Введение к работе
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, А.А. Вербицкий, И.А. Зимняя, Э.Ф. Зеер, А.В. Коржуев, Р.М. Петрунева, Ю.П. Похолков, В.А. Попков, З.С. Сазонова, Ю.Г Татур, А.В. 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 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.
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:
Выявить сущность и составляющие проектно-конструкторской компетентности как базовой составляющей будущей профессиональной деятельности бакалавров, на основе анализа современных требований к результатам обучения.
Теоретически обосновать и разработать модель развития проектно-конструкторских компетенций бакалавров техники и технологии с учетом современных требований к подготовке высококвалифицированных специалистов.
Выявить комплекс организационно-педагогических условий, обеспечивающих эффективность функционирования разработанной модели.
Экспериментально проверить разработанную модель, основанную на совокупности организационно-педагогических условий, способствующих формированию проектно-конструкторских компетенций.
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. Августи, В.М. Жураковский, А.В. 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, А.А. Вербицкий, И.А. Зимняя, Б. Оскарссон, Р.М. Петрунева, Дж. Равен, Н.А. Селезнева, Ю.Г. Татур, А.В. Хуторской, В.Д. Шадриков, Б.Д. Эльконин и др.); по технологическому подходу к обучению (Л. 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, В.С. Ильин, В.В. Краевский, В.И. Кремянский и др.); по деятельностному подходу (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, С.В. 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 3D-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.
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.
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
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.
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.
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
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.
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.
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.
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:
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.
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 сформированности проектно-конструкторских компетенций.
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 сформированности проектно-конструкторских компетенций.
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-Tempus-2008-DK-JPCR.
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.
