Текст книги "Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO"

Процесс реформирования образования предполагает повышение компетентности преподавателей в области инженерных навыков и освоение новых педагогических компетенций по использованию активных методов обучения и оценке студентов. Нет оснований ожидать, что преподаватели, которые были приглашены на работу для ведения научной деятельности, будут обладать профессиональными инженерными навыками. И также не стоит ожидать, что они смогут сформировать эти навыки у студентов. Именно поэтому для того, чтобы способствовать успешному обучению студентов, необходимо разработать подходы к повышению квалификации преподавателей инженерных программ. Кроме того, в общем и целом современных преподавателей также обучали по модели передачи информации, например в виде лекций. Для создания образовательной среды, способствующей эффективному обучению, преподавателей необходимо мотивировать к личностному росту и активному использованию новых образовательных технологий. В том, что касается развития их инженерных навыков и педагогических компетенций, перемены приобретут более масштабный и эффективный характер, если формирование компетенции преподавательского состава будет носить централизованный характер и осуществляться путем приема на работу новых сотрудников, обладающих необходимым опытом, а также повышения квалификации уже работающих преподавателей. Этому аспекту посвящена глава 8.

Подход CDIO не следует рассматривать как нормативные требования. Вместо этого он предлагает возможность устранения существенного противоречия инженерного образования, заключающегося в нехватке времени и ресурсов для освоения базовых дисциплинарных знаний и формирования личностных и межличностных компетенций, а также навыков создания объектов, процессов и систем. Материалы, сопровождающие подход CDIO, способствуют его быстрой адаптации и применению к образовательным программам.

На сегодняшний день подход CDIO применяется к программам для достижения различных целей в интересах студентов, с целью эффективного использования финансовых ресурсов и материально-технической базы, соблюдения университетских и государственных стандартов, выполнения требований промышленности и профессиональных сообществ. Для того чтобы обеспечить реализацию подхода в условиях наличия различных заинтересованных сторон, а также способствовать его постоянному развитию и адаптации, подход был систематизирован, а необходимые материалы опубликованы в виде открытых ресурсов. Открытый доступ к документам по проектированию и разработке инженерных программ позволяет распространять подход CDIO и обмениваться идеями и материалами таким образом, чтобы университеты могли адаптировать весь подход или его отдельные компоненты в своих целях.

Ресурсы, доступные руководителям и преподавателям инженерных программ, желающим адаптировать и применить подход CDIO, включают описание модели, перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus), средства анкетирования в целях выявления потребностей заинтересованных сторон, инструкции по организации проектно-внедренческой деятельности, руководство по применению подхода, рекомендации по запуску реформы и поэтапному переходу к новой модели образования. Процесс модернизации и средства реформирования подробно описаны в главе 8.

Все образовательные программы существуют в условиях ограниченности ресурсов. Подход CDIO спланирован таким образом, чтобы реализация новой программы могла быть обеспечена за счет перераспределения имеющихся ресурсов. Однако, приступая к реформированию образования, следует различать ресурсы, необходимые для реализации уже разработанной и внедренной программы, и ресурсы, необходимые на этапе модернизации. Очевидно, что в процессе реформирования возникает потребность в дополнительных ресурсах, которые влекут за собой дополнительные расходы. Тем не менее мы не можем рассчитывать на выделение дополнительных ресурсов для реализации готовой программы, в связи с чем вынуждены искать пути перераспределения существующих ресурсов, таких как рабочее время преподавателей, время, отведенное на освоение программы, аудиторный фонд и т. д. В главе 8 будут предложены способы минимизации расходов на модернизацию, обеспечивающие максимальную выгоду от применения подхода CDIO.

Взаимодействие между разработчиками программ и преподавателями разных стран – один из основных принципов подхода CDIO. Преподаватели инженерных программ всего мира сталкиваются с похожими проблемами, например с противоречием между науко-ориентированными целями и практико-ориентированными компетенциями. Устранению этого противоречия уделяют внимание все преподаватели. Ключ к достижению эффективного инженерного образования – не мелкие уступки науки практике, а создание новой модели инженерного образования, отражающей оба аспекта. Эту задачу сложно решить силами отдельной программы или кафедры.

В сотрудничестве вузов кроется много преимуществ, особенно если консорциумы вузов правильно организованы и координируются университетом, способным ускорить решение проблем. Рассмотрим в качестве примера график проведения работ по комплексному реформированию образования. В течение первого года реализации проекта определяются возможные мероприятия и разрабатывается подход, который затем тестируется на втором году. На третьем и четвертом годах разработанный и протестированный подход совершенствуется и применяется. Для проведения образовательной реформы необходимо решить следующие задачи: разработать учебный план (содержание и организация образования), определить методы обучения (как преподать содержание), разработать систему оценивания (как планируемые результаты обучения будут оценены и усовершенствованы) и организовать рабочее пространство и логистику (образовательная среда). Преимущество консорциума заключается в возможности распределения задач между партнерами. Работая в команде, университеты-партнеры выявляют общие проблемы, одновременно реализуют несколько подходов к реформированию образования и сравнивают результаты, используя одни и те же оценочные мероприятия. Такое сотрудничество в значительной степени увеличивает темп проводимых реформ. Оно также позволяет членам консорциума обмениваться ресурсами и опытом, что снижает затраты на модернизацию программ и повышает шансы на успех. Реформирование инженерного образования в рамках сотрудничества между кафедрами или вузами обеспечивает одновременное выполнение нескольких видов работ и обмен ресурсами. Пример сотрудничества университетов-партнеров по применению подхода CDIO подробно описан на сайте Всемирной инициативы по адресу: http://www.cdio.org.

В мире постоянно растет число инженерно-педагогических исследований, нацеленных на выявление лучших практик и разработку новых подходов на основе теории «научения». Так, например, ряд исследований проводится при поддержке Центра усовершенствования инженерного образования (Center for the Advancement of Scholarship on Engineering Education – CASEE) Национальной инженерной академии США [18]. Преподаватели инженерных программ зачастую не располагают информацией о теоретических и практических разработках в области педагогики, которые могли бы ускорить процесс модернизации. При этом многие исследовательские образовательные проекты позволяют объединить усилия представителей как образовательных учреждений, так и промышленных компаний. Цель подхода CDIO – реформирование инженерного образования с использованием опыта лучших практик и образовательных моделей, которые широко применимы к инженерным направлениям и специальностям.

В современном мире большое внимание уделяется высшему образованию в целом и инженерному образованию в частности. Во многих странах национальные образовательные стандарты претерпели значительные изменения и основываются на компетентностном подходе, – например, стандарты Совета по аккредитации инженерного образования ABET в США [19] и стандарты компетенций профессиональных инженеров UK-SPEC в Великобритании [20]. В отдельных других случаях реформирование высшего образования стало результатом более крупных международных реформ, таких, например, как Болонская декларация [21] или проект EUR-ACE по аккредитации инженерных программ и выпускников в Европе [22]. Недавно ряд требований для оценки программ в Канаде был разработан Канадским инженерным аккредитационным советом – CEAB [23].

Участниками инициативы CDIO были приложены все возможные усилия для того, чтобы согласовать подход CDIO с мировыми тенденциями. В главе 3 стандарты CDIO приводятся в сравнении с некоторыми национальными стандартами аккредитации. Несмотря на большую степень детализации и отчетливо видимую ориентацию CDIO Syllabus на задачи профессиональной инженерной деятельности, анализируемые стандарты легкосопоставимы. Как следствие, инженерные образовательные программы, разработанные на основе планируемых в CDIO Syllabus результатов обучения, не будут противоречить национальным стандартам. Соответствие подхода CDIO целям Болонской декларации подобно изучено в главе 11. Результаты обучения, сформулированные в CDIO Syllabus, и 12 стандартов CDIO устанавливают лишь общие требования и должны быть тщательно адаптированы применительно даже к лучшим программам в мире. Национальные стандарты состоят из правил, определяющих, что должно быть сделано. Напротив, CDIO Syllabus и стандарты CDIO предлагают форму, основанную на опыте лучших практик, которая, как схема игры, содержит подходы, ресурсы и среду, позволяющие добиться поставленных целей.

Одна из важных задач подхода CDIO – стимулирование интереса к инженерной деятельности и, как следствие, повышение мотивации студентов к освоению инженерных образовательных программ. Многие страны прогнозируют увеличение спроса на ученых и специалистов в технических областях в будущем, который не может быть удовлетворен при нынешних темпах подготовки выпускников. Некоторые особенности подхода CDIO направлены на привлечение внимания студентов к инженерным направлениям и специальностям. Многих студентов привлекает инженерная деятельность, позволяющая создавать объекты и системы. Однако они испытывают разочарование в своем выборе уже в первые годы обучения в университете, где им преподается только теория. Учебный план, включающий проектные работы на младших и старших курсах, стимулирует интерес студентов строить и создавать. Многие студенты жалуются, что инженерные программы «валят с ног» высокой нагрузкой и сугубо теоретическим обучением. Применяя активные и практически ориентированные методы обучения и проекты, мы даем студентам возможность почувствовать свои возможности. Это крайне важно для их самооценки. Проектная деятельность также позволяет проявить творчество и лидерство и получить удовольствие от проделанной работы. Этот фактор нашел отражение в отзывах студентов, окончивших программы CDIO (пример 2.2).

Пример 2.2. Мнение студентов о преимуществах программ CDIO

Единственная причина, почему я выбрал именно этот университет, – нам обещали, что в конце программы мы построим самолет. Этого больше не обещал никто. Программа, в которой можно попробовать спроектировать, построить и запустить собственное творение, – прекрасная возможность попробовать свои силы, увидеть, чему ты на самом деле научился, почувствовать себя участником процесса от начала до конца. Собственные проекты приносят гораздо больше удовольствия, чем задания, придуманные преподавателями. Возможность применения собственных навыков и технических знаний в проекте позволяет почувствовать готовность к реальной работе инженера.

Х. Гранквист, выпускник

Королевского технологического института (Швеция)

Одно из основных преимуществ обучения на программе CDIO заключается в том, что она позволяет получить навыки инженерного мышления и решения практических задач. В нашей профессии важно уметь формулировать задачи, так же как находить их решения и формулировать рекомендации. Эти крайне необходимые навыки развиваются в программах CDIO. Я считаю, что инженерные навыки очень важны как для меня лично, так и для моей будущей компании. Навыки инженерного мышления и решения задач служат мостиком между университетской подготовкой и реальной профессиональной деятельностью, что помогает быстрее и легче ориентироваться в рабочей ситуации. В программах CDIO образуется особая среда, помогающая студентам стать частью профессии, в которой важны работа в команде и умение общаться. Можно сказать, что программа CDIO позволяет развить эти навыки до особого уровня. В результате все студенты, а не только те, кто наиболее активно участвовал в дополнительных мероприятиях, могут развить эти навыки за время обучения в университете. Я считаю, что мы несем личную ответственность за собственное развитие. Обучаясь на программе CDIO, мы очень рано понимаем ценность самообразования.

A. Вибринг, выпускник

Технологического университета Чалмерса (Швеция)

Мне кажется, перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus) описывает идеальную программу. В нем делается акцент на технические знания и практические методы, которые изучаются в контексте реальных профессиональных требований к инженерам. В программе CDIO много внимания уделяется работе в команде, письменной коммуникации, профессиональной этике, а также пониманию внешних факторов (финансовых, политических, климатических), которые важны для современного инженера. За время обучения я смог развить многие нужные качества. На младших курсах мы подробно изучали технические науки и их применение для решения задач. На старших курсах появилось больше «новых» элементов – работа над проектами в команде, презентации. В общем, такие задания оказались очень ценны для меня и принесли дивиденды после окончания университета.

П. Спрингманн, выпускник

Массачусетского технологического института (США)

Повысить интерес и мотивировать студентов можно также, показав, что образование позволяет найти высококвалифицированную работу. В действительности, по мнению промышленных компаний, являющихся работодателями выпускников инженерных программ, университеты должны готовить студентов, «умеющих проектировать и создавать». Такие студенты легче находят работу, быстрее продвигаются по карьерной лестнице и оказывают большее влияние на инженерную деятельность. По предварительным оценкам, компании, знакомые с подходом CDIO, охотно принимают на работу выпускников наших программ, что может быть подтверждено словами Билли Фредрикссона, бывшего главного технического директора компании SAAB, приведенными в примере 2.3. Если инженерное образование станет интереснее, полезнее и даст больше возможностей, одновременно повысив уровень знаний и навыков, спрос на выпускников инженерных программ увеличится, а общество получит достаточное количество инженерных кадров.

Пример 2.3. Инженеры CDIO в промышленности

Промышленные компании предпочитают нанимать на работу выпускников программ CDIO, потому что они получают хорошую подготовку и знают, как применить теоретические знания при реализации практических проектов по разработке объектов или процессов. Во время обучения студентов знакомят с реальной инженерной практикой. Они обладают как техническими знаниями, так и личностными и межличностными компетенциями, умеют применять комплексные подходы и интегрировать системы для проектирования и создания объектов. Это значит, что инженеры – выпускники программ CDIO, скорее всего, смогут быстрее применить свои знания, работая в компании. Они смогут быстрее и легче стать продуктивными членами команды.

У выпускников программ CDIO будет, видимо, больше выбора и возможностей для развития карьеры по нескольким причинам. Я думаю, они смогут быстрее приступить к профессиональной деятельности как в качестве специалистов, так и как инженеры проектов. Будучи специалистами в своей области, они понимают, как важно учитывать требования из разных областей при применении решений к объектам и системам. В качестве инженеров или руководителей проектов они лучше подготовлены и понимают значимость работы в команде и других личностных и межличностных компетенций, способны проконтролировать результат общей работы и обеспечить производительность конечного продукта. Они также понимают важность своевременного выполнения проекта. Именно поэтому выпускники программ CDIO будут более привлекательны для работодателей и могут добиться большего успеха для себя лично и во благо общества.

Б. Фредрикссон, SAAB

Заключение

В данной главе вашему вниманию было представлено краткое описание подхода CDIO, его целей, задач, видения проблемы и педагогических принципов. Здесь был проанализирован контекст профессиональной инженерной деятельности и контекст инженерного образования. В главе также были представлены перечень планируемых результатов обучения (CDIO Syllabus) и 12 стандартов CDIO – принципов эффективной практики, описаны способы адаптации и применения подхода CDIO, основанные на принципах организационных изменений и изменений в культуре обучения.

Авторы подхода CDIO стремятся создать образование, основанное на обучении базовым дисциплинарным знаниям в контексте планирования, проектирования, производства и применения объектов, процессов и систем. К основным характеристикам подхода относятся ясно сформулированные результаты обучения, интегрированный учебный план, проектно-внедренческая деятельность, активное и практическое обучение, надежная система оценки достижений студентов и программы.

Основополагающий принцип подхода, сформулированный в виде стандарта 1 CDIO, – применение жизненного цикла объектов, процессов и систем в качестве контекста инженерного образования. Контекст современной инженерной деятельности включает ряд новых элементов, таких как устойчивое развитие, глобализация, инновации, лидерство и предпринимательство. Причиной рассмотрения модели 4П как контекста стал тот факт, что данный контекст отражает профессиональную деятельность инженера и обусловливает перечень знаний, навыков, и личностных качеств, которые промышленные компании хотят видеть у выпускников инженерных программ.

В следующей главе подробно рассмотрен вопрос содержания обучения и представлен полный перечень знаний, навыков и личностных компетенций, которыми должны обладать выпускники инженерных программ после окончания университета, а также описан основной ресурс, который может быть использован для формулирования результатов освоения образовательных программ – CDIO Syllabus (перечня планируемых результатов обучения).

Вопросы для обсуждения

1. Какие шаги предпринимаются в вашем вузе для улучшения инженерных программ?

2. Как вы можете использовать подход CDIO к инженерному образованию для проведения реформ?

3. Какие общие сложности на пути реформирования образования характерны для программ в разных странах мира? Какие дополнительные трудности возникают в процессе реформирования вашей программы?

4. Что общего и в чем различия между вашим проектом по реформированию образования и подходом CDIO?

Литература

1. Wiggins G., McTighe J. Understanding by Design. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2005.

2. Marton F., Säljö R. Approaches to Learning // The Experience of Learning: Implications for Teaching and Studying in Higher Education / ed. by F. Marton, D. Hounsell, N.J. Entwistle. 3rd ed. Edinburgh: University of Edinburgh, Center for Teaching, Learning, and Assessment, 2005.

3. Gibbs G. Improving the quality of student learning. Bristol: Teaching and Educational Services, 1992.

4. Rhem J. (ed.). Deep/surface approaches to learning: An introduction // National Teaching and Learning Forum. 1995. Vol. 5. No. 1. Issue theme.

5. Biggs J.B. Teaching for quality learning at university. 3rd ed. Buckingham: The Society for Research into Higher Education and Open University Press, 2007.

6. Jarvis P., Holford J., Griffin C. The theory and practice of learning. 2nd ed. L.: Routledge, 2003.

7. Brainerd C.J., Piaget J. Learning, research, and American education // Educational psychology: A century of contributions / ed. by B.J. Zimmerman, D.H. Schunk. L.: Lawrence Erlbaum Associates, 2003.

8. Kolb D.A. Experiential learning. Upper Saddle River: Prentice-Hall, 1984.

9. Abanteriba S. Development of strategic international industry links to promote undergraduate vocational training and postgraduate research programmes // European Journal of Engineering Education. 2006. Vol. 31. No. 3. P. 283–301.

10. Dolby N. Global citizenship and study abroad: A comparative study of American and Australian undergraduates // Frontiers: The Interdisciplinary Journal of Study Abroad. 2008. Vol. 5. No. 7. P. 51–57.

11. Grandin J.M., Hirleman E.D. Educating engineers as global citizens: A call for action – Report of the national summit meeting on the globalization of engineering education // Journal for Global Engineering Education. 2009. Vol. 4. No. 1. Available at <http://digitalcommons.uri.edu/ojgee/vol4/iss1>. Accessed November 11, 2013.

12. Buisson D., Jensen R. Study of mobility of Australian and European Union engineering students and tools to assist mobility // Proceedings of the 2008 AAEE Conference, Yeppon, Queensland, Australia, 2008. Available at <http://otago.academia.edu/DavidBuisson/Paper/544527>. Accessed November 11, 2013.

13. Northouse P.G. Introduction to leadership: Concepts and practice. Thousand Oaks: Sage Publications, 2008.

14. 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.

15. Ambrose S.A., Bridges M.W., DiPietro M., Lovett M.C., Norman M.K. How learning works: Seven research-based principles for smart teaching. San Francisco: Jossey-Bass, 2010.

16. Johnson E.B. Contextual teaching and learning: What it is and why it’s here to stay. Thousand Oaks: Corwin Press, 2001.

17. Burke W.W. Organization change: Theory and practice. 3rd ed. Thousand Oaks: Sage Publications, 2010.

18. The National Academy of Engineering, Center for the Advancement of Scholarship on Engineering Education (CASEE). Available at <http://www.nae.edu/21702.aspx>. Accessed November 11, 2013.

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

20. 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.

21. The Bologna Declaration. Available at <http://www.bologna-bergen2005.no/DOCS/00-Main_doc/990719BOLOGNA_DECLARATION.PDF>. Accessed November 11, 2013.

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

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