Формирование компетентности творчества у студентов техических университетов

Бахарев Николай Петрович

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ ТВОРЧЕСТВА У СТУДЕНТОВ .

УДК 372.862

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ ТВОРЧЕСТВА У СТУДЕНТОВ ТЕХИЧЕСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

© 2016

Бахарев Николай Петрович, доктор педагогических наук, профессор кафедры «Сервис технических и технологических систем» Поволжский государственный университет сервиса, Тольятти

Аннотация. Рассматривается проблема формирования креативной составляющей профессиональной компетентности у специалистов технического направления подготовки в технических университетах, что является необходимой составляющей при проведении модернизации экономики и высшего технического образования. Современному специалисту приходятся решать разнообразные технические задачи, которые условно можно разделить на три уровня: использование известных технических решений (первый уровень), оптимизация параметров известных технических решений (второй уровень), решение творческой инженерной задачи (третий уровень). Формирование эффективно развивающегося современного производства невозможно без успешного решения проблемы создания новых прогрессивных технических решений. Решение данной проблемы связано с реформированием процесса подготовки студентов в техническом вузе. Действующая модель подготовки технического специалиста не обеспечивает формирование у студентов компетентности для решения задач третьего уровня. Для перехода на творческий уровень подготовки технического специалиста (магистра) необходимо действующую модель подготовки дополнить комплексом мер, обеспечивающих формирование у студента креативности при решении различного вида проблемных технических задач. К таким мерам относятся введение дополнительного блока дисциплин, изучающих методологию создания новых технических решений, совершенствование преподавание специальных дисциплин, заключающееся во введении в них творческой основы, переход на реальное проектирование изделий, элементов и технологий современного производства. Обосновывается необходимость обучения будущих технических специалистов выявления технических и физических противоречий в существующих технических системах.

Ключевые слова: непрерывная многоуровневая профессиональная подготовка, креативность, творчество, креативная составляющая профессиональных компетенций, методология технического творчества, методы решения инженерных задач.

FORMATION OF COMPETENCE OF CREATIVITY AT STUDENTS OF TEKHICHESKY

UNIVERSITIES

© 2016

Bakharev Nikolay Petrovich, doctor of pedagogical sciences, professor of «Service of technical and technological systems» Volga State University of Service, Togliatti

Abstract. The problem of formation of a creative component of professional competence at specialist of the technical direction of preparation at technical universities is considered that is a necessary component when carrying out modernization of economy and the higher technical education. To the modern specialist have to solve various technical problems which can conditionally be divided into three levels: use of the known technical solutions (first level), optimization of parameters of the known technical solutions (second level), solution of a creative engineering task (third level). Formation of effectively developing modern production is impossible without successful solution of the problem of creation of new progressive technical solutions. The solution of this problem is connected with reforming of process of training of students in technical university. The working model of training of the technical specialist doesn't provide formation at students of competence for the solution of problems of the third level. For transition to the creative level of training of the technical specialist (master) it is necessary to add the working model of preparation with a package of measures, the problem technical tasks providing formation at the student of creativity at the solution of various look. Treat such measures introduction of the additional block of the disciplines studying methodology of creation of new technical solutions, improvement the teaching special disciplines consisting in introduction to them of a creative basis, transition to real design of products, elements and technologies of modern production. Need of training of future technical specialists of identification of technical and physical contradictions for the existing technical system is proved.

Keywords: Continuous multi-level training, creativity, creativity, creative component of professional competences, methodology of technical creativity, methods of the solution of engineering tasks.

Развитие отечественной науки и промышленности обязательно должно предусматривать проведение коренных изменений технического и технологического образования в технических университетах страны. Данное изменение должно быть основано на парадигме подготовки современного технического специалиста в зависимости от потребностей экономики, экологии, культуры, общества сегодняшнего и завтрашнего дня. У специалистов технического направления - выпускников Российских университетов должны быть сформированы компетентности в области проектирования, разработки, эксплуатации, машин, аппаратов, устройств техники различного назначения, которые не уступают лучшим мировым образцам, а, в конечном счёте, и превосходят их по техническим, экономическим, экологическим и другим показателям. Различные технические задачи, которые приходится решать сегодня специалисту, бакалавру и магистру современного производства (машиностроительного, электротехнического), независимо от характера деятельности, можно условно, согласно работам,

опубликованным ранее [3, с. 71] и [4, с. 32], разделить на три ступени.

Первая ступень - проектирование и разработка технических систем на основе известных технических решений конструкций машин, аппаратов, устройств и технологий. В историческом плане в мире имеется значительный научный и производственный опыт создания элементов технической культуры (устройства - конструкции, способы - технологии, искусственно создаваемые вещества). Известные технические решения могут применяться в новых проектируемых и создаваемых комплексах, машинах, аппаратах, устройствах претерпевая несущественные изменения и модернизацию. При этом функциональная сущность, назначение и характеристики таких решений практически не меняются или их изменение незначительно.

Применение технических решений первой ступени не создаёт противоречий, и имеет, как правило, единственное конструкционное и технологическое исполнение. Применяя известные технические решения

Бахарев Николай Петрович

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ ТВОРЧЕСТВА У СТУДЕНТОВ ...

первой ступени, выпускник технического университета способствует поддержанию созданного ранее технического и технологического уровня производства. Совершенствования и модернизация известные технические решения в существующем производстве позволяет, во-первых, сохранить технический уровень современного производства, во-вторых, расширить его номенклатуру и даже несколько повысить качество продукта. К сожалению, значительного, кардинального эффекта на первой ступени невозможно достигнуть. Примерами решения таких технических задач, например, для технолога-машиностроителя можно считать внедрение различных вспомогательных устройств металлообработки, усовершенствованных местными изобретателями-рационализаторами, замена марки активных материалов, например, применение электротехнической стали для магнитопровода зарубежной марки более высокого качества с улучшенными магнитными характеристиками. Подобный способ решения технических задач важен для современного производства, но он не способствует кардинальному совершенствованию и развитию инженерной мысли для формирования технологического процесса и производства будущего, соответствующего мировому уровню. Очевидно, для решения технических и технологических задач современного производства, оснащённого существующим оборудованием и технологиями необходима подготовка в техническом университете специалистов первой ступени - бакалавров.

Ко второй ступени следует отнести - модернизацию и качественное совершенствование выходных характеристик и параметров известных технических решений (устройств, способов, веществ). На второй ступени модернизация и качественное совершенствование параметров конструкций машин, аппаратов, устройств, технологических процессов должно осуществляться на основе научных аналитических, модельных теоретических и экспериментальных исследований, нахождения оптимального состояния различных основных и вспомогательных параметров с учётом внешних и внутренних условий производства. Постановка технических задач второй ступени обязательно должна приводить к техническому противоречию. Техническое противоречие возникает тогда, когда при улучшении какого-либо параметра или выходной характеристики технического объекта, происходит ухудшение какого-либо другого или других. Приведём примеры технических противоречий некоторых технических задач. При повышении производительности операции токарной обработки вала за счёт увеличения скорости резания происходит, как правило, увеличение шероховатости обработанной поверхности. Уменьшение величины воздушного зазора способствует повышению магнитной индукции электромеханического двигателя. Вместе с тем повышается вероятность касания ротора со статором и возникновения поломок.

Следовательно, вначале решения технической задачи второй ступени, специалист должен определить наличие технического противоречия. Решение технической задачи второй ступени будет сводиться к разрешению имеющегося технического противоречия. Каждый специалист знает, что любая инженерная задача имеет множество решений. Миссия технического специалиста заключается в том, чтобы определить оптимальное техническое решение из имеющегося множества на основе сформированных у него за время учёбы в университете компетенций (владений, умений, знаний). Такие задачи называют инженерными. Потребность в решении подобных задач на производстве требует несколько иного подхода к подготовке бакалавра в техническом университете, чем это определяется федеральным стандартом.

Существует два пути разрешения технического противоречия в технических задачах второй ступени.

Первый путь - аналитический. На основе анализа технической задачи с применением теории математического или физического моделирования, проведения под-

робных математических расчётов, построения логических, экономических или иных схем сравнения определяются основные параметры технического объекта или его выходные характеристики, которые могут являться оптимальными с определённой степенью вероятности. Данная последовательность решения технической задачи, как правило, не приводит к полному разрешению технического противоречия. Противоречие может быть разрешено только частично. В этом случае (при таком подходе) возможно максимальное обеспечение требуемого полезного свойства объекта, а вредное свойство или характеристика сводится до минимума.

Следовательно, специалист или бакалавр, подготовленный в техническом университете по модернизированной образовательной программе, обязан определить в технической задаче второй ступени компромиссное решение между полезным и вредным свойствами объекта. Задачи подобного типа называют компромиссными [3]. Приведём примеры решения технических задач второй ступени (компромиссных). Компромиссным решением можно считать проектирование асинхронного двигателя на базе выбора высокоточных подшипников, обеспечивающих минимальную величину воздушного зазора и, как следствие, повышенные энергетические параметры. Увеличение ширины паза якоря электрической машины постоянного тока приводит: с одной стороны к снижению плотности тока, уменьшению температуры обмотки (положительные факторы), с другой стороны, к увеличению магнитной индукции в зубцах и, как следствие, к увеличению тока намагничивания, увеличению электрических потерь и к снижению коэффициента полезного действия машины (отрицательные факторы). Следующее компромиссное решение заключается в увеличении пускового момента асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором за счёт увеличения глубины паза ротора (положительный фактор). Увеличение высоты паза короткозамкнутого ротора, приводит к снижению энергетических показателей двигателя: коэффициента полезного действия и коэффициента реактивной мощности (отрицательные факторы). Поиск решений задач второй ступени на основе оптимизации параметров технической системы позволяет повысить уровень современного производства, что положительно отражается на качестве и стоимости производимого товара.

Следует заметить, что оптимизация технических решений или «компромиссный» путь решения задач второй ступени является методом эволюционным, экстенсивным, что зачастую не соответствует динамичному развитию технического прогресса. Эволюционное развитие технических систем, как правило, ограничивается пределом вводимых новшеств и модернизаций и требует в дальнейшем кардинальных, качественных изменений для более значительных «прорывов» в идеологии их дальнейшей применимости.

Второй путь поиска решения противоречия в технической системе - устранение вредного свойства при условии полного сохранения основного полезного свойства технической системы. Другими словами, данное решение состоит в поиске варианта разрешения существующего противоречия. Второй путь инженерного решения технической задачи приводит к необходимости формирования творческого пути решения.

Технические задачи с творческим подходом к их решению относятся к задачам третьей ступени, решение которых под силу специалистам следующего уровня -магистрам (инженерам), прошедших подготовку в технических университетах по модернизированным инновационным образовательным программам. Решение технических задач третьего уровня выводит на качественно новый прогрессивный методический путь - создание изобретений и полезных моделей

С повышением ступени технических задач возрастает их значимость для производства. Как показывает мировой и отечественный опыт развития промышленности,

Бахарев Николай Петрович педагогические

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ ТВОРЧЕСТВА У СТУДЕНТОВ ... науки

например, машиностроительной, электротехнической, электроэнергетической, электронной и других, самым важным фактором их развития является решение технических задач третей ступени. Только в данном случае создаются инновационные, высокопроизводительные, соответствующие тенденциям развития современной науки и техники, автоматизированные производственные системы. Творческий путь развития производства и промышленности позволяет выйти на мировой уровень создания высококачественных и экологически безопасных товаров с удивительно высокими техническими показателями и характеристиками.

Проанализируем подготовку технического специалиста (бакалавра, магистра) в современном отечественном университете к решению отмеченной проблеме на примере образовательной программы направления подготовки «Технологические машины и оборудование».

Начиная с дисциплины «Основы технологии машиностроения», а затем, продолжая изучать последовательно такие дисциплины, как «Технология конструкционных материалов», «Материаловедение», «Теория механизмов и машин», «Технология производства бытовых машин и приборов (БМП», студент получает информацию о состоянии уровня современной техники в изучаемой области, рассматривая известные технические решения. По мере изучения дисциплин этого цикла у студента формируются компетентности в форме владения, знаний и умений в области существующих современных достижений в технике и технологиях машиностроения, а также в области сопряжённых знаний, расширяющих профессиональную эрудицию, приобретаются необходимые компетентности для будущей производственной деятельности. Методика изучения указанных дисциплин сводится к следующему: «во всём мире и в России производят по следующим принципам и технологиям, получается неплохо и даже иногда отлично, следовательно, вы, как будущие специалисты, сегодня и в будущем будете делать именно таким образом». Формирование компетенций будущих специалистов происходит в сфере запоминания сегодняшнего состояние дел в производстве, и моделирования логики развития определённых технических систем, объектов и существующих проблем в различных технических задачах. При таком подходе молодой способный специалист в состоянии представить для себя тенденции развития техники и технологий в профессиональной сфере своей деятельности и даже представить новые широко востребованные и желаемые сегодня параметры и характеристики разрабатываемых и проектируемых технических объектов в будущем.

Первая ступень подготовки специалиста в техническом университете соответствует освоению студентом имеющейся отечественной и зарубежной информации и формированию у него необходимых знаний, умений и владений для поддержания и некоторого продвижения вперёд производства. Первая ступень подготовки специалиста в университете соответствует информационной ступени. Студент, успешно прошедший первую ступень подготовки способен решать производственные задачи первой ступени.

Одновременно изучая дисциплины естественнонаучного цикла, такие, как «Высшая математика», «Информатика», «Физика», «Химия», «Механика», «Методы оптимизации» и другие, студент постигает картину мира, физическую сущность явлений, лежащих в основе практически всех технических проблем, задач и, соответственно, решений в сфере профессиональной деятельности. Овладев на первой ступени информацией о состоянии уровня развития современной техники и, руководствуясь методами оптимизации технических решений, на второй ступени студент начинает применять эти знания и умения для изучении специальных дисциплин на совершенно новом, оптимизационном уровне. Теперь идея методологии обучения сводится к следую-20

щему определению: «при определённых условиях техническая система функционирует так, что для получения более высокого положительного эффекта требуется либо изменить условия, либо, параметры объекта».

В дисциплинах «Новые конструкционные материалы», «Основы механической и физико-химической обработки материалов», «Прогрессивные методы и технологии обработки материалов», «Автоматизированные линии, оборудование и гибкие производственные системы» и др. по мере их изучения происходит всё большая интеграция информации и оптимизации. Эта интеграция закрепляется при курсовом и дипломном проектировании, задачами которого является оптимизация заданных технических систем и объектов техники при существующих условиях производства. В результате, в идеале получаем специалиста способного, используя современный аппарат оптимизации (математическое, физическое, аналоговое моделирование технических систем, аналитическое исследование моделей и т.п.), не только поддерживать уровень современного производства, но и осуществить некоторое развитие его инновационного уровня. Специалист в состоянии решать задачи второй ступени только на основе дисциплин естественнонаучного и математического блока.

В более ранних работах автором было установлено, что действующая в прошлом система подготовки инженера не обеспечивала формирования компетентности специалиста для решения задач третьего уровня. Выпускник технического вуза был не способен создавать новые креативные, патентоспособные технические решения, поскольку не был знаком с методологией творчества. В образовательных программах практически многих технических направлений и специальностей не содержится ни одной дисциплины, в которой излагалась бы методика или теория создания новых технических решений, не говоря уже о практикуме, обеспечивающем формирование у студента необходимых умений в области технического творчества. Как правило, специалист, стремящийся к творческому отношению к работе, осваивает основы теории создания изобретений самостоятельно, либо на курсах повышения квалификации.

Для перехода на творческий уровень (третья ступень) подготовки магистра действующую модель для технического специалиста необходимо дополнить комплексом мер, обеспечивающих формирование у студентов креативности при решении различного вида проблемных технических задач в том числе и в различных специальных дисциплинах.

Отличительную часть предлагаемой модели подготовки креативного специалиста высокого технического уровня составляют, во-первых, дисциплина (блок дисциплин), изучающая методологию создания новых технических решений, например, «Методы технического творчества» (МТТ), во-вторых, блок специальных дисциплин, изучаемых на третьем, творческом уровне, в третьих, это некоторое изменение структуры изучаемых специальных дисциплин с ориентацией их на создание новых, инновационных технических решений, обладающих новизной и патентоспособностью. Только такая перестройка модели высшего технического образования позволит вывести подготовку специалиста на новый, более высокий интеллектуальный и инновационный уровень. Для успешного решения данной проблемы подготовки технического специалиста необходимо дополнить (или изменить) Федеральный государственный образовательный стандарт требованиями формирования к студента умения создавать новые прогрессивные инновационные технические решения в своей области на основе проведения аналитических исследований, позволяющих разрешать существующие технические противоречия и оптимизации получаемых технических решений.

Чтобы перейти на творческий уровень обучения, необходимо коренным образом перестроить содержание и методику преподавания специальных дисциплин АНИ: педагогика и психология. 2016. Т. 5. № 2

Бахарев Николай Петрович

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ ТВОРЧЕСТВА У СТУДЕНТОВ ...

направленную на нахождение проблем в технических системах и решений, кардинально изменяющих форму, конструкцию, процессы и т.д. [5-11]. Этого можно достигнуть только тогда, когда все преподаватели специальных дисциплин овладеют методологией технического творчества и будут способны реализовать интеграцию МТТ с другими, главным образом с системообразующим специальными дисциплинами направления подготовки, включая выполнение курсовых и дипломных проектов на творческом уровне.

В этом случае обучение студентов созданию новых прогрессивных технических решений на первом этапе должно формировать компетентность в выявлении технического и физического противоречий в различных технических системах, являющихся системообразующими в данной сфере профессиональной деятельности. Если студенты научаться выявлять технические противоречия, то решение задачи подготовки креативного специалиста значительно облегчается, так как осуществляется переход от хаотичного, бессистемного поиска решения к системному, осмысленному. Для выявления противоречий в технических задачах в имеющейся литературе существуют специальные алгоритмы в различных литературных источниках, например, в работах Г.С. Альтшуллера [1, с. 67], М.М. Мееровича [2, с. 381] и других.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. -М.: Советское радио, 1979.-176 с.

2. Меерович М. Технология творческого мышления / Марк Меерович, Лариса Шрагина. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Альпина Паблишер, 2016.-506 с.

3. Гордеев А.В. Усиление творческой составляющей основной путь повышения уровня подготовки инженера // Вектор науки ТГУ, Серия Педагогика, психология, № 3(6), 2009, с. 71-73

4. Бахарев Н.П., Гордеев А.В. Повышение уровня креативности бакалавров и магистров технического и технологического направления подготовки. Наука -промышленности и сервису: сб. ст. VI международной научно-практической конференции. Ч. III / Поволжский гос. ун-т сервиса. - Тольятти: Изд-во ПВГУС, 2012. -416 с. (С 32-46).

5. Коновальчук В.И. К вопросу творческого развития личности // Балтийский гуманитарный журнал.

2013. № 4. С. 20-23.

6. Минияров В.М., Миниярова В.А. Реализация диалогической технологии совместного творческого обучения в вузе // Самарский научный вестник. 2014. № 2 (7). С. 64-68.

7. Третьякова Е.М. Пути повышения эффективности творческой самостоятельной работы студентов // Балтийский гуманитарный журнал. 2014. № 4. С. 111113.

8. Яковлева Е.Л. Эксклюзивная инклюзивность творческой личности // Карельский научный журнал. 2015. № 1 (10). С. 27-30.

9. Махортова В.К. Национальная инновационная система России: современный уровень и перспективы развития // Актуальные проблемы экономики и права.

2014. № 2 (30). С. 55-60.

10. Павлова Е.С., Никитина М.Г. Формирование творческого подхода к математическому материалу у школьников и студентов // Балтийский гуманитарный журнал. 2015. № 1 (10). С. 133-135.

11. Зубков А.Ф., Пономарева Н.В. Построение ква-лиметрии компетенций в процессе обучения в высшей школе // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. Т. 1. № 6 (28). С. 80-84.