Educational Technology & Society 11(4) 2008

ISSN 1436-4522

Модель системы подготовки инженеров в компетентностном формате

Л.Н. Журбенко, профессор, кафедра высшей математики Казанского государственного технологического университета, д.п.н., ул. К.Маркса, 68, г.Казань, 420015, (843)2314003

artem501@list.ru

Н.К.Нуриев, зав. кафедрой информатики и прикладной математики Казанского государственного технологического университета, профессор, д.п.н., ул. К.Маркса, 68, г.Казань, 420015, (843)2314119

nurievnk@mail.ru

С.Д.Старыгина, зав.лаб. САПР, кафедра конструирования одежды и обуви Казанского государственного технологического университета, ул. К.Маркса, 68, г.Казань, 420015, (843)2922048

svetacd_kazan@mail.ru

АННОТАЦИЯ

Любые системы подготовки инженеров, основанные на компетентностном подходе, ориентированы на одну цель – формирование компетентного инженера за требуемое время. В рамках класса моделей подготовки инженеров в компетентностном формате могут быть модели, которые при реализации имеют при тех или иных дидактических условиях разные значения показателей эффективности. Поэтому при проектировании конкретных систем имеет смысл говорить как об общих, так и об специальных (для отдельных областей деятельности) дидактических условиях проектирования. По сути, дидактические условия при проектировании выступают как требования к проекту и на стратегическом уровне проектирования обеспечивают оптимальность проекта (системы подготовки).

Разумеется, модель системы подготовки состоит из множества взаимосвязанных подсистем, модели которых реализуют разные аспекты целостной системы подготовки.

Any systems of preparation of the engineers, based on the competent approach, are focused on one purpose - formation of the competent engineer for demanded time. Within the limits of a class of models of preparation of engineers in a competent format there can be models which at realization have different values of parameters of efficiency under those or other didactic conditions. Therefore at designing concrete systems it is meaningful to speak both about the general, and about special (for separate spheres of activity) didactic conditions of designing. As a matter of fact, didactic conditions at designing act as the requirement to the project and at a strategic level of designing provide an optimality of the project (system of preparation).

Certainly, the model of system of preparation consists of set of the interconnected subsystems which models realize different aspects of complete system of preparation.

Ключевые слова

системы подготовки, компетентностный формат

systems of the preparation, a competent format

На концептуальном уровне комплекс подходов и принципов, заложенных в систему подготовки во многом определяют формат этой подготовки. В частности, дидактическая система, реализующая подготовку инженера в рамках дисциплины в определенном формате выражается через:

1.        Цель подготовки.

2.        Состав, содержание и формы представления учебного материала.

3.        Технологии подготовки.

4.        Техники мониторинга и критерии оценки качества подготовки.

5.        Форму организации подготовки.

Подготовить инженера в компетентностном формате означает осуществлять такое его обучение (процесс) в результате которой будет сформирован инженер, способный надежно решать актуальные профессиональные проблемы через свою деятельность, т.е. это означает сформировать компетентного инженера [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007], [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2008], [Старыгина С.Д., Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2008]. Как уже отмечалось в системном анализе деятельности инженера, чтобы кластеризовать инженера как компетентного он должен как минимум удовлетворить комплексу из двух условий:

1.        Владеть определенным набором компетенций.

2.        Быть способным решать проблемы сложности до и выше определенного порогового значения, которое в обществе устанавливается в зависимости от уровня развития рассматриваемой области деятельности.

В системах подготовки состав дисциплин можно рассматривать как состав компетенций, которыми должен владеть будущий инженер. Таким образом, если студент владеет знаниями и умеет решать проблемы, рассматриваемые в рамках требуемого перечня дисциплин, то он в определенном профиле подготовки владеет компетенцией в академическом смысле. Особо следует подчеркнуть, что независимо от дисциплины студент все проблемы решает по одной и той же технологии [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Фатыхов Р.Х., Старыгина С.Д., 2005], [Нуриев Н.К., Старыгина С.Д., 2005]:

1.        Проблема формализуется в когнитивной сфере. Причем, чем сложнее проблема, тем выше у него должны быть развиты формализационные способности (способности типа А).

2.        Конструируется решение проблемы. Очевидно, чем сложнее проблема, тем выше у студента должны быть развиты конструктивные способности (способности типа В).

3.        Исполняется конструкт решения проблемы в реальной (виртуальной) среде. Разумеется, чем сложнее проблема, тем выше у него должны быть развиты исполнительские способности (способности типа С).

Итак, качество владения компетенцией, т.е. какой сложности проблемы способен решить студент в рамках дисциплины, зависит от уровня развития у него АВС – способностей и объемов освоенных знаний. Причем знания рассматриваются как вспомогательные средства (ресурсы) необходимые в комплексе со способностями для решения любых проблем. Об объемах освоенных знаний в рамках дисциплины судят исходя из полноты (показатель POL) знаний-фактов и целостности (показатель CHL) знаний-связей. Таким образом, при подготовке будущего инженера в компетентностном формате, качество владения им компетенцией будем характеризовать комплексом из пяти параметров <A, B, C POL, CHL>. Очевидно, чем выше значения метрик этих параметров, тем успешнее будет решать сложные проблемы будущий инженер. В целом, будем считать, если качество подготовки будущего инженера оценивается в метрической шкале составленной из этих параметров, то подготовка ведется в метрическом компетентностном формате (МКФ).

Противоположным ему является неметрический компетентностный формат (НКФ) подготовки, при котором результат – академическая компетентность будущего инженера оценивается в обычных качественных оценках (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно) (рис. 1). Естественно, что для проектирования основных элементов дидактической системы подготовки инженера в МКФ – содержания и дидактического процесса необходимо определить принципы, являющиеся в рамках профессиональных дисциплин каркасом дидактической системы. В качестве таких принципов необходимы общеметодологические принципы природосообразности, научности, доступности.

Для проектирования дидактического процесса как технологии формирования академической компетентности необходимы также акмеологический подход и принцип интенсификации. Акмеологический подход необходим для обеспечения устойчивого достижения академической компетентности, принцип интенсификации связан с временным ограничением обучения и ускоренным развитием информационных систем. Он реализуется применением информационных технологий и методом обучения в зоне ближайшего развития через доступность содержания со специальным образом организованной структурой.

Рис. 1. Разные варианты компетентностного формата  (2-7 – метрический компетентностный формат; 1, 8-10 – неметрический компетентностный формат)

Таким образом, подготовка инженера в метрическом компетентностном формате означает его подготовку в реализованном частном варианте, построенном в рамках концептуальной модели обучения инженера в компетентностном формате, в котором введены параметры и метрики для измерения результата, т.е. введена пятимерная шкала, по которой можно судить об актуальном состоянии владения компетенцией будущего инженера.

Рассмотрим подготовку будущего инженера в рамках профессиональных дисциплин по направлению «Информационные системы» в МКФ. Исходя из наших исследований, первым необходимым дидактическим условием формирования профессиональных дисциплин на основе компетентностного подхода является определение параметров и их метрик для характеристики академической компетентности в рамках этих дисциплин. Установленные параметры, определяющие успешность результатов деятельности, т.е. параметры <A, B, C, PO, CHL>, где А, В, С параметры характеризующие уровни развития формализационных, конструктивных и исполнительских способностей, а параметры POL и CHL характеризуют полноту и целостность усвоенных (интериоризованных) знаний в рамках рассматриваемой дисциплины. Причем, метрики параметров А, В, С определяются исходя из методики основанной на акмеологическом подходе через следующий механизм (рис. 2).

Рис. 2. Модель оценки сложности проблемы

Согласно методике все учебные проблемы, решаемые будущим инженером кластеризованы на проблемы А, В, С типов, оценены по сложности экспертом (в раб/час) и могут быть заранее отложены на шкале АВС. Значения метрик параметров POL и CHL в рамках дисциплины, т.е. процент освоения материала будущим инженером определяется путем дидактического тестирования (рис. 3).

Рассмотрим техники тестирования на способности (тесты на АВС) и на знания (тесты на POL и CHL).

Рис.3. Модель уровня актуального развития АВС - способностей и объемов освоенных знаний будущим инженером (пунктирный профиль – пентагон) в рамках дисциплины

Вторым дидактическим условием проектирования профессиональных дисциплин на основе компетентностного подхода является разработка модели подготовки инженера (МПИ). Качество профессиональной подготовки инженера зависит от качества обучения профессиональным дисциплинам, т.е. от подготовки в рамках профессиональных дисциплин. Определение комплекса параметров и их метрик как составляющих компетенции инженера делает диагностичной цель такой подготовки – достижение студентом академической компетентности. Цель является системообразующим фактором для проектирования содержания и технологии обучения профессиональной дисциплине, введение метрик определяют форму представления содержания и средства, обеспечивающие обучение, а также мониторинг формирования академической компетентности. Назовем такую подготовку в рамках профессиональных дисциплин подготовкой в метрическом компетентностном формате. На рис. 4 приводится базовая функциональная модель подготовки инженера в метрическом компетентностном формате в виде шести взаимосвязанных моделей, каждая из которых выражает в разных аспектах третье и четвертое дидактические условия проектирования профессиональных дисциплин: 3) проектирование содержания в виде базы знаний и базы кластеризованных проблем, 4) проектирование технологии подготовки для достижения уровня академической компетентности. В качестве этих моделей выделены. 1. Модель эффективной деятельности обуславливает необходимость развития проектно-конструктивных способностей и обладание знаниями для результативной деятельности с высокими значениями показателей эффективности. 2. Модель оценки качества подготовки задает конкретные требования для оценки состояния академической компетентности обучающегося. 3. Модель оценки сложности проблемы определяет условия для сортировки учебных проблем по сложности. 4. Модель оптимального освоения зоны ближайшего развития задает дидактические условия интенсивного развития способностей и освоения знаний в рамках профессиональных дисциплин. 5. Модель декомпозиции учебного материала задает условия представления учебного материала в доступной форме для развития способностей и усвоения содержания дисциплины. 6. Модель организации виртуального кабинета определяет условия интенсификации подготовки инженера через технологизацию и автоматизацию процесса обучения.

Рис. 4. Функциональная модель подготовки инженера в рамках профессиональных дисциплин в метрическом компетентностном формате

Каждая модель, входящая в систему также реализует через себя заложенные в гипотезе педагогические принципы и подходы. При комплексном функционировании эти модели организуют срезу подготовки [Кирилова Г.И., 2008].

В целом, модель подготовки инженера в метрическом компетентностном формате функционирует следующим образом: из блока 1 (база проблем) поступает проблема типов А, В или С, при этом сложность проблемы соответствует зоне ближайшего развития будущего инженера, т.е. соответствует уровню развития проектно-конструктивных способностей и объемам усвоенных им знаний. Используя интериоризованные и неинтериоризованные ресурсы (база знаний – блок 3) и развитые на актуальный момент времени АВС способности (блок 2), инженер через свою деятельность решает проблему и получает результат. При этом в процессе деятельности через обратную связь будущий инженер получает приращение к своим способностям, т.е. величина нового значения А равна величине старого значения А плюс величина значения приращения DА. Аналогично изменяются значения величин (метрик) В и С. По такому же механизму неинтериоризованные знания становятся интериоризованными. Когда значения метрик А, В, С, POL, CHL у будущего инженера (штриховой профиль) становятся близкими к экспертному (сплошной профиль), то достигается точка целеполагания, т.е. обучающийся владеет компетенцией на уровне академической компетентности, в рамках профессиональных дисциплин.

Рассмотрим процесс постепенной интеграции шести модулей в единую модель подготовки инженера (МПИ).

Центральным «ядром» модели МПИ является модель эффективной деятельности (МЭД) (рис. 5). Эта модель получена в результате системного анализа деятельности инженера, в ней отражены основные факторы (параметры) определяющие эффективность деятельности инженера, и, как следствие, надежности получения им качественного результата. МЭД составляет идейную основу и конкретный механизм реализации компетентностного подхода  в МПИ.

Рис. 5. Модель эффективной деятельности инженера

В целом, в рамках разработки МПИ должны быть разработаны комплекс  взаимосвязанных моделей, которые, постепенно интегрируясь друг с другом, составят единую модель подготовки инженера в рамках профессиональных дисциплин, т.е. МПИ. Разумеется, в результате итерации двух моделей получается третья модель, которая поддерживает свойства первой, второй моделей и у нее появляются дополнительные свойства за счет организации системы качественно нового уровня. Процесс постепенной интеграции различных моделей в единую модель МПИ следующий. С моделью МЭД интегрируется модель оценки качества (МОК) подготовки, которая задает конкретные требования для оценки состояния академической компетентности будущего инженера и представляет собой пятилепестковую диаграмму (пентагон компетенции) (рис. 6).

Рис. 6. Модель оценки качества подготовки будущего инженера в рамках дисциплины

Согласно модели МОК каждый обучающиеся (о) может сравнить состояние своих значений <a(o), b(o), c(o), pol(o), chl(o)> параметров со значениями  <a(э), b(э), c(э), pol(э), chl(э)> параметров эксперта и сделать о качестве владения компетенцией (о конкурентоспособности с экспертом). Через МОК в МПИ проводится идея и реализуется механизм акмеологичсекого подхода, т.е. согласно которым будущий инженер стремится достичь «чемпионских» результатов в сфере решения профессиональных проблем.

Факт интеграции МЭД с МОК коротко обозначим как МЭД Å МОК, где знак Å будет означать интеграцию этих моделей в единую модель.

Далее с моделью (МЭД Å МОК) интегрируется модель оценки сложности (МОС) проблем. МОС так же была получена в результате системного анализа. В МОС сложность проблемы как информационного объекта R оценивается через трудность решения проблемы лучшим инженером (экспертом). При этом в качестве значения оценки трудности решения проблемы берется рекордное время (в часах работы), т.е. лучшие сортированные экспертные показатели (рис. 7).

Рис. 7. Модель оценки сложности проблем

В результате интеграции МЭД, МОК, МОС в составе МПИ имеем модель МЭД Å МОК Å МОС. В качестве четвертой модели в составе МПИ рассматривается модель оптимального освоения зоны ближайшего развития (ЗБР). Эта модель построена на основе введенного Выготским Л.С. понятия зоны ближайшего развития 

[Выготский Л.С., 1960], [Выготской  Л.С., 1998]. Через ЗБР в дидактической системе в основном реализуются принципы приросодосообразности, доступности, интенсификации в МПИ через известный педагогический механизм «обучение от простого к сложному», который в последствии будет заложен в технологию подготовки инженеров в компетентностном формате (рис. 8).

 

Рис. 8. Модель оптимального освоения зоны ближайшего развития

В качестве пятой модели в интегративном процессе при создании МПИ рассматривается модель декомпозиции учебного материала (МДМ), который задает условия представления учебного материала в доступной форме для развития способностей и усвоением знаний в рамках дисциплины (рис. 9).

Рис. 9. Модель декомпозиции учебного материала

Таким образом, в МДМ, учебный материал формируется исходя из принципов научности, природосообразности, доступности, актуальности и т.д.

Шестой составляющей МПИ является модель организации виртуального кабинета (МВК). Наличие виртуального кабинета преподавателя в Web-сети необходимое дидактическое условие для любой современной дидактической системы. При подготовке инженеров в компетентностном формате виртуальный кабинет через себя реализует следующие основные функции:

1.        Электронных образовательных ресурсов, т.е. в частности базу знаний и базу учебных проблем по дисциплине, и глобальную базу знаний, в общем.

2.        Интенсификация процесса обучения и мониторинг состояния развития способностей и объемов усвоенных знаний.

3.        Обработчик статистических данных и источник данных для экспертизы, т.е. экспертной системы для принятия решений.

4.        Представления учебного материала в доступно мультимедийном виде.

В целом, виртуальный кабинет преподавателя – это интеллектуализированное инструментальное средство поддержки учебного процесса при любой форме обучения (дневной, заочной, очно-заочной, дистанционной).

Разумеется, виртуальный кабинет организуется в какой-то среде, например MOODLE. MOODLE – это бесплатная интенсивно развиваемая система дистанционного образования, которая активно используется в 150 странах мира. Для преподавателя разработана методика организации кабинета без сетевой поддержки. Это связано с тем, что, работая в сети, преподаватель затратит много сетевого времени, а это, в конечном счете, выльется в большие финансовые затраты. По этой методике преподаватель среду Moodle на период разработки содержания (контента) дисциплины установит на свой локальный (персональный) компьютер и без лишних финансовых затрат разработает контент, который затем перенесет в сетевую среду для эксплуатации.

Таким образом, интеграция моделей МЭД Å МОК Å МОС Å ЗБР Å МДМ Å МВК образует качественно новую модель подготовки инженера в компетентностном формате и при этом каждая модель через свои механизмы с разных сторон вносит свой «вклад» в общую методологию подготовки инженера в компетентностном формате.

Литература

[Выготский Л.С., 1960] Развитие высших психологических функций / Л.С.Выготский. – М.: ЛПН СССР, 1960. – 182 с.

[Выготской  Л.С., 1998] Собрание сочинений: В 6 т. -  Т.2. Проблемы общей психологии / Л.С.Выготский. – М.: Педагогика, 1998. – 504 с.

[Кирилова Г.И., 2008] Принципы информационно-средового подхода к модернизации профессионального образования / Кирилова Г.И. // Казанский педагогический журнал, №8, 2008. – С. 15 – 18.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007] Мониторинг качества подготовки будущего инженера (бакалавра, магистра в компетентностном формате): учебное пособие / Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко, С.Д.Старыгина. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. – 80 с.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2008] Системный анализ деятельности инженера / Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко, С.Д.Старыгина. – Казань, Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. – 88 с.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Фатыхов Р.Х., Старыгина С.Д., 2005] Дидактическая система подготовки конкурентоспособных специалистов в области программной инженерии в условиях технологического университета / Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко, Р.Х.Фатыхов, С.Д.Старыгина, 2005 // Educational Technology & Society – 2005 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical /journal.html) - V.8. - N 3. - 120 c. – ISSN 1436-4522.

[Нуриев Н.К., Старыгина С.Д., 2005] Диагностика конкурентоспособности специалиста / Н.К.Нуриев, С.Д,Старыгина // Мониторинг качества воспитания и творческого развития конкурентоспособности личности: Мат. XIII Всерос. науч.–практич. конф. – Казань: Центр инновационных технологий, 2005. – С. 265 – 271.

[Старыгина С.Д., Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2008] Подготовка инженера в метрическом компетентностном формате в рамках профессионально-ориентированной  дисциплины / С.Д.Старыгина, Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко // Educational Technology & Society – 2008 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html) - V.11. - N 3. - 13 c. – ISSN 1436-4522.