Как учить физике инженеров. Теория

1.1. Модель профессиональной компетентности будущих инженеров

Понятие профессиональной компетентности специалистов для современной педагогической науки не является новаторским, и имеет определенное развитие в истории педагогики, так как теоретико-методические основы ее формирования в академической среде высшей школы являются неотъемлемой частью системы управления качеством профессиональной подготовки специалистов. Определение этого понятия является необходимым для осуществления процессов диагностики и формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Понятие «компетентность» (лат. competentia, от competo – совместно добиваюсь, достигаю, соответствую, подхожу) в словарях трактуется как «обладание знаниями, позволяющими судить о чем-либо», «осведомленность, правомочность», «авторитетность, полноправность» [217, 243]. Толковый словарь русского языка Ушакова Д. Н. трактует компетентность как осведомленность, авторитетность в разных вопросах, слово компетентный означает «способный, соответствующий, обладающий компетенцией, знающий, сведущий в определенной области» [243]. В процессе зарождения интеграционных концепций развития профессиональной компетентности указанное понятие трактовалось либо как сумма знаний, умений и навыков, приобретаемых в процессе обучения, либо как результат интеграции различных аспектов знаний (интеллектуальных, моральных, социальных, эстетических, политических). В современном научно-теоретическом исследовательском аппарате преобладают интегративные функционально-деятельностные тенденции, указывающие на способность и готовность личности к реализации профессиональной деятельности. «Компетентность – наличие у человека компетенций для успешного осуществления трудовой деятельности. Профессиональная компетенция – это способность успешно действовать на основе умений, знаний и практического опыта при выполнении задания, решении задачи профессиональной деятельности» [218, С. 10.].

Содержание понятия «профессиональная компетентность будущих инженеров» уточнялось и совершенствовалось следующими учеными. Белоновская И. Д. приводит определение понятия инженерной компетентности, как интегративного личностного качества, сущностью которого является готовность специалиста решать актуальные инженерные задачи, осознавая их социальную значимость и личную ответственность за результаты деятельности, необходимость постоянного совершенствования, благоприятную личностно-профессиональную перспективу [24, С. 98.]. Софьина В. Н. считает, что «профессиональная компетентность специалиста с высшим техническим образованием представляет собой динамично развивающуюся характеристику личности, интегрирующую способности, знания, умения, деловые и личностные качества, проявляющиеся во владении современными технологиями и методами решения профессиональных задач различного уровня сложности и позволяющие осуществлять профессиональную деятельность с высокой продуктивностью» [225, С. 13.].

В современной педагогической литературе разрабатывались различные модели профессиональной компетентности, в которых указывался определенный набор ключевых компетенций, необходимых для успешного осуществления должностных обязанностей и адаптации специалистов к условиям рынка труда. Интегративная структура понятия профессиональной компетентности будущих инженеров современными учеными определяется через взаимосвязь элементарных составляющих – компетенций. Матвеева Т. А. считает, что «профессиональная компетентность — результат подготовки студентов определенного направления подготовки, выраженный в уровне освоения соответствующих универсальных и профессиональных компетенций». Под компетенциями она понимает способность и готовность личности к той или иной деятельности. «Компетенции специалистов являются интегративным качеством, позволяющим осваивать и применять междисциплинарные знания и умения в профессиональной деятельности» [146, С. 6.]. Гладких В. Г. и Попов А. В. считают, что профессиональная компетенция будущих инженеров «представляется в общем виде как способность специалиста мобилизировать в профессиональной деятельности умения, а также обобщенные способы выполнения действий» [40, С. 89.]. Елагина Л. В. рассматривает компетенции как отчужденное, заранее заданное социальное требование (знания, представления, программы (алгоритмы) действий, системы ценностей и отношений) к образовательной подготовке личности, необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере. Компетентность она трактует как «актуальное, формируемое личностное качество, основывающееся на знаниях, интеллектуально и личностно-обусловленном опыте социально-профессиональной жизнедеятельности человека (то есть реальная деятельность в конкретных ситуациях)» [55, С. 28.].

Обобщение научно-педагогического опыта определения и уточнения понятия профессиональной компетентности будущих инженеров на основании различных педагогических подходов можно представить в Таблице 1.1.

Конструирование модели профессиональной компетентности будущих инженеров производилось с учетом запросов государственной политики и производственных отраслей, для которых осуществляется подготовка специалистов.

Указанная модель построена на описании видов профессиональной деятельности, включающей в себя функции и профессиональные действия специалистов, а так же специфику направления профессиональной подготовки будущих инженеров в процессе изучения физики. «Трудовая функция – набор взаимосвязанных действий, направленных на решение одной или нескольких задач процесса труда. В данном выше значении понятие трудовой функции используется в профессиональном стандарте и связано с понятием профессиональной компетенции в федеральных образовательных стандартах профессионального образования, так как действия, составляющие трудовую функцию в профессиональном стандарте, подразумевают наличие у работника определенных умений и знаний, а так же готовности их применять [218, С. 8.]. «Профессиональная деятельность – трудовая деятельность, требующая профессионального обучения, осуществляемая в рамках объективно сложившегося разделения труда и приносящая доход. Вид профессиональной деятельности: 1) определенные методы, способы, приемы, характер воздействия на объект профессиональной деятельности с целью его изменения, преобразования; 2) совокупность трудовых функций, требующих обязательной профессиональной подготовки, рассматриваемых в контексте определенной сферы их применения, характеризующейся специфическими объектами, условиями, инструментами, характером и результатами труда» [218, С. 7.].

На основании анализа и обобщения характеристик профессиональной деятельности инженеров для различных направлений подготовки, описанных в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования (ФГОС ВПО 2009 г.), можно выделить следующие обобщенные виды профессиональной деятельности инженеров: научно-исследовательская; организационно-управленческая; проектно-конструкторская; производственно-технологическая; сервисно-эксплуатационная. Анализ содержания указанных видов профессиональной деятельности инженеров позволил выделить функции и профессиональные действия специалиста, для качественного выполнения которых так же определено содержание необходимой физико-технической подготовки. Результат конструирования структуры профессиональной компетентности будущих инженеров отвечает на вопрос: «Каковы должностные обязанности и содержание деятельности инженера, и какими физико-техническими знаниями (с учетом специфики инженерной деятельности) он должен для этого обладать?».

Елагина Л. В. разграничивает компетенции в структуре профессиональной компетентности будущего специалиста на две группы, относящиеся: к самому себе как личности, субъекту жизнедеятельности; к деятельности, проявляющейся во всех ее типах и формах [55, С. 29]. Более точно проводит подобное разделение Чурляева Н. П., которая описывает «три группы компетентностей, относящиеся: 1) к деятельности человека, проявляющейся во всех ее типах и формах; 2) самому себе как личности, как субъекту жизнедеятельности; 3) взаимодействию человека с другими людьми» [262, С. 19]. С этих позиций предлагаемые в настоящей монографии компетенции отчасти совпадают с предлагаемым разграничением, что же касается формирования самосознания личностью себя как специалиста в процессе реализации учебно-профессиональной деятельности, то в предлагаемой в настоящей монографии модели опыт субъектного отношения студентов к самим себе дифференцированно проявляется в присвоении каждой из компетенций. Общая содержательная характеристика выбранных в предлагаемой модели профессиональных компетенций будущего инженера представляет собой построение дифференцированного с позиций специфики профессиональной подготовки, адекватного потребностям личности студента синтеза когнитивного, практического и личностного опыта профессиональной самореализации.

Ткачева И. А. считает, что «инженерная работа связана с созданием новой техники, совершенствованием технологий, организацией труда, принятием оперативных решений. Именно инженерам принадлежит важнейшая роль в претворении в жизнь решений, направленных на повышение качества и эффективности общественного производства, кардинальное увеличение производительности труда. Основной же задачей инженера является обеспечение оптимальных производственных показателей. Инженерная деятельность связана с регулярным применением научных знаний для создания искусственных технических объектов – сооружений, устройств, механизмов, машин и т. д.» [242, С. 100]. Объект профессиональной деятельности – явление, предмет, процесс, на который направлено воздействие в процессе трудовой деятельности [218, С. 7.]. Корнилов И. отмечает, что инженерная деятельность – это деятельность по интеллектуальному обеспечению процессов создания искусственных систем в соответствии с социотехническими потребностями общества [112].

В ФГОС ВПО 2009 г. исключено обозначение «инженер», однако практическая направленность профессиональной технической подготовки студентов должна соответствовать квалификационным должностям служащих, определяемых реалиями и возможностями их последующего трудоустройства. В действующем квалификационном справочнике должностей руководителей, специалистов и других служащих [от 21 августа 1998 г. №37], рекомендованном для применения на предприятиях, в учреждениях и организациях различных отраслей экономики независимо от форм собственности и организационно-правовых форм, приводится указание наименований должностей, в которых широко используется обозначение «инженер».

В целях унификации квалификационных характеристик для направлений профессиональной подготовки, осуществляемой на основании ФГОС ВПО 2009 г., с использованием перечня специальностей высшего профессионального образования [от 12 января 2005 г. №4] был произведен выбор 256 специальностей, имеющих квалификацию «инженер». Дальнейшее определение соответствия специальностей (выбранных по квалификационному признаку «инженер») ФГОС ВПО 2009 г. производилось на основании приказа Министерства образования и науки РФ «Об установлении соответствия направлений подготовки высшего профессионального образования, подтверждаемого присвоением лицам квалификаций (степеней) „бакалавр“ и „магистр“, перечни которых утверждены приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 сентября 2009 г. №337, направлении подготовки (специальностей) высшего профессионального образования, подтверждаемого присвоением лицу квалификации (степени) „специалист“, перечень которых утвержден постановлением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2009 г. №1136, направлениям подготовки (специальностям) высшего профессионального образования, указанным в Общероссийском классификаторе специальностей по образованию ОК 009—2003, принятом и введенном в действие постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 30 сентября 2003 г. №276-ст.» [от 20 мая 2011 года].

На основании ФГОС ВПО 2009 г. для направлений подготовки, имевших ранее квалификацию «инженер» был произведен анализ профессиональных компетенций (ПК), формируемых в процессе изучения дисциплин математического и естественнонаучного цикла, в состав которых входит физика. Для каждого направления подготовки ФГОС ВПО 2009 г. определяет соответствующий набор видов профессиональной деятельности, и в целях моделирования профессиональной компетентности будущих инженеров обобщение этих наборов было сделано следующим образом. Будущий инженер готовится к следующим видам профессиональной деятельности: научно-исследовательской, организационно-управленческой, проектно-конструкторской, производственно-технологической, сервисно-эксплуатационной.

В требованиях к результатам освоения основных образовательных программ бакалавриата для выбранных направлений подготовки ФГОС ВПО 2009 г. определяет уникальный набор профессиональных компетенций, распределенных по видам деятельности в соответствии с профессиональной спецификой направления подготовки. К примеру, рассмотрим содержание профессиональной компетенции ПК-4, формируемой в процессе изучения дисциплин математического и естественнонаучного цикла для различных специальностей в целях освоения проектно-конструкторской деятельности. В ФГОС ВПО 2009 г. для направления подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» профессиональной деятельности «проектно-конструкторская» соответствует ПК-4: «разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных». Для направления подготовки 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» вид деятельности определен как «расчетно-проектная», но согласно обобщению видов профессиональной деятельности, этот вид деятельности можно отнести к проектно-конструкторской. Относящаяся к указанному виду деятельности ПК-4, формулируется следующим образом: «умеет производить технико-экономический анализ, комплексно обосновывать принимаемые и реализуемые решения, изыскивать возможности сокращения цикла выполнения работ, оказывать содействие подготовке процесса их выполнения и обеспечения необходимыми техническими данными материалами, оборудованием».

Таким образом, для каждого направления профессиональной подготовки существует свой, дифференцированный по профессиональным задачам набор профессиональных компетенций, формируемых в процессе изучения курса физики. Этот набор ФГОС ВПО 2009 г. обобщает профессиональные компетенции в соответствии с видами деятельности, которые так же для каждого направления подготовки имеет свои нюансы. Но, имея в виду реализованную возможность обобщения видов профессиональной деятельности и используя его результаты, для каждого направления профессиональной подготовки в ФГОС ВПО 2009 г. можно выбрать соответствующие профессиональные компетенции, содержание которых определяется стандартом.

Значит, можно говорить, что профессиональная компетентность будущих инженеров характеризуется набором профессиональных компетенций, определенных ФГОС ВПО 2009 г. (и уникальных для каждого выбранного направления подготовки), которые можно объединить в группы в соответствии с обобщенными видами профессиональной деятельности будущих инженеров.

В качестве образца, приведем пример распределения профессиональных компетенций, определенных ФГОС ВПО 2009 г. по обобщенным видам профессиональной деятельности для отдельных направлений подготовки.

Сноска* показывает, что для направления подготовки 190600 —«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» в ФГОС ВПО 2009 г. указанные в таблице профессиональные компетенции, соответствующие сервисно-эксплуатационной деятельности не относятся к компетенциям, формируемым в процессе изучения дисциплин математического и естественнонаучного цикла, и подобные исключения существуют для различных направлений профессиональной подготовки.

В процессе изучения дисциплин математического и естественнонаучного цикла ФГОС ВПО 2009 г. предусматривает формирование ограниченного количества профессиональных компетенций. Например, для направления подготовки 220100 – «Химия» в процессе изучения указанных дисциплин определены только общекультурные компетенции ОК-6 – ОК-9 и ОК-12 – ОК-14. А для направления подготовки 151900 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» – 7 общекультурных компетенций и всего две профессиональных ПК-3 и ПК-5 (относящихся к проектно-конструкторской деятельности), однако другие виды деятельности и относящиеся к ним профессиональные компетенции в ФГОС ВПО 2009 г., разумеется, определены.

Предлагаемая модель профессиональной компетентности будущих инженеров в целом предполагает разбиение всех указанных в ФГОС ВПО 2009 г. профессиональных компетенций на группы, соответствующим обобщенным видам профессиональной деятельности. Однако, не смотря на то, что ФГОС ВПО 2009 г. рекомендует к формированию ограниченный набор профессиональных компетенций в процессе математических и естественнонаучных дисциплин, профессиональная компетентность будущих инженеров не ограничивается отобранным набором.

Технологически процесс изучения физики может быть преимущественно ориентирован на достижение оптимального уровня ограниченного набора профессиональных компетенций, рекомендованных ФГОС ВПО 2009 г. к формированию в процессе изучения математических и естественнонаучных дисциплин. Формирование в процессе изучения физики остальных профессиональных компетенций, определенных ФГОС ВПО 2009 г. для данного направления подготовки, и в совокупности определяющих состав и содержание профессиональной компетентности будущих инженеров, на наш взгляд, не является недопустимым противоречием. Наличие рекомендованного ФГОС ВПО 2009 г. для формирования в процессе изучения математических и естественнонаучных дисциплин набора профессиональных компетенций, в то же время является разумным ограничением многочисленного списка профессиональных компетенций, соответствующего определенным видам профессиональной деятельности. Поскольку состав профессиональных компетенций и их содержание в ФГОС ВПО 2009 г. представлено в соответствии со спецификой профессиональной подготовки, модель профессиональной компетентности будущих инженеров должна иметь две части: инвариантную (общую для всех направлений профессиональной подготовки) и дифференцированную по профилю подготовки. Модель профессиональной компетентности будущих инженеров отражает основную цель – достижение готовности будущего инженера к реализации профессиональных функций и действий специалиста на основании полученных физико-технических знаний в процессе выполнения обобщенных видов профессиональной деятельности инженера в соответствии со спецификой направления профессиональной подготовки.

Таблица 1.3.

Модель профессиональной компетентности будущих инженеров

Представленная модель профессиональной компетентности будущих инженеров была сконструирована на втором (теоретико-конструирующем) этапе научно-педагогического исследования (2008—2009): на основании действующего в то время ФГОС ВПО 2009 г. Третий опытно-экспериментальный этап проведенного исследования (2009—2012) подтвердил эффективность разработанной методической системы. Тенденция высокого темпа общественного развития выражена в появлении новых ФГОС ВПО, однако, существующая преемственность совершенствования профессиональной инженерной подготовки в стандартах 2013 года и проектах ФГОС ВПО 3+ не упраздняет возможности использования предложенной модели профессиональной компетентности будущих инженеров. Для выяснения существующей тенденции непротиворечивой последовательной модернизации профессиональной подготовки в статье [86] приведен сравнительный анализ образовательных стандартов высшего профессионального образования разных поколений (ГОС ВПО 1995 г., 2001 г.; ФГОС ВПО 2009 г., 2013 г. и проекта ФГОС ВПО 3+) по направлению подготовки (на примере электротехнического направления), квалификации (степени) и видам профессиональной деятельности.

ГОС ВПО 1995 г. отличается от последующих стандартов тем, что в нем прописаны требования (упраздненные в стандартах следующих поколений) к знаниям и умениям, определяемые словами: иметь представление, понимать, быть знакомым, владеть. Условия реализации образовательной программы в ГОС ВПО 1995 г. отсутствуют, в последующих поколениях стандартов они разработаны подобно. Анализируя общую динамику изменений содержания ГОС и ФГОС ВПО, можно обнаружить следующие тенденции: расширилась область применения образовательного стандарта, стандарты стали применимы к большему числу специальностей; изменились требования к подготовке выпускников; произошел качественный переход в требованиях: от набора знаний, умений и навыков и умению решать профессиональные задачи к компетенциям; разработаны требования к условиям реализации образовательной программы, а именно к разработке основных образовательных программ подготовки, к учебно-методическому обеспечению учебного процесса, к материально-техническому обеспечению учебного процесса, к организации практик; приложением к ФГОС ВПО 3-го и 3+ поколения стала примерная основная образовательная программа. В ФГОС ВПО 3+ дифференцированы общие требования к уровню сформированности компетенций: обязательный минимум сформированности и продвинутый уровень сформированности (по усмотрению вуза). ФГОС ВПО 3+ предполагает делегировать вузам детализацию основных образовательных программ через развертывание приведенной в стандарте структуры требований, уточнение состава общих и профессиональных компетенций выпускников и уровней их сформированности, а так же согласование их с региональными работодателями. ФГОС ВПО 3+ содержит общие квалификационные требования к профессорско-преподавательскому составу вузов по данному направлению подготовки.