Эдвард Кроули - Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO

• Название: Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO
• Автор: Эдвард Кроули
• Издательство: Литагент «Высшая школа экономики»1397944e-cf23-11e0-9959-47117d41cf4b
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-7598-1218-0

В книге рассматривается подход к инженерному образованию, который интегрирует личностные, межличностные и профессиональные навыки с дисциплинарными техническими знаниями с целью подготовить инженера, способного к инновациям и предпринимательству. Инженерное образование ставится в контекст инженерной деятельности, которая включает планирование, проектирование, производство и применение (Conceiving, Designing, Implementing, and Operating – CDIO), т. е. полный жизненный цикл инженерных процессов, продуктов и систем. Кроме того, описываются разработка и применение модели CDIO.

Настоящее издание является руководством по улучшению образовательных программ для подготовки молодых инженеров во всем мире.

---

Рассмотрим цели образования, определенные с позиции подхода CDIO, более детально.

Цель 1. Инженерное образование должно быть акцентировано на овладении знаниями технических основ, так как университеты закладывают базу для дальнейшего обучения. Разработанный нами подход ничем не преуменьшает значимость технических основ или потребность студентов в их освоении. Мы лишь подчеркиваем важность практических знаний и концептуальное понимание предметной области. При этом концептуальное понимание – это способность применять знания в разных рабочих ситуациях и условиях [1]. Это не запоминание фактов и определений и не просто применение концептуальных принципов (например, первого закона термодинамики). Концептуальное понимание скорее относится к идеям, имеющим непреходящую ценность. Оно открывает возможности для вовлечения студентов в процесс обучения. В традиционном обучении часто практикуется принцип передачи знаний, при котором студенты осваивают знания, пассивно прослушивая лекции. Подход CDIO ставит целью вовлечение студентов в создание собственного знания и разоблачение своих заблуждений. Переход от устоявшегося принципа передачи знаний к концептуально новому подходу в преподавании трудноосуществим. Мартон и Сэльё назвали обучение по принципу передачи знаний «поверхностным подходом» и противопоставили его более глубокому подходу [2]. В табл. 2.1 представлены адаптированные материалы семинара Мартона и Сэльё, разработанные на основе работ Гиббса [3, 5] и Рэма [4]. Таким образом, подход CDIO, формулирующий цель образования как подготовку студентов, способных освоить глубокое практическое знание технических основ, призван изменить сложившуюся практику преподавания и уйти от обучения по принципу передачи знаний. Этому вопросу посвящена глава 6.

Цель 2. Университеты должны готовить студентов, способных руководить созданием и применением технических объектов, процессов и систем. Таким образом, признается необходимость подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности. Потребность создавать и применять новые технические объекты, процессы и системы диктует необходимость формирования личностных и межличностных навыков и умений создавать объекты, процессы и системы. Личностные навыки и качества подразумевают такой образ мышления, как, например, аналитическое рассуждение и решение задач, проведение экспериментов, системное, критическое и творческое мышление. Личностные качества и их атрибуты включают целостность, ответственность, любознательность и желание принимать решения в условиях неопределенности. К межличностным навыкам относятся взаимодействие с другими людьми и работа в команде. Знания и умения, относящиеся к созданию объектов, процессов и систем, включают планирование, проектирование, производство и применение объектов, процессов и систем с учетом требований предприятия, общества и окружающей среды. Более подробно результаты обучения, вытекающие из цели 2, обсуждаются в главе 2 и являются центральной идеей главы 3.

Цель 3. Университеты должны готовить студентов, способных понимать значение и влияние научных и технологических открытий на стратегию развития общества. В решении проблем общество во многом опирается на деятельность ученых и инженеров. Однако необходимо помнить, что научные и технологические открытия неотделимы от социальной ответственности и должны развиваться в направлении технологий устойчивого развития. Выпускники инженерных программ должны ясно осознавать роль науки и технологий в развитии общества, чтобы принять эту ответственность. Цель 3 также учитывает, что часть выпускников не станут профессиональными инженерами и продолжат деятельность в качестве исследователей в промышленных, правительственных и образовательных организациях. Несмотря на различия в интересах, обучение в контексте развития объектов, процессов и систем будет полезно всем студентам. Во‑первых, они извлекут выгоду из углубленного изучения технических основ, на которое указывает цель 1. Во‑вторых, исследователи должны понимать взаимосвязь между их работой и ее влиянием на конечный объект или систему. Успешные исследователи все чаще получают признание не только за сделанные открытия, но и за вклад в развитие общества. Таким образом, студентам, стремящимся стать учеными и исследователями, необходимо понимать, как технология реализуется в объектах и процессах, и уметь оценить и повысить практическую значимость своей работы.

Цели 1 и 2 отражают противоречие, сложившееся в инженерном образовании между необходимостью формирования знаний дисциплинарных основ и инженерных навыков. Многие преподаватели высшей школы соглашаются, что обе цели важны, но расходятся в понимании того, сколько времени необходимо посвятить обучению каждой составляющей. Напряженность в отношениях между необходимостью формирования знаний дисциплинарных основ и инженерных навыков возрастает, если обучение строится по модели передачи знаний с фиксированным максимальным уровнем эффективности передачи и фиксированной продолжительностью обучения. В основе подхода CDIO лежит альтернативный взгляд на образование, позволяющий разрешить сложившееся противоречие. Мы считаем, что освоение дисциплинарных основ может быть усилено в условиях формирования личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем.

Видение проблемы

Чтобы разрешить ситуацию, нами был выработан системный взгляд на инженерные программы. Подход CDIO предусматривает овладение базовыми техническими знаниями в контексте планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. Исходя из этого, мы сформулировали следующие постулаты.

• Обучение должно строиться вокруг четко сформулированных целей образовательной программы и результатов обучения студентов, определенных при участии заинтересованных сторон.

• Учебный план программы должен включать взаимосвязанные дисциплины, где обучение предполагает овладение личностными и межличностными компетенциями, а также навыками создания объектов, процессов и систем.

• Учебные мероприятия должны включать практические занятия по разработке и применению объектов и систем в образовательной среде, составляющие основу экспериментального-практического инженерного обучения.

• Помимо практических занятий по разработке и применению объектов и систем, активное и практическое обучение должно быть частью лекционных курсов.

• Система оценивания должна быть комплексной.

Обучение, организованное в соответствии с перечисленными постулатами, будет оказывать двойное воздействие на студентов тем, что способствует глубокому освоению базовых технических знаний и приобретению практических инженерных навыков. Студенты будут обучаться через ряд комплексных учебных мероприятий, часть из них будет носить практический характер, т. е. погружать студентов в ситуации, с которыми сталкиваются инженеры в своей профессиональной деятельности. При правильном подходе к разработке комплексных учебных мероприятий они будут оказывать двойное действие, формируя у студентов необходимые личностные и межличностные компетенции, а также навыки создания объектов, процессов и систем, одновременно стимулируя освоение базовых знаний. В следующих разделах мы подробно остановимся на семи компонентах образовательных программ: контексте, предметных знаниях (основах), результатах обучения, учебном плане, практическом обучении, активном обучении и оценивании.

Планирование, проектирование, производство и применение как контекст инженерного образования. Авторы уверены, что модель «планирование – проектирование – производство – применение» должна служить контекстом инженерного образования. При этом образовательный контекст понимается как среда, способствующая обучению. Иными словами, культура обучения, приобретаемые навыки и формируемые личностные компетенции должны способствовать пониманию того, что роль инженера в обществе – это планирование, проектирование, производство и применение продуктов инженерной деятельности.

Выбор планирования, проектирования, производства и применения в качестве образовательного контекста обусловлен рядом важных причин. Во‑первых, это естественный контекст, т. е. он соответствует профессиональной деятельности инженера. Во‑вторых, в естественной среде CDIO легко сформировать необходимые инженерные навыки. И в‑третьих, данный контекст способствует не только приобретению навыков, но и освоению базовых технических знаний. Применение модели «планирование – проектирование – производство – применение» либо другой модели жизненного цикла инженерной продукции в качестве контекста инженерного образования настолько важно, что стало первым из 12 стандартов CDIO. Этот основополагающий принцип более подробно обсуждается во второй части главы 2.