и планировать последовательные шаги поиска ответа на них, их решения;

- умение мобилизировать, актуализировать знания, способы деятельности из числа уже усвоенных, отбирать из них необходимые для решения вставшей проблемы, соотносить их с условиями решаемой задачи, делать выводы из изученных фактов;

- наличие страстного желания решить проблему (задачу), найти ответ на возникший вопрос, нацелить себя, если это необходимо, на переквалификацию и в свете этой задачи познать новое, привлекая для этого различные источники [1].

Известный современный психолог А.А. Бодалев в книге <Психология о личности> попытался раскрыть сущность саморазвития. По его мнению, оно заключается в том, что какие бы жесткие не предъявлялись требования, какими бы они ни были по своему содержанию и форме, личность все равно принимает их и трансформирует для себя самой в соответствии с характером и степенью своей субъективности - уровнем развития сознания, сформированности потребностей, развития способностей воспитанности характера. И не кто-то другой, а сама личность ставит перед собой цели, выбирает пути для их достижения и приходит к тем или иным результатам [2].

М.Г. Гарунов считает необходимым формировать у будущих специалистов следующие умения самообразовательной деятельности:

- планировать самостоятельную работу;

- использовать современный справочно-библиотечный аппарат, библиографические и источниковедческие справочники, в том числе и компьютерные банки данных;

- пользоваться методикой партитурного, ознакомительного чтения и скорочтения;

- составлять рефераты и обзоры по разнообразным информационным материалам;

- составлять планы, конспекты и тексты публичных выступлений;

- осуществлять самоконтроль за работой, объективно оценивать результат;

- пользоваться основами гигиены умственного труда, необходимой для повышения эффективности самообразовательной деятельности [3].

Условия экономической неопределенности все настойчивее требуют от высшей школы подготовки специалистов, отвечающих так называемому евростандарту, то есть, владеющих тем набором качеств и свойств, которым придается особое значение при подготовке инженеров в странах Европейского сообщества [4]. Помимо профессиональной направленности и компетентности стадия профессионализации (высшего уровня выполнения деятельности), по мнению ряда ученых, обеспечивается также и профессионально важными качествами и способностями. В работах В.Д. Шадрикова разработано понятие <интегративного ансамбля> (симптомокомплекса), которое и влияет на производительность и результативность труда в процессе профессионализации личности [5]. Для каждой профессии существует свой ансамбль профессиональных характеристик. В зарубежной педагогике они получили название <ключевые квалификации> [6, 7]. В работах Э.Ф. Зеера, Е.А. Климова, С.Я. Батышева, Н.А. Алексеева в ранг ключевых квалификаций включены: коммуникативность, ответственность, рефлексия, способность к сотрудничеству, профессиональная самостоятельность, способность к саморазвитию, инициативность, сверхнормативная профессиональная активность и др. Творческая самостоятельность, таким образом, входит в состав ключквалификаций в качестве базовой основы. Под творческой самостоятельностью мы понимаем: умение самостоятельно добывать нужную информацию, вычленять проблему и искать пути ее рационального решения, критически анализировать получаемые знания, умения, навыки и применять их для решения новых задач.

В этих условиях требуются новые технологии, методы и формы подготовки будущих специалистов, способные видоизменить не столько отбор содержания для усвоения, сколько структуру учебного материала, приспособленные для переоформления способов работы со знанием и его употреблением.

Развитие творческой самостоятельности студентов будет проходить наиболее эффективно, если:

- учитываются их способности и склонности к определенному виду профессиональной деятельности;

- познавательная деятельность будущего специалиста носит преимущественно активный, преобразовательный характер;

- максимально используется и стимулируется индивидуальная творческая деятельность студента, интегрированная с его самообразованием.

Ведущая идея технологии учебного проектирования (ТУП) заключается в том, что она рассматривает процесс обучения как активное вовлечение обучающегося в конструирование своих собственных знаний и понимает его как динамичный процесс, во время которого учащийся использует все доступные ему источники познания для построения собственного мировоззрения. Обучающийся в этом случае становится субъектом учебной деятельности, что, согласно теории Б.Г. Ананьева, означает освоить эту деятельность, овладеть ею в полной мере, стать способным к ее осуществлению и творческому преобразованию. Только активный, самостоятельно организующий свою деятельность студент может стать полноправным субъектом педагогического взаимодействия, который готов и способен к педагогическому общению и к поисково-эвристической деятельности.

П.И. Пидкасистый,Л.М. Фридман, М.Г. Гарунов считают, что проектирование технологий в системе высшего профессионального образования должно осуществляться на основе следующих взаимосвязанных принципов, сфокусированных на учении через взаимодействие теории и практики, сочетании индивидуальной и коллективной работы, учебы с игрой, наставничества и самообразования: обучение на основе интеграции науки с производством, профессионально-творческая направленность обучения, ориентированность обучения на личность, ориентированность обучения на развитие опыта самообразовательной деятельности будущего специалиста [1].

ТУП предоставляет возможность каждому обучаемому усвоить современную методологию творчества, учит целенаправленно использовать законы технических и других систем, формирует системное мышление, позволяет не только развить исходный творческий потенциал, но и сформировать потребность в дальнейшем самопознании, творческом саморазвитии, а также объективную самооценку.

М.М. Зиновкина полагает, что критериями оценки эффективности формирования структуры творческого системного инженерного мышления студентов может служить их способность:

- осуществлять системный анализ проблемной ситуации, технической системы;

- выявлять из расплывчатой проблемной ситуации задачу и корректно ее формулировать;

- видеть, формулировать противоречия и целенаправленно разрешать их, принимая нестандартные решения;

- генерировать оригинальные технические идеи;

- выдвигать гипотезы;

- адекватно формулировать <идеальный конечный результат>;

- вести целенаправленный многовариантный поиск решения творческой задачи или проблемы;

- осуществлять объективную оценку творческих инженерных решений;

- сознательно преодолевать собственную инерцию мышления (т.е. отходить от однажды выбранного взгляда на проблему)

- целенаправленно осуществлять прогноз развития технических систем;

- мыслить <многоэкранно>;

- вести <инжиниринг> - целенаправленный поиск необходимой научно-технической информации по проблеме [8].

Достичь этих целей можно только при определенном способе организации самостоятельной деятельности студентов, когда на первый план выходит проблема мотивации. Мотивация самостоятельной учебной работы не менее важна чем способ организации, условия и методика работы над проектом.

Организационными и психолого-педагогическими условиями, позволяющими обеспечить формирование творческой самостоятельности и инициативы на основе ТУП, мы считаем:

1.Переход от обучения в аудитории к обучению в малых группах по 2-4 человека в лабораториях. В этом случае студенты, обсуждая проблему, организуют "мозговые атаки", используют , выполняют экспериментальные упражнения. Поскольку задания на проект носят, как правило, межпредметный характер, то студенты вынуждены <конструировать> интегрированные знания из учебных и научных пособий, словарей, справочников.

2.Работа в режиме самостоятельного поиска знаний и кооперирования усилий для достижения групповых целей. Каждый член группы ищет материал по своей части проекта, затем они собираются и обмениваются информацией. Студенты добросовестно выполняют свою часть работы, так как итоговая оценка зависит от того, как команда в целом решила задачу.

3. Замена текущего контроля знаний, умений, навыков на тестирование промежуточных этапов работы.

4. Высокий уровень самостоятельности. Студенты самостоятельно выполняют весь проект, преподаватель же руководит поиском нужной информации, стимулирует студентов к выявлению необходимых фактов, гипотез, теорий, которые позволяют им лучше понять тему.

5. Переход от усвоения всеми студентами одного и того же материала к овладению различным материалом и разными способами учения. В процессе взаимодействия студенты обучают друг друга, что хорошо развивает у них навыки кооперации и сотрудничества.

6. Педагогическое взаимодействие между студентом и преподавателем выстраивается в фасилитационном режиме. Преподаватель изменяет свою позицию информатора, транслятора знаний, контролера обученности учащегося на позицию фасилитатора. Только в этом случае студенты воспринимают цели преподавателя как свои собственные, что существенно влияет на успех, обеспечивает высокий уровень активности, осознанности и мотивированности их действий.

Работа со студентами на основе ТУП позволяет обучить их известным методам поиска решений творческих задач, ознакомить с методологией эвристики, с законами развития технических систем, что в целом не только усиливает аналитические функции мозга, но и учит их синергетическому подходу к решению профессиональных задач. При этом в полной мере реализуется один из дидактических принципов - принцип осознанной перспективы, мобилизующий силы и энергию индивида на достижение личностно-значимой цели. Существенно, что усвоение знаний не сводится к их восприятию, запоминанию и воспроизведению. Знания становятся достоянием личности в результате ее собственной, самостоятельной интеллектуальной деятельности. Главной целью преподавателя становится формирование у студентов сильного мышления.

Понятие <сильное мышление> введено в педагогический научный фонд Ю.Ф. Тимофеевой. Сильное мышление в отличие от творческого мышления поддается <инструментальному воздействию>, управлению и контролю и может формироваться в процессе профессиональной подготовки студентов [9]. Сильное мышление является базовым основанием творческого мышления. Овладение студентом комплексом знаний, включенным в структуру сильного мышления, делает решение творческих задач и получение требуемого результата более гарантированным, облегчает преодоление психологических барьеров, преграждающих путь к новым продуктивным решениям, вызывает стремление индивида к самосовершенствованию и саморазвитию, постоянному повышению собственного потенциала, умению разумно им распоряжаться.

Человек,владеющий сильным мышлением, обладает следующими знаниями, умениями и навыками:

- умеет видеть систему в ее связях, элементах, подсистемах, в динамике;

- владеет аппаратом формальной логики, то есть умеет при дефиците данных для решения задачи выстраивать причинно-следственные цепочки с необходимой степенью разветвленности для выявления скрытых ресурсов решения задачи;

- владеет приемами построения различного рода классификаций и нахождения закономерностей в массиве фактов;

- знаком с приемами моделирования проблемных ситуаций и объектов техники;

- обучен эвристическим методам и приемам решения задач;

- знает законы развития технических систем (ЗРТС), что позволяет ему сознательно управлять процессами совершенствования техники и прогнозировать пути ее развития;

- владеет инструментальным аппаратом теории развития технических систем (ТРТС);

- знает и применяет алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ);

- владеет функционально-физическим анализом (ФФА);

- знаком с функционально-стоимостным анализом (ФСА).

Для формирования сильного мышления мы используем проекты различных типов:

- учебные и учебно-информационные;

- учебно-исследовательские;

- научно-исследовательские (творческие).

Проекты должны отвечать следующим требованиям: 1) быть посильными для обучаемых, но при этом отличаться высоким уровнем трудности; 2) иметь общественно полезную значимость, рыночную стоимость и быть ориентированными на производство; 3) должны предусматривать коллективную производственную деятельность студентов, а также включенность их в производственный или научный коллектив; 4) должны требовать от обучаемых активного применения теоретических знаний и привлечения научной, справочной и другой литературы, экономических расчетов, самостоятельной разработки проекта изделия, технологической карты его получения, плана действий по его реализации. Самое главное заключается в том, чтобы каждый студент самостоятельно проделал полный производственный цикл: от замысла, изготовления до поиска рынка сбыта или его реализации.

Все проекты рассчитаны на опыт работы с компьютером и средствами телекоммуникаций, поскольку одной из дидактических целей применения ТУП является вовлечение студентов в среду информационных технологий.

Важным условием для развития сильного мышления студентов и их творческой активности является применение нетрадиционных методов обучения, помогающих выработать умения решать новые проблемы и способствующих более продуктивной умственной деятельности. Нам представляется наиболее целесообразным применение следующих методов.

1. Методы с применением затрудняющих условий:

1.1. Метод новых вариантов - заключается в требовании выполнить задание по-другому, найти новые варианты его выполнения, когда уже имеется несколько вариантов решения.

1.2. Метод информационной недостаточности - применяется тогда, когда ставится задача особой активности на первых этапах конструкторской деятельности студентов. Для этого исходное условие задачи представляется с явным недостатком данных.

1.3. Метод информационной насыщенности - основывается на включении в исходное условие задачи заведомо излишних сведений.

2. Методы группового решения творческих задач:

2.1. Метод Дельфи - помогает выбрать из предлагаемой серии альтернатив лучшую.

2.2. Метод <черного ящика> - решение проблем на основе этого метода осуществляется посредством анализа конкретных ситуаций, которые подбираются таким образом, что при их анализе участники дискуссии невольно затрагивают вопросы возникновения дефектов, Сущность метода <черного ящика> состоит в том, что причины дефектов выявляются как бы косвенным путем. Здесь развязывается творческая инициатива людей.

2.3. Метод дневников - каждый член группы записывает все возникающие по обсуждаемой проблеме идеи в течение какого-либо времени, после обсуждают подготовленный материал на заседании.

3. Методы коллективного стимулирования творческих поисков:

3.1. Метод мозгового штурма - учит свободно обсуждать проблему, высказывать предположения о путях ее решения, высказывать как можно больше идей.

3.2. Метод синектики - позволяет студентам научиться формулировать проблемы, составляющие ее элементы, выделять главную цель поиска, искать аналогии решения задач самого разнообразного характера.

3.3. Методы <АРИЗ-ТРИЗ> - строятся на системе логических операций, подчиненных закономерностям развития технических систем.

Систему формирования сильного мышления студентов в процессе обучения с использованием технологии учебного проектирования можно представить схемой, изображенной на рис.1.

Таким образом, ключевой характеристикой ТУП является сосредоточенность на обучаемом. Он выступает активным субъектом учебной деятельности с осознанным отношением к способу организации этой деятельности.

Алгоритм образовательных действий студентов строится на целенаправленном взаимодействии преподавателя и студента, которое учитывает мотивацию и индивидуальные особенности учащихся, позволяет каждому студенту составить свой конкретный план действий и руководствоваться им, подразумевает рефлексию обучаемыми своих действий. Учебные проекты обеспечивают переход от теоретических знаний к их практическому применению, способствуют развитию сильного мышления.

Развитие сильного мышления студентов посредством технологии учебного проектирования значительно расширяет возможности учебного процесса технического вуза и, соответственно, повышает уровень их общей культуры.

Целеполагаемые компоненты

Функции Задачи Принципы

- обучающие;

- развивающие;

- воспитывающие

- обучить работать с основными источниками технической и социальной информации;

- развить умения и навыки оформления продукта труда;

- освоение технологических процедур интеллектуального труда и методологии технического творчества;

- освоение логики технического мышления, в том числе рефлексии;

- планирование, реализация и оценка своей познавательной деятельности;

- формирование коллизийности мышления (умение видеть противоречие; обнаружить отклонение, ошибку, брак; знание путей решения);

- обучить самообразовательной деятельности (как условие готовности специалиста приспосабливаться к изменяющимся условиям производства);

- развитие ответственности за принятое техническое решение;

- готовность к техническому творчеству (способность разрабатывать новые способы деятельности)

- ориентированность обучения на развитие опыта самообразовательной деятельности будущего специалиста;

- ориентированность обучения на личность;

- профессионально-творческая направленность обучения;

- обучение на основе интеграции с наукой и производством;

- принцип осознанной перспективы

Средства

Содержание Формы Методы Условия

- учебный проект;

- учебно-исследовательский проект;

- научно-исследовательский проект

- игровая;

- индивидуально-групповая;

- коллективная;

- самообразовательная

- с применением затрудняющих условий;

- группового решения творческих задач;

- коллективного стимулирования

- переход к обучению в малых группах;

- достижение групповых целей;

- тестирование промежуточных этапов работы;

-высокий уровень самостоятельности;

- овладение разными способами учения;

- педагогическая фасилитация

Уровень сформированности сильного мышления

Коррекция процесса формирования сильного мышления студентов и управление ТУП

Рис.1. Модель формирования сильного мышления студентов в процессе обучения с использованием ТУП.

Библиографический список

1.Пидкасистый П.И., Фридман Л.М., Гарунов М.Г. Психолого-дидактический справочник преподавателя высшей школы. М.: Педагогическое общество России, 1999. 354 с.

2. Бодалев А.А. Психология о личности. М.: Изд-во МГУ, 1988. С. 188.

3. Гарунов М.Г. Развитие творческой самостоятельности специалиста // Высшее образование в России. 1998. © 4. С. 83-86.

4. Зеер Э.Ф. Психология личностно ориентированного профессионального образования. Екатеринбург: Изд-во Ур. Гос. проф.-пед. ун-та, 2000.

5.Шадриков В.Д. Деятельность и способности. М., 1994.

6. Beiderwiden K. Schlusselqualifikationen erfordern offene Methoden in der Berufsbildung // Zeitschrift fur Berufts - und Wirtschafts - padagogik. 1994. Bd. 90. H. 1.

7. Martens D. Schlusselqualifikationen / Thesen zur Schulung fur eine moderne Gesellschaft // Mitteilungen aus der Arbeitsmarkt - und Berufsforschung. H. 4.

8.Зиновкина М. Креативная технология образования // Высшее образование в России. 1999. © 3. С. 101.

9.Тимофеева Ю.Ф. Системно-модульный подход в формировании творческой личности учителя технологии. Автореф. : докт. пед. наук. М., 2000.