Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO - Эдвард Кроули

Книга

Лежащая перед вами книга писалась как введение к подходу CDIO. Это практическое руководство, содержащее достаточное количество информации, чтобы познакомить вас с его высокими целями, философией и основными идеями, объяснить исторические и социальные предпосылки. На страницах книги вы найдете ссылки на более подробные ресурсы в виде других книг, материалов семинаров и веб-сайтов.

Общий обзор подхода CDIO продолжится в главе 2. В ней будут подробно описаны причины возникновения подхода, его цели, задачи, педагогические принципы и основные этапы применения. Глава 3 посвящена описанию процессов определения необходимых компетенций инженера и формулирования результатов обучения выпускников инженерных программ. В главах 4–6 более подробно рассмотрены учебный план, рабочее пространство студента и подходы к обучению. Методы оценивания достижений студентов, определения качества программы и система постоянного совершенствования обсуждаются в главах 7–9. Авторы книги также обращаются к истории, чтобы проиллюстрировать необходимость реформы в инженерном образовании и обосновать свое видение его будущего.

Литература

1. Von Kármán T. Dictionary of Scientific Quotations / ed. by A.L. Mackay. L.: CRC Press, 1994.

2. The Royal Charter. The Institution of Civil Engineers. L., 1828. <http://www.ice.org.uk>. Accessed November 11, 2013.

3. Finiston M. Engineering Our Future: Report of the Committee of Inquiry into the Engineering Profession. L.: HMSO CMND 7794, 1980.

4. Gordon B.M. What is an Engineer? Invited Keynote Presentation, European Society for Engineering Education (SEFI) Annual Conference. Germany: University of Erlangen – Nürnberg, 1984.

2. Подход CDIO

Введение

Задача инженерного образования – подготовка выпускников, которые «умеют проектировать и создавать», т. е. обладают инженерными навыками и глубокими знаниями технических основ. Для достижения поставленной цели разработчики и руководители образовательных программ должны непрерывно повышать качество инженерных программ уровня бакалавриата. За последние 30 лет со стороны промышленности и правительства предпринимались неоднократные попытки описать необходимые результаты в терминах атрибутов выпускников инженерных программ. Проанализировав различные мнения, нам удалось сформулировать основную задачу инженерных вузов как подготовку выпускников к планированию, проектированию, производству и применению комплексных инженерных объектов, процессов и систем с высокой добавленной стоимостью в современных условиях командной работы.

Подход CDIO предлагает путь, следуя которому инженерное образование сможет обеспечить решение основной задачи. Подход базируется на трех предпосылках, отражающих его цели, видение и педагогические принципы.

• Для решения основной задачи необходимо акцентировать внимание на формировании базовых технических знаний, рассматривая процесс планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем как контекст инженерного образования.

• Результаты обучения студентов должны быть сформулированы при непосредственном участии заинтересованных сторон и достигаться путем последовательной реализации комплекса учебных мероприятий, имеющих практический характер (т. е. способных погружать студентов в ситуации, с которыми сталкиваются инженеры в своей профессиональной деятельности).

• При правильном подходе к разработке комплекса 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 технических знаний.

В главе 2 подробно обсуждаются главные особенности подхода CDIO, начиная с анализа целей, задач, видения и педагогических принципов, ранее упомянутых в главе 1. Структура первого раздела главы 2 во многом определяет организацию других глав книги. Второй раздел главы 2 посвящен основному принципу похода CDIO, заключающемуся в рассмотрении планирования, проектирования, производства и применения как контекста инженерного образования. В третьем разделе описываются методы адаптации и реализации подхода CDIO при разработке инженерной программы и подчеркивается необходимость рассмотрения образовательной реформы как процесса организационных изменений в университете.

Цели и задачи главы

Цели главы 2:

• представление основной цели, задачи и видения проблемы и педагогических принципов подхода CDIO;

• анализ контекста инженерного образования;

• ознакомление с перечнем результатов обучения CDIO и стандартами CDIO;

• описание механизма применения подхода CDIO.

Подход CDIO

Подход CDIO – один из путей реформирования современного инженерного образования. В его основе лежит несколько ключевых идей, касающихся прежде всего обоснования необходимости реформирования и постановки целей инженерного образования. Центральная идея подхода – видение проблемы и рассмотрение жизненного цикла инженерного процесса как контекста инженерного образования. Реализации подхода способствуют особые педагогические принципы. Более подробно эти ключевые идеи описаны в разделе «Подход CDIO».

Основная задача

Работа над созданием подхода CDIO началась с анализа мнений представителей промышленности о целях подготовки студентов инженерных программ, сформулированных, как правило, в виде списков необходимых атрибутов профессиональных инженеров, включающих предметные знания, соблюдение правил этики, умение эффективно общаться и т. д. Как правило, эти списки отражают лишь потребности компаний и не предлагают анализа ситуации, в связи с чем не приводят к желаемому эффекту. Попытавшись объединить подобные «списки», мы пришли к выводу, что они формировались в первую очередь исходя из базовой и рациональной потребности общества в инженерах.

Таким образом, отправной точкой нашей работы стало формулирование основной задачи инженерного образования. Мы считаем, что выпускник технического вуза должен уметь планировать, проектировать, производить и применять комплексные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью в современных условиях командной работы.

Другими словами, мы должны готовить инженеров, которые способны проектировать и создавать. Выпускники инженерных программ должны решать инженерные задачи и участвовать в принятии инженерных решений при работе в инженерных организациях, а также быть ответственными и разумными членами общества. Планирование, проектирование, производство и применение – это модель жизненного цикла объектов, процессов и систем. От нее возникло название подхода – CDIO: Conceive, Design, Implement and Operate (планировать, проектировать, производить и применять). CDIO – не единственная существующая подобная модель, но она транслирует общую идею участия инженера во всех этапах жизненного цикла продукции. Под объектами, процессами и системами подразумевается множество решений и результатов работы инженера. Добавленная стоимость понимается нами как дополнительная стоимость, созданная на определенном этапе разработки или производства. Современная командная среда дает возможность выполнения функций инженера в междисциплинарной и международной организации с применением современных технологий. Сформулировав ключевую задачу на основе модели «планирование – проектирование – производство – применение», сформулируем конкретные цели образования.

Цели

Поход CDIO направлен на достижение трех общих целей – подготовить выпускников, способных:

1) применять базовые инженерные знания в практической деятельности;

2) руководить процессом создания и эксплуатации технических объектов, процессов и систем;

3) понимать важность и последствия воздействия научного и технического прогресса на общество.

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.