CC BY
27УДК 37.022:37.032:378.1
МЕТОДОЛОГИЯ ДОВУЗОВСКОГО ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ШЕСТОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УКЛАДА*
А. А. Лепешев1, В. В. Куимов1, Д. А. Толстой2, А. В. Козлов1, Т. В. Погребная3, О. В. Сидоркина4
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
2Ассоциация «Сибирский научно-образовательный консорциум» Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 75 3МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 10 с углубленным изучением отдельных предметов имени академика Ю. А. Овчинникова» Российская Федерация, 660017, г. Красноярск, ул. Ленина, 114 4МБОУ «Средняя школа № 82» Российская Федерация, 660074, г. Красноярск, ул. акад. Киренского, 19 Е-mail: [email protected]
Рассматриваются особенности методологии обучения в специализированных инженерно-технологических классах, формирующих качества инноваторов у абитуриентов инновационных университетов, в особенности высокотехнологичного аэрокосмического профиля.
Ключевые слова: PBL, STEM, STEAM, FabLab, ТРИЗ.
METHODOLOGY OF PRE-UNIVERSITY ENGINEERING EDUCATION
FOR THE SIXTH TECHNOLOGICAL STRUCTURE
A. A. Lepeshev1, V. V. Kuimov1, D. A. Tolstoy2, A. V. Kozlov1, T.V. Pogrebnaya3, O. V. Sidorkina4
1 Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2Association "Siberian Scientific and Educational Consortium" 75, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
3MBOU "Secondary School № 10" 114, Lenina Str., Krasnoyarsk, 660017, Russian Federation
4MBOU "Secondary School № 82" 19, Acad. Kirensky Str., Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The research considers features of learning methodology for the specialized engineering and technological classes forming qualities of innovators at the innovative universities entrants, especially a hi-tech space profile.
Keywords: PBL, STEM, STEAM, FabLab, TRIZ.
В процессе перехода к шестому технологическом укладу лидируют наиболее инновационные отрасли, в числе которых аэрокосмическая отрасль. Ядро шестого технологического уклада составляют нанотехно-логии, нанобиотехнологии, информационные технологии, когнитивные науки, социогуманитарные технологии, а также конвергенция нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий (НБИКС-конвергенция, NBIC-convergence). Человек все более «вытесняется» из сферы производства материальной продукции, которое во все большей степени осуществляется роботами и станками с ЧПУ, с применением аддитивных технологий, и все более вовлекается в сферу произ-
водства интеллектуальной продукции, включая инновационные решения, «ноу-хау», изобретения. Соответственно, труд будущего инженера становится все более творческим, а аддитивные технологии существенно ускоряют и упрощают процесс изготовления и экспериментального исследования опытных образцов на основе создаваемых инновационных идей.
Поэтому перед инженерным образованием возникает вызов: необходимо не только сообщать студентам современные знания в названных и других областях, но и учить их создавать инновационные идеи, изготавливать на современном оборудовании и исследовать экспериментальные образцы.
* Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 16-16-24023/17-ОГОН.
Решетневские чтения. 2017
Ответом на этот вызов в мировом инженерном образовании являются разработки новых обучающих систем. Все шире распространяются проблемное обучение (Problem Based Learning, PBL) [1].
В наибольшей степени в системе довузовской подготовки (pre-university education) внедряется система STEM (Science - Technology - Engineering -Mathematics, Наука - Технология - Инженерия - Математика), которая в последнее время преобразуется в STEAM путем добавления Art - Искусства [2]. PBL и STEM (STEAM) предназначены в первую очередь, для активизации генерации идей. Для изготовления и апробации опытных образцов и макетов получили широкое распространение лаборатории цифрового производства FabLab (3Б-принтеры, лазерные граверы и др.), которую часто называют глобальной сетью [3]. В отечественных системах образования и молодежной политики модель FabLab реализуется в Центрах молодежного инновационного творчества (ЦМИТ), Фаблаб-ангарах и Детских технопарках [4]. Наиболее известная и популярная инициатива в мировом, в том числе отечественном, инженерном образовании - CDIO (Conceive - Design - Implement -Operate, Задумай - Спроектируй - Внедряй - Управляй) [5]. Эта система дополняет инженерное образование новыми видами деятельности студентов, вследствие чего возникает задача оптимального распределения учебного времени [6].
Анализ перечисленного показывает, что в настоящее время достаточно удачно решена задача изготовления и апробации опытных образцов и макетов, однако не полностью решена задача стабильной генерации инновационных решений. Это побудило авторов к разработке методологии инженерного образования, повышающей эффективность обучения генерации инновационных решений. Авторами учтено, что в ряде ведущих мировых инженерных университетов, включая Массачусетский технологический институт -родоначальник инициативы CDIO, вне рамок вышеназванных систем, ведется обучение методам генерации инновационных решений. При этом такие дивергентные методы, как, например, «мозговой штурм», морфологический анализ, латеральное мышление и др. все больше уступают место созданной российским ученым Г.С. Альтшуллером теории решения изобретательских задач, ТРИЗ (Theory of Inventive Problems Solving, TRIZ). Эта теория все шире применяется ведущими транснациональными корпорациями для создания инноваций. Например, в корпорациях Intel и Samsung действуют ТРИЗовские подразделения, и в СМИ (например, Forbes) утверждается, что ТРИЗ экономит им сотни миллионов долларов. Если в зарубежных университетах ТРИЗ преподается, как отдельная дисциплина, то в России, на родине ТРИЗ, создана система ТРИЗ-педагогика [7], совмещающая изучение ТРИЗ с другими дисциплинами и школьными предметами, таким образом решая проблему учебных часов и повышая качество изучения этих дисциплин и предметов. Авторами настоящей статьи разработаны новые методы в системе ТРИЗ-педагогика: метод изобретения знаний и метод инновационных
проектов [7], распространившие ее на все этапы учебного процесса. ТРИЗ-педагогика соответствует также требованиям ЮНЕСКО к образованию в интересах устойчивого развития [8]. Есть опыт, в том числе у авторов статьи, по созданию учащимися инновационных проектов - победителей и призеров Всероссийских конкурсов, изобретений. Поэтому в разрабатываемом авторами по гранту РФФИ и Краевого Фонда науки методологическом обеспечении Новой политехнической школы - инновационной системы обучения в инженерно-технологических классах, предусматривается выполнение первого этапа CDIO -Conceive - учащимися этих классов в ходе проектной деятельности [9].
Библиографические ссылки
1. Problem Based Learning, PBL [Электронный ресурс]. URL: http://dom-hors.ru/rus/files/arhiv_zhurnala/ pep/2017/2/economics/lazyrin.pdf (дата обращения: 12.09.2017).
2. STEM to STEAM. [Электронный ресурс]. URL: http://stemtosteam.org (дата обращения: 12.09.2017).
3. FabFoundation [Электронный ресурс]. URL: http://www.fabfoundation.org/index.html (дата обращения: 12.09.2017).
4. Кванториум. Федеральная сеть детских технопарков [Электронный ресурс]. URL: http://fablab24.ru (дата обращения: 12.09.2017).
5. CDIO. [Электронный ресурс]. URL: http://www.cdio.org (дата обращения: 12.09.2017).
6. Подлесный С. А., Козлов А. В. CDIO: цели и средства достижения // Инженерное образование. 2014. № 16. С. 8-13.
7. Погребная Т. В., Козлов А. В., Сидоркина О. В. Методы изобретения знаний и инновационных проектов на основе ТРИЗ. Красноярск: СФУ, 2010. 180 с.
8. Козлов А. В., Погребная Т. В., Сидоркина О. В. ОУР в ассоциированных школах ЮНЕСКО. Дидактика устойчивого развития / Вестник ЮНЕСКО. 2013. № 18. С. 228-237.
9. Сидоркина О. В., Погребная Т. В. CDIO в непрерывной подготовке школа-вуз: этап «Conceive» в довузовской подготовке // Инженерное образование. 2014. № 16. С. 47-53.
References
1. Problem Based Learning, PBL. Available at: http://dom-hors.ru/rus/files/arhiv_zhurnala/pep/2017/2/ economics/lazyrin.pdf (accessed: 12.09.2017).
2. STEM to STEAM. Available at: http://stemtosteam. org (accessed: 12.09.2017).
3. FabFoundation Available at: http://www.fabfounda-tion.org/index.html (accessed: 12.09.2017).
4. [Quantorium. Federal network of children's science and technology parks]. Available at: http://fablab24.ru (accessed: 12.09.2017). (In Russ.)
5. CDIO. Available at: http://www.cdio.org (accessed: 12.09.2017).
6. Podlesny S. A., Kozlov A. V. CDIO: Objectives and Means of Achievement. Engineering Education, 2014. Vol. 16. P. 8-13.
7. Pogrebnaya T. V., Kozlov A. V., Sidorkina O. V. [Methods of Knowledge Invention and Innovative Projects based on TRIZ]. Krasnoyarsk : SibFU publishing and printing complex, 2010. 180 р.
8. Kozlov A. V., Pogrebnaya T. V., Sidorkina O. V. ESD in UNESCO Associates Schools. Didactics of Sustainable Development // Vestnik UNESCO. 2013. № 18. P. 228-237.
9. Sidorkina O. V., Pogrebnaya T. V. CDIO within the System of Continuous Education "From School to Higher Education Institution (HEI)": Stage "Conceive" at School // Engineering Education. 2014. Vol. 16. P. 44-49.
© Лепешев А. А., Куимов В. В., Толстой Д. А., Козлов А. В., Погребная Т. В., Сидоркина О. В., 2017
