Петр Владимирович Зуев
Дидактические основы эффективной подготовки молодежи к инженерно-технической деятельности. Монография

© Петр Владимирович Зуев, 2022

ISBN 978-5-0059-1466-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ОТ АВТОРА

Успехи развития нашей страны во многом зависят от активности ее граждан, от их эффективной деятельности. Поэтому проблемы формирования у молодежи умений рационально организовывать свою деятельность, добиваться на ее основе позитивных и качественных результатов, быстро адаптироваться к изменяющимся социальным и природным условиям необходимо рассматривать как важнейшие задачи современной отечественной школы.

Достижения современной науки для жизнедеятельности человека, его мировосприятия и миропонимания, для его общекультурного развития и социально-позитивных преобразований в обществе имеют большое значение.

Человек, являясь частью природы, живет в природной среде, постоянно наблюдает ее явления, испытывает на себе их воздействие. Издавна он изучает явления, происходящие в природе, для того чтобы адаптироваться к ним, адекватно их воспринимать и понимать. Это позволило человеку выжить и развиться, знание законов природы помогло ему преобразовать окружающую среду в своих интересах. Создание простых механизмов, тепловых машин, электричества, радио, телевидения и ЭВМ кардинально изменило статус человека в окружающей среде.

Возникновение научных теорий, их борьба и взаимосвязь (механика и теория относительности, электромагнитная и квантовая теории и т.д.) предопределили создание научной картины мира, ее использование для миропонимания. Научные методы исследования природных явлений, измерительные приборы значительно расширили возможности человека в изучении Вселенной, законов микромира, создали условия для глубокого мировосприятия и мироощущения.

Способность видеть, понимать законы природы, принимать их, создавая благо для людей, является важной характеристикой культурного человека. Все это позволяет считать достижения науки, материальные ценности, созданные на ее основе, компонентом общечеловеческой культуры.

Однако интенсивное развитие науки и техники во многом изменило характер отношений человека и природы. С развитием производства возникла энергетическая проблема, которая, в свою очередь, усилила экологическую проблему. Использование достижений науки в военном деле поставило под угрозу существование цивилизации.

С развитием физики и техники возникла проблема, связанная с сообщением молодому поколению необходимого объема информации, с передачей ему образцов социокультурного опыта. Эта проблема обострилась в последнее время, когда в условиях ограниченных природных ресурсов стало необходимым уделять особое внимание организации активной и разумной деятельности по жизнеобеспечению людей. Встала задача использования достижений науки не только на благо человека, но и для обеспечения устойчивого развития природы, частью которой он является.

Многие вышеназванные проблемы решает праксеология – наука, которая устанавливает нормы, принципы и законы эффективной деятельности, продуктивной работы, результативности труда. Появление и становление праксеологии необходимо рассматривать как развитие идеи эффективной, рациональной и, в конечном итоге, совершенной деятельности людей. Можно заявить, что праксеология перемещается в первый ряд наук, составляющих глобальное знание о человеке, его деятельности и о преобразованиях в обществе.

Использование идей и принципов праксеологии в дидактике дает возможность значительно повысить эффективность процесса обучения, что соответствует требованиям новой образовательной парадигмы и постоянно изменяющимся социально-экономическим условиям в обществе. Следовательно, для организации и реализации эффективного процесса обучения целесообразно применение праксеологического подхода, важность которого усиливается еще и тем, что в настоящее время нет логически завершенной, целостной теории эффективного обучения и адекватной методической системы, позволяющей ее реализовать.

Необходимость создания такой системы обусловлена теми противоречиями, которые присущи современному обучению физике. Наиболее существенными, на наш взгляд, являются следующие противоречия:

– между требованием общества к повышению уровня образования молодого поколения и недостаточной разработанностью теории и методики обучения;

– между потребностью общества в активных, творчески мыслящих, деятельных гражданах и недостаточной отечественной образовательной системой на решение этой задачи;

– между необходимостью адаптации выпускников школ к быстро изменяющимся жизненным условиям и отсутствием соответствующей подготовки к этому в школе.

Для преодоления этих противоречий необходимо создание научной основы эффективного обучения и специальных методических систем, способных в условиях новой образовательной парадигмы воплотить идеи успешной подготовки молодежи к инженерно-технической деятельности.

В первой главе работы «Прогрессивный опыт организации и развития технического образования в России и на Урале» рассмотрены некоторые исторические аспекты становления технического образования в России и на Урале. В частности, дореволюционные и советские периоды, время интеллектуального прорыва начала 20 века, основные положения концепции отечественного технического образования. Особое внимание уделено опыту, полученному в горнозаводских школах субъектами образовательного процесса, для современного этапа развития инженерно-технического образования.

Во второй главе «Современный взгляд на эффективную инновационно-преобразовательную деятельность» уточнено понятие «деятельность», предложена классификация «деятельности» по разным основаниям, рассмотрено значение термина «эффективность», определены его сущность и значение. Проведен контент-анализ, позволивший дать определение эффективности обучения, под которой следует понимать меру достижения позитивного результата учеником и учителем в ходе их совместной деятельности при рациональном использовании собственных ресурсов и ресурсов среды при максимальном удовлетворении потребностей субъектов образовательного процесса.

Содержание третьей главы «Метапредметная основа художественного, академического и технического образования» еще раз подчеркивает мысль о первооснове деятельности, с изучения структуры и видов которой следует начинать любое обучение. И чем раньше ребенок будет иметь представление о деятельности и способах, повышающих ее эффективность, тем успешнее будет жизнь в разных сферах человеческих практик.

Содержание четвертой главы «Работа учителя физики по подготовке учащихся к инженерной деятельности» знакомит читателя с целями, содержанием, видами и особенностями инженерно-технической деятельности, показывает значение и результаты занятий школьников техническим творчеством, раскрывает содержание работы учителя физики как куратора и руководителя подготовки учащихся к инженерно-технической деятельности.

Содержание пятой главы «Подготовка учащихся к инженерно-технической деятельности в условиях образовательного кластера» дает представление читателю о том, как следует организовать работу субъектов образовательного кластера для достижения высоких результатов обучения и воспитания в сфере инженерной деятельности. Показаны основные принципы (целостность, преемственность, раннего обучения, практической направленности, горнозаводского менталитета) и пути их реализации разными субъектами образовательного кластера. Представлен уникальный опыт работы по организации и проведению Всероссийского конкурса студентов и школьников «Инженериада УГМК».

В «Приложении» предложены алгоритмы общеучебных действий для организации рациональной работы с обучаемыми, рекомендации по организации проектно-исследовательской деятельности, требования к подготовке выступления по результатам исследования или проекта, а также при подготовке и оформлению презентации.

При подготовке монографии были использованы материалы публикаций отечественных и зарубежных ученых, а также материалы и практические рекомендации Л.Н.Мартюшова, М.В.Попова, Н.К.Чапаева, А.В.Усовой и других.

Производство материальных благ требует, в первую очередь, производства новых идей и организации рациональной деятельности. Именно поэтому праксеологические основы эффективной деятельности и обучения изучаются практически во всех образовательных организациях. В результате приемы и методы организации эффективной деятельности перестанут быть уделом избранных, что позволит людям стать успешными и счастливыми.

ГЛАВА 1

Становление и развитие технического образования в России и на Урале

«Создание – или не создание, а развитие инженерной школы является важнейшим направлением сегодня с точки зрения подготовки кадров».

В.В.Путин (выступление на совете по стратегическому развитию и нацпроектам)

Причины дефицита инженерных кадров в современной России

Подготовка инженеров для развития инновационной экономики нашей страны является приоритетным направлением отечественного образования, речь идет не только о высшем образовании. Анализ результатов сдачи Единого государственного экзамена позволяет говорить о том, что физику, как предмет обязательный для подавляющего большинства технических вузов России, с каждым годом выбирает все меньшее количество выпускников школ.

Как отмечают эксперты, общая тенденция последних лет, связанная с падением качества знаний и снижением уровня образования школьников, подтвердилась и на экзаменах 2022 года. Средний балл по профильной математике и физике снизился. Устойчивой тенденцией является тот факт, что физику для сдачи на выпускных экзаменах выбирает минимальное количество учащихся. Видимо, по этой причине бюджетные места технических университетов и институтов оказались не заполненными студентами. Это печальное обстоятельство возникло не сегодня и даже не вчера, а в тот момент, когда было уменьшено количество учебных часов на изучение предметов естественнонаучного цикла.

Под гуманизацией образования идеологи этого направления понимали не расширение знаний в гуманитарной области, а глубокое развитие способностей учащихся, позволяющих сформировать самопознание, самоопределение, самостановление и саморазвитие. По мнению разработчиков гуманизации образования, приоритет должен отдаваться не столько гуманитарным наукам, сколько гуманитарному образованию в целом. Гуманитарное образование сегодня противопоставляется не естественнонаучному или математическому образованию, а технократическому подходу.

Технократический подход в образовании, по мнению его разработчика (создателя) Скиннера, должен строиться на рациональной научной основе, программируя поведение людей и направляя их обучение. Кроме того, представители данного направления предполагают, что процесс образования и воспитания человека должен быть направленным и приводить к прогнозируемым результатам. Становится понятно, что данные идеи технократического подхода вызывают негодование и отторжение.

Но что в настоящий момент происходит в обычных российских школах в плане гуманитаризации обучения? По значению гуманитарное образование происходит от двух латинских слов liberalis «свободный» и art «искусство или принципиальная практика». Другими словами, речь идет о наборе определенных видов знаний, которые должны носить общий характер, и об определенном развитии ума и качеств личности, без которых дальнейшее успешное продвижение по жизни невозможно или крайне затруднительно. Если говорить современным языком, то речь идет о формировании «мягких» навыков, позволяющих осуществлять успешную коммуникацию. Наличие таких навыков человеку крайне необходимо, но цена введения гуманизации, на наш взгляд, очень большая: уменьшение количества часов на изучение естественных наук. Кроме того, декларируемые свободы выбора, самоопределения, саморазвития в настоящий момент времени сведены к обязательным нормативным процедурам с замысловатыми аббревиатурами: ЕГЭ, ОГЭ, ВПР. Целью этих процедур является получение запланированного результата, именно так, как и ожидалось в технократическом подходе.

Таким образом, возникает вопрос о целесообразности проведенных мероприятий, о их позитивных результатах. Вопрос остается без ответа, хотя всем очевидно, что уменьшение количества учебных часов для изучения естественных наук в общеобразовательной школе породило опасение у школьников сдавать экзамены по данным предметам и, в первую очередь, по физике. Нежелание выпускников школ сдавать физику стало устойчивой тенденцией и одной из важных причин, препятствующих подготовке молодежи к инженерно-технической деятельности. Также это стало причиной недобора студентов в технические вузы страны на бюджетные места в последние годы.

Для взрослого прогрессивного населения нашего государства очевидно, что система технического творчества учащихся призвана решать проблему подготовки инженерно-технических кадров для инновационной экономики страны. Именно потому, что творчество в технической сфере предполагает организацию рациональной и изобретательской деятельности, постоянного поиска и открытий, проведение исследований и экспериментов, оно является школой формирования высоких нравственных качеств, самостоятельности, упорства в стремлении победить и добиться поставленной цели. Есть другая не менее важная цель развития технического творчества учащейся молодежи- это подготовка потенциальных работников для сферы производства, науки, промышленности и бизнеса.

Советская педагогическая наука имеет большой положительный опыт по развитию детского технического творчества, начиная с 20-х годов прошлого столетия. Повсеместно в стране организовывались и развивались технические кружки. Наиболее популярными были авиа- и судомодельные, радио-, мото- и автотехнические кружки. Большую роль в этом движении сыграли добровольные общества содействия армии, авиации и флоту (ДОСААФ). Важно отметить, что это были не просто кружки технической направленности, это была система учебных организаций, которая имела продолжение, то есть существовала преемственность в подготовке.

Продолжение занятиями по техническим видам спорта молодежь могла получить в многочисленных добровольных обществах: летно-планерных и радио- школах, в яхт-клубах, мото- и авто- школах, где выдавали права на управление машиной или мотоциклом, удостоверение радиолюбителя и спортивный разряд. Вершиной развития технических видов спорта стали 50-70-е годы, когда в 5 тысячах спортивно-технических клубах занималось 19,6 млн. человек, а свыше 2 млн. выполняли разрядные нормы. Таким образом, преемственность в системе технического творчества осуществлялась благодаря добровольным обществам содействия армии, авиации и флоту (ДОСААФ). Практические занятия в этих объединениях позволяли молодежи осознанно сделать профессиональный выбор или продолжить обучение.

Большое значение в профессиональной ориентации старшеклассников играли учебно-производственные комбинаты (УПК), которые давали возможность выпускникам школы помимо общего образования получить начальную профессиональную подготовку. Как правило в УПК занятия проводились в течение целого дня (1 раз в неделю) в рамках каждой учебной недели и имели целый спектр специальностей. Так, для юношей предлагалось овладение профессиональными навыками токаря, электрика, столяра, слесаря, автослесаря, а для девушек – повара, продавца, телефонистки, санитарки в больнице, портнихи. Следует отметить как минимум два достоинства работы УПК: во-первых, школьник получал удостоверение и разряд, во-вторых, он (она) проходил (а) практику по своей специальности на реальном рабочем месте в магазине, столовой, на предприятии и др. с получением заработной платы. Но самое главное, что старшеклассник четко понимал, будет ли он заниматься дальше этим видом деятельности или следует выбрать другую профессию.

Таким образом, созданная десятилетиями система технического творчества молодежи и ее профессиональная ориентация хотя и имела некоторые недостатки, но в целом выполняла главную цель – знакомила молодежь с техническими объектами и помогала осуществить осознанный выбор своей будущей профессии. Начиная с середины 90-х годов эта система была разрушена, а созданный вакуум усугубил ситуацию с подготовкой инженерно-технических кадров.

Часто одной из причин дефицита инженерно-технических кадров называют низкий уровень естественнонаучной функциональной грамотности, которую показывают наши учащиеся. Так, например, 15-летние школьники при проведении международных тестирований PISA в 2009 году заняли 33 место из 80 стран мира. По мнению экспертов, наши школьники хорошо знают теоретические основы наук, знают формулы и законы, но сложности возникают на этапе применения знаний на практике, в работе и повседневной жизни. Передовиками по качеству естественнонаучного образования являются азиатские государства, такие как Китай, Гонконг, Сингапур, Тайвань, Япония, Финляндия и Эстония. Главное отличие в преподавании естественных наук в этих странах заключается в том, что учащиеся познают мир путем исследований, самостоятельной деятельности по проведению наблюдений и экспериментов, рассуждений и собственных выводов, а не используют готовые определения из учебников. При такой системе обучения у детей развиваются такие качества личности как любознательность, самостоятельность, настойчивость, креативность, ответственность, которые необходимы для дальнейшего познания мира и успешной адаптации к разным видам сред: природной, социальной, технической.

Возникает необходимость фундаментального осмысления системы преподавания естественных наук, основанных на принципах раннего обучения, непосредственного взаимодействия с природными и материальными объектами, сбора и анализа фактов, построения гипотез, создания моделей и экспериментальной проверки. Кроме того, принятая последовательность изучения естественных наук в общеобразовательной школе должна быть подвергнута пересмотру, о чем неоднократно заявляли известные ученые и методисты Г. С. Лансберг, А. В. Усова, В. Г. Разумовский. Начинать изучение естественных наук надо с физики, затем география, химия и биология, так как физические основы являются интегрирующим стержнем перечисленных наук.

Высокий уровень знаний в области естественных наук предопределяет успешную подготовку инженерно-технических кадров. Всем известно, что сущность инженерной деятельности состоит в практическом использовании естественнонаучных, экономических, социальных и практических знаний с целью обращения природных ресурсов на пользу человеку. Таким образом, получается, что естественнонаучные знания, функциональная грамотность являются основой успешной подготовки будущего инженера и фундаментом его профессиональной карьеры.

По мнению А.А.Леонтьева, человек, который способен приобретенные знания, умения и навыки использовать для решения возникающих жизненных задач в различных сферах человеческой деятельности, может называться функционально грамотным. Данное представление А.А.Леонтьева следует рассматривать как усиление внимания к работе с информацией как наиболее важному умению современного человека, способного найти, осмыслить и применить это умение в конкретной ситуации. Это главное отличие грамотного человека. Вероятно, что умение выделить в потоке информации необходимую для решения конкретной практической задачи – очень важное качество человека, но это лишь начало его образования и становления как личности, его мировосприятия, мироощущения, его отношения к миру, своему делу, окружающим. Анализируя результаты образования человека на разных этапах жизни, Б.С.Гершунский рассматривал следующую последовательность: «грамотность – образованность – профессиональная компетентность – культура – менталитет» [Гершунский Б. С. Образование как результат: грамотность – образованность – профессиональная компетентность – культура – менталитет//Философия образования: уч. Пособие для высших и средних учебных заведений. М.:МПСИ: Флинта 1998]. Такой подход к рассмотрению образования ко многому обязывает, так как уже на ранней стадии осознания и понимания результата образовательной деятельности мы должны создать все необходимые психолого-педагогические, материально-технические и программно-дидактические условия для формирования личности будущего специалиста. Подобный подход к пропедевтике инженерного образования позволяет говорить о необходимости введения в образовательные программы курсов инженерной направленности, которые позволят сформировать инженерную грамотность у учащихся в школе. В частности, в образовательных стандартах зарубежных стран подобные программы и предметы появляются. Раздел естественнонаучного стандарта США «Технические науки и применение научных знаний» содержит две темы: «Проектирование» и «Связь между техникой, технологией, наукой и обществом». Таким образом, формирование функциональной естественнонаучной грамотности у школьников требует существенных изменений как в плане содержания и последовательности изучения учебных предметов, так и в плане организации процесса обучения.

Среди причин, повлиявших на образование дефицита инженерных кадров в производственной сфере России, следует выделить заблуждение о возможности подготовки квалифицированного специалиста за четыре года обучения в высшем учебном заведении. С завершением реформ 90-х годов начался рост промышленности и становление ее на рыночной основе, что, в свою очередь, обусловило необходимость подготовки кадров для индустрии. По этой причине вопросы подготовки, переподготовки и повышения квалификации инженерно-технических кадров в условиях рыночных отношений приобретают особую актуальность. В ходе реформирования производства одни профессии отмирают, другие – появляются, третьи —модернизируются, уплотняется рабочий ритм, меняются технические средства. Все это порождает необходимость в новых формах подготовки и повышения квалификации инженерно-технических кадров. При этом в реформировании технического образования необходимо учитывать следующие тенденции:

– в условиях рыночных отношений человек выступает активным субъектом труда, свободно распоряжаясь своей квалификацией;

– в условиях рынка в силу высокой подвижности спроса на разные специальности человеку приходится менять не только место работы, но и профессию в среднем 5—6 раз за трудовую жизнь;

– возрастает роль сочетания теории и практики. Общая техническая подготовка становится более необходимой, чем раньше, кроме того, обязательным становится опыт работы по специальности.

Основной характеристикой специалиста являются широкие общеобразовательные, общетехнические, профессиональные знания, умения и навыки, позволяющие выполнять сложную трудовую деятельность, овладевать новыми приемами и методами работы.

В современных условиях инженерно-технический персонал должен не только обслуживать действующее оборудование, но и осваивать новое, обладать способностью переходить от одного вида деятельности к другому в соответствии с быстро изменяющимися условиями производства. Для успешного выполнения этих функций необходимо обладать техническим мышлением, инженерно-техническими знаниями, понимать закономерности технологического процесса, знать основы производства, иметь творческое отношение к труду. Другими словами, современное производство потребовало от технических работников профессиональной деятельности, то есть способности быстро осваивать технические новшества и новые специальности.

Рыночная экономика и процессы международной интеграции послужили основой для изменений в высшем образовании и присоединению России к Болонскому процессу. Сущность этого явления заключается в сближении и гармонизации систем высшего образования стран Европы с целью создания единого континентального образовательного пространства. Россия присоединилась к Болонскому процессу в сентябре 2003 года. Основные цели Болонского процесса следующие: расширение доступа к высшему образованию, дальнейшее повышение качества и привлекательности европейского высшего образования, расширение мобильности студентов и преподавателей, а также возможность успешного трудоустройства выпускников вузов за счет ориентации академических степеней и других квалификаций на рынок труда.

Включение российской системы высшего образования в Болонский процесс было поспешным и необдуманным решением. Перестройка нашего высшего образования и переход на новые рельсы потребовали изменения всех образовательных структур и разрушения прежней сложившейся в советское время системы высшего образования, которая давала стабильно высокие результаты в подготовке инженерно-технических специалистов. Гений ученых и инженеров позволил нам первыми полететь в космос, сделать прорыв в атомной энергетике, добиться недосягаемых высот в оборонной промышленности.

Качество инженерного образования в нашей стране вызывает много нареканий со стороны работодателей. Во многом это обусловлено тем, что переход на Болонскую систему обучения мало адаптирован к реалиям жизни в России. Студенты, которые уехали на обучение в Европу, назад не вернулись. Прежде всего это объясняется тем, что в реальном секторе экономики бизнес продвигает по карьерной лестнице тех, кто имеет знания, навыки, опыт, квалификацию, подтвержденную реальным делом, а не дипломом. С переходом со специалитета на бакалавриат срок обучения сократился, что привело к уменьшению часов. В частности, по направлению подготовки «Ремонт и обслуживание автомобилей» трудоемкость математических и естественнонаучных дисциплин уменьшилась, например, по математике и физике на 30%, по информатике и химии – на 50%. Данный факт и многие другие указывают на поверхностное изучение базовых дисциплин при подготовке бакалавров.

Вызывает серьезную озабоченность тот факт, что нынешние выпускники технических вузов после бакалавриата не готовы к производственному процессу, так как не имеют производственного опыта. Это значит, что их надо доучивать, а производство не заинтересовано в трате своих средств и времени. Это обстоятельство вызывает ряд претензий со стороны производственников к инженерному образованию.

Таким образом, современный выпускник технического вуза помимо навыков непосредственного решения производственных задач должен иметь целый набор компетенций, позволяющих ему решать проблемы, возникающие в условиях рыночной экономики, среди которых выделяем следующие: способность мыслить системно, находить недостатки в существующих технологиях, оборудовании, бизнес-процессах, конечном продукте. Необходимо, чтобы инженер умел выявлять эти недостатки, стремился к постоянному улучшению конечного продукта, снижению производственных затрат, а для этого нужно время.