Одной из основных задач инженерного образования сегодня является задача повышения эффективности подготовки обучающихся к инновационной инженерной деятельности (ИИД) – творческой продуктивной деятельности, направленной на получение инновационных продуктов. В ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» накоплен богатый опыт такой подготовки, исследования в этой области ведутся почти 20 лет. Разработано и успешно реализовано в учебный процесс не только этого университета, но и других вузов России 5 методических систем и свыше 15 методик обучения ИИД, для методического сопровождения которых издано свыше 30 учебников и учебных пособий. Их количество продолжает расти, а исследований по решению рассматриваемой задачи только прибавляется и не только в нашей стране, но и за рубежом. В связи с этим, закономерным становится вопрос об оценке эффективности использования предлагаемых систем, методов и методик подготовки к ИИД. Существующие экспериментальные методики позволяют осуществить такую оценку, но область использования ИИД имеет свои особенности, в частности: 1) сама ИИД специфична (творческая, конкурентоспособная, продуктивная); 2) неограниченная область использования; 3) специфичность обучения ИИД; 4) высокая востребованность; 5) высокая технологичность; 6) постоянное развитие и появление новых сфер использования и др. В связи с этим целью представленных в статье исследований является актуализация и адаптация методики обучающего эксперимента в условиях исследования формирования у студентов компетентности в инновационной инженерной деятельности.
Материалы и методы исследования
Авторами использовались следующие методы. Теоретические: анализа (литературы и документов), синтеза (выводы и принимаемые решения), гипотетико-дедуктивный (при формулировании гипотезы), моделирования и проектирования инновационной среды, структурирования содержания обучения и др. Эмпирические: 1) методы сбора и накопления данных (наблюдение, беседа, интервьюирование, анкетирование [1]); 2) методы регистрации и фиксации фактов (хронометраж и др.). 3) методы контроля и измерения (тестирования, шкалирования, срезы и др.).
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ современных исследований в области педагогических экспериментов показал, что структура, содержание, а также терминология его этапов имеет довольно много различных трактовок. Так, например, И.Ф. Слепцова [2] эксперимент делит на три этапа: констатирующий (проверочный), формирующий (созидательно-преобразующий, конструирующий) и контрольный. В.И. Загвязинский и Р. Атаханов в своей работе [3] выделяют в зависимости от характера решаемых исследовательских задач констатирующие и формирующие. А.С. Сиденко, В.С. Хмелева [4], рассматривая функции этапов эксперимента, выделяют подготовительный, практический, обобщающий, внедренческий эксперименты. Как правило, в своих работах мы выделяем три основных этапа педагогического эксперимента: констатирующий, поисковый и обучающий – и в дальнейшем будем ориентироваться на них.
Экспериментальное исследование включает в себя три основных этапа планирование, проведение эксперимента, обработку и анализ его результатов. Методика реализации этих этапов, по мнению авторов, должна традиционно включать 5 компонентов (целевой, концептуальный, содержательный, процессуально-технологический и диагностический), ее модель представлена в табл. 1.
Таблица 1
Модель методики проведения обучающего эксперимента
|
№ п/п |
Содержание действия |
Решаемые задачи |
||
|
1 |
Целевой компонент. Целью представленных в статье материалов является актуализация методики обучающего эксперимента в условиях исследования формирования у студентов КИИД. Задачи исследования: 1) разработка алгоритма реализации методики; 2) выбор критериев оценки; 3) выбор методов реализации методики; 4) разработка средств оценки; 5) проведение эксперимента; 7) статистическая обработка результатов; 8) анализ результатов; 9) обсуждение результатов |
|||
|
2 |
Концептуальный компонент отражает содержание рабочей гипотезы исследований, а именно – эффективность подготовки к ИИД повысится, если она будет осуществляться при обучении одноименным интегрированным дисциплинам |
|||
|
3 |
Содержательный компонент методики включает перечень 15 контролируемых компетенций (табл. 2), определяющих владение КИИД |
|||
|
4 |
Процессуально-технологический компонент включает методы, формы и средства реализации методики, в виде нижеследующего алгоритма |
|||
|
4.1 |
Разработка КИМ, в виде листов диагностики) |
Планирование результатов исследования – получение ответов на поставленные вопросы |
||
|
4.2 |
Отбор участников эксперимента (выбор контрольной и экспериментальной групп) |
Достижение презентабельности экспериментальной и контрольной выборок, направленное на получение объективных данных |
||
|
4.3 |
Инструктаж участников до и после эксперимента |
Планирование достижение результатов исследования |
||
|
4.4 |
Проведение эксперимента |
Получение статистический данных эксперимента |
||
|
4.5 |
Сбор и структуризация листов диагностики |
Обеспечение алгоритма реализации эксперимента |
||
|
Окончание табл. 1 |
||||
|
№ п/п |
Содержание действия |
Решаемые задачи |
||
|
5. Диагностический компонент модели направлен на регулярный мониторинг владения обучающимися инновационной инженерной деятельностью и их рефлексию |
||||
|
5.1 |
Обработка полученных результатов |
Получение объективных эмпирических данных |
||
|
5.1.1 |
Вычисление среднего показателя динамических рядов С = (а + 2b + 3c)/ 100, где a, b, c – удельный вес студентов, имеющих соответственно низкий, средний и высокий уровни сформированности, % |
|||
|
5.1.2 |
Вычисление показателя темпа роста К = СП/СД, где СП – значение показателя после эксперимента, СД – значение показателя до эксперимента |
|||
|
5.2. |
Графическая интерпретация результатов (лепестковые диаграммы) |
|||
|
5.2.1 |
Определение степени полноты формирования КИИД ПS = 100 – (((S0 – SЭ(К))/ S0)*100 %), где S0 – площадь круга радиуса R0, равного 3 единицам, SЭ(К) – площади фигур на диаграммах, полученных в ходе эксперимента |
|||
|
5.2.2 |
Определение коэффициента неравномерности формирования КИИД по формуле δ = 2(СМАХ – СМIN)/ (СМАХ + СМIN), где СМАХ и СМIN соответственно максимальное и минимальное значения из 15 компонентов КИИД |
|||
|
5.2.3 |
Вычисление показателя темпа роста КS = SП/SД, где SП – значение площади фигуры после эксперимента; SД – значение площади фигуры до эксперимента |
|||
|
5.3 |
Анализ полученных результатов |
Подтверждение гипотезы исследования |
||
|
5.4 |
Выводы и рекомендации |
Обоснование актуальности исследования и задач его проведения |
||
|
5.5 |
Самодиагностика и самоанализ |
|||
Рассмотрим пример проведения эксперимента, в соответствии с этой методикой. Как показано на плане эксперимента (рис. 1), составленного авторами, его обучающий этап был организован во время теоретического обучения двум альтернативным дисциплинам «Основы инновационной инженерной деятельности» (ОИИД) и «Основы интеллектуальной собственности» (ОИС).
Рис. 1. План педагогического эксперимента
В ходе этого эксперимента решались следующие задачи: 1) оценить эффективность влияния теоретического обучения студентов дисциплине ОИИД на формирование КИИД; 2) оценить эффективность влияния теоретического обучения студентов дисциплине ОИС на формирование КИИД; 3) разработать способ оценки уровня сформированности КИИД путем классификации степени его сформированности по наиболее важным признакам и разработки контрольных заданий. В отличие от предыдущих наших работ, в этом эксперименте все группы испытуемых являлись экспериментальными. Обозначим их: группа 1 – студенты, прошедшие обучение дисциплине ОИС; группа 2 – студенты, прошедшие обучение дисциплине ОИИД. В состав групп 1 и 2 соответственно входили бакалавры одного и того же направления обучения 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника, но разных программ подготовки (прикладного – 25 человек и академического – 24 бакалавриата). Такой выбор обусловлен анализом результатов экзаменационной сессии – незначительным различием в оценках. Для сбора, анализа и обобщения фактов были разработаны контрольно-измерительные материалы (КИМы) в виде тестов, системы контрольных заданий и вопросов, самостоятельных работ. Исходя из представленной нами структуризации КИИД [5], содержания дисциплин ОИС и ОИИД, а также компетенции, представленные в ФГОС ВО для направления обучения 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», позволили нам выделить компетенции, необходимые для формирования у студентов КИИД, представленные в табл. 2.
Таблица 2
Исходные данные для построения лепестковых диаграмм
|
№ п/п |
Компоненты компетентности в ИИД |
Результаты экспериментального исследования |
||
|
C, до (Г1/Г2) |
С, после (Г1/Г2) |
К (Г1/Г2) |
||
|
1 |
Способность использовать основы правовых знаний |
1,32/1,29 |
2,42/2,73 |
1,83/2,12 |
|
2 |
Способность определения условий конкуренции |
1,39/1,38 |
2,49/2,7 |
1,79/1,96 |
|
3 |
Способность работать в коллективе, толерантно воспринимать различия |
1,65/1,52 |
2,572,74 |
1,56/1,8 |
|
4 |
Способность к самоорганизации и самообразованию |
1,52/1,5 |
2,56/2,76 |
1,68/1,84 |
|
5 |
Способность проводить обоснование проектных решений |
1,3/1,34 |
2,34/2,66 |
1,80/1,99 |
|
6 |
Способность выделять проблему, ставить задачу |
1,15/1,19 |
1,19/2,37 |
1,03/1,99 |
|
7 |
Способность принимать решение и нести за него ответственность |
1,09/1,13 |
2,38/2,69 |
2,18/2,38 |
|
8 |
Способность синтезировать решение, изобретать |
1,28/1,42 |
1,27/2,42 |
0,99/1,7 |
|
9 |
Способность проектировать |
1,48/1,47 |
1,49/2,69 |
1,01/1,83 |
|
10 |
Способность составлять и оформлять типовую техническую документацию |
1,15/1,14 |
2,57/2,68 |
2,23/2,35 |
|
11 |
Способность осваивать готовое решение |
1,12/1,08 |
2,7/2,71 |
2,41/2,51 |
|
12 |
Способность поиска информации о наиболее коммерчески значимых научно-технических достижениях |
1,13/1,12 |
2,7/2,8 |
2,39/2,5 |
|
13 |
Способность оценивать технический уровень продукции на различных этапах ее жизненного цикла |
1,27/1,25 |
2,49/2,9 |
1,96/2,32 |
|
14 |
Способность оценивать патентоспособность объекта интеллектуального права |
1,09/1,1 |
2,68/2,92 |
2,46/2,65 |
|
15 |
Владение инновационными, в том числе аддитивными, технологиями изготовления изделий |
1,18/1,15 |
1,18/2,82 |
1,00/2,45 |
|
Средние арифметические значения |
1,27/1,27 |
2,2/2,7 |
1,76/ 2,16 |
|
|
Коэффициент темпа роста, КS |
КS = SП/SД |
3/4,5 |
||
|
Степень полноты формирования КИИД ПS, % |
18 |
54/81 |
- |
|
|
Коэффициент неравномерности δ |
0,2/0,16 |
0,39/0,1 |
- |
|
Примечание: С – средний показатель динамических рядов, Г1, Г2 – соответственно группы 1 и 2, К – коэффициент темпа роста.
Полученные в ходе исследования результаты представлены в табл. 2, а их графическая иллюстрация на рис. 2. Из диаграмм видно, что: 1) в группе 1 компетенции 6, 8, 9, 15 практически не формируются, это объясняется содержанием дисциплины ОИС, которая не направлена на формирование данных компетенций; 2) уровень владения студентами всеми компетенциями до эксперимента в обеих группах практически одинаков и его средняя величина С составляет значение 1,27; 3) после эксперимента по всем 15 компетенциям в группе 2 значение показателя С превышает его значение в группе 1, а его средняя величина в группе 1 – 2,2; а в группе 2 – 2,7; 4) кроме того, изменилась равномерность формирования компетенций, в группе 1 коэффициент неравномерности поднялся с 0,2 до 0,39, а в группе 2 снизился – с 0,16 до 0,1. Тем самым подтверждается гипотеза об эффективности подготовки к ИИД при обучении интегрированной дисциплине ОИИД.
Рис. 2. Диаграммы изменения среднего показателя С у обучающих. Цифрами обозначены соответственно выделенные компоненты КИИД
Выводы
Таким образом, одной из основных задач технических вузов является задача поиска и обоснования путей повышения эффективности подготовки обучающихся к ИИД, а инструментом количественного и качественного оценивания их роли в этом является педагогический эксперимент. В ходе описанного в статье исследования были разработаны план организации и адаптированная модель проведения такого эксперимента. Модель включает 5 компонентов (целевой, концептуальный, содержательный, процессуально-технологический и диагностический) и реализуется в виде алгоритма из 13 последовательных этапов модели, что составляет научную новизну исследования. Описанные план и методика были реализованы в ходе педагогического эксперимента с бакалаврами направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». По результатам этого исследования была подтверждена гипотеза исследования о высокой эффективности подготовки бакалавров к ИИД, при обучении интегрированным дисциплинам, в частности ОИИД (по всем 15 контролируемым в ходе эксперимента компетенциям уровень владения выше среднего показателя, средний коэффициент темпа роста – 1,42, при низкой неравномерности владения – 0,1).
Работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований.