Развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля

Вехтер, Евгения Викторовна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля

Автореферат

Автор научной работы: Вехтер, Евгения Викторовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Томск
Год защиты: 2012
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля"

На правах рукописи

ВЕХТЕР Евгения Викторовна

РАЗВИТИЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ БАКАЛАВРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

13.00.08 - теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

1 С : ;

Москва-2012

005042818

Работа выполнена на кафедре инженерной педагогики ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Научный руководитель - доктор педагогических наук, профессор

Минин Михаил Григорьевич

Официальные оппоненты: Сазонова Зоя Сергеевна -

доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», декан факультета повышения квалификации преподавателей;

Жукова Напит ья Михайловна -кандидат педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина», профессор кафедры педагогики и психологии

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный

технический университет имени И.И. Ползунова»

Защита состоится «24» мая 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.04 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГБОУ ВПО МГАУ) по адресу: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 58, ауд. 222.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан «23» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Назарова Людмила Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Одной из главных задач системы высшего профессионального образования в условиях развития высокотехнологичного сектора производств является усиление внимания к проблеме подготовки специалистов технического профиля качественно нового уровня, а именно формирование активной творческой личности, способной и готовой самостоятельно определять и решать комплексные инженерно-технические проблемы, выходящие за пределы стандартных ситуаций, проектировать и конструировать сложные ресурсоэффек-тивные технические объекты и системы, а также осознанно оценивать результаты своей профессиональной деятельности.

Несмотря на то что современное разделение труда в области инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации инженеров, базовой составляющей любой инженерно-технической деятельности является проектно-конструкторская деятельность, успешность которой зависит от сформированное™ у выпускников соответствующих компетенций.

Актуальность исследования определяется тем, что в связи с переходом на двухуровневую систему образования и компетентностно-ориентированные ФГОС В ПО перед педагогической наукой возникает задача поиска новых подходов к организации образовательного процесса, основанных на формировании совокупности профессиональных и общекультурных компетенций, которые позволят выпускнику стать конкурентоспособным на рынке труда и профессионально реализо-вываться в широком спектре отраслей экономики.

Проблема исследования. В отечественной и зарубежной профессиональной педагогике проблеме педагогического проектирования и формирования профессиональных компетенций, занимались В.И. Байденко, A.A. Вербицкий, И.А. Зимняя, Э.Ф. Зеер, A.B. Коржуев, P.M. Петрунева, Ю.П. Похолков, В.А. Попков, З.С. Сазонова, Ю.Г Татур, A.B. Хуторской, С.Е. Шишов, А.И. Чучалин и др.

Проблеме развития проектно-конструкторских компетенций посвящены работы С.И. Осиповой, Э. де Грааф, А. Колмос и др.

Вместе с тем, несмотря на большое количество исследований в области ком-петентностного подхода, многие вопросы его практической реализации изучены недостаточно: не в полной мере раскрыты механизмы развития проектно-конструкторских компетенций у бакалавров технического вуза и не изучены вопросы применения этих механизмов в научно-педагогической практике.

Анализ педагогической литературы и образовательной практики в системе высшего профессионального образования показал, что решение проблемы повышения эффективности подготовки студентов технического профиля к решению своих профессиональных задач, прежде всего проектно-конструкторских, связано с необходимостью разрешения основных противоречий:

- между высокими потребностями современного общества в высококвалифицированных специалистах в области техники и технологии, способных вести эффективную проектно-конструкторскую деятельность, и существующей практикой подготовки таких специалистов в рамках традиционных подходов к организации учебного процесса, не учитывающих современные стандарты и требования к качеству подготовки, а также потребности развивающегося высокотехнологичного производства и рынка труда;

- между потребностью использования в учебном процессе технических вузов новых подходов в обучении, направленных на развитие проектно-конструкторских компетенций, и недостаточной готовностью преподавательского состава к их реализации в образовательном процессе.

Названные противоречия позволили выделить как значимую для современной педагогической науки и образовательной практики в техническом вузе проблему поиска условий и механизмов, влияющих на эффективное развитие проектно-конструкторских компетенций у студентов технических направлений подготовки, и определить тему диссертационного исследования «Развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля».

Объект исследования - процесс подготовки к проектно-конструкторской деятельности студентов технического вуза.

Предметом исследования является развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля.

Цель исследования заключается в теоретическом обосновании, разработке и апробации модели организации учебного процесса, обеспечивающей развитие у студентов технического профиля компетенций, необходимых для ведения эффективной проектно-конструкторской деятельности.

Гипотеза исследования. Развитие проектно-конструкторских компетенций у студентов технических вузов будет проходить эффективно, если:

- определена сущность и составляющие проектно-конструкторской компетентности бакалавров, которые являются основным вектором их развития;

- разработана и внедрена модель развития проектно-конструкторских компетенций, состоящая из двух взаимосвязанных структурных компонентов (концептуального и процессуально-содержательного);

- выявлен и реализован комплекс организационно-педагогических условий эффективного функционирования разработанной модели;

- осуществляется специальная подготовка преподавателей, позволяющая обеспечить их готовность к развитию проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля.

В соответствии с проблемой, целью и гипотезой исследования были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Выявить сущность и составляющие проектно-конструкторской компетентности как базовой составляющей будущей профессиональной деятельности бакалавров, на основе анализа современных требований к результатам обучения.

2. Теоретически обосновать и разработать модель развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров техники и технологии с учетом современных требований к подготовке высококвалифицированных специалистов.

3. Выявить комплекс организационно-педагогических условий, обеспечивающих эффективность функционирования разработанной модели.

4. Экспериментально проверить разработанную модель, основанную на совокупности организационно-педагогических условий, способствующих формированию проектно-конструкторских компетенций.

5. Разработать и реализовать комплекс программ повышения квалификации преподавателей к использованию в педагогической деятельности новых подходов

в обучении, обеспечивающих эффективное развитие проектно-конструкторских компетенций.

A.A. Вербицкий, И.А. Зимняя, Б. Оскарссон, P.M. Петрунева, Дж. Равен, H.A. Селезнева, Ю.Г. Татур, A.B. Хуторской, В.Д. Шадриков, Б.Д. Эльконин и др.); по технологическому подходу к обучению (JI. Андерсон, М.Е. Бершадский, В.П. Бес-палько, Б. Блум, М.Т. Громкова, Т.А. Ильина, Г.В. Лаврентьев, Н.Б. Лаврентьева, М.М. Левина, Г.К. Селевко и др.); по системному подходу (В.Г. Афанасьев,

B.C. Ильин, В.В. Краевский, В.И. Кремянский и др.); по деятельностному подходу (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, C.B. Кривых, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.); по концепции личностно ориентированного обучения (Е.В. Бондаревская, Э.Ф. Зеер, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); по проектному и проблемно-ориентированному обучению (Э. де Грааф, В.В. Гузеев, А. Колмос, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин, Е.С. Полат, М.Н. Скаткин и др.); по педагогической подготовке преподавателей инженерных вузов (Н.М. Жукова, В.П. Косырев, П.Ф. Кубрушко, М.Г. Минин, В.М. Приходько, Г.Н. Стайнов, И.В. Федоров и др.).

Методы исследования: аналитические (анализ педагогической литературы и образовательных программ в области техники и технологии); формирующие (теоретические и практические учебные занятия, индивидуальные и групповые консультации); эмпирические (педагогический эксперимент, наблюдение, анкетирование); диагностические (тестирование, индивидуальные и групповые беседы, экспертная оценка); методы статистического анализа результатов экспериментальной работы.

Опытно-экспериментальная база исследования. Исследовательская работа осуществлялась на базе кафедры «Начертательная геометрия и графика» и Научно-учебной лаборатории 3 D-моделирования, входящих в состав Института кибернетики ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (ТПУ). Экспериментальная работа проводилась в течение 2007-2011 гг. В педагогическом эксперименте принимали участие студенты Института кибернетики (ИК) и Института природных ресурсов (ИПР) ТПУ.

Этапы исследования. Диссертационное исследование проводилось в период с 2006 по 2011 гг. в три этапа.

Первый этап (2006-2007 гг.) - определялась проблема исследования и изучалась степень ее разработанности в отечественной и зарубежной педагогической теории и практике; определялись цель и задачи исследования; формулировалась гипотеза и определялась методология изучения проблемы; изучались международные и национальные требования к профессиональным компетенциям бакалавров техники и технологии; анализировалось состояние существующей системы профессиональной подготовки бакалавров технического профиля.

ный анализ полученных результатов педагогического исследования, на основе которых осуществлялась корректировка модели и условий ее функционирования.

Третий этап (2010-2011 гг.) - продолжался формирующий эксперимент по развитию проектно-конструкторских компетенций с использованием разработанной модели, проводился анализ полученных результатов педагогического эксперимента, их систематизация и обобщение; формулировались выводы; осуществлялась работа по оформлению диссертации.

Научная новизна результатов исследования

1. Сформирован и охарактеризован обобщенный перечень проектно-конструкторских компетенций, включающий в себя способность: определять и анализировать проблемы в области профессиональной деятельности, разрабатывать варианты рещения этих проблем; использовать методологию проектирования и конструирования; использовать информационные технологии для эффективного решения проектно-конструкторских задач; производить оценку экономической эффективности проектируемого объекта.

2. Доказана целесообразность сочетания технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения, которые могут быть реализованы для любой учебной вузовской дисциплины и образовательной программы подготовки бакалавров технического профиля с целью формирования их проектно-конструкторских компетенций.

3. Выявлен и экспериментально обоснован комплекс организационно-педагогических условий, необходимых для эффективной подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности (компоненты основной образовательной программы (ООП), информационно-методическое обеспечение учебного процесса, используемые технологии обучения, научно-педагогический состав, система оценки результатов обучения).

Теоретическая значимость исследования заключается в конкретизации понятийно-терминологического аппарата и расширении знания о формировании проектно-конструкторских компетенций студентов технического вуза за счет определения сущности и структуры проектно-конструкторской компетентности. Вкладом в педагогическую теорию является выявление факторов, влияющих на эффективность организации и реализации образовательного процесса подготовки студентов к будущей проектно-конструкторской деятельности: использование технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения; разработка организационно-педагогических условий; дидактического и методического обеспечения; формирование готовности преподавателей вуза к эффективному применению новых форм и методов обучения.

Практическая значимость исследования

1. Разработана и внедрена в образовательный процесс ТПУ модель развития и самосовершенствования проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля, основанная на интеграции технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения и обеспечивающая непрерывность процесса подготовки студентов к проектно-конструкторской деятельности в течение всего периода обучения.

2. Определено содержание и внедрена в учебный процесс ТПУ программа повышения квалификации преподавателей «Проблемно-ориентированное проект-

нов обучение в структуре основных образовательных программ нового поколения» как важное условие реализации разработанной модели.

3. Для обеспечения методической поддержки программы повышения квалификации преподавателей разработано (при участии автора) учебное пособие «Про-ектно-организованное обучение в высшей профессиональной школе», содержащее различные аспекты организации проектной деятельности студентов, в том числе вопросы разработки методического обеспечения самостоятельной проектной деятельности и подготовки презентации учебно-научного проекта.

Материалы диссертации могут быть использованы в процессе исследования вопросов дидактики проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения, в организации образовательной деятельности российских технических вузов и в системе повышения квалификации преподавателей.

На защиту выносятся:

1. Сущность проектно-конструкторской компетентности как интегративной характеристики выпускника-бакалавра, проявляющейся в способности и готовности к проектированию и конструированию на основе владения специальными проектно-конструкторскими знаниями, умениями и навыками; использования современных информационных технологий и средств проектирования; обоснованного выбора оптимального варианта решения в условиях многокритериальности и неопределенности; учета быстрого изменения техники и технологий; способности к инженерному творчеству и самообразованию в течение всей жизни.

2. Модель развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля, основанная на использовании технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения и рассматриваемая как целостная многоуровневая динамическая система, включающая в себя: структурные компоненты организации образовательного процесса; дидактические составляющие учебного процесса; этапы формирования, критерии и уровни сформированное™ проектно-конструкторских компетенций.

3. Организационно-педагогические условия, обеспечивающие эффективность реализации разработанной модели, включающие в себя: наличие информационно-методической поддержки, обеспечивающей процесс подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности; использование технологий обучения, способствующих эффективному развитию проектно-конструкторских компетенций; уровень подготовленности преподавателей технических вузов в области методологии и технологии организации образовательного процесса; наличие адекватной системы оценки уровня сформированное™ проектно-конструкторских компетенций.

4. Содержание программы повышения квалификации преподавателей технических вузов по вопросам применения технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения, обеспечивающих эффективное формирование проектно-конструкторских компетенций.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены опорой на методологические положения системного, деятельностного, личностно ориентированного, компетентностного подходов; целесообразным сочетанием комплекса теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его предмету, цели и задачам; положительными результатами исследования и статистической обработкой полученных результатов экспериментальной работы.

Апробация результатов исследования. Основные идеи и результаты исследования докладывались и обсуждались на заседаниях и методических семинарах кафедры инженерной педагогики ТПУ, на международных и всероссийских конференциях по проблемам инженерного образования и дополнительного профессионального образования: «Кадровое обеспечение инновационных процессов в экономике и образовании России» (Казань, 2008); «Дополнительное профессиональное образование: от спроса до признания» (Москва, 2009); Международная научно-практическая конференция (Усть-Каменогорск, 2009); «Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации» (Саратов, 2009, 2010); «Современное образование: перспективы развития многопрофильного технического университета» (Томск, 2010); «Проектное обучение в инженерном образовании» (Барселона, 2010); «Система профессионального образования: структура, технологии, кадры» (Москва, 2010); «Образование в XXI веке: Проблемы и перспективы» (Пенза, 2010); «Проектное обучение в инженерном образовании» (Лиссабон, 2011). Авторская программа повышения квалификации преподавателей «Проблемно-ориентированное проектное обучение в структуре основных образовательных программ нового поколения» прошла успешную апробацию в рамках международного семинара «Проблемно-ориентированное обучение - инновационная образовательная модель» (июнь 2010 г.) и конференции-семинара «Модернизация образовательных программ: российско-европейский опыт» (ноябрь 2011 г.) при участии Венского университета прикладных наук (Австрия) и Ольборгского университета (Дания) в ходе выполнения Темпус-проекта №144881-Тетриз-2008-ОК-.1РСК.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования используются: в образовательном процессе ТПУ при проектировании и реализации основных образовательных программ (ООП) и в системе повышения квалификации преподавателей (исследованием было охвачено 377 студентов и 42 преподавателя ТПУ); в системе повышения квалификации преподавателей ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет» и ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет» (исследованием было охвачено 64 преподавателя), что подтверждается актами внедрения.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы (214 источников) и 6 приложений, содержит 6 таблиц и 16 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования; определяются объект, предмет, цель исследования; формулируются гипотеза и задачи; описываются используемые методы работы; раскрываются научная новизна, теоретическая и практическая значимость диссертационного исследования, этапы работы, апробация и внедрение результатов исследования; излагаются положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретико-методологические аспекты проблемы развития проектно-конструкторских компетенций у студентов технического профиля» анализируются состояние и проблемы развития существующей системы инженерно-технического образования, современные требования к профессиональным компетенциям бакалавров техники и технологии; определяется сущность и структура

ключевых компетенций, необходимых для ведения успешной проектно-конструкторской деятельности; определяются условия формирования проектно-конструкторских компетенций, проводится анализ и обобщение педагогического опыта отечественных и зарубежных вузов в области использования различных подходов в организации обучения.

Анализ состояния системы инженерного образования показал, что в эпоху «индустриального» общества система образования являлась по своему статусу вторичной сферой после производства, обеспечивая последнее кадрами, а по сути это «профессиональное» образование было полностью выстроено под требования производства, но организовано вне системы производства.

В этот период основой технологического развития была фундаментальная наука и прикладные научные знания, используемые в дальнейшем на практике и в производстве. На этом принципе формировался и подход к инженерному образованию, широко используемый и в настоящее время. Как отмечал в своих работах Б.Л. Агранович, главным недостатком такого подхода к инженерному образованию является то, что в результате выпускник «может знать все, но не уметь делать ничего».

Одной из острых проблем современной системы образования является несоответствие приобретаемых выпускниками технических вузов знаний, умений и навыков тем требованиям, которые предъявляются к ним современным социально-экономическим укладом общества. Становление и развитие в стране инновационно-ориентированной экономики и повышенное внимание со стороны государства к проблемам инженерного образования, связанное с необходимостью подготовки высококвалифицированных специалистов, обладающих творческим подходом к решению профессиональных проблем, также выдвигают новые требования к подготовке специалистов в области техники и технологии.

Вопросы выработки общих требований к качеству высшего образования актуальны как в России, так и в странах Европы, о чем свидетельствуют многочисленные научные публикации (Дж. Августа, В.И. Байденко, В.А. Болотов, E.H. Геворкян, П. Грей, Дж. Итон, Н.П. Калашников, Ю.П. Похолков, H.A. Селезнева, А.И. Чучалин и др.). Проведенный анализ международных (Washington Accord, EUR-АСЕ, CDIO Syllabus) и национальных (ФГОС, критерии Ассоциации инженерного образования России, Национальная рамка квалификаций Российской Федерации) стандартов и требований к профессиональным компетенциям бакалавров техники и технологии показал, что выпускник технического вуза должен быть готовым:

• решать комплексные инженерные задачи в области своей профессиональной деятельности на основе фундаментальных знаний и принимать нестандартные решения;

• вести проектно-конструкторскую деятельность в профессиональной сфере;

• работать в команде над междисциплинарными проектами, обладать развитым творческим мышлением, обучаться в течение всей жизни.

Кроме перечисленных общих требований к выпускникам образовательных программ в области техники и технологии, для каждого уровня образования имеются свои специфические профессиональные требования, значительно отличающиеся друг от друга в зависимости от направления подготовки, области, объектов и видов профессиональной деятельности. ФГОС ВПО устанавливают, что выпускник современного технического вуза должен быть подготовлен к следующим ос-

новным видам профессиональной деятельности: проектно-конструкторской, производственно-технологической, организационно-управленческой и научно-исследовательской. По мнению современных специалистов, уже много лет работающих по инженерным профессиям, доля проектно-конструкторской деятельности составляет порядка 65 % от остальных видов деятельности.

Исходя из анализа национальных и международных требований к бакалаврам техники и технологии, под проектно-конструкторской компетентностью в данной работе будем понимать интегративную характеристику выпускника-бакалавра, проявляющуюся в способности и готовности к проектированию и конструированию на основе: владения специальными проектно-конструкторскими знаниями, умениями и навыками; использования современных информационных технологий и средств проектирования; обоснованного выбора оптимального варианта решения в условиях многокритериальное™ и неопределенности; учета быстрого изменения техники и технологий; способности к инженерному творчеству и самообразованию в течение всей жизни.

Для выявления составляющих проектно-конструкторской компетентности был проанализирован ряд ФГОС ВПО на предмет требований к результатам освоения ООП бакалавров технических профилей подготовки по приоритетным направлениям развития науки и техники. Проведенный анализ позволил выявить и охарактеризовать обобщенный перечень проектно-конструкторских компетенций, включающий в себя способность:

• определять и анализировать проблемы в области профессиональной деятельности, разрабатывать обобщенные варианты решения этих проблем;

• использовать методологию проектирования (выполнять проектные работы): формулировать цели и задачи проекта; анализировать и строить структуру их взаимосвязей; выявлять приоритеты решения задач проекта; осуществлять обоснованный выбор проектных решений; проводить научно-технические расчеты с учетом конструктивных параметров проектируемого объекта или процесса; проектировать сложные технические системы или устройства с использованием современных средств автоматизированного проектирования; использовать методы проекционного черчения; выполнять и анализировать чертежи и схемы;

• использовать методологию конструирования (выполнять конструкторские работы): разрабатывать эскизы, технические и рабочие чертежи изделий или технологических схем; составлять спецификацию; оформлять проектную и техническую документацию; оформлять законченные проектно-конструкторские работы в соответствии с действующими стандартами, регламентами, техническими условиями и другими руководящими методическими и нормативными документами в профессиональной области;

• использовать информационные технологии для эффективного решения проектно-конструкторских задач;

• производить оценку экономической эффективности (потенциала) проектируемого объекта или технологического процесса.

Выявленный состав проектно-конструкторских компетенций, по сути, представляет собой компетентностную модель выпускника технического вуза, необходимую для ведения успешной проектно-конструкторской деятельности в соответствии с задачами профессиональной деятельности.

Для эффективной подготовки специалистов к проектно-конструкторской деятельности решающее значение имеет адекватный выбор эффективных подходов в организации обучения (системный, деятельностный, компетентностный, личност-но ориентированный) и использование педагогических технологий, ориентированных на формирование у выпускников совокупности «ключевых компетенций» по соответствующим видам деятельности, которые позволят выпускнику стать конкурентоспособным на рынке труда и профессионально реализовываться в широком спектре отраслей.

Анализ современной теории инженерного образования и инновационной педагогической практики отечественных (МГТУ имени Н.Э. Баумана, МАДИ, МИРЭА, МФТИ, ТПУ, ТУСУР и др.) и зарубежных вузов (Ольборгский университет, Университет Хериот-Ватт, Технологический университет Кертин, Технологический университет Дельфта и др.), чьи образовательные технологии имеют практическую успешность и перспективность в части формирования профессиональных компетенций у выпускников технических вузов, позволил определить, что наиболее эффективными являются технологии проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения в сочетании с индивидуализацией образовательных траекторий и междисциплинарным характером обучения.

Проблемно-ориентированное обучение способствует развитию у студентов профессионального системного мышления и творческих способностей, что является необходимым условием для ведения успешной проектно-конструкторской деятельности. При использовании проектно-организованного обучения создаются условия, практически полностью соответствующие реальной проектно-конструкторской деятельности, и, таким образом, студенты приобретают опыт комплексного решения задач технического проектирования с распределением ответственности между членами коллектива. В ходе дальнейшего исследования рассмотрена возможность развития компетенций, необходимых для ведения успешной проектно-конструкторской деятельности.

Во второй главе «Модель развития проектно-конструкторских компетенций в условиях многоуровневой системы технического образования» исходя из анализа ситуации в инженерно-техническом образовании и современных требований к профессиональным компетенциям бакалавров техники и технологии обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза исследования, выявлены условия, влияющие на развитие проектно-конструкторских компетенций у бакалавров технического профиля.

При построении модели развития проектно-конструкторских компетенций за основу был принят интегративный подход в организации процесса, сочетающий в себе основные положения таких научных подходов, как системный, деятельностный, личностно ориентированный и компетентностный, и учитывались такие факторы, как необходимость планирования содержания образования, ориентированного на конечный результат при организации непрерывного процесса формирования проектно-конструкторских компетенций в течение всего периода обучения. Основные принципы этих подходов были учтены при организации образовательного процесса подготовки бакалавров технического профиля к проектно-конструкторской деятельности (рис. 1).

я о с

ьс «

и и х

о «

н а ■€ а.

а> Ч о

и ■

о X л

о а С

Требования общества к подготовке специалиста технического профиля

Социальный заказ системе высшего профессионального образования

Требования личности к получению конкурентоспособного инженерного образования

Цель: подготовка конкурентоспособного специалиста к проектно-конструкторской деятельности

Теоретико-методологические основания

Современные тенденции развития системы ВПО:

- многоуровневость;

- введение ФГОС ВПО;

- интеграция образовательных структур;

-непрерывность образования

Методологические подходы:

- системный;

- деятельностный;

- личностно ориентированный; -компетентностный.

Дидактические принципы:

- целостность, комплексность;

- преемственность уровней образования;

- ориентация на потребности рынка труда;

- сотрудничество и сотворчество.

Педагогическое проектирование

Цели, результаты, содержание ООП

Продуктивные технологии обучения

Педагогический состав

Информационно-методическое обеспечение учебного процесса

Педагогический процесс

Ориентирующий этап

Преобразующий этап

Диагностика уровня сформированное™ проектно-конструкторских компетенций

Рис.

Требуемый уровень готовности бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности

. Модель развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров техники и технологии

Разработанная модель представлена в виде двух взаимосвязанных структурных компонентов: концептуального и процессуально-содержательного.

Концептуальный компонент отражает современные требования к подготовке бакалавров технического профиля, которые в последующем трансформируются в результаты обучения в виде перечня профессионально-значимых компетенций, сформулированных в первой главе, необходимых для ведения проектно-

конструкторской деятельности. В основу предлагаемой модели заложены современные тенденции развития системы ВПО, различные методологические подходы и дидактические принципы организации учебного процесса.

Процессуально-содержательный компонент модели включает два этапа организации процесса обучения студентов: педагогическое проектирование и осуществление педагогического процесса.

На этапе педагогического проектирования проводится качественный анализ компонентов ООП, информационно-методического обеспечения учебного процесса, используемых технологий обучения, научно-педагогического состава, системы оценки результатов обучения с целью обновления содержательного наполнения образовательных программ, планирования и организации эффективного педагогического процесса. В соответствии с этими составляющими выделены организационно-педагогические условия, выполнение которых позволит обеспечить эффективную подготовку бакалавров техники и технологии к будущей проектно-конструкторской деятельности (рис. 2).

В целостном и непрерывном педагогическом процессе подготовки студентов к проектно-конструкторской деятельности было условно выделено три взаимосвязанных этапа обучения, влияющих на формирование проектно-конструкторских компетенций - ориентирующий, преобразующий и творческий.

На ориентирующем этапе (1-2 семестры) процесс развития проектно-конструкторских компетенций осуществляется на уровне интеграции межпредметных связей: используются понятия, законы, категории, которые являются общими в учебных дисциплинах общепрофессиональной подготовки; изложение теоретического материала ведется с опорой на знания, полученные при изучении других дисциплин; для самостоятельной работы студентам предоставляется право выбора уровня сложности задания в соответствии с их возможностями.

На преобразующем этапе (3-6 семестры) студенты самостоятельно или под руководством преподавателей профилирующих кафедр овладевают практическим опытом ведения проектной деятельности через выполнение типовых курсовых работ и проектов, предусмотренных учебным планом, которые представляют собой внутридисциплинарные творческие задания.

На творческом этапе (7-8 семестры) студенты овладевают практическим опытом ведения проектной деятельности в процессе выполнения заданий по разработке проектов междисциплинарного характера.

Для подтверждения эффективности предлагаемого подхода в организации учебного процесса подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности была проведена экспериментальная проверка разработанной модели.

Педагогический эксперимент проходил в период с 2007 по 2011 гг. в естественных условиях образовательного процесса Томского политехнического университета на базе кафедры «Начертательная геометрия и графика» и Научно-учебной лаборатории ЗЭ-моделирования, входящих в состав Института кибернетики ТПУ. В эксперименте участвовали студенты Института кибернетики (ИК) и Института природных ресурсов (ИПР) ТПУ.

Организационно-педагогические условия реализации процесса подготовки бакалавров техники и технологии к проектпо-конструкто рекой деятельности

1. Информационно-методическая поддержка

процесса подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности

"1 • разработка содержания ООП и УМК по отдельным дисцип-] линам подготовки, максимально ориентированных на будущую проектно-конструкторскую деятельность;

• разработка дидактических материалов по организации само, дстоятельной образовательной деятельности студентов;

2. Применение продуктивных методик обучения

3. Готовность преподавателей в области методологии организации образовательного процесса

4. Наличие адекватной системы оценки уровня сформированности проектно-конструкторских компетенций

• создание банка индивидуальных заданий и тематик групповых проектов практико-ориентированного характера профессиональной направленности.

выбор методов и средств обучения, максимально обеспечивающих формирование проектно-конструкторских компетенций;

применение современных информационных технологий и ^мультимедийных средств обучения в учебном процессе;

интерактивные формы проведения аудиторных занятий и организации самостоятельной работы студентов.

подготовка преподавателей к проектированию и реализации образовательных программ в логике компетентностного подхода;

подготовка преподавателей к использованию в своей деятельности технологий обучения, обеспечивающих формирование проектно-конструкторских компетенций; • привлечение преподавателей к участию в инновационных проектах на базе инновационных и научно-образовательных центров.

определение результатов обучения;

разработка критериев и показателей оценки уровня сформированности проектно-конструкторских компетенций.

Рис. 2. Организационно-педагогические условия реализации процесса подготовки

бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности

В соответствии с целью исследования были определены следующие задачи эксперимента:

1. Определение перечня дисциплин, содержание которых направлено на развитие проектно-конструкторских компетенций.

2. Проверка гипотезы исследования, основанной на реализации теоретически обоснованных организационно-педагогических условий развития проектно-конструкторских компетенций.

3. Выявление ценностного отношения к выбранной профессии и уровня развития проектно-конструкторских компетенций у студентов 1-го года обучения.

4. Обобщение результатов проделанной работы, их сопоставление с гипотезой исследования.

Для решения первой задачи эксперимента были проанализированы образовательные программы подготовки бакалавров технического профиля, реализуемые в

Институте кибернетики и Институте природных ресурсов ТПУ. В результате проведенного анализа были определены дисциплины, которые можно условно выделить в блок проектировочных дисциплин. Анализ рабочих программ этих дисциплин показал, что культура проектирования прививается в основном в процессе решения индивидуальных заданий, выполнения внутридисциплинарных курсовых работ и проектов.

Одной из основополагающих дисциплин проектировочного блока в подготовке бакалавров технического профиля к проектно-конструкторской деятельности является дисциплина «Инженерная и компьютерная графика», на базе которой будущий бакалавр в области техники и технологии сможет успешно осваивать последующие дисциплины проектировочного блока («Структурная геология», «Буровые станки и бурение скважин», «Методы и средства проектирования информационных систем и технологий» и др.), а также выполнять расчетно-графическую часть курсовых проектов и ВКР.

Для решения второй задачи эксперимента необходима реализация четырех организационно-педагогических условий (рис. 2):

1. Для информационно-методического обеспечение процесса подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности, в соответствии со Стандартом ООП ТПУ, регламентирующим процедуру разработки и реализации ООП с учетом ведущих международных стандартов технического образования и инженерной профессии, были переработаны УМК всех дисциплин проектировочного блока в части:

• планирования результатов обучения, которые должны быть достигнуты к завершению дисциплины;

• проектирования содержания и методики обучения, обеспечивающих достижение ожидаемых результатов обучения;

• выбора средств и процедур оценки, адекватных установленным результатам обучения, а также индивидуальных оценочных средств для студентов.

2. В качестве базовой технологии было принято проектно-организованное обучение как наиболее полно отвечающее реализации компетентностного подхода в образовании. По своей дидактической сущности данная технология обучения нацелена на формирование именно проектно-конструкторских компетенций, обозначенных ранее.

3. Для обеспечения готовности преподавателей в области методологии и технологии инновационной деятельности в ТПУ действует система непрерывного повышения уровня педагогического профессионализма, которая позволяет преподавателям выстроить индивидуальную траекторию своего профессионального роста. Для подготовки преподавателей к использованию в своей педагогической деятельности технологий обучения, обеспечивающих эффективное развитие проектно-конструкторских компетенций, реализуются две программы повышения квалификации «Современные технологии обучения в образовательной практике ВПО» и «Проблемно-ориентированное проектное обучение в структуре ООП нового поколения».

4. Для определения уровня сформированности проектно-конструкторских компетенций в данном исследовании за основу была принята классификация уровней достижения результатов обучения, разработанная В.П. Беспалько: первый уровень - базовый; второй уровень - репродуктивный; третий уровень - продуктив-

ный; четвертый уровень - творческий. Переход участников эксперимента на более высокий уровень сформированности проектно-конструкторской компетентности являлся основным показателем эффективности разработанной модели и достаточности выделенных организационно-педагогических условий ее функционирования.

Для решения третьей задачи эксперимента был проведен «нулевой срез», позволивший выявить входной уровень развития проектно-конструкторских компетенций и ценностное отношение к инженерной профессии.

Для выявления у студентов 1 -го курса ценностного отношения к инженерной профессии проведено анкетирование, результаты которого свидетельствуют о недостаточном осознании личностью внутренней позиции в отношении инженерной деятельности и недостаточной готовности к ней (таблица).

Данные анкетирования студентов о ценностном отношении к инженерной профессии

Показатели (выборка - 377 человек) %

Наличие внутренней мотивации в выборе профессии 38

Наличие внутренней мотивации в получении проф. образования 60

Понимание роли инженерной деятельности в современном обществе 45

Готовность к самостоятельной работе по графическим дисциплинам 30

Для выявления начального уровня сформированности проектно-конструкторских компетенций проведено тестирование с использованием тестов и логических задач по геометрии. С опорой на качественную характеристику уровней развития проектно-конструкторских компетенций выявлено, что уровень сформированности общетехнических способностей у студентов первого года обучения (за период с 2007 по 2011 гг.) находится примерно на одном уровне и мало отличается год от года.

Проверка однородности контрольных и экспериментальных групп проверялась с использованием критерия Вилкоксона-Манна-Уитни. На основании анализа статистической обработки данных при заданном уровне значимости а = 0,05, показатель Тнабл.(наблюдаемое значение статистики) больше Ткрихич.(критическое значение статистики), что позволяет судить о незначительном различии первоначальных знаний и умений студентов контрольных и экспериментальных групп.

На рис. 3 приведены усредненные результаты тестирования уровня развития общетехнических способностей.

<;<)%_

70 60 50 40 30 20 10 О

низкий средний высокий очень

высокий

Рис. 3. Уровень развития общетехнических способностей у студентов первого года обучения за период с 2007 по 2011 гг.

Констатирующий этап педагогического эксперимента показал недостаточный уровень развития проектно-конструкторской компетентности студентов технического профиля, в связи с чем требуются целенаправленные действия для ее формирования. Для этого была проведена формирующая часть эксперимента.

Для исследования процесса формирования проектно-конструкторских компетенций были выделены контрольные (КГ) и экспериментальные группы (ЭГ). В эксперименте принимали участие студенты первого года обучения ИК и ИПР начиная с 2007 по 2011 гг., равные по возрастным и социальным характеристикам. Численность студентов экспериментальных групп составила 194 человека, контрольных групп -183 человека.

Процесс обучения в контрольных группах проводился с использованием в основном традиционных, репродуктивных методов обучения. В экспериментальных группах учебный процесс был организован на основе интегративного подхода с использованием продуктивных методов обучения в сочетании с командной и индивидуальной работой студентов.

Образовательная траектория подготовки студентов в процессе поэтапного развития их проектно-конструкторской компетентности показана на рис. 4. Поэтапный контроль результатов осуществлялся согласно рейтинговой системе, принятой в ТПУ, и разработанной качественной характеристике уровней развития проектно-конструкторских компетенций.

На ориентирующем этапе обучения происходит освоение дисциплины «Инженерная и компьютерная графика», которая способствует развитию базовых инженерно-графических компетенций (базовые правила проектирования и конструирования, выполнения и оформления проектно-конструкторской документации).

Первоначально изучается раздел дисциплины «Начертательная геометрия». Процесс обучения построен на решении типовых репродуктивно-графических задач с объяснением условий и алгоритмов их решения. При изучении раздела дисциплины «Инженерная графика» студенты выполняют индивидуальные мини-проекты различной тематики в предметной области. По окончании выполнения мини-проектов в рамках конференц-недели проводится итоговый семинар, на котором студенты докладывают о результатах своей работы, проходит обсуждение докладов при участии преподавателя, выступающего в качестве модератора дискуссии. Лучшие работы участвуют в студенческих конкурсах и конференциях. Освоение раздела «Компьютерная графика» связано с выполнением индивидуальных или командных проектов. Учебный процесс строится через решение творческих расчетно-графических задач, не имеющих алгоритма решения, содержание заданий подбирается с учетом будущей профессиональной направленности.

Итогом обучения на данном этапе является выполнение проекта инженерной направленности, тему которого студенты определяют самостоятельно или совместно с профилирующей кафедрой. Результаты работы над проектом позволяют определить базовый уровень развития первичных навыков инженерного проектирования, критерием которого является разработка проектно-конструкторской документации сборочного узла технического устройства и выполнение его трехмерной модели.

Результаты обучения на ориентирующем этапе в экспериментальных и контрольных группах, на примере подготовки студентов ИК, представлены на рис. 5.

Студенты Института природных ресурсов

-1-

г %

и £

а Й.

| Й

^ г

а и

Студенты Института кибернетики

- -I ......-

Базовые дисциплины проектировочного блока по направлению подготовки

Типовые внутридисциплинарные проекты по направлению подготовки

а &

§ £

в ё. 1 5

I а

Специальные дисциплины проектировочного блока по направлению подготовки

Творческие задания внутридисциплинарно-го характера по направлению подготовки

Специальные дисциплины в области нефтяного дела

Специальные дисциплины в области информационных

технологии

Дополнительные курсы в смежной области (ИК - в области нефтегазового дела, ИПР - в области информац. технологий)

Проекты междисциплинарного характера, реальных проектов по заказу предприятий нефтегазового комплекса

а й.

> Г' §

а ■8-

Тематика в области проектирования разработки и« подсчета запасов нефти и газа реальных месторождений

Г ▼ N

Тематика в области разработки

программно-инструментальных средств для оптимизации процесса цифрового ЗЭ-моделирования месторождений нефти и газа

Совместная тематика на основе реальных хоздоговорных работ и полученного интегрированного объема знаний

-¿/

- ш * О

5 й" 8 » х

8-1Н

2 и О - - <и £ »О ¡р

Я 5 ? е В 8

5 &

* £ V 5

Я ^ п

/ .У

» 5 5

I Е I

Бакалавр по направлению

«Нефтегазовое дело»

Бакалавр по направлению «Информационные системы и технологии»

Интегрированные компетенции в смежной области, опыт реальной проектной работы

Рис. 4. Образовательные траектории студентов ИК и ИПР в ходе эксперимента

низкий

1средгап1 высокий

I очень высоюш

1 15 20 30 26,1 К* 26,1 61« 31,8 6,6 55 14,8 1,1

23,а >8.1 28,«

— 45,5

40 25

25 15 31, И 13.С 25

— — 13 15 -

9,5

Контрольные группы

Экспериментальные группы

КГА-20 чел. КГ2-20Ч«!.. КП5-21 пел.. КГ4-23чел ЭГ1-22чедЭГ2-22чел.ЭГЗ-20чел.,ЭГ4-27чел

Рис. 5. Результаты обучения студентов ИК контрольных и экспериментальных групп на ориентирующем этапе, %

На преобразующем этапе обучения интеграция учебной деятельности осуществлялась на стыке проектировочных и общепрофессиональных дисциплин. На данном этапе у студентов формируются практические умения и навыки учебно-проектной деятельности, а деятельность преподавателя направлена на обеспечение устойчивой положительной мотивации студентов к такой деятельности.

Выполнение проектов, их презентация и защита способствуют дальнейшему формированию субъектной позиции студента по отношению к проектно-конструкторской деятельности и соответствует репродуктивному уровню развития проектно-конструкторских компетенций.

На творческом этапе процесс обучения организован на основе объединения студентов экспериментальных групп разных направлений подготовки в совместные междисциплинарные команды. Команды состоят из студентов 4-го курса ИК ТПУ по направлению «Информационные системы и технологии» и студентов ИПР ТПУ по направлению «Нефтегазовое дело». Координация работы и дополнительная подготовка студентов таких команд осуществляется на базе Научно-учебной лаборатории ЗО-моделирования. Выбор этих двух направлений объясняется тем, что обеспечение процесса поиска, разведки и разработки нефтегазовых месторождений невозможно в современных условиях без применения сложных наукоемких информационных технологий и цифровых трехмерных моделей. Поэтому весьма актуальной становится межпредметная интеграция в процессе подготовки к будущей проектно-конструкторской деятельности бакалавров этих направлений.

На данном этапе обучения студенты овладевают практическим опытом ведения проектной деятельности, выполняя реальные проекты междисциплинарного

характера по заказу предприятий нефтегазового комплекса. Обучение проходит в процессе совместного моделирования месторождений нефти и газа, когда создаются цифровые ЗО-геологические и ЗБ-гидродинамические модели по результатам сбора и анализа данных. Особенностью подготовки таких специалистов является применение интегративного подхода:

1. Первоначально студентам объясняется междисциплинарная связь дисциплин в предметных областях «Информационные системы и технологии» и «Нефтегазовое дело» и необходимость создания совместных команд для решения общих задач.

2. Затем в содержании обучения конструктивно синтезируются знания из различных предметных областей: «Информационные системы и технологии» и «Нефтегазовое дело». Студентам предлагается к изучению интегрированный информационный блок: студенты ИПР осваивают курсы в области информационных систем и технологий, а студенты ИК - курсы в области разработки нефтегазовых месторождений.

3. После этого студентам обоих направлений подготовки предлагается освоить сложнейшие информационные технологии, применяемые в ведущих нефтегазовых компаниях мира и России (программно-технологические решения компаний БсЫитЬе^ег, Яохаг, которые используются на предприятиях нефтяной отрасли: Роснефть, Лукойл, ТНК-ВР и т.п.), а затем совместно в команде применить полученные знания и опыт при выполнении практико-ориентированных проектов по разработке конкретных месторождений нефти и газа и т.д.

4. По итогам выполнения практико-ориентированных междисциплинарных проектов, по сути являющихся научно-исследовательскими работами, студенты каждого направления выполняют свои выпускные квалификационные работы (ВКР). Тематика ВКР студентов ИК лежит в области разработки программно-инструментальных средств для оптимизации процесса цифрового ЗЭ-моделирования месторождений нефти и газа, а тематика работ студентов ИПР лежит в области проектирования разработки и подсчета запасов нефти и газа реальных месторождений. Результаты ВКР активно используются при выполнении хоздоговорных работ по заказу предприятий нефтегазового комплекса.

Предложенный подход к организации учебного процесса позволяет сформировать у студентов помимо профессионально-значимых компетенций также ряд общекультурных, таких как: критическое мышление, навыки работы в команде, способность грамотно ставить задачи и принимать самостоятельные решения, находить общий язык со специалистами в другой предметной области в процессе совместной деятельности, что соответствует продуктивному и творческому уровням развития проектно-конструкторских компетенций. Более того, поскольку выполняемые работы - это реальные производственные задачи, значительно возрастает интерес студентов к ним, возникает понимание значения и востребованности того комплекса знаний, который приобретают студенты на протяжении всего обучения в вузе, эти знания закрепляются и применяются при решении реальных, а не абстрактных задач.

В период исследования получены следующие положительные результаты:

1. За четыре года в совместных командах в Научно-учебной лаборатории ЗО-моделирования прошли обучение 39 человек.

2. Студенты принимали активное участие в работе конференций и семинаров различного уровня, грантов и стипендий, о чем свидетельствуют:

. 9 актов о внедрении программного обеспечения (ПО);

• более 120 научных и методических трудов (в соавторстве);

• 8 свидетельств о государственной регистрации авторского права на ПО;

• 1 стипендия Потанина;

• 4 стипендии фонда Бортника (конкурсы УМНИК);

• 1 стипендия губернатора Томской области;

• победители конкурса Бизнес-START (финансирование в объеме 2 млн р.);

. 2 лауреата всероссийского конкурса «Национальное достояние России»;

• 29 сертификатов и дипломов Всероссийских и региональных конкурсов (НИРС и ВКР).

3. Студентами на высоком техническом уровне выполнено более 40 проектов для нефтегазовых компаний. Все выполняемые проекты являются разработками реальных месторождений нефти и газа, которые прошли экспертизу научно-технических советов нефтегазовых компаний и государственных комиссий по запасам и разработке.

4. Функциональные связи между преподавателями различных дисциплин, работающих совместно на достижение общей цели, способствуют развитию профессионально-педагогических компетенций этих преподавателей в области разработки и применения оригинальных методик в образовательном процессе.

5. Создается база для дальнейших научных исследований и разработок в рамках подготовки магистерских и диссертационных работ, что особенно важно в условиях многоуровневой системы образования.

6. Выпускники, прошедшие обучение на основе интегративного подхода, 100 % трудоустроены по своему направлению подготовки в таких компаниях, как ОАО «ТомскНИПИнефть», ОАО «Томскнефть», ООО «НК «Роснефть-НТЦ», Schlumberger (Мексика), HeriotWatt (Шотландия), ОАО «СахалинЭнерджи», ОАО «НордИмпериал», Sky so ft Portugal Software Technologies (Португалия) и др.

В заключении диссертации подведены итоги исследования, обобщены теоретические и практические результаты, сформулированы выводы, подтверждающие гипотезу исследования:

1. Системное изучение и анализ состояния и проблем развития системы инженерно-технического образования, современных требований к профессиональным компетенциям бакалавров техники и технологии позволили выявить сущность проектно-конструкторской компетентности как ключевой составляющей будущей профессиональной деятельности бакалавров техники и технологии, которая включает в себя: способность определять и анализировать проблемы в области профессиональной деятельности, разрабатывать обобщенные варианты решения этих проблем; способность использовать современную методологию проектирования и конструирования; способность использовать современные информационные технологии; способность производить оценку экономической эффективности (инновационного потенциала) проектируемого объекта.

2. Разработанная модель развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля, основанная на использовании технологий проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения, позволяет обеспечить непрерывный процесс подготовки студентов к проектно-конструкторской деятельности в течение всего периода обучения в вузе. Модель состоит из двух

взаимосвязанных структурных компонентов организации образовательного процесса: концептуального и процессуально-содержательного, включающего в себя педагогическое проектирование и осуществление педагогического процесса.

3. Эффективное функционирование модели развития проектно-конструкторских компетенций обеспечивается посредством реализации комплекса организационно-педагогических условий: информационно-методическая поддержка процесса подготовки бакалавров к проектно-конструкторской деятельности; использование продуктивных технологий обучения, способствующих эффективному развитию проектно-конструкторских компетенций; подготовка преподавателей технических вузов в области методологии и технологии организации образовательного процесса; наличие адекватной системы оценки уровня сформированное™ проектно-конструкторских компетенций.

4. Результаты экспериментальной работы подтвердили, что разработанная модель подготовки бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности способствует успешной профессиональной деятельности выпускников технического вуза. Предлагаемый подход учитывает особенности будущей профессиональной деятельности и позволяет готовить команды высококвалифицированных специалистов, востребованных предприятиями различных отраслей экономики, обеспечивая при этом их быструю адаптацию к ведению профессиональной деятельности.

5. Разработана и реализуется в ТПУ программа повышения квалификации «Проблемно-ориентированное проектное обучение в структуре ООП нового поколения» для подготовки преподавателей к использованию в своей педагогической деятельности технологий обучения, обеспечивающих эффективное развитие проектно-конструкторских компетенций. По данной программе прошли повышение квалификации 106 преподавателей вузов сибирского региона.

Вместе с тем выполненная научно-исследовательская работа не претендует на исчерпывающее рассмотрение всех аспектов проблемы. Оценка результатов проведенного исследования свидетельствуют о необходимости дальнейшего совершенствования модели обучения в части довузовской подготовки старшеклассников и обучения на ступени магистратуры.

Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

в изданиях по перечню ВАК:

1. Вехтер, Е. В. Технология подготовки специалистов в области техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности [Текст] / М. Г. Минин, Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников // Известия Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота. - 2010. - № Ъ^Х (13-14). - С. 35-41. (0,36 /0,12 пл.)

2. Вехтер, Е. В. Теоретико-методологические аспекты проблемы формирования проектно-конструкторских компетенций у студентов технического профиля [Текст] / Е. В. Вехтер // Вестник Томского государственного университета. - 2012. -№354.-С. 167-171.(0,49 п.л.)

3. Вехтер, Е. В. Модель формирования проектно-конструкторских компетенций в условиях многоуровневой системы технического образования [Электронный ресурс] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников // Современные проблемы

науки и образования. - 2012. - № 1. (Электронный журнал). URL: www.science-education.ru/101-5371 (дата обращения: 29.01.2012). (0,59 / 0,29 п.л.)

в прочих изданиях:

4. Вехтер, Е. В. Роль системы повышения квалификации в инновационной деятельности преподавателей высшей школы [Текст] / Е. В. Вехтер, М. Г. Минин, И. А. Сафьянников // Кадровое обеспечение инновационных процессов в экономике и образовании России : материалы IX Всерос. конф. по дополнительному образованию, 10-11 декабря 2008 г. ; под ред. В. В. Кондратьева. - Казань : Центр инновационных технологий, 2008. - С. 83-85. (0,25 / 0,08 пл.)

5. Вехтер, Е. В. Организационные инновации как инструмент повышения эффективности системы ДПО преподавателей вуза [Текст] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников // Сборник трудов по проблемам дополнительного профессионального образования. - Вып. 15. - М. : МАПДО, ИПКгосслужбы, 2009. - С. 118-125.(0,5/0,25 п.л.)

6. Вехтер, Е. В. Система инноваций как фактор повышения конкурентоспособности выпускников инженерного вуза [Текст] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников // Материалы III междунар. научно-практ. конф., 25-27 июня 2009 г. - Усть-Каменогорск : ВКГТУ, 2009. - С. 59-64. (0,38 / 0,19 п.л.)

7. Вехтер, Е. В. Направления совершенствования графической подготовки в техническом вузе [Текст] / Е. В. Вехтер, Н. А. Антипина // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации : межвуз. научно-метод. сб. - Саратов : Саратовский гос. техн. ун-т, 2009. -С. 145-148. (0,17/0,09 п.л.)

8. Вехтер, Е. В. Способы активизации учебной деятельности при изучении дисциплины «Инженерная графика» [Электронный ресурс] / Е. В. Вехтер // Совершенствование содержания и технологии учебного процесса : университетская научно-метод. конф., 9-10 февраля 2010 г., Томск. - Режим доступа: http://ctep.tpu.ru/Frame.html, свободный. - Загл. с экрана. (0,08 п.л.)

9. Вехтер, Е. В. Формирование творческих способностей у студентов инженерных вузов в процессе изучения графических дисциплин [Текст] / Е. В. Вехтер, Г. Ф. Винокурова, JI. А. Скачкова // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации : межвуз. научно-метод. сб. - Саратов : Саратовский гос. техн. ун-т, 2010. - С. 158-162. (0,25 / 0,08 п.л.)

10. Вехтер, Е. В. Современные образовательные технологии [Текст] / Е. В. Вехтер, С. П. Буркова, Г. Ф. Винокурова // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации : межвуз. научно-метод. сб. - Саратов : Саратовский гос. техн. ун-т, 2010. - С. 162-165.(0,19/0,06 п.л.)

11. Вехтер, Е. В. Об организации самостоятельной работы студентов по курсу «Начертательная геометрия. Инженерная графика» [Текст] / Е. В. Вехтер, JI. А. Скачкова // Образование в XXI веке: Проблемы и перспективы : сб. ст. междунар. научно-практ. конф. - Пенза : Приволжский Дом знаний, 2010. - С. 25-27. (0,15/0,07 п.л.)

12. Вехтер, Е. В. Подготовка научно-педагогических кадров - стратегическая задача исследовательского университета [Текст] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянни-

ков, Н. Ю. Вьюжанина // Система дополнительного образования: структура, технологии, кадры : труды междунар. научно-практ. конф.; 1-3 ноября 2010 г. - М. : МГСУ, 2010. - С. 92-97. (0,25 / 0,08 п.л.)

13. Вехтер, Е. В. Направления модернизации дополнительного профессионального образования педагогических работников вузов [Текст] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников // Современное образование: перспективы развития многопрофильного технического университета : материалы междунар. научно-метод. конф. -Томск : Изд-во ТУ СУР, 2010. - С. 37-38. (0,13 / 0,06 п.л.)

14. Вехтер, Е. В. Создание сборочных чертежей в приборостроении с помощью САПР [Текст] / Е. В. Вехтер, Л. А. Скачкова, М. С. Цаплина // Совершенствование преподавания графических дисциплин : сб. тр. - Томск : Томский политехи, ун-т, 2010.-С. 137-142.(0,31 /0,1 п.л.)

15. Vehter, Е. Project-Organized Learning Method in the System of Engineering Education of Russia by the Example of National Research Tomsk Polytechnic University [Text] / E. Vehter, I. Safyannikov // Second Ibero-American Symposium on Project Approaches in Engineering Education (PAEE'2010): Creating Meaningful Learning Environments, Barcelona, Spain, 1-2 July, 2010. - pp. 97-100. (0,38 /0,19 п.л.)

16. Вехтер, E. В. Метод проектов при изучении дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» [Текст] / Е. В. Вехтер // Уровневая подготовка специалистов: государственные и международные стандарты инженерного образования : сб. тр. научно-метод. конф. - Томск : Томский политехи, ун-т, 2011. - С. 204—205. (0,12 п.л.)

17. Vehter, Е. Model of project and design competences development in conditions of multilevel system of technical education [Text] / E. Vehter, I. Safyannikov, A. Zakharova // Third International Symposium on Project Approaches in Engineering Education (PAEE'2011): Aligning Engineering Education with Engineering Challenges, Portugal, Lisbon, 1-2 October, 2011. - pp. 181-187. (0,5 / 0,17 п.л.)

учебные пособия:

18. Вехтер, Е. В. Проектно-организованное обучение в высшей профессиональной школе : учеб. пособие [Текст] / Э. Н. Беломестнова, М. Г. Минин, Е. В. Вехтер, Т. Л. Владимирова, В. А. Стародубцев. - Томск : Томский политехи, ун-т, 2011. - 132 с. (7,68 / 1,54 п.л.)

19. Вехтер, Е. В. Проектное обучение в структуре образовательных программ нового поколения : учеб. пособие [Текст] / JI. В. Веснина, И. Ю. Малкова, А.В. Коваленко, Е. В. Вехтер, А. А. Дульзон. - Томск : Томский политехи, ун-т, 2011.- 120 с. (6,97/ 1,39 п.л.)

20. Вехтер, Е. В. Начертательная геометрия. Инженерная графика. Задания в тестовой форме : учеб. пособие [Текст] / Н. А. Антипина, С. П. Буркова, Е. В. Вехтер, Г. Ф. Винокурова, Р. Г. Долотова, О. К. Кононова, Е. А. Муратова, JI. А. Скачкова. -Томск : Томский политехи, ун-т, 2011. - 257 с. (14,94 / 1,87 п.л.)

21. Вехтер, Е. В. Компьютерное моделирование в среде AutoCAD : учеб. пособие [Текст] / Е. В. Вехтер, И. А. Сафьянников. - Томск : Томский политехи, ун-т, 2011.-93 с. (2,22/ 1,55 п.л.)

Подписано к печати 11.04.2012. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,26.

_Заказ 466-12. Тираж 90 экз._

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Система менеджмента качества Издательства Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008

ИЗДАТЕЛЬСТВО*'ТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел/факс: +7 (3822) 56-35-35, www.tpu.ru

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Вехтер, Евгения Викторовна, Томск

61 12-13/1124

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский

Томский политехнический университет»

На правах рукописи

ВЕХТЕР Евгения Викторовна

РАЗВИТИЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ БАКАЛАВРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО

ПРОФИЛЯ

13.00.08 - теория и методика профессионального образования

Научный руководитель -доктор педагогических наук, профессор Минин Михаил Григорьевич

Томск 2012

Оглавление

Введение......................................................................................4

Глава 1. Теоретико-методологические аспекты проблемы развития проектно-конструкторских компетенций у студентов технического профиля.....................................................................................14

1.1. Состояние и проблемы развития инженерного образования....................16

1.2. Современные требования к результатам обучения бакалавров в области техники и технологии...........................................................................................36

1.3. Проектно-конструкторская деятельность в структуре компетентностной модели выпускника технического вуза...............................................................47

1.4. Условия и факторы, влияющие на эффективную подготовку к проектно-конструкторской деятельности............................................................................53

1.5. Образовательный процесс и его составляющие........................................61

1.6. Технологии обучения в инновационном инженерном образовании.......75

Выводы по главе 1.................................................................................................94

Глава 2. Модель развития проектно- конструкторских компетенций в условиях многоуровневой системы технического образования............97

2.1. Модель организации обучения на основе интегративного подхода в условиях многоуровневой системы технического образования..................99

2.2. Организационно-педагогические условия реализации процесса формирования готовности бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности.........................................................................110

2.3. Технология развития готовности бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности...........................................126

2.4. Экспериментальная проверка эффективности разработанной модели подготовки бакалавров техники и технологии к проектно-конструкторской деятельности...............................................................................130

2.4.1. Организационный этап эксперимента.................................132

2.4.2. Констатирующий этап эксперимента..................................150

2.4.3. Формирующий этап эксперимента.....................................154

Выводы по главе 2........................................................................187

Заключение...............................................................................189

Список литературы.....................................................................192

Приложение 1.............................................................................220

Приложение 2.............................................................................242

Приложение 3.............................................................................243

Приложение 4.............................................................................244

Приложение 5.............................................................................249

Приложение 6.............................................................................251

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Одной из главных задач системы высшего профессионального образования в условиях развития высокотехнологичного сектора производств является усиление внимания к проблеме подготовки специалистов технического профиля качественно нового уровня, а именно формирование активной творческой личности, способной и готовой самостоятельно определять и решать комплексные инженерно-технические проблемы, выходящие за пределы стандартных ситуаций, проектировать и конструировать сложные ресурсоэффективные технические объекты и системы, а также осознанно оценивать результаты своей профессиональной деятельности.

Несмотря на то что современное разделение труда в области инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации инженеров, базовой составляющей любой инженерно-технической деятельности является проектно-конструкторская деятельность, успешность которой зависит от сформированности у выпускников соответствующих компетенций.

Актуальность исследования определяется тем, что в связи с переходом на двухуровневую систему образования и компетентностно-ориентированные ФГОС ВПО перед педагогической наукой возникает задача поиска новых подходов к организации образовательного процесса, основанных на формировании совокупности профессиональных и общекультурных компетенций, которые позволят выпускнику стать конкурентоспособным на рынке труда и профессионально реализовываться в широком спектре отраслей экономики.

Проблема исследования. В отечественной и зарубежной профессиональной педагогике проблеме педагогического проектирования и формирования профессиональных компетенций, занимались В.И. Байденко, A.A. Вербицкий, H.A. Зимняя, Э.Ф. Зеер, A.B. Коржуев, P.M. Петрунева, Ю.П. Похолков, В.А. Попков, З.С. Сазонова, Ю.Г Татур, A.B. Хуторской, С.Е. Шишов, А.И. Чучалин и др.

Вместе с тем, несмотря на большое количество исследований в области компетентностного подхода, многие вопросы его практической реализации изучены недостаточно: не в полной мере раскрыты механизмы развития проектно-конструкторских компетенций у бакалавров технического вуза и не изучены вопросы применения этих механизмов в научно-педагогической практике.

технических направлений подготовки, и определить тему диссертационного исследования «Развитие проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля».

1. Выявить сущность и составляющие проектно-конструкторской компетентности как базовой составляющей будущей профессиональной

деятельности бакалавров, на основе анализа современных требований к результатам обучения.

5. Разработать и реализовать комплекс программ повышения квалификации преподавателей к использованию в педагогической деятельности новых подходов в обучении, обеспечивающих эффективное развитие проектно-конструкторских компетенций.

Теоретико-методологическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых: по общим проблемам и тенденциям развития высшего профессионального образования (Дж. Августа, В.М. Жураковский, A.B. Коржуев, В.А. Попков, З.С. Сазонова, И.Д. Фрумин, Г. Хайтман, А.И. Чучалин, В.Д. Шадриков и др.); по компетентностному подходу (В.И. Байденко, A.A. Вербицкий, И.А. Зимняя, Б. Оскарссон, P.M. Петрунева, Дж. Равен, H.A. Селезнева, Ю.Г. Татур, A.B. Хуторской, В.Д. Шадриков, Б.Д. Эльконин и др.); по технологическому подходу к обучению (JI. Андерсон, М.Е. Бершадский, В.П. Беспалько, Б. Блум, М.Т. Громкова, Т.А. Ильина, Г.В. Лаврентьев, Н.Б. Лаврентьева, М.М. Левина, Г.К. Селевко и др.); по системному подходу (В.Г. Афанасьев, B.C. Ильин, В.В. Краевский, В.И. Кремянский и др.); по деятелъностному подходу (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, C.B. Кривых, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.); по концепции личностно ориентированного обучения (Е.В. Бондаревская, Э.Ф. Зеер, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); по

проектному и проблемно-ориентированному обучению (Э. де Грааф, В.В. Гузеев, А. Колмос, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин, Е.С. Полат, М.Н. Скаткин и др.); по педагогической подготовке преподавателей инженерных вузов (Н.М. Жукова, В.П. Косырев, П.Ф. Кубрушко, М.Г. Минин, В.М. Приходько, Г.Н. Стайнов, И.В. Федоров и

ДР-)-

Опытно-экспериментальная база исследования. Исследовательская работа осуществлялась на базе кафедры «Начертательная геометрия и графика» и Научно-учебной лаборатории ЗБ-моделирования, входящих в состав Института кибернетики ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (ТПУ). Экспериментальная работа проводилась в течение 2007-2011 гг. В педагогическом эксперименте принимали участие студенты Института кибернетики (ИК) и Института природных ресурсов (ИПР) ТПУ.

Этапы исследования. Диссертационное исследование проводилось в период с 2006 по 2011 гг. в три этапа.

анализировалось состояние существующей системы профессиональной подготовки бакалавров технического профиля.

Второй этап (2008-2010 гг.) - проводилась разработка и экспериментальная проверка модели развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров технического профиля на основе реализации теоретически обоснованных педагогических условий ее эффективного функционирования; проводился предварительный анализ полученных результатов педагогического исследования, на основе которых осуществлялась корректировка модели и условий ее функционирования.

Научная новизна результатов исследования

1. Сформирован и охарактеризован обобщенный перечень проектно-конструкторских компетенций, включающий в себя способность: определять и анализировать проблемы в области профессиональной деятельности, разрабатывать варианты решения этих проблем; использовать методологию проектирования и конструирования; использовать информационные технологии для эффективного решения проектно-конструкторских задач; производить оценку экономической эффективности проектируемого объекта.

3. Выявлен и экспериментально обоснован комплекс организационно-педагогических условий, необходимых для эффективной подготовки

бакалавров к проектно-конструкторской деятельности (компоненты основной образовательной программы (ООП), информационно-методическое обеспечение учебного процесса, используемые технологии обучения, научно-педагогический состав, система оценки результатов обучения).

Практическая значимость исследования

2. Определено содержание и внедрена в учебный процесс ТПУ программа повышения квалификации преподавателей «Проблемно-ориентированное проектное обучение в структуре основных образовательных программ нового поколения» как важное условие реализации разработанной модели.

3. Для обеспечения методической поддержки программы повышения квалификации преподавателей разработано (при участии автора) учебное

пособие «Проектно-организованное обучение в высшей профессиональной школе», содержащее различные аспекты организации проектной деятельности студентов, в том числе вопросы разработки методического обеспечения самостоятельной проектной деятельности и подготовки презентации учебно-научного проекта.

На защиту выносятся:

1. Сущность проектно-конструкторской компетентности как интегр