Инновационная инженерная деятельность как творческая продуктивная деятельность всегда была и остается определяющей в обеспечении технического прогресса общества во всех странах мира, и для ее эффективной реализации необходимы подготовленные профессиональные кадры. В связи с этим первостепенной задачей каждого технического вуза становится задача подготовки таких кадров, а исследователей в области инженерного образования – задача разработки методических систем и методов обучения студентов ИИД. В ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» исследования по обозначенной проблеме ведутся более 15 лет [1–3]. Как показала практика их реализации, для достижения поставленных целей – повышения эффективности обучения ИИД – необходимо научно обоснованное методологическое обеспечение этих исследований. В предлагаемой статье раскрывается проблема такого обеспечения и предлагается конкретная модель методологической подсистемы научных подходов, методов и принципов исследования подготовки студентов технических вузов к ИИД.
Целью предлагаемого исследования являются конкретизация модели методологической системы научных исследований и разработка модели методологической подсистемы изучения проблемы подготовки студентов технических вузов к ИИД.
Материалы и методы исследования. В представленных исследованиях авторами использованы наработки выполненных ранее теоретических и экспериментальных исследований по проблеме повышения эффективности подготовки студентов технических вузов к ИИД [4] с целью их обоснования, систематизации и объединения в методологическую систему (МС). Среди них особо следует выделить: 1) научные подходы – интегрированный (для объединения использованных методов в систему), междисциплинарный (для интеграции содержания педагогики, математического моделирования, 3D-моделирования, аддитивных технологий, инноватики), системный, субстратный и структурированный (для создания МС с учетом ее иерархии, структуры и выделением субстратов – первоэлементов системы); 2) методы – гипотетико-дедуктивный (для разработки и уточнения выдвигаемых гипотез исследования), морфологического анализа и классификации (для разработки совокупности методик проведения научных исследований, образующих методологическую подсистему) [5–7], 3) принципы многоуровневости – перехода в данном исследовании с одной ступени высшего образования (бакалавриат, специалитет, магистратура, аспирантура) на другую и многоэтапности – перехода с одного, более простого, логически завершенного цикла обучения на более сложный [8, 9].
Результаты исследования и их обсуждение. Современная отрасль науки – методология научных исследований – располагает значительным инструментальным арсеналом проведения как теоретических, так и эмпирических исследований и включает систему взаимосвязанных научных подходов, методов и принципов их проведения. В многочисленных источниках приводится их подробное описание и говорится о том, что они образуют стройную систему, но при этом сама система не представлена, а в основном имеются только ее описание, классификация и структуризация. В предлагаемой статье авторы применительно к исследованиям в области педагогики попытались представить такую систему, структурировав ее, как это принято в теории обучения, на целевой, концептуальный, содержательный, технологический и контрольно-аналитический компоненты (рис. 1). Для демонстрации иерархии методологических систем в схеме показан также блок подсистем отдельных научных исследований, образующих в общем случае глобальную методологическую систему (МС).
В этой МС целевой и концептуальный компоненты модели перекликаются между собой и определяют выбор содержания остальных компонентов (рис. 1). Если целевой компонент отражает направленность исследований и перечень решаемых для достижения сформулированной цели задач, то концептуальный – в основном способ ее достижения.
Содержательный компонент включает вопросы проектирования МС на основе принципов, структуризации, генерализации, междисциплинарности, интеграции и др. В нем отражены аспекты интеграции структуры, уровней и видов научных исследований. Главными структурными элементами МС являются научные подходы, методы и принципы. Под научным подходом принято понимать методологическое ориентирование и направление в изучении объекта исследования, их существует более десятка (общенаучный, интегрированный, субстратный, структурный, функциональный, системный, модельный и др.), под методами – совокупность взаимосвязанных способов и приемов познания объективных закономерностей природы (на рисунке 1 представлены основные методы), под принципами – некоторые общие правила, на которые необходимо ориентироваться при проведении исследования.
Технологический компонент – это деятельностный компонент, за счет которого реализуется вся модель МС. На рисунке 1 показан его состав, перечислены требования, предъявляемые к методам, указана их взаимосвязь как между собой, так и с другими компонентами модели, а также обратная связь. Реализация модели завершается на контрольно-аналитическом компоненте, в рамках которого осуществляются проверка и уточнение рабочей гипотезы исследования. На основании полученных результатов формулируются новые концепции, конкретизируются новые знания, делается вывод о выборе направлений для дальнейших исследований и т.п.
По аналогии описанной модели разработана модель методологической подсистемы изучения проблемы подготовки студентов к ИИД, изображенная на рисунке 2.
Рис. 1. Модель методологической системы научных исследований
В отличие от МС в ней конкретизированы цель, задачи и концепция исследования, в соответствии с которыми целью является повышение эффективности подготовки студентов технических вузов к ИИД, задачами – 6 задач ее достижения (указаны на рис. 2), концепцией – многоуровневая, многоэтапная и междисциплинарная интеграция всех компонентов инновационной подготовки.
Рис. 2. Модель подсистемы изучения проблемы подготовки студентов к ИИД
В ее содержательный компонент включено описание всех реализуемых в ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» и перспективных методических систем и методик обучения ИИД. В процессуально-технологический компонент в качестве объединяющих подходы, методы и принципы включены разработанные и реализованные в университете деловые игры «Фирма-1, 2», «Конструкторское бюро», «Конструкторско-технологическое бюро» и иные, одновременно являющиеся эффективным диагностическим, самодиагностическим и мониторинговым средством этого компонента модели.
Рассмотрим теперь, как эта подсистема реализуется при исследовании возможностей системы многоуровневой и многоэтапной подготовки студентов к ИИД. В данном исследовании [1, 2] по уже сложившейся в педагогике традиции использовалась совокупность взаимосвязанных подходов, методов и принципов (см. рис. 2), доминирующими среди которых являются: интегрированный, междисциплинарный, системный, субстратный и структурированный подходы; морфологический, гипотетико-дедуктивный методы; принципы многоуровневости и многоэтапности. Использование интегрированного подхода обусловлено интеграцией всех перечисленных методов и подходов, нацеленных на решение проблемы подготовки к ИИД. В основу междисциплинарного подхода также положена интеграция, в частности знаний различных отраслей науки (педагогики, математического моделирования, 3D-моделирования, аддитивных технологий, инноватики). В данном исследовании особое внимание уделяется роли использования аддитивных технологий в учебном процессе, которые, являясь современными цифровыми технологиями изготовления оригинальных изделий, выступают в нашем случае универсальным техническим средством обучения, обеспечивающим вовлечение студентов во все этапы инновационного цикла получения материального инновационного продукта [1]. Системный подход, направленный на обеспечение эффективного функционирования компонентов системы за счет выстраивания оперативной, гибкой связи, включая обратную связь между ними, позволил конкретизировать состав моделей многоуровневой и многоэтапной подготовки к ИИД. Структурный подход в развитии системного подхода, обеспечивающий синтез необходимых элементов МС и их анализ, позволил выполнить их расположение на модели в строгой иерархии этапов и ступеней МС.
Основной результат использования субстратного подхода заключается в установлении основных элементов МС (подходов, методов, принципов). При разработке рабочей гипотезы работы был использован гипотетико-дедуктивный метод ступенчатого приближения формулируемой гипотезы к объективной реальности в части его анализа с учетом требований, предъявляемых к гипотезам. По результатам выполненного анализа сформулирована рабочая гипотеза исследования об эффективности использования многоуровневости и многоэтапности подготовки к ИИД [1].
При составлении модели интеграции уровней и этапов при подготовке к ИИД использовался морфологический анализ [6, 7], суть которого заключается в расширении возможностей составления схем различного сочетания свойств выбранных объектов или их элементов. Для этого составляются от 2-мерных (прямоугольник) до n-мерных матриц (морфологических таблиц), в которых по каждой оси наносят список всевозможных видов и форм важнейшей характеристики технического объекта или системы. Осями в этих таблицах являются эти списки. Клетки такой таблицы соответствуют вариантам технической или любой другой системы. Например, в нашем случае первая, вертикальная ось – виды интеграции, вторая, горизонтальная ось – этапы подготовки, третья, промежуточная – разновидности каждого вида интеграции.
Многоуровневость и многоэтапность – это два взаимосвязанных принципа, определяющих направления исследования. При этом под этапом будем понимать логически завершенный период времени обучения (исследования), в течение которого достигаются планируемые цели. Эти два принципа в общем случае отражают реализацию единства двух основных законов диалектики – закона взаимного перехода количественных и качественных изменений и отрицания отрицания. В педагогике отражение этих принципов имеет место в принципах последовательности и систематичности, в соответствии с которыми преподавание ведется в строгой логической последовательности с переходом от простого к сложному, а содержание обучения структурировано (на блоки, модули, разделы и др.).
Выводы. Таким образом, по результатам выполненного исследования можно сделать следующие выводы:
- Конкретизированная в статье модель методологической системы научных исследований, структурированная на 5 компонентов (целевой, концептуальный, содержательный, технологический, контрольно-аналитический), с указанием на ее иерархию позволяет для каждого конкретного исследования обосновать и выбрать необходимый инструментарий его реализации.
- Разработана методологическая подсистема изучения проблемы подготовки студентов к ИИД, структурированная аналогично МС и включающая: а) научные подходы – интегрированный, междисциплинарный, системный, субстратный и др.; б) методы – гипотетико-дедуктивный, морфологического анализа и др., в) принципы многоуровневости – перехода с одной ступени высшего образования на другую и многоэтапности – перехода с одного более простого цикла обучения на более сложный.
- Реализация разработанной методологической подсистемы изучения проблем подготовки студентов к ИИД в выполненных авторами ранее исследованиях позволила решить задачу обеспечения гарантированной подготовки студентов технических вузов к ИИД и повысить ее эффективность в перспективных исследованиях.
Работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований.