Текст книги "Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO"

Для составления CDIO Syllabus 1.0, который был опубликован в 2001 г., были использованы элементы анализа потребностей заинтересованных сторон в разработке объектов, а также технологий проведения научных исследований. Процесс состоял из обсуждений в рамках рабочих групп, анализа документов, анкетирования и экспертной оценки. Первый вариант был разработан по результатам деятельности рабочих групп и изучения четырех основных документов: «Критериев аккредитации инженерных программ» ABET, «Требуемых характеристик инженера» компании Boeing и двух внутренних документов Массачусетского технологического института (США), касающихся целей инженерных программ первого цикла обучения. Общая структура, ясность формулировок и полнота CDIO Syllabus 1.0 затем были улучшены по итогам анкетирования заинтересованных сторон, после чего второй уровень детализации был отправлен на экспертизу нескольким специалистам из разных областей. Финальная версия CDIO Syllabus 1.0 была сформирована с учетом мнения экспертов и привлеченных специалистов.

В 2010 г. обновление CDIO Syllabus до версии 2.0 проходило с применением той же процедуры. Был изучен ряд документов по аккредитации, в том числе обновленные критерии ABET, критерии Канадского инженерного аккредитационного совета CEAB, стандарты компетенций профессиональных инженеров Великобритании UK‑SPEC [10], Дублинские дескрипторы [11], государственные требования к выпускникам инженерных вузов Швеции [12] и рамочные стандарты аккредитации инженерных программ EUR‑ACE [13]. Значительный вклад в усовершенствование CDIO Syllabus внесли преподаватели вузов, использовавшие его для усовершенствования своих программ. В результате CDIO Syllabus был дополнен недостающими формулировками результатов обучения, более четко структурирован и приведен в соответствие с национальными стандартами.

Для обеспечения полноты и сопоставимости с наиболее значимыми нормативными документами профессионального образования CDIO Syllabus 2.0 был согласован со многими упомянутыми стандартами. Так, например, формулировки второго уровня детализации согласованы с критериями оценивания 3а–3k ABET (табл. 3.3). В соответствии с требованиями ABET аккредитованные инженерные программы должны гарантировать достижение выпускниками 11 конкретных результатов обучения. Все они были включены в CDIO Syllabus. В действительности CDIO Syllabus является более полным. Например, среди результатов обучения ABET напрямую не упоминается системное мышление (2.3), из многочисленных атрибутов раздела 2.4 «Универсальные компетенции и личностные компетенции» CDIO Syllabus среди требований ABET встречается только способность к обучению в течение всей жизни (3i) и отсутствуют, например, инициатива, настойчивость и критическое мышление. Из нескольких важных атрибутов, вошедших в раздел 2.5 «Профессиональные компетенции и личностные качества», среди оценочных критериев ABET упоминается лишь понимание профессиональных и этических обязанностей (3f).

Среди всех проанализированных документов критерии ABET более полно отражают участие инженера во всех этапах жизненного цикла объекта, что отразилось в формулировке результата обучения 3c «Способность проектировать системы, компоненты или процессы в соответствии с заданными требованиями и учетом реальных ограничений, связанных с экономикой, окружающей средой, социальной, политической, этической сферами, здоровьем и безопасностью труда, технологичностью производства и устойчивым развитием». Проектирование систем в соответствии с заданными требованиями составляет общую идею раздела 4.3 CDIO Syllabus «Планирование и управление системами». Проектирование компонентов или процессов соответствует разделу 4.4 CDIO Syllabus «Проектирование», а проектирование с учетом ограничений, связанных с технологичностью производства и устойчивым развитием, отражает потребность в изучении производства (4.5) и применения (4.6).

Сравнивая CDIO Syllabus и критерий 3 Совета по аккредитации ABET, необходимо отметить два преимущества CDIO Syllabus. Преимущество CDIO Syllabus – его более логичная организация, иными словами, в нем более очевидно отражены функции современного инженера. Хотя такая организация не всегда позволяет понять, какие изменения необходимо произвести, она лучше обосновывает саму необходимость проведения реформ. Основное же преимущество CDIO Syllabus – высокая степень детализации планируемых результатов обучения по сравнению с критериями ABET, которая позволяет общим формулировкам, таким, например, как «хорошие коммуникативные навыки», обрести практическое значение. Кроме того, в CDIO Syllabus определены измеримые цели, без чего разработка и оценка образовательной программы невозможны.

Подобным образом CDIO Syllabus был проанализирован на соответствие стандартам аккредитации других стран. В примерах 3.1 и 3.2 приводятся результаты анализа CDIO Syllabus на соответствие стандартам инженерных программ в Великобритании и критериям аккредитации АИОР в России соответственно.

Пример 3.1. Соответствие CDIO Syllabus стандартам UK-SPEC

CDIO Syllabus был сопоставлен с национальными критериями аккредитации инженерных программ Великобритании, опубликованными в 2004 г. и обновленными в 2011‑м. Критерии аккредитации стали результатом совместной работы Инженерного совета (www.engc.org.uk) и Агентства по обеспечению качества Великобритании (QAA, www.qaa.ac.uk). Согласно национальным критериям, для присвоения статуса дипломированного инженера (Chartered Engineer) необходимо получить квалификацию магистра техники и технологий (Master of Engineering, MEng). Выпускники менее трудоемких программ бакалаврского уровня (Bachelor of Engineering, BEng) получают квалификацию зарегистрированных инженеров (Incorporated Engineers, IEng) и могут повысить квалификацию до уровня дипломированного инженера, освоив программу второго цикла продолжительностью один год, ведущую к присвоению квалификации, соответствующей магистру техники и технологий.

Перечень требований определен в стандарте UK-SPEC, состоящем из двух документов. Первый документ (стандарт профессиональной инженерной компетентности Великобритании – UK Standard for Professional Engineering Competence) определяет пороговые требования к уровню компетенций, необходимых для регистрации в качестве дипломированного или зарегистрированного инженера. Во втором документе (Аккредитация программ высшего образования – The Accreditation of Higher Education Programs) предъявляются требования к аккредитации инженерных образовательных программ. Оба документа доступны на официальном сайте Инженерного совета (http://www.engc.org.uk). Критерии аккредитации предъявляются в виде списка обязательных результатов обучения, сгруппированных в две категории – Общие результаты обучения и Предметные результаты обучения:

А. Общие результаты обучения:

1. Знание и понимание.

2. Интеллектуальные способности.

3. Практические компетенции.

4. Общие личностные компетенции.

В. Предметные результаты обучения:

1. Базовые научные знания и соответствующие инженерные знания.

2. Инженерный анализ.

3. Проектирование.

4. Экономический, социальный и экологический контекст.

5. Инженерная практика.

В стандарте UK-SPEC сформулирован базовый перечень результатов обучения по программам бакалаврского уровня (BEng), практически все требования к которым затем расширяются путем определения дополнительных результатов обучения для магистерских программ (MEng). Результаты обучения UK‑SPEC сформулированы с большей степенью детализации, чем 11 критериев ABET. Например, предметные результаты обучения бакалаврских программ включают 26 отдельных результатов обучения, которые затем дополняются еще 14 результатами обучения магистерских программ. Однако в ряде случаев результатам обучения недостает точности и ясности формулировок. Частично это обусловлено особенностями системы образования в Великобритании, где не существует центрального органа по аккредитации образовательных программ. Эта функция возложена на разные инженерные организации, такие как Институт инженеров-механиков (Institution of Mechanical Engineers), Институт техники и технологий (Institution of Engineering and Technology) или Институт гражданского строительства (Institution of Civil Engineers). В общей сложности более 30 организаций имеют право проводить аккредитацию, многие из которых разработали собственные критерии, их цель – адаптация национальных стандартов к особенностям конкретной предметной области.

Зачастую общие результаты обучения в стандарте UK‑SPEC уточняются и детализируются в предметных результатах обучения. Исключение составляют только общие личностные компетенции, основанные на ключевых навыках более высокого уровня, сформулированных Агентством по развитию образовательных программ и квалификациям (Qualifications and Curriculum Development Agency), ранее известным как Управление по вопросам квалификаций и образовательных программ (Qualifications and Curriculum Authority). Это агентство активно занимается развитием ключевых компетенций в шести областях: математике, коммуникациях, информационно-коммуникационных технологиях, самообучении и повышении квалификации, решении задач и работе в команде. В этих областях для образовательных программ всех направлений и уровней подготовки в Великобритании (в том числе и для программ высшего образования) определена минимальная необходимая степень сформированности компетенций. Требования к необходимым компетенциям в высшем образовании сформулированы достаточно широко. Для инженерных программ перечень специальных компетенций не определен.

Критерии аккредитации UK-SPEC и стандарты профессиональной регистрации между собой практически не согласованы. Например, в планируемых результатах обучения не отражены стандарты, касающиеся лидерства, межличностных компетенций и коммуникации в профессиональной среде. Частично причиной тому стало делегирование ответственности за развитие личностных навыков Агентству по развитию образовательных программ и квалификациям (www.qcda.gov.uk), несмотря на то что в результате правительственной реформы 2011 г. оно будет расформировано. С другой стороны, существует мнение, что профессиональные компетенции и личностные качества могут быть приобретены только в процессе трудовой деятельности.

Как видно из представленного списка, в стандарте UK‑SPEC результаты обучения, относящиеся к проектированию, выделены в отдельную группу. Внутри группы некоторые результаты касаются этапа разработки концепции, который предшествует проектированию. Однако принцип организации инженерного образования в контексте всего жизненного цикла системы в стандарте UK‑SPEC не отражен. Лишь один результат обучения определен как «способность обеспечивать соответствие цели всех этапов решения задачи, включая производство, применение, техническую поддержку и утилизацию» и перекликается с видением CDIO. Тем не менее этот результат обучения включен в стандарт под заголовком «Проектирование» и, соответственно, относится к многоцелевому проектированию. Таким образом, можно сделать вывод, что в стандарте UK‑SPEC не отражено понимание необходимости для инженера знать, как применяется его проект в виде реального объекта или системы. Более того, кроме упоминания важности устойчивого развития в стандарте UK‑SPEC отдельно не говорится об этапе применения жизненного цикла объекта или системы.

В стандарте UK-SPEC также упоминается, что система образования в Шотландии отличается от системы образования в остальных провинциях Великобритании, и даются рекомендации по соответствующему применению стандарта. Инженерный совет также имеет право уполномочивать сторонние организации присуждать знак качества EUR‑ACE аккредитованным инженерным программам. Рамочные стандарты EUR‑ACE согласованы со структурами квалификаций высшего образования, которые были разработаны в рамках Болонского процесса, что определяет международный уровень квалификаций, отмеченных знаком качества EUR‑ACE и присуждаемых в Великобритании.

Из всего вышесказанного можно сделать очевидный вывод, что CDIO Syllabus обладает рядом преимуществ перед стандартом UK‑SPEC.

• Несмотря на то что в стандарт UK‑SPEC включено больше результатов обучения, чем в критерии ABET, ему недостает степени детализации CDIO Syllabus.

• Стандарт UK-SPEC не обладает самодостаточностью, так как в части важных личностных и межличностных компетенций он обращается к требованиям Агентства по развитию образовательных программ и квалификациям, регулирующим лишь ограниченный перечень компетенций, не относящихся непосредственно к выпускникам инженерных программ.

• По сравнению с CDIO Syllabus стандарт UK‑SPEC определяет лишь ограниченное количество профессиональных компетенций. Хотя формальное обучение новых сотрудников на базе компаний, которое было очень распространено в Великобритании, до сих пор встречается довольно часто, работодатели ожидают, что после окончания университета выпускники буду обладать профессиональными навыками, необходимыми для начала трудовой деятельности на занимаемой должности.

• Стандарт UK-SPEC не удовлетворяет потребности в обучении в контексте всех аспектов жизненного цикла объектов и систем. В частности, этапы производства и применения не нашли отражения в результатах обучения.

Можно отметить, что стандарт UK‑SPEC не реализует свой полный потенциал, поскольку ограничен списком результатов обучения. Несмотря на то что к основным компонентам CDIO Syllabus также относятся планируемые результаты обучения, они сопровождаются обоснованием, стандартами и описанием процесса планирования результатов обучения с учетом специфики программы. Комплексный характер CDIO Syllabus также гарантирует включение всех результатов обучения, достижение которых проверяется в процессе аккредитации программы. В сочетании с другими элементами подход CDIO выполняет более широкую задачу, чем аккредитация, – он ясно определяет пути усовершенствования инженерных программ.

П. Армстронг, Королевский университет Белфаста

П. Гудхью, Ливерпульский университет

Ассоциация инженерного образования России (АИОР) в течение десяти лет успешно развивает интегрированную в международные структуры национальную систему профессионально-общественной аккредитации образовательных программ высшего образования в области техники и технологий.

В 2002 г. АИОР были разработаны критерии аккредитации образовательных программ вузов по техническим специальностям и направлениям с опорой на мировой опыт и лучшие традиции российского инженерного образования. В 2003 г. АИОР заключила соглашение о совместной деятельности по развитию национальной системы общественно-профессиональной аккредитации образовательных программ с Министерством образования РФ, а в 2005 г. – соглашение о сотрудничестве с Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки.

В 2003–2013 гг. АИОР подписала соглашения о совместной деятельности по оценке качества и аккредитации инженерного образования с Торгово‑промышленной палатой РФ, Российским союзом научных и инженерных общественных объединений, укрепила деловые контакты с Российским союзом промышленников и предпринимателей и другими организациями, заинтересованными в развитии инженерного образования в стране.

В 2004–2006 гг. АИОР участвовала в выполнении международного проекта по разработке EUR-ACE Framework Standards for Accreditation of Engineering Programmes и созданию в Европе системы аккредитации инженерного образования в рамках Болонского процесса. С 2006 г. АИОР представляет Россию в Европейской сети по аккредитации инженерного образования ENAEE и имеет право присваивать аккредитованным программам европейский знак качества EUR‑ACE Label. В 2012 г. АИОР стала действительным членом Washington Accord, самой авторитетной в мире организации в области оценки качества инженерного образования на основе IEA Graduate Attributes and Professional Competencies.

Требования АИОР (критерий 5) к результатам обучения и подготовки в вузе выпускников образовательных программ в области техники и технологий к инженерной деятельности структурированы по профессиональным и универсальным компетенциям:

1. Профессиональные компетенции.

1.1. Применение фундаментальных знаний.

1.2. Инженерный анализ.

1.3. Инженерное проектирование.

1.4. Исследования.

1.5. Инженерная практика.

1.6. Специализация и ориентация на работодателя.

2. Универсальные компетенции.

2.1. Менеджмент.

2.2. Коммуникации.

2.3. Индивидуальная и командная работа.

2.4. Профессиональная этика.

2.5. Социальная ответственность.

2.6. Обучение в течение всей жизни.

Ниже представлены результаты сравнительного анализа разделов CDIO Syllabus и требований критерия 5 АИОР. В таблице столбцы имеют нумерацию, соответствующую разделам CDIO Syllabus (см. табл. 3.2), а строки – нумерацию требований критерия 5 АИОР. Знаком «X» отмечено полное совпадение требований, а знаком «О» – совпадение требований по существу.

Результаты сравнительного анализа показывают полное совпадение разделов CDIO Syllabus и критерия 5 АИОР по большинству позиций: в части фундаментальной естественно-научной, математической и общеинженерной подготовки выпускников, их компетенций в области проектирования, исследований, менеджмента, коммуникаций, индивидуальной и командной работы, профессиональной этики и социальной ответственности. Требование критерия 5 АИОР относительно готовности выпускников к инженерному анализу (1.2) по существу совпадает с разделами CDIO Syllabus, касающимися способностей выпускников к аналитическому обоснованию и решению проблем (2.1) и системному мышлению (2.3). Требования критерия 5 АИОР по инженерной практике (1.5) и ориентации на работодателя (1.6) согласуются с разделами CDIO Syllabus, относящимися к готовности выпускников к практическому решению задач планирования, проектирования, производства и применения продуктов инженерной деятельности (4.3–4.6). Требования критерия 5 АИОР в части обучения в течение всей жизни (2.6) корреспондируется с содержанием раздела 2.4 CDIO Syllabus [14].

А.И. Чучалин,

Ассоциация инженерного образования России

Чтобы удостовериться в комплексности CDIO Syllabus, мы сравнили его с перечнями общих компетенций, требуемых от инженеров в разных направлениях профессиональной деятельности. Для всех направлений общими оказались следующие навыки: 2.1. Аналитическое мышление и способность решать задачи; 2.3. Системное мышление; 2.4. Универсальные компетенции и личностные качества; 2.5. Профессиональные компетенции и личностные качества; 3.1. Работа в команде; 3.2. Коммуникация; 3.3. Коммуникация на иностранных языках; 4.1. Внешний, социальный и экологический контекст. Существуют не менее пяти направлений профессиональной деятельности, в которых могут работать инженеры в зависимости от индивидуальных особенностей и интересов. На рис. 3.6 показано, насколько CDIO Syllabus соответствует каждому из них.

Безусловно, ни один выпускник не может быть экспертом во всех направлениях и, возможно, даже не будет обладать исключительными компетенциями ни в одном из них. Однако в современной инженерной практике роль каждого специалиста постоянно меняется. Выпускник инженерных программ должен уметь эффективно взаимодействовать с представителями каждого направления, иметь широкую подготовку, позволяющую выбрать карьеру в одном из них или в их комбинации.

Перечень CDIO Syllabus составлялся как документ, описывающий компетенции, которые будут неизменно необходимы инженерам на протяжении многих лет. Однако в инженерной деятельности и инженерном образовании также важны вновь возникающие проблемы. Как уже упоминалось в главе 2, к таким проблемам относятся устойчивое развитие, инновации и глобализация, о чем пойдет речь в этом разделе. Далее будет подробно рассмотрена роль инженера в руководстве предприятием и предпринимательстве, которая в последнее время становится все более заметной. Эти вопросы не были напрямую затронуты в первой версии CDIO Syllabus, однако в него вошли многие знания и навыки, необходимые для ведения соответствующей деятельности. При подготовке второй версии CDIO Syllabus устойчивое развитие, инновации, глобализация и предпринимательство были выделены в отдельные категории, что позволяет говорить о том, что теперь CDIO Syllabus описывает все необходимые навыки и знания современного инженера.

За последнее десятилетие широкое распространение получил вопрос устойчивого развития. Будущие инженеры должны быть способны смягчать негативные последствия современной энергетики и производства для окружающей среды и создавать новые системы без применения углеродного топлива. В CDIO Syllabus планируемые результаты обучения, касающиеся вопросов окружающей среды и экологического контекста, отражены в формулировках раздела 4.1 и пункта 4.1.7 «Устойчивое развитие». Им уделено больше внимания в процессах проектирования (4.4), производства (4.5) и применения (4.6).

Необходимо также подчеркнуть, что подход CDIO в целом существенным образом способствует устойчивому развитию за счет определения роли инженера в планировании, проектировании, производстве и применении сложных технических объектов, процессов и систем с учетом их жизненного цикла. Комплексная концепция устойчивого развития включает три аспекта: экономическую, экологическую и социальную устойчивость, и состоит из предметных и аналитических вопросов, в том числе вопросов этики и принятия решений [15]. Многие формулировки, вошедшие в CDIO Syllabus, подчеркивают применение жизненного цикла как контекста, например: «требования должны относиться ко всем этапам жизненного цикла», «анализ должен проводиться с точки зрения значимости и затрат жизненного цикла» и «демонтаж объекта должен учитываться на этапе планирования». Исходя из широкого определения устойчивого развития, можно проследить связь между его принципами и формулировками CDIO Syllabus [16].

Королевская инженерная академия Великобритании разработала замечательное руководство по обучению основам применения техники исходя из принципов устойчивого развития. В нем устойчивость определяется как структурное пересечение техноцентрических, социоцентрических и экоцентрических проблем [17]. Анализ CDIO Syllabus на наличие этих трех категорий выявил большое внимание к вопросам разработки и использования технологий с учетом необходимости устойчивого развития, вопросам экологии и ответственности инженера перед обществом и окружающей средой. Сравнение 12 принципов применения техники с учетом необходимости устойчивого развития, сформулированных Королевской академией, и результатов обучения, составляющих CDIO Syllabus, приведено в табл. 3.4. В большинстве случаев каждому принципу устойчивого развития соответствует навык или знание в составе CDIO Syllabus. Таким образом, можно сделать вывод, что перечень планируемых результатов обучения, представленный в CDIO Syllabus 2.0, способствует формированию компетенций устойчивого развития за счет высокой степени наглядности и глубокой проработанности.

Второй важный вопрос современной инженерной деятельности – роль инженера в инновационном процессе. Конфедерация британской промышленности (Confederation of British Industry) дает общее определение инновации в «Отчете по итогам обследования инноваций» как «последовательного применения новых идей» [18]. Особая функция инженеров в инновационном процессе заключается в развитии и выведении на рынок новых товаров и услуг. С этой точки зрения инновация предстает всего лишь как рыночный взгляд на вопросы, очерченные в CDIO Syllabus в пунктах 4.2–4.6: планирование (4.3), проектирование (4.4), производство (4.5) и применение (4.6) в рамках предприятия (4.2). Для того чтобы подчеркнуть этот аспект, в заголовок раздела 4 CDIO Syllabus было добавлено понятие «инновационный процесс». В версии CDIO Syllabus 2.0. тема инноваций была также усилена за счет дополнения и уточнения таких вопросов, как стратегия развития предприятия, разработка и оценка новых технологий и финансово‑экономическое сопровождение инженерного проекта (4.2), а также понимание потребностей и постановка целей (4.3).

Другая точка зрения на инновацию обращает внимание на требования к компетенциям самого инженера-новатора: глубокое понимание концепций, умение применять идеи и стремление к самосовершенствованию. Иными словами, это те инновационные знания и навыки, а также положительное отношение к необходимому риску, которые можно увидеть в CDIO Syllabus: дисциплинарные знания (раздел 1), навыки, необходимые для применения идей (большая часть раздела 4), а также коммуникация (3.2 и 3.3) и работа в команде (3.1). Личностные компетенции, определяющие склонность и стремления к инновациям, включают желание рисковать (2.4.1), настойчивость (2.4.2), творческое мышление (2.4.3) и критическое мышление (2.4.4). Таким образом, CDIO Syllabus подробно описывает навыки и способности, необходимые инженеру для ведения инновационной деятельности.

Мы живем в условиях интернационализации и мобильности рабочей силы в связи с увеличением количества международных соглашений и ростом мировой торговли. Инженеры постоянно сталкиваются с иностранными партнерами на своих предприятиях, работают в международных организациях и сотрудничают с компаниями, поставщиками и клиентами из других стран. Инженерная рабочая сила стала более мобильной. Современные инженеры нередко работают не в тех странах, в которых получают образование. Для того чтобы подготовить студентов к будущей профессии, CDIO Syllabus обращает внимание на необходимость развития глобального мировоззрения (4.1.6) и навыков работы в международной организации (4.2.5), что требует коммуникации на иностранных языках (3.3) и понимания международных норм в рамках 2.5.2.