ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ Агранович Б.Л., Похолков Ю.П., Соловьев М.А., Чучалин А.И Инновационный университет и инновационное. - презентация

1 ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ Агранович Б.Л., Похолков Ю.П., Соловьев М.А., Чучалин А.И Инновационный университет и инновационное образование: модели, опыт, перспективы Москва, мая 2003 г.

2 ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ 1 Новый тип цивилизации - информационное общество более высокие требования к интеллектуальному потенциалу специалистов необходимость изменения системы образования - технологий, - методик обучения, - усиления их действенности по развитию творческого мышления, инновационности и прогностичности Формирование «опережающего» образования, направленного на переход от концептуального осмысления действительности к решению прикладных социальных, управленческих, организационных, технологических задач

3 Подход к инженерному образованию 2 В эпоху индустриального общества основой технологического развития была фундаментальная наука. Главным недостатком такого подхода к инженерному образованию является то, что в результате выпускник «может знать все, но не уметь делать ничего». Изучение математики и естественно-научных дисциплин (физика, химия и др.) Изучение общеинженерных и специальных дисциплин в основном, на уровне знаний без особых требований к их творческому использованию в реальном деле ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

4 3 Постиндустриальная эпоха Накоплена масса фундаментальных и прикладных знаний Создан огромный информационный ресурс Передача знаний из одной области в другую Распределение и комбинация фундаментальных и прикладных знаний Междисциплинарный подход Инновации в технике и технологии ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

5 Инновационная инженерная деятельность - это разработка и создание новой техники и технологий, доведенных до вида товарной продукции, обеспечивающей новый социальный и экономический эффект, а потому конкурентоспособной. Инновационное инженерное образование это процесс и результат целенаправленного формирования определенных знаний, умений и методологической культуры, а также комплексная подготовка специалистов в области техники и технологии к инновационной инженерной деятельности за счет соответствующих содержания и методов обучения. 4 ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

6 Уже в первый год обучения студентам показывают связь предлагаемого учебного материала с их будущей инженерной деятельностью, перспективами технического, технологического, экономического и социального развития общества. Новый подход к инженерному образованию Формирование у специалиста Традиционные знания и умения + Особые «компетенции» Способность применения знаний и умений на практике, в реальном деле, при создании новой конкурентоспособной продукции 5 ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

7 6 применяют новое содержание, проблемно-ориентированные методы и проектно-организованные технологии обучения в инженерном образовании. Сегодня многие ведущие зарубежные университеты - Aalborg University (Дания), - Twente University (Голландия), - Queens University (Канада), - Norwegan University of Science and Technology (Норвегия) и другие. Результат - новое качество инженерного образования ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

8 7 Перспективные методы «Контекстное обучение» Мотивация к усвоению знания достигается путем выстраивания отношений между конкретным знанием и его применением В центре внимания находится студент, приобретающий знания через деятельность и на основе опыта. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

9 8 Перспективные методы Проблемно-ориентированный подход Проблемная ситуация максимально мотивирует студентов осознанно получать знания, необходимые для ее решения. Внимание студентов фокусируется на анализе и разрешении какой-либо конкретной проблемной ситуации, что становится отправной точкой в процессе обучения. Междисциплинарный подход к обучению позволяет научить студентов самостоятельно «добывать» знания из разных областей, группировать их и концентрировать в контексте конкретной решаемой задачи. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

10 9 Перспективные методы Методы «case-studies» – анализ реальных жизненных ситуаций в инженерной практике, менеджменте, организации производства и выработке соответствующих предложений и решений. Проектно-организованные технологии обучения – работа в команде. Создаются условия, практически полностью соответствующие реальной инженерной деятельности. Студенты приобретают опыт комплексного решения задач инженерного проектирования с распределением функций и ответственности между членами коллектива. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

11 10 «Скажи мне и я забуду, Покажи мне и я вспомню, Вовлеки меня в процесс и я пойму, Отойди и я буду действовать!» Китайская пословица ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

12 11 Aalborg University 1 год 2 год 3 год 4 год 5 год Получение фундаментальных знаний из области естественных наук и математики, овладение компьютером, изучение иностранного языка. Получение навыка работы в проектных группах. Работа в проектных группах. Междисциплинарный «know-how» подход к обучению - самостоятельная работа студентов над выполнением индивидуальных и групповых проектов в каждом семестре. Рассматриваются проблемы, которые могут быть решены с помощью знаний, полученных из лекций. Работа в проектных группах. Изучение специальных курсов с использованием «know-why» подхода. Рассматриваются ранее не решенные проблемы. Подготовка диссертации - исследования, связанного с комплексом работ в рамках группового проекта на реальную тему. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

13 Aalborg University 12 Длительность каждого проекта составляет один семестр 25 % 50 % 75 % 100 % Начало семестра Конец семестра Проектная работа Лекционные курсы Оценка Введение - Проектная работа - 50 % времени - Курсы, связанные с проектом - 25 % - Прочие курсы учебного плана - 25 % ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

14 Оценка сильных и слабых сторон подготовки студентов- выпускников Aalborg University и Technical University of Denmark 13 ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

15 EID 101: Explorations in Innovative Design Instructional Philosophy Focus on New, Innovative Technologies Industrial Partnering Project-Based Experiential Learning Four Distinct Projects Per Class Oral and Visual Student Presentations Formal Written Reports Professional Competencies, Human Values & Social Concerns Customized Instructional Materials Logistical Support in Industrial Partnering 14

16 Explorations in Innovative Design Project # 1: Design of a PEM Fuel Cell as a Back-UP UPS in Residential Application Fuel Source: Natural Gas or Hydrogen Fuel Cell Manufacturer: Avista Fuel Reformer: Hyradix if fuel is natural gas Utility: Con Edison Size: 5KW Select Residence Select Location: Outside/Inside Conduct Technical Feasibility Assessment Conduct Economic Feasibility Assessment: Payback Period Consider Environmental/Regulatory/Societal Issues 15

17 Explorations in Innovative Design Project # 2: Retrofit Blast Mitigation Design of a NYC Commercial Building to Protect Against Terrorism Select Building Design Dedicated Access/Egress for Emergency Personnel Design Safe Areas for Shelter During an Emergency Assure Evacuation from Safe Areas Following the Emergency Design Natural/Engineered Barriers to Enhance Stand- off Distances Explore Protective Design of Glazing Explore Design Options to Assure Enhanced Monitoring of Occupants Assure Robust, Reliable Communications in Emergency Explore Options for Enhanced Fire-Proofing Design 17

18 Explorations in Innovative Design Project # 3: Ergonomic Design of a Backpack to Minimize Discomfort and Eliminate Injury Select Vendors Collect & Analyze Data Evaluate Existing Civilian Designs Evaluate Existing Military Designs Conduct Orthopedic Analyses Using Commercial Software Propose Design Options Conduct Orthopedic Analyses for Proposed Designs Select Final Design and Conduct Trials Perform Economic Comparisons 18

19 19 Томский политехнический университет в рамках выполняемого проекта «Инновационные образовательные технологии» комплексной программы «Совершенствование образовательной деятельности» КПР ТПУ – 2005 готовит эксперимент по использованию методик проблемно-ориентированного и проектно-организованного обучения на трех факультетах в учебном году. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

20 20 На Факультете естественных наук и математики (Кафедра общей физики) группы студентов (4 - 6 человек), обучающихся по бакалаврской программе направления «Физика», станут работать над комплексными проектами начиная с третьего курса. Работа будет выполняться в четыре этапа, каждый из которых рассчитан на один семестр. Этапы предполагают выполнение проблемно-ориентированных проектов, включающих исследования, технологические разработки, экономический анализ и бизнес-планирование. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

21 21 В Электротехническом институте (Кафедра электрических машин и аппаратов) предполагается выполнение групповых междисциплинарных проектов студентами четвертого курса, обучающимися по бакалаврской программе направления «Электроэнергетика». На Факультете автоматики и вычислительной техники с участием Института языковой коммуникации будет реализован проект по обучению студентов направления «Информатика и вычислительная техника» профессиональному английскому языку в виде групповой курсовой работы. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

22 22 Для перехода к действительно инновационному инженерному образованию следует выполнить ряд условий: обновить его содержание на базе знаний из мировых информационных ресурсов, использовать принцип «бенчмаркинга» выявить лучшие российские и зарубежные аналоги образовательных программ и сориентироваться на них, интегрировать предпринимательские идеи в содержание курсов, ввести кредитно-накопительную систему оценки образовательных программ для лучшей организации учебного процесса, усовершенствовать рейтинговую систему, дополнив ее современной системой тестирования и внешнего контроля за освоением образовательных программ. ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ