Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,007

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ

Наумкин Н.И. 1
1 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»
В статье на основе анализа образовательных стандартов и документов, регламентирующих развитие промышленности и науки страны, делается вывод о необходимости подготовки студентов инженерных направлений к инновационной инженерной деятельности (ИИД). Авторами выполнен анализ предложенных и реализованных ранее научных подходов к инновационной подготовке, на основании чего была разработана интегрированная методика обучения студентов технических вузов ИИД. Методика традиционно структурирована на компоненты (целевой, концептуальный, содержательный, технологический и рефлексивно-оценочный), охватывает весь период обучения бакалавров и магистрантов и включает основные положения научно-методических подходов к инновационной подготовке (при обучении механике и основам инженерного творчества и патентоведения, формирования у студентов НИУ компетентности в ИИД, обучения на основе использования ВГУМИП, при обучении интегрированным учебным дисциплинам, многоуровневой и многоэтапной подготовки к ИИД и др.). Методика реализована в ФГОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» для бакалавров и магистрантов направления подготовки «Агроинженерия». Для успешной реализации методики было использовано специально спроектированное универсальное обучающее, диагностирующее и рефлексивное средство – деловая игра «Конструкторско-технологическое бюро» (КТБ), состоящая из четырех частей (начальной, основной, проектно-производственной и заключительной) разделенных на восемь этапов. Эффективность использования методики подтверждена полученными качественными и количественными показателями.
методика обучения
инновационная инженерная деятельность
деловая игра
1. Наумкин Н.И. Методическая система формирования у студентов технических вузов способностей к инновационной инженерной деятельности. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2008. 172 с.
2. Наумкин Н.И., Грошева Е.П. Педагогическая модель подготовки студентов к инновационной инженерной деятельности при обучении техническому творчеству // Интеграция образования. 2010. № 2 (59). С. 26–30.
3. Шекшаева Н.Н. Формирование у студентов национальных исследовательских университетов компетентности в инновационной инженерной деятельности: дис. ... канд. пед. наук. Саранск, 2015. 200 с.
4. Наумкин Н.И., Грошева Е.П., Кондратьева Г.А., Панюшкина Е.Н., Купряшкин В.Ф. Особенности проектирования методики формирования инновационной компетентности на основе использования встраиваемого модуля // Интеграция образования. 2016. Т. 20. № 4 (85). С. 493–506.
5. Наумкин Н.И., Ломаткин А.Н., Рожков Д.А., Кручинкин Д.С., Иншаков В.А. Разработка педагогической модели методической системы подготовки студентов вузов к инновационной деятельности при обучении интегрированным дисциплинам // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 10. С. 153–157.
6. Парфенова И.А., Жаркова О.М., Лежнев В.В., Сковородов Г.М., Цой Г.Д. Методика преподавания основ теоретической механики // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28629 (дата обращения: 02.11.2019).
7. Тарасова Н.М., Петрова Р.И. Методика обучения учащихся решению экспериментальных задач по физике // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28754 (дата обращения: 02.11.2019).
8. Мащенко М.В., Волкова Е.А., Вязовова Е.В. Методика развития универсальных регулятивных учебных действий в процессе обучения программированию в школе // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 3. [Электронный ресурс]. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28890 (дата обращения: 02.11.2019).
9. Попов А.И. Организация олимпиадного движения по агроинженерным специальностям на основе импульсных педагогических технологий // Профессиональное образование в России и за рубежом. 2019. № 3 (35). С. 59–67.
10. Попов А.И. Формирование универсальных компетенций студента в олимпиадном движении // Известия Чеченского государственного педагогического института. 2019. Т. 24. № 2 (26). С. 162–167.
11. Юдин В.А., Попов А.И. Формирование инновационной готовности специалистов в олимпиадном движении по теоретической механике // Alma mater (Вестник высшей школы). 2018. № 3. С. 60–66.
12. Кондратьева Г.А. Экспериментальная оценка качества обучения студентов технических вузов инновационной деятельности // Учебный эксперимент в образовании. 2018. № 3 (87). С. 71–77.
13. Молоткова Н.В., Попов А.И. Организация подготовки инженерных кадров к инновационной деятельности // Alma mater (Вестник высшей школы). 2019. № 4. С. 9–14.

Согласно требованиям ФГОС ВО 3++, выпускники образовательных учреждений должны владеть совокупностью универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, определяющих, по сути, характеристику инновационной инженерной деятельности (ИИД). То есть, несмотря на то обстоятельство, что непосредственно в образовательных стандартах не сказано о необходимости инновационной подготовки студентов, но, анализируя перечень требуемых к овладению компетенций и содержание всех последних нормативных документов, регламентирующих развитие экономики страны, приходим к выводу об обязательной подготовке обучающихся вузов к ИИД. В ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» такая подготовка успешно осуществляется, начиная с 2000-х гг. [1, 2]. За это время накоплен богатый научно-методический опыт реализации различных подходов, методов и частных методик к обучению ИИД, который обобщен в виде целостной методики. В предлагаемой статье описывается содержание этой методики обучения ИИД бакалавров и магистрантов направления подготовки «Агроинженерия», практически за все время их обучения.

Цель исследования: разработка методики обучения студентов вузов инновационной инженерной деятельности, на примере обучающихся бакалавров и магистрантов направления подготовки «Агроинженерия» ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева».

Материалы и методы исследования

В рассматриваемой работе авторы опирались на накопленный в системе инженерного образования опыт по подготовке студентов к ИИД, как собственный (табл. 1), так и других авторов, для чего были использованы многочисленные общенаучные подходы, методы и принципы проведения исследований. В частности [1], интегрированный, системный и структурированный научные подходы позволили объединить в единую многоуровневую и многоэтапную целостную методику обучения ИИД студентов различных курсов и уровней образования, на основе междисциплинарной и межпредметной связи между дисциплинами, видами деятельности и производства); методы морфологического анализа и классификации, аналогии, моделирования, проектирования – позволили повысить эффективность подготовки к ИИД, за счет вовлечения студентов во все этапы ИИД, в условиях смоделированной и спроектированной инновационной образовательной среды; принципы единства анализа и синтеза, индукции и дедукции, взаимосвязи и взаимозависимости и др. наряду с принципами многоуровневости и многоэтапности явились основанием для обобщения педагогического опыта по обучению ИИД в методическую систему. В табл. 1 указаны систематизированные в одну матрицу и структурированные в хронологическом порядке основные результаты научно-методической деятельности авторов по повышению эффективности подготовки студентов к ИИД. Они представлены соответствующими методическими системами, реализованными в различных вузах страны, и подробно описаны в указанных источниках.

Таблица 1

Разработанные и реализованные подходы к обучению студентов ИИД

Название, автор

Основная идея

Достигаемые цели

1. Подготовка к ИИД при обучении механике. 2009 г. Наумкин Н.И. [1]

Подготовка на основе интеграции основных компонентов инженерной подготовки

Вовлечение студентов в основные этапы полного цикла ИИД и участие в получении НИП и МИП

2. Подготовка к ИИД при обучении ОИТиП. 2011 г. Грошева Е.П. [2]

Подготовка при обучении интегрированной дисциплине ОИТиП

Вовлечение студентов во все этапы ИИД во время аудиторных занятий и участие в получении НИП

3. Формирование у студентов НИУ компетентности в ИИД. 2014 г. Шекшаева Н.Н. [3]

Подготовка при теоретическом и практическом обучении в научных школах

Вовлечение студентов в этапы ИИД с использованием АТ и участие в получении НИП и МИП

4. Подготовка к ИИД на основе
использования ВГУМИП [4]. 2017 г.

Наумкин Н.И., Кондратьева Г.Н.

Подготовка при обучении дисциплинам с ВГУМИП

Вовлечение студентов в этапы ИИД с использованием АТ, как во время аудиторных занятий, так СРС и участие в получении НИП и МИП, без изменения учебного плана

5. Подготовка к ИИД при обучении интегрированным учебным дисциплинам (ИУД) [5]. 2018 г. Наумкин Н.И.

Подготовка на основе различных видов интеграции

6. Многоуровневая и многоэтапная подготовка к ИИД. 2019 г. Наумкин Н.И.

Подготовка при многоуровневой и многоэтапной оптимизации

Оптимальность учебных планов и их реализации и участие в получении НИП и МИП

Примечания: НИУ – национальный исследовательский университет; ОИТиП – основы инженерного творчества и патентоведения; ВГУМИП – встраиваемый гибкий учебный модуль инновационной подготовки; СРС – самостоятельная работа студентов; АТ – аддитивные технологии; НИП и МИП – соответственно нематериальные и материальные инновационные продукты.

В нижеследующем разделе показано, как основные положения всех этих подходов авторы объединили в рамках одной методики подготовки к ИИД бакалавров и магистрантов направления подготовки «Агроинженерия» ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева», традиционно включающей целевой, концептуальный, содержательный, технологический и рефлексивно-оценочный компоненты [6–8]. Описание целевого компонента представлено во введении, концептуального – в данном разделе статьи (подходы, методы и принципы), содержательного – частично в табл. 1 и в следующем разделе статьи, там же описаны и другие компоненты.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 2 отражена технология реализации предложенной методики подготовки студентов к ИИД, включающая две ступени образования: бакалавриат и магистратуру, особенно подробно в ней представлены ее технологический и рефлексивно-оценочный компоненты. В соответствии с таблицей, вовлечение студентов в инновационную подготовку начинается с 1-го курса бакалавриата – первого адаптационного этапа, во время их знакомства с высокотехнологичной научной инфраструктурой института (научные кружки, научно-исследовательские лаборатории (НИЛ), СКБ, малые инновационные предприятия (МИП) и др.), после чего ими осуществляется выбор их научного направления и назначается научный руководитель – вводный этап. В ходе освоения учебного плана, адаптации к условиям университета обучающиеся привлекаются к НИРС. Учитывая, что основой ИИД является творческий потенциал студентов. в качестве средства для его развития выбрано обучение в олимпиадной среде [9–11] (подготовка и участие в I туре предметных олимпиад по естественнонаучным дисциплинам). В летний каникулярный период, наряду с прохождением учебно-производственной практики, наиболее успешные из них становятся слушателями выездной научной студенческой школы «Механик».

Таблица 2

Технологический и рефлексивно-оценочный компоненты модели многоуровневой подготовки студентов вузов к ИИД

Категория
обучающихся, курс

Период обучения

1 семестр

2 семестр

Летний каникулярный период

Магистранты

2 уровень

2 курс

Профессиональные дисциплины, СКБ, НИОС

ВКР, ВСО АГРО, СКБ, НИОС

Летние научные школы и студенческий университет, СКБ, механизированные отряды, научные кружки, научно-исследовательская образовательная среда (НИОС)

1 курс

Общепрофессиональные и профессиональные дисциплины СКБ, НИОС

ТиМОТД, ВСО АГРО, СКБ, НИОС

Бакалавры

1 уровень

4 курс

Профессиональные дисциплины, НИОС

ВКР, ВСО АГРО, СКБ, НИОС

3 курс

Общепрофессиональные и профессиональные дисциплины, ИУД ДМиОК, НИОС, СКБ,

профессиональные дисциплины ВСО АГРО, СКБ, НИОС

2 курс

ОИИД и другие общепрофессиональные дисциплины

ИУД ТММ, ВСО, СКБ и общепрофессиональные дисциплины

1 курс

общепрофессиональные дисциплины, НИОС

Формы обучения

Лекционные практические и лабораторные занятия, курсовое и дипломное проектирование, НИРС, СРС и др.

naumk1.wmf

Второй курс весь включен во второй этап – становления, на нем студенты начинают изучать интегрированную учебную дисциплину ОИИД, непосредственно формирующую у них компетентность в инновационной инженерной деятельности (КИИД), и другие общепрофессиональные дисциплины (табл. 2). Во втором семестре они включаются в проектную деятельность, в рамках интегрированной учебной дисциплины (ИУД) «Теория механизмов и машин» (ТММ) с аддитивными технологиями (АТ). Кроме того, они привлекаются к работе в СКБ, к подготовке и участию в 2 и 3 турах всероссийских студенческих олимпиад по ТММ и агроинженерии, в которых наиболее полно моделируется инновационная деятельность. Обучающиеся вовлекаются в получение нематериальных (патенты, рацпредложения, техническая документация) и материальных (изделия из пластика) инновационных продуктов (НИП и МИП), Летом они, кроме научной школы и других выше перечисленных мероприятий, могут также принять участие в реальной профессиональной деятельности – в работе механизированных отрядов, тем самым повторяя предыдущий годичный цикл инновационной подготовки на более высоком уровне.

Третий курс – третий этап, развивающий, представляет для бакалавров новый белее усложненный и более практико-ориентированный цикл обучения ИИД, так как расширяя свои проектные возможности при освоении ИУД «Детали машин и основы конструирования» (ДМиОК) с АТ и благодаря изучению ими общепрофессиональных дисциплин (сельскохозяйственные машины; тракторы и автомобили; надежность и ремонт машин и др.), они могут принять участие в работе учебно-научно-производственного центра, МИП, Центра проектирования и быстрого прототипирования «Рапид Про» и других высокотехнологичных центрах. Каникулярный летний период для них является дополнительной образовательной средой.

Четвертый заключительный этап 1 ступени обучения ИИД или 4 курс учебного плана является одновременно завершением обучения одной ступени и началом следующего этапа. В рамках его проходит не только насыщенная подготовка к участию во 2 туре ВСО по агроинженерии в г. Твери, 3 туре ВСО АГРО в г. Саранске и международной олимпиаде по агроинженерным специальностям в г. Саратове, но и работа над выпускной квалификационной работой – интегральном критерии овладения КИИД.

Все перечисленные возможности наиболее полно реализуются в инновационной подготовке магистрантов 1 и 2 курсов на продвинутом этапе подготовки (табл. 2). Практически все вновь поступившие в магистратуру студенты уже были участниками вышеперечисленных мероприятий, единственно новой для них является программа «Летний студенческий университет» [3] и их участие во многих мероприятиях в качестве стажеров-исследователей, параллельно выполняя свой индивидуальный учебный план.

Рассмотренная методика реализуется при помощи разработанного нами важного, одновременно являющегося обучающим, диагностирующим и рефлексивным средством – деловой игры «Конструкторско-технологическое бюро» (КТБ) [3, 12] (табл. 2). Это средство обеспечивает моделирование реальной ИИД и вовлечение участников во все этапы инновационного цикла (получение НИП и МИП). Она реализуется в 8 этапов.

Первый этап является одним из наиболее важных, так как именно на нем создается бюро из 6–7 человек, распределяются роли, адекватные ролям реального КТБ, назначается руководитель, определяется название бюро и выбирается вид деятельности. Следует отметить, что сформированная при этом команда может как работать на протяжении всего срока обучения, так и изменяться по окончании этапов обучения. Основную часть игры составляют: 2 – концептуальный, 3 – аналитический, 4 – управленческий и 5 – деятельностный этапы, так как в их рамках формируется проблема, ставятся задачи, синтезируется техническое решение, оформляются заявительские документы на результаты интеллектуальной деятельности (РИД) и разрабатывается первый инновационный продукт – НИП, в виде патента на изобретение или полезную модель. Следующую, не менее важную часть игры мы назвали проектно-производственной [13], в нее входят 6 – этап 3D проектирования и моделирования и 7 – этап производства МИП, путем 3D печати изделий и узлов из пластика. Эта часть игры предназначена для студентов, обучающихся начиная со 2 курса бакалавриата. Она проходит в центре «Рапид-Про» МГУ им. Н.П. Огарева, на этих этапах обучающиеся овладевают проектными компетенциями, а также компетенциями 3D-технологий проектирования и печати для изготовления МИП. При необходимости полученные изделия могут быть тиражированы при помощи имеющегося в Центре оборудования для вакуумного литья в силиконовые формы. Заключительный 8 этап игры состоит в защите каждой командой проекта и проходит в форме презентации КТБ. На всем протяжении игры действует накопительная система баллов, как индивидуальная, так и командная. Как видим, представленная методика подготовки к ИИД охватывает все этапы (курсы) и ступени обучения, а ее объединяющим началом является деловая инновационная игра КТБ. В ходе обучения по предложенной методике совместно с обучающими были получены: 1) НИП (патенты на изобретения и полезные модели – 10 шт.; рационализаторские предложения – 5 шт.; техническая документация на изготовление почвообрабатывающих фрез); 2) МИП (разработаны и изготовлены образцы почвообрабатывающих фрез – 3 шт. и др. [4, 5].

Выводы

Таким образом, в ходе исследования были получены следующие важные результаты:

1) разработана и реализована единая методика обучения студентов технических вузов ИИД, охватывающая 4 этапа (курсы) обучения и 2 ступени образования (бакалавриат и магистратуру), включающая цели, задачи, методы, средства, диагностику обучения и традиционно структурированная на компоненты;

2) для реализации методики выбрано разработанное ранее авторами и адаптированное к новым условиям обучающее, диагностирующее и рефлексивное средство – деловая игра «Конструкторско-технологическое бюро», состоящая из четырех частей (начальной, основной, проектно-производственной и заключительной) и включающая восемь этапов;

3) систематизированы ранее разработанные авторами методические подходы по повышению эффективности подготовки студентов к ИИД, представленные в виде таблицы;

4) высокая эффективность реализации методики подтверждена как количественными – полученными высокотехнологичными инновационными продуктами, так и качественными – новыми методами обучения ИИД.

Работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований.


Библиографическая ссылка

Наумкин Н.И МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2019. – № 11-2. – С. 342-347;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37815 (дата обращения: 03.12.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074