Эдвард Кроули - Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO

• Название: Переосмысление инженерного образования. Подход CDIO
• Автор: Эдвард Кроули
• Издательство: Литагент «Высшая школа экономики»1397944e-cf23-11e0-9959-47117d41cf4b
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-7598-1218-0

В книге рассматривается подход к инженерному образованию, который интегрирует личностные, межличностные и профессиональные навыки с дисциплинарными техническими знаниями с целью подготовить инженера, способного к инновациям и предпринимательству. Инженерное образование ставится в контекст инженерной деятельности, которая включает планирование, проектирование, производство и применение (Conceiving, Designing, Implementing, and Operating – CDIO), т. е. полный жизненный цикл инженерных процессов, продуктов и систем. Кроме того, описываются разработка и применение модели CDIO.

Настоящее издание является руководством по улучшению образовательных программ для подготовки молодых инженеров во всем мире.

---

Причины использования жизненного цикла объектов как контекста инженерного образования. Существует четыре причины, почему жизненный цикл системы (планирование, проектирование, производство и применение) должен стать контекстом инженерного образования.

1. Этот контекст отражает профессиональную деятельность инженера.

2. Этот контекст обусловливает перечень компетенций, которые промышленные компании хотят видеть у выпускников.

3. Это естественный контекст для формирования необходимых компетенций.

4. Этот контекст способствует лучшему овладению базовыми техническими знаниями.

В данном разделе кратко рассматриваются первые три пункта. Обсуждению более общей четвертой причины посвящен следующий раздел.

Участие современных инженеров в некоторых или во всех этапах планирования, проектирования, производства и применения объектов и систем, составляющее первую причину, уже обсуждалось в предыдущих разделах. Поступая в университет, студенты желают стать инженерами и понимают, что эти этапы определяют основные виды инженерной деятельности. Они испытывают разочарование и теряют мотивацию к обучению от нехватки профессионального контекста в образовании. Погружая инженерное образование в контекст профессиональной практики, мы обучаем студентов тому, чем на самом деле занимаются инженеры на благо человечеству.

Вторая причина может быть доказана значительным и комплексным участием представителей промышленных компаний в формулировании навыков, которыми должны обладать выпускники, о чем речь шла в главе 1. Промышленные компании высказали пожелание, чтобы в образовательных программах больше внимания уделялось формированию навыков, необходимых инженерам в их профессиональной деятельности. Все промышленники, принявшие участие в разработке подхода CDIO, единодушны во мнении, что программы должны формировать знания, навыки и личностные качества, необходимые для успешной профессиональной деятельности, подчеркивая значимость базовых дисциплинарных знаний. Потребность в знаниях и навыках определяется в контексте профессиональной деятельности.

Третья причина менее очевидна. Теоретически студенты могут самостоятельно овладеть необходимыми навыками и личностными качествами в процессе освоения инженерных знаний, но такой подход может оказаться малоэффективным. Что может быть более естественным способом формирования у студентов необходимых навыков, чем погружение образования в контекст разработки объектов, процессов и систем, т. е. контекста, в котором в дальнейшем выпускники вузов будут применять полученные навыки?

Педагогический потенциал образовательного контекста, основанного на жизненном цикле объектов, процессов и систем. Четвертой причиной определения жизненного цикла объектов, процессов и систем как контекста инженерного образования стало то, что он обеспечивает лучшее усвоение базовых дисциплинарных знаний. Обучение становится более эффективным, когда учебные мероприятия проводятся в среде, способствующей интерпретации и пониманию. В образовании этот подход получил название контекстного обучения. Принцип контекстного обучения во многом основан на последних открытиях в когнитивистике. Согласно теории контекстного обучения, обучение возможно только тогда, когда студенты могут применить новое знание к собственным ранее сформированным когнитивным структурам. Последователи этой теории считают, что разум естественным образом стремится понять значение из контекста, т. е. текущей ситуации, в которой оказался обучающийся, через установление логичных и полезных связей [15].

Особенности контекстного обучения. Выросшее из конструктивистской теории «научения» и когнитивистики, контекстное обучение обладает рядом особенностей:

• знакомство с новыми концепциями происходит в реальных и знакомых студентам ситуациях;

• концепции в задачах и упражнениях даются в контексте их применения;

• знакомство с новыми концепциями происходит в контексте уже известного студентам материала;

• примеры описывают правдоподобные ситуации, воспринимаемые студентами как важные для их настоящей или будущей жизни;

• учебные мероприятия способствуют применению концепций и навыков в соответствующем контексте, подготавливая студентов к возможному будущему, например работе в неизвестной компании [16].

Причины применения контекстного обучения очень убедительны. Это подход способствует выбору будущей профессии и мотивирует к продолжению обучения по соответствующей программе. Образовательная среда, построенная в контексте профессиональной деятельности, раскрывает студенческие умы и взращивает мыслящих и активных членов общества и сотрудников. Кроме того, контекстное обучение учит студентов контролировать свои знания, обеспечивая формирование навыка самообучения.

Преимущества и примеры контекстного обучения. Контекстное обучение имеет ряд преимуществ, существенных для инженерного образования. Помимо ранее упомянутых достоинств, благодаря этому подходу новые знания и навыки дольше сохраняются, а связи между смежными знаниями и концепциями становятся очевидны. Контекстное обучение формирует понимание необходимости и актуальности материала, изучаемого студентами. Приведем несколько примеров. Изучение теплопроводности в термодинамике может быть основано на измерении количества энергии, необходимого для сохранения тепла или холода в здании, и его изменении в зависимости от качества и количества изоляционного материала. Учебная практика в медицинской лаборатории может оказаться стимулирующим контекстом для создания медицинских приборов. Реализация проектов по разработке инновационных объектов и услуг, полученных от некоммерческих общественных организаций, может повысить значимость и актуальность заданий по проектированию и разработке.

Контекстное обучение лежит в основе использования модели жизненного цикла объекта или системы в качестве контекста инженерного образования. Это подчеркивает идею о том, что, усваивая знания и навыки, необходимые для будущей профессиональной деятельности, студенты проявляют большую мотивацию к обучению, демонстрируют большую эффективность, знают, как правильно применить собственные знания, стремятся остаться в выбранной профессии. Именно поэтому применение модели жизненного цикла объектов, процессов и систем является основополагающим принципом подхода CDIO, а также первым принципом эффективной практики.

Реализация подхода CDIO

Как уже упоминалось выше, задача подхода CDIO – удовлетворить общую потребность в подготовке выпускников вузов, способных планировать, проектировать, производить и применять сложные инженерные объекты, процессы и системы с добавленной стоимостью в современных условиях командной работы. Основная цель образовательных программ формулируется как подготовка студентов, способных освоить глубокое практическое знание технических основ, руководить созданием и эксплуатацией новых объектов, процессов и систем и понимать важность и последствия воздействия научного и технического прогресса на общество. Мы считаем, что достижение поставленных целей возможно при рассмотрении модели «планирование – проектирование – производство – применение» жизненного цикла объектов, процессов и систем как контекста образования. В основе подхода CDIO лежит определение результатов обучения с участием заинтересованных сторон, обучение через последовательность комплексных учебных мероприятий, организация учебного плана вокруг взаимодополняющих дисциплин, где обучение предполагает овладение личностными и межличностными компетенциями, а также навыками создания объектов, процессов и систем. Педагогический принцип подхода – использование хорошо спланированных учебных мероприятий, активного и практического обучения, при которых цели образовательной программы могут быть достигнуты без увеличения ресурсов.

Сложность в реализации подхода CDIO заключается в необходимости изменения инженерных программ и фактически культуры инженерного образования. Для того чтобы облегчить переход программ в новое качество, нами была разработана технология привлечения преподавателей инженерных программ, обеспечения прогресса и качества, включающая:

• тщательное формулирование целей и результатов обучения студентов (CDIO Syllabus);

• принципы эффективной практики (CDIO Standards);

• меры по изменению организационной структуры и культуры образования;

• повышение квалификации преподавателей в предметной области, а также в области преподавания и оценивания;