Текст книги "Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO"

Выявив мнение заинтересованных сторон относительно желаемого уровня сформированности знаний и навыков, необходимо проанализировать полученные ответы и сформулировать результаты обучения. Эта задача наилучшим образом решается в процессе коллективного обсуждения и анализа при условии достаточного времени и участия в нем как можно большего числа преподавателей программы. При этом важно не переоценить имеющиеся данные. Небольшие различия в ответах, вероятно, не имеют значения. Разработчики программы должны найти основные тенденции как наиболее значимые и достаточные для того, чтобы определить результаты обучения, разработать учебный план и продумать систему оценивания достижений студентов.

В процессе формулирования результатов обучения стоит обратить внимание на два аспекта. Во‑первых, необходимо вычленить общность в ответах всех групп заинтересованных сторон. Во‑вторых, выявить схожие результаты относительно различных программ. По многим вопросам мнение разных групп заинтересованных сторон относительно желаемого уровня квалификации выпускников будет одинаковым. Однако для того, чтобы добиться такого результата, необходимо выполнять ряд условий.

1. Заинтересованные стороны, в том числе выпускники, представители ведущих промышленных предприятий и преподаватели вузов, должны быть хорошо знакомы с программой.

2. Задаваемые вопросы должны быть жестко привязаны к адаптированному CDIO Syllabus.

3. Респондентам должны предлагаться варианты ответов, такие, например, как в табл. 3.6.

При соблюдении этих условий среди групп заинтересованных сторон, скорее всего, не будет существенных разногласий. В таком случае процесс формулирования результатов обучения становится значительно легче [23].

На рис. 3.9 представлены результаты анкетирования с целью определения уровня сформированности знаний и навыков, проведенного Массачусетским технологическим институтом. В анкетировании принимали участие четыре группы респондентов: преподаватели, представители ведущих промышленных предприятий и две группы выпускников (после 5– и 15‑летнего окончания университета). Наиболее заметным и абсолютно неожиданным результатом опроса стало значительное совпадение мнений четырех групп респондентов относительно всех компетенций, кроме одной (4.4 «Проектирование»). Навыки коммуникации на иностранных языках (3.3) не вошли в адаптированный CDIO Syllabus Массачусетского технологического института (МТИ) на момент проведения анкетирования.

Менее наглядная схема показывает также некоторое сходство результатов анкетирования между программами разных университетов и даже стран (по меньшей мере между науко-ориентированными программами, которые готовят студентов к научно-исследовательской работе). Обычно как самые востребованные навыки отмечаются аналитическое мышление и способность решать задачи (2.1), коммуникация (3.2) и универсальные компетенции и личностные качества (2.4), к которым относится критическое и творческое мышление. Проектирование (4.4), системное мышление (2.3), работа в команде (3.1) и коммуникация на иностранных языках (3.3), с точки зрения респондентов, требуют средней квалификации. Менее высоки ожидаемые уровни сформированности таких навыков, как экспериментирование, исследование и приобретение знаний (2.2), профессиональные компетенции и личностные качества (2.5) и планирование и управление системами (4.3). Внешний, социальный и экологический контекст (4.1), производство (4.5) и применение (4.6) отмечаются как требующие самого низкого уровня освоения.

Эти общие тенденции были выявлены в ходе анкетирования, проводимого среди заинтересованных сторон тремя университетами – Технологическим университетом Чалмерса, Университетом Линчёпинга и Королевским технологическим институтом. Те же тенденции прослеживаются в результатах анкетирования заинтересованных лиц Королевского университета Белфаста, что проиллюстрировано в примере 3.2. Единодушие в оценивании ожидаемого уровня знаний и навыков настолько распространено, что было положено в основу метаанализа результатов инженерного образования, проведенного Гонором Дж. Пассовом [24].

Любопытно отметить, что наиболее общие и привычные инженерные навыки (например, умение решать задачи, коммуникация, творческое и критическое мышление) постоянно оказываются наиболее востребованными. Конечно, существуют различия во взглядах заинтересованных лиц в зависимости от конкретных университетов и стран. Так, для англоязычных программ пропадает потребность в коммуникации на иностранных языках, а в странах, где инженеры наиболее востребованы в сфере услуг, возрастает значимость производства и применения. Не считая этих вполне объяснимых различий, постоянство мнений, особенно результатов, полученных от заинтересованных лиц, знакомых с программой изнутри, очевидно. Его необходимо учитывать при разработке образовательных программ.

Пример 3.2. Результаты анкетирования заинтересованных лиц, проведенного Королевским университетом Белфаста

Школой механики и машиностроения Королевского университета Белфаста было проведено социологическое исследование, цель которого заключалась в определении ожидаемого уровня квалификации у выпускников. Следуя рекомендациям, изложенным выше, анкета была разработана согласно следующим принципам.

• За основу были приняты разделы 2–4 CDIO Syllabus 1.0. Помимо этого, выпускникам университета задавались вопросы относительно тематического содержания инженерных наук, математики, менеджмента, экономики, правоведения, электротехники и программирования. Кроме того, выяснялось место работы выпускников. Как и в случае с Массачусетским технологическим институтом, коммуникация на иностранных языках была исключена из вопросов.

• Анкетирование проводилось в первую очередь среди выпускников Королевского университета Белфаста. Будучи непосредственно знакомыми с программами вуза и одновременно имея опыт работы, выпускники понимают, насколько хорошо они были подготовлены к профессиональной деятельности после окончания университета. Анкеты были отправлены около 800 выпускникам, которые окончили вуз от 5 до 30 лет назад. Ответы были получены от 200 человек, что составляет высокий процент участия для почтового опроса.

• Для проведения опроса заинтересованных сторон был использован метод анкетирования. Однако вместо шкалы, описанной в табл. 3.5, была разработана собственная пятибалльная шкала: от 1 (Не имеет значения) до 5 (Значимый). Шкала была изменена в основном с целью большего соответствия вопросам анкеты.

• Для каждого элемента разделов 2–4 были вычислены средние значения результатов, которые затем были сравнены с результатами опроса выпускников Массачусетского технологического института. На рис. 3.10 приведено сравнение итогов опроса выпускников Королевского университета Белфаста и Массачусетского технологического института, в котором прослеживается та же общность взглядов, что и между результатами опросов выпускников Массачусетского технологического института, Технологического университета Чалмерса, Университета Линчёпинга и Королевского технологического института. Это позволяет сделать вывод о совместимости шкал, использованных в разных анкетах.

Несмотря на значительное сходство, при более тщательном анализе результатов опроса относительно знаний и навыков, составляющих разделы 3 и 4 CDIO Syllabus, были выявлены интересные факты. Например, деловой контекст (4.2) был оценен гораздо выше выпускниками Королевского университета Белфаста. Такой результат, безусловно, связан с тем, что высокий процент выпускников этого университета составляют сотрудники небольших предприятий, которые занимают господствующее положение в экономике страны. В мелких предприятиях профессиональные инженеры вынуждены участвовать в управлении компанией и выполнять руководящие и финансовые функции. С другой стороны, выпускники Массачусетского технологического института выразили мнение, что уровень освоения навыков производства должен быть гораздо ниже уровня освоения навыков проектирования. Выпускники же Королевского университета Белфаста оценили их примерно одинаково, что связано, видимо, с незначительной значимостью навыков производства в подготовке студентов аэрокосмической программы Массачусетского технологического института по сравнению с программой «Машиностроение» в Северной Ирландии. Расхождения в ответах респондентов еще раз подтверждают необходимость проведения каждым университетом собственного опроса.

Далее в анкете шли вопросы, касающиеся 20 дисциплин, входящих в программу «Машиностроение» Королевского университета Белфаста. Итоги опроса показали, что наиболее востребованными выпускники считают дисциплины, относящиеся к производству, менеджменту и предпринимательству. Относительно низко были оценены дисциплины, связанные с управлением, что, возможно, отражает теоретический характер изучаемого материала. Наименее значимым был назван курс программирования, что вызвало особый интерес преподавателей, так как некоторые из них ранее уже высказывали мнение о том, что эта дисциплина должна быть исключена из учебного плана. Основным аргументом, объясняющим такой результат, послужил тот факт, что при наличии разнообразных программных приложений в современном мире механикам и технологам едва ли могут пригодиться навыки программирования. С учетом мнения выпускников и после тщательного обсуждения курс компьютерного программирования был исключен из учебного плана.

В целом анкетирование, проведенное сотрудниками Королевского университета Белфаста, было крайне полезно для проектирования образовательной программы. Результаты опроса позволили выявить наиболее важные области, а также показали, в каких вопросах мнение преподавателей и студентов не совпало с более авторитетным мнением выпускников. Дополнительные вопросы также помогли определить, какие темы должны изучаться в математических дисциплинах и какие дополнительные курсы должны быть включены в учебный план. Наиболее значимым результатом оказался вклад выпускников Королевского университета Белфаста в развитие подхода CDIO к инженерному образованию. Выпускники понимают важность основополагающего принципа данного подхода и полностью поддерживают идею о выделении дополнительного времени на проектно-внедренческую деятельность и освоение навыков и умений. Такая поддержка, оказанная университету в применении подхода CDIO для реформирования образования, оказалась своевременной.

П. Армстронг

Определив ожидаемые уровни сформированности знаний и навыков, составивших CDIO Syllabus на втором и третьем уровнях, остается лишь сформулировать соответствующие результаты обучения. Этот процесс протекает в три этапа.

• Определение организующего принципа для системы результатов обучения.

• Установление соответствия между выбранной таксономией и выявленными в ходе опроса уровнями освоения знаний и навыков.

• Формулирование результата обучения для каждого навыка в составе CDIO Syllabus на основе выбранной таксономии и уровней квалификации.

На первом этапе формулирования результатов обучения необходимо выбрать наиболее подходящую таксономию. Из всех существующих систем наиболее широко распространена когнитивная таксономия, предложенная группой ученых под руководством Бенджамина Блума [25]. Согласно таксономии Блума, обучение затрагивает три области.

1. Когнитивная область касается знания и мышления.

2. Эмоциональная область включает личностные качества и ценности.

3. Психомоторная область описывает навыки движения и манипуляции.

В каждой области выделяют 5–6 уровней.

Для формулирования результатов обучения на основе CDIO Syllabus необходимо установить соответствие между таксономией Блума и шкалой, которая использовалась для определения ожидаемых уровней сформированности знаний и навыков (табл. 3.7). Например, в когнитивной области Блума нет навыков, соответствующих первому уровню предложенной шкалы ответов «Иметь опыт или представление». Однако второй уровень шкалы «Принять участие или внести вклад» соответствует уровню «Знание» когнитивной области в таксономии Блума. Третий уровень шкалы «Понимать и уметь объяснить» – уровню «Понимание» когнитивной области Блума. Четвертый уровень шкалы «Хорошие практические навыки» – уровням «Применение» и «Анализ». Наконец, пятый уровень «Руководить или создавать инновации» – наивысшим когнитивным уровням таксономии Блума «Синтез» и «Оценка». Подобным образом соответствия могут быть установлены с уровнями эмоциональной и психомоторной областей.

На последнем этапе формулирования CDIO Syllabus в виде конкретных результатов обучения необходимо определить для каждого навыка соответствующий глагол, который наилучшим образом отражает желаемый уровень овладения, определенный в ходе анкетирования заинтересованных лиц. Каждый уровень таксономии Блума может быть описан несколькими глаголами. Например, к уровню «Синтез» когнитивной области можно применить глаголы: формулировать, создавать, составлять или пересматривать. Примеры формулировок результатов обучения на основе CDIO Syllabus в соответствии с определенным уровнем освоения приведены в табл. 3.7. Хотя формулирование результатов обучения возможно без участия заинтересованных лиц, тщательная процедура выявления ожидаемого уровня квалификации позволила определить более реалистичные планируемые результаты обучения студентов по инженерным программам.

Заключение

Глава 3 посвящена вопросу определения перечня планируемых результатов обучения в CDIO Syllabus 2.0, его структуры и этапов формирования и демонстрирует, как при помощи CDIO Syllabus можно привлечь заинтересованные стороны к определению ожидаемого уровня освоения знаний и навыков выпускников инженерных программ. CDIO Syllabus ставит перед инженерным образованием общие цели, непосредственно вытекающие из профессиональной деятельности инженеров. В нем содержатся исчерпывающие данные относительно знаний, навыков и личностных качеств, которые должны быть освоены выпускниками инженерных программ.

Несмотря на то что CDIO Syllabus создавался как вспомогательный ресурс для всех инженерных направлений подготовки, он может быть адаптирован к особенностям конкретной программы. Процесс адаптации предполагает определение предметного содержания раздела 1 «Дисциплинарные знания и понимание» и корректировку остального содержания CDIO Syllabus. Он также включает этап выявления мнения заинтересованных сторон программы относительно ожидаемых уровней сформированности (или значимости) всех навыков, входящих в CDIO Syllabus. Сформулированные результаты обучения затем используются при проектировании образовательной программы и системы оценивания.

По итогам опросов, проведенных университетами-партнерами в процессе формирования подхода CDIO, были выявлены интересные факты. Неожиданным и важным результатом стало единодушие преподавателей, представителей ведущих промышленных компаний и выпускников, относительно ожидаемых уровней компетентности студентов после освоения инженерных программ. Наиболее значимые навыки для выпускников инженерных программ, по мнению большинства респондентов, – это инженерное мышление, личностные компетенции, коммуникация и проектирование.

CDIO Syllabus, адаптированный с учетом мнения заинтересованных лиц, используется для формулирования результатов обучения, формирования учебного плана, определения педагогических подходов и разработки системы оценивания достижений студентов. Разработка учебного плана подробно рассматривается в главе 4. Подходы и методы преподавания и изучения содержания CDIO Syllabus описаны в главе 6. Оцениванию уровня достижения студентами результатов обучения посвящена глава 7.

Вопросы для обсуждения

1. Каким образом можно определить желаемые уровни квалификации для выпускников вашей программы?

2. В чем сходство и отличие вашего метода определения уровней усвоения знаний и навыков по сравнению с методами, описанными в главе 3?

3. Как вы можете использовать предложенный способ формулирования результатов обучения программы и их согласования с заинтересованными лицами?

Литература

1. King W.J., Skakoon J.G. The unwritten laws of engineering. Revised and updated. N.Y.: American Society of Mechanical Engineers, 2001.

2. Gordon B.M. What is an Engineer? Invited keynote presentation. European Society for Engineering Education (SEFI) Annual Conference. University of Erlangen-Nürnberg, 1984.

3. Augustine N.R. Socioengineering (and Augustine’s second law thereof). Lecture presented at the University of Colorado Engineering Centennial Convention. 1993. October 1.

4. World Chemical Engineering Council. How does chemical engineering education meet the requirements of employment? 2004. Available at <http://www.chemengworld.org. Accessed November 13, 2013.

5. Accreditation Board of Engineering and Technology, Accreditation Criteria and Supporting Documents. 2013. Available at <http://www.abet.org/accreditation-criteria-policies-documents/>. Accessed November 11, 2013.

6. Crawley E.F. The CDIO Syllabus: A statement of goals for undergraduate engineering education. Massachusetts Institute of Technology, Department of Aeronautics and Astronautics. Cambridge, Massachusetts, 2013. Available at <http://www.cdio.org/frameworkbenefits/cdio-syllabus-report>. Accessed November 13, 2013.

7. Group T University College. The 5E model. Leuven, Belgium, 2008. Available at <http://www.groupt.be/www/bachelor_programs/vision_of_engineering/key-terms-the-5-es/>. Accessed November 11, 2013.

8. Canadian Engineering Education Board (CEAB). 2013. Available at <http://www.engineerscanada.ca>. Accessed November 11, 2013.

9. Delors J. et al. Learning, the treasure within: Report to UNESCO of the International Commission on Education for the twenty-first century. Paris: UNESCO Publishing, 1996. Available at <http://www.unesco.org/delors/fourpil.htm>. Accessed November 13, 2013.

10. Engineering Council. UK standards for professional engineering competence: The accreditation of higher education programs. 2004. Available at <http://www.engc.org.uk/professional-qualifications/standards/UK-SPEC>. Accessed November 11, 2013.

11. Dublin Descriptors. 2004. Available at <http://jointquality.nl/>. Accessed November 13, 2013.

12. Swedish Ministry of Education. The higher education ordinance, Annex 2 qualifications ordinance. 2010. Available at <http://www.hsv.se/lawsandregulations/thehighereducationordinance.4.5161b99123700c42b07ffe3981.html>. Accessed November 13, 2013.

13. The EUR-ACE Project. 2013. Available at <http://www.eurace.org>. Accessed November 11, 2013.

14. Chuchalin A.I. RAEE Accreditation Criteria and CDIO Syllabus: Comparative Analysis // Proceedings of the 8^th International CDIO Conference Queensland University of Technology. Australia, 2013. P. 870–878.

15. Report of the World Commission on Environment and Development: Our common future. 1987. Available at <http://www.un-documents.net/wced-ocf.htm>. Accessed November 13, 2013.

16. Knutson W.M., Malmqvist J., Arehag M., Svanström M. Implementing engineering education for environmental sustainability into CDIO programs // Proceedings of the 4th International CDIO Conference. Gent, Belgium, 2013. Available at <http://www.cdio.org/knowledge-library>. Accessed November 13, 2013.

17. Dodds R., Venables R. Engineering for sustainable development: Guiding principles. London: The Royal Academy of Engineering, 2013. Available at <http://www.raeng.org.uk/events/pdf/engineering_for_sustainable_development.pdf>. Accessed November 13, 2013.

18. The Confederation of British Industry (CBI). Innovation Survey 2005. London, 2013. Available at <http://www.cbi.org.uk>. Accessed November 13, 2013.

19. Ancona D. Leadership in the age of uncertainty. 2013. Available at <http://mitleadership.mit.edu/pdf/LeadershipinanAgeofUncertainty-researchbrief.pdf>. Accessed November 13, 2013.

20. The Gordon-MIT Engineering Leadership Program. 2013. Official website. Available at <http://web.mit.edu/gordonelp>. Accessed November 13, 2013.

21. Menzel H.C., Aaltio I., Aaltio U. On the way to creativity: Engineering as intrapreneurship in organizations // Technovation. 2007. No. 27. P. 732–743.

22. Aulet B. Disciplined entrepreneurship: 24 steps to a successful startup. Hoboken: Wiley, 2013.

23. Bankel J., Berggren K.-F., Blom K., Crawley E.F. et al. The CDIO Syllabus: A comparative study of expected student proficiency // European Journal of Engineering Education. 2003. Vol. 28. No. 3. P. 297–315.

24. Passow H.J. What competencies should engineering programs emphasize? A meta-analysis of practitioners’ opinions informs curricular design // Proceedings of the 3rd International CDIO Conference. Cambridge (MA): Massachusetts Institute of Technology, 2007. Available at <ttp://www.cdio.org/knowledgelibrary>. Accessed November 13, 2013.

25. Bloom B.S., Englehatt M.D., Furst E.J., Hill W.H. et al. Taxonomy of educational objectives: Handbook I: Cognitive domain. N.Y.: McKay, 1956.