Инновационное инженерное образование

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, 27-28 мая 2003 г.
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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
1
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
В эпоху индустриального общества основой технологического развития
была фундаментальная наука.
Подход к инженерному образованию
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
Главным недостатком такого подхода к инженерному образованию
является то, что в результате выпускник
«может знать все, но не уметь делать ничего».
2
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Постиндустриальная эпоха
Накоплена масса фундаментальных
и прикладных знаний
Создан огромный информационный
ресурс
Инновации в технике и технологии
Передача знаний из одной области в другую
Распределение и комбинация фундаментальных
и прикладных знаний
Междисциплинарный
подход
3
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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
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
Уже в первый год обучения студентам показывают связь
предлагаемого учебного материала с их будущей инженерной
деятельностью, перспективами технического, технологического,
экономического и социального развития общества.
5
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Сегодня многие ведущие зарубежные университеты
- Aalborg University (Дания),
- Twente University (Голландия),
- Queens University (Канада),
- Norwegan University of Science and Technology (Норвегия)
и другие.
применяют новое содержание, проблемно-ориентированные методы
и проектно-организованные технологии обучения в инженерном
образовании.
Результат - новое качество инженерного образования
6
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
7
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Перспективные методы
Проблемно-ориентированный подход
Внимание студентов фокусируется на анализе и разрешении какой-либо
конкретной проблемной ситуации, что становится отправной точкой в
процессе обучения.
Проблемная ситуация максимально мотивирует студентов
осознанно получать знания, необходимые для ее решения.
Междисциплинарный подход к обучению позволяет научить
студентов самостоятельно «добывать» знания из разных областей,
группировать их и концентрировать в контексте конкретной
решаемой задачи.
8
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
9
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
«Скажи мне и я забуду,
Покажи мне и я вспомню,
Вовлеки меня в процесс и я пойму,
Отойди и я буду действовать!»
Китайская пословица
10
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
11
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Aalborg University
Длительность каждого проекта составляет один семестр
100 %
25 %
Проектная работа
Начало
семестра
Оценка
50 %
Лекционные курсы
Введение
75 %
Конец
семестра
- Проектная работа - 50 % времени
- Курсы, связанные с проектом - 25 %
- Прочие курсы учебного плана - 25 %
12
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Оценка сильных и слабых сторон подготовки студентоввыпускников Aalborg University и Technical University of Denmark
13
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
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
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 Standoff 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
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
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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 2003-04 учебном году.
19
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
20
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
21
ИННОВАЦИОННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ:
СОДЕРЖАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
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.
22