Создание инновационно-образовательного кластера как одного из механизмов совершенствования подготовки специалистов в области нанотехнологий

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «ОБРАЗОВАНИЕ»

СОЗДАНИЕ ИННОВАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА КАК ОДНОГО ИЗ МЕХАНИЗМОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ1

В.М. Юрьев, Ю.И. Головин, М.С. Чванова

В статье рассматривается практика формирования инновационно-образовательного кластера подготовки специалистов в области нанотехнологий.

Ключевые слова: кластерный подход, подготовка специалистов в области нанотехнологий, инновационно-образовательный кластер.

Образование сегодня становится производительной отраслью единого хозяйства страны, т. е. в ней создается товар, обладающий определенной потребительской стоимостью и стоимостью, определяемой через конкуренцию в рамках рыночных отношений. Следовательно, наивысшими качествами обладает тот образовательный товар, который наиболее конкурентоспособен. По мнению ученых, старая, традиционная система образования уже не в состоянии удовлетворить ни реальный сектор экономики, ни социальную сферу высокопрофессиональными кадрами специалистов, соответствующих требованиям нынешнего этапа научного, технического и социального развития общества.

Особенно остро эта проблема стоит в области подготовки специалистов для наукоемких отраслей, которая требует не только высококлассного профессорско-преподавательского состава, новейшего оборудования и динамичного обновления содержания обучения, но, прежде всего, изменения образовательной парадигмы. Каким образом должна измениться технологическая основа подготовки современного специалиста? Подойти к ответу на данный вопрос представляется

1 Тема поддержана грантом РГНФ № 07-06-00540а в 2007 г.

Отдельные результаты получены в рамках проекта, поддержанного грантом РГНФ № 07-02-04004а в 2007 г.

Инновационная образовательная программа ТГУ им. Г.Р. Державина поддержана в рамках национального проекта «Образование» в 2007 г.

возможным на основе учета тенденций развития наиболее прогрессивных механизмов совершенствования экономической и социальной среды.

Одним из таких механизмов в последнее время можно считать т. н. кластерный подход. Речь идет об объединении, укрупнении, своеобразной агломерации в функциональном, а чаще всего - в географическом смысле разных учреждений и производств вокруг интеллектуального, мозгового центра (как правило, известного университета, типа Гарвардского). Такой подход в отношении биотехнологии, например, с успехом был использован в США, в Европе - Великобритании, Германии, Финляндии, в Азии - Японии, Южной Корее, Израиле, в последнее время это пытается сделать Сингапур. Как некоторый аналог кластерного подхода триада: «наука - образование - практика» находит применение в современной России в медико-социальной сфере, в производстве, наметились некоторые тенденции его использования в образовательной деятельности.

В качестве примера активизации усилий в данном направлении представляется деятельность Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина.

Одним из важных этапов развития Тамбовского государственного университета является формирование такой системы образования, которая способна дать новую генерацию специалистов, подготовленных для осуществления всех инновационных преоб-

разований в экономике и социальной сфере региона. Главной целью университета является формирование у студентов способности эффективно применять знания и умения на практике при создании новой конкурентоспособной, наукоемкой продукции. Причем эти умения должны формироваться как в недрах самого учебного процесса, так и в результате самостоятельной практической деятельности в специально развитой инфраструктуре (студенческие учебно-научно-инновационные комплексы, бизнес-инкубаторы технологий, научные и инновационно-образовательные лаборатории).

Подготовка специалистов наукоемких специальностей требует изменений как в содержании, так и в организации учебного процесса. В учебные планы необходимо вводить специальные дисциплины, формирующие знание теоретических основ исследовательской и инновационной деятельности. Речь также идет о введении предпринимательских идей в содержание существующих курсов. А новые образовательные технологии должны быть направлены на формирование у студентов методологической культуры научно-исследовательской и инновационной деятельности.

Фактически речь идет о новой системе образовательной деятельности. Линейность соподчиненности различных этажей иерархии системы образования заменяется формированием неформальных центров, консолидирующих различные образовательные структуры, независимо от их организационно-правовой формы и схемы финансирования, в единый организм, связанный общностью целей и сбалансированной реализацией интересов каждого.

Организационной формой консолидации усилий заинтересованных сторон для достижения конкурентных преимуществ специалистов являются кластеры. По опыту зарубежных государств взаимодействие целых групп отраслей внутри кластеров способствовало росту занятости, инвестиций и ускорению распространения передовых технологий в национальной экономике. Непременным условием создания кластера является наличие вузов и НИИ. Кластеры - эффективный инструмент, способствующий экономическому развитию и повышению конкурен-

тоспособности. Сотрудничающие, взаимодополняемые группы компаний, организаций, включая университет, сопутствующих отраслей и институтов призваны повысить национальную и региональную конкурентоспособность на мировом рынке. Роль университета, по нашему мнению, состоит в обеспечении участников кластера инновациями и продвинутыми специалистами в области наукоемких технологий. В большинстве стран зоны инновационного развития формируются вокруг университетов.

Тамбовский государственный университет исходит из необходимости сохранения и полноценного использования образовательного и научно-технического потенциала: высокого уровня фундаментальных исследований и образовательных услуг; разнообразия прикладных задач, в решении которых он может быть задействован; сохранения и развития связей с предприятиями реального сектора экономики Тамбовской области. Таким образом, можно предположить, что Тамбовский государственный университет, коммутирующий учебные, научно-исследовательские и инновационные структуры, станет активным участником и помощником в реализации стратегии индустриально-инновационного развития региона.

Рассмотрим инновационно-образовательный кластер подготовки специалистов в области нанотехнологий (рис. 1).

Цель образования кластера - создание в регионе точки роста инновационно-образовательной деятельности в области развития, освоения и научно-технического сопровождения перспективных нанотехнологических разработок на условиях интеграции образования и науки, партнерства и сотрудничества с предприятиями, организациями, учреждениями и научными центрами на всероссийском и международном уровне.

Задачи. 1. Формирование навыков проектных форм инновационной деятельности студентов, аспирантов, преподавателей и сотрудников ТГУ им. Г.Р. Державина в области нанотехнологий в сотрудничестве с различными предприятиями и организациями региона и РФ.

2. Подготовка квалифицированных специалистов различного уровня в области нанотехнологий и наноструктур.

Рис. 1. Схема функционирования центра кластера инновационно-образовательных программ «Нанотехнологии и наноматериалы»

3. Проведение фундаментальных и прикладных исследований в области физико-химии наноструктур.

4. Создание оригинальных измерительных приборов и методов определения физико-механических свойств и размеров нано-масштабных изделий и наноматериалов с целью аттестации, сертификации и стандартизации выпускаемой продукции организаций и предприятий региона.

5. Создание нанотехнологических разработок по усовершенствованию требуемых характеристик выпускаемой продукции и их внедрение в производственный цикл предприятий г. Тамбова и Тамбовской области.

6. Формирование имиджа ТГУ им. Г.Р. Державина как вуза, пропагандирующего инновационное развитие в области нанотехнологий в РФ.

Структура кластера. Центром кластера является инновационно-образовательный

центр «Нанотехнологии и наноматериалы». Он создан на основе нескольких лабораторий кафедры теоретической и экспериментальной физики. В Центре организованы и оснащены лаборатории «Наноиндентирования», «Зондовой микроскопии», «Нанотестинга

поверхности»; создан коллектив, занимающийся разработкой универсального нанотестера. Создаются новые структурные подразделения: лаборатории радиоспектроскопии, электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, микроструктурного анализа, малодозовых эффектов, микроэлектроники и схемотехники, конструкторского бюро, участка сборки и монтажа изготавливаемого оборудования, механической мастерской, учебно-инновационного класса и выставочного центра. Под центр выделен от-

дельный корпус. Выделены ставки для обеспечения центра научно-исследовательским персоналом.

Материально-технические ресурсы. Для обеспечения эффективной работы Центра производится его оснащение уникальным научно-исследовательским оборудованием, поставляемым мировыми лидерами в области инструментария для нанотехнологий. Материально-техническую базу Центра составили системы, предназначенные для исследования поверхностных физико-механи-

ческих и физико-химических свойств материалов в наномасштабной шкале - NanoIn-denter G 2QQ (фирма MTS, США), сканирующий зондовый микроскоп diInnova SPM (фирма Veeco, США) и зондовая нанолаборатория Интегра Спектра (фирма NT-MDT, Россия). Располагая таким оборудованием, Центр создает вокруг себя благоприятную инвестиционную среду. Во-первых, это участие в федеральных и международных научных проектах, во-вторых, сотрудничество с ведущими научно-исследовательскими центрами России, в-третьих, взаимодействие с ведущими промышленными предприятиями региона в области аттестации, сертификации и стандартизации их продукции и, в-четвертых, повышение квалификации сотрудников сторонних организаций, интересующихся проблемами нанотехнологии и наноматериаловедения.

Приобретается уникальное научноисследовательское оборудование: растровый электронный микроскоп с широким набором детекторов, ЭПР-спектрометр, дифрактометр, оптический спектрометр и т. д. Это значительно расширяет спектр научных исследований и прикладных разработок, проводимых на базе Центра. Центр разрабатывает собственные научно-исследовательские комплексы, ориентированные на изучение трибомеханических свойств материалов с заданными функциональными и конструкционными свойствами.

Педагогический потенциал. Сотрудники Центра, в большинстве своем, имеют ученые степени кандидата и доктора физикоматематических наук. Руководство Центром осуществляет заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Ю.И. Головин. К работе в Центре на сегодняшний день привлечены кандидаты

физико-математических наук и аспиранты. В деятельности Центра активно участвуют сотрудники кафедры теоретической и экспериментальной физики ТГУ. Все сотрудники Центра, а также сотрудники базовых кафедр, привлеченных к работе Центра, регулярно проходят курсы повышения квалификации в ведущих вузах РФ по различным направлениям нанотехнологий.

Кадры для работы по нанотехнологическому направлению Центр готовит, прежде всего, из выпускников и сотрудников базовых кафедр ТГУ, при этом упор делается на привлечение студентов и аспирантов. В Центре они получают теоретическую подготовку в области нанотехнологий и наноматериалов, а также инструментальные компетенции по работе на высокотехнологическом оборудовании. С целью формирования кадрового потенциала Центра, а также для популяризации нанотехнологий для студентов специальности «Физика» читается спецкурс по нанотехнологической тематике. На базе Центра регулярно проводятся научно-образовательные семинары, в которых выступают с докладами как сотрудники Центра, так и студенты, аспиранты. Своей деятельностью Центр способен не только создать в регионе новые рабочие места, но и сделать более престижными для абитуриентов такие специальности, как «Физика», «Химия», «Математика». Кроме этого, структура Центра и его уникальный материально-технический потенциал способствуют вовлечению студентов и сотрудников ТГУ в научно-исследовательскую работу, что в конечном итоге приведет к увеличению числа аспирантов и докторантов, причем не только по физике, но и смежным с ней естественнонаучным специальностям.

Научно-методический потенциал. Одним из направлений деятельности Центра является оказание образовательных услуг. По прогнозам ведущих ученых, для того чтобы процесс внедрения нанотехнологий в нашей стране проходил успешно, необходимо около 30000! квалифицированных специалистов в этой области. На сегодняшний день не больше десятка вузов ведут подготовку по образовательным программам в области нанотехнологий. Центр организует подготовку и переподготовку сотрудников организаций региона в области нанотехнологий, причем уровень подготовки варьируется: от вводных

(школьных) курсов, до спецкурсов по отдельным областям нанотехнологий. Одной из проблем обучения студентов и аспирантов дисциплинам, связанным с нанотехнологиями, является сильный дефицит доступной русскоязычной литературы по данной тематике. Сотрудники Центра осуществляют работу по созданию пособий, электронных учебников и монографий по нанотехнологической тематике. Это способствует определению достойных позиций ТГУ по подготовке специалистов в области наукоемких технологий и создает ему имидж вуза, активно развивающего нанотехнологии в РФ.

Взаимодействие с бизнес-сообществом региона. Центр занимается различными прикладными исследованиями в области наност-руктурированных материалов и покрытий. Например, совместно с Тамбовским государственным техническим университетом проводятся работы по синтезу композитных углеродных наноматериалов. По мнению экспертов эти материалы весьма перспективны для производства изделий с определенными функциональными и конструкционными свойствами, например, трущиеся пары с пониженным коэффициентом трения, сверхтвердые покрытия для режущего инструмента, покрытия, поглощающие электромагнитное излучение, и т. д. Такие материалы могут заинтересовать предприятия региона, такие как ОАО «Завод подшипников скольжения».

Другое направление прикладных разработок - создание новых и совершенствование имеющихся оригинальных измерительных средств и комплексов для определения размеров и физико-механических свойств наномасштабных изделий и наноструктурных материалов. Центр планирует довести опытные образцы бесконтактных лазерных измерителей размеров, наноиндентометров и многофункциональных нанотестеров для характеризации свойств приповерхностных слоев материалов до мелкосерийного производства. Также будут созданы системы контактного и бесконтактного контроля размеров изделий, комплексы фоторегистрации, захвата, оцифровки и анализа изображения изделий. Данные разработки интересны предприятиям, в производственный цикл которых входят процессы измерения физикомеханических свойств продукции, определения ее точных размеров. Разрабатываемые

приборы позволят оптимизировать процесс производства продукции и снизить трудозатраты.

Следует отметить инновационный потенциал Центра в области оказания консалтинговых услуг организациям региона. На сегодняшний момент, в связи с осуществлением закупок научно-исследовательского оборудования, сотрудниками Центра налажено множество деловых связей с поставщиками различного оборудования.

Взаимодействие с научно-образовательными структурами, учреждениями и организациями. В рамках проведения образовательной и научно-исследовательской работы по внедрению разработок, создаваемых в стенах Центра, к настоящему времени сформированы устойчивые партнерские отношения с рядом образовательных учреждений, научных центров, предприятий и организаций, находящихся как на территории Тамбовского региона (Тамбовский государственный технический университет, Институт естествознания ТГУ им. Державина, ОАО «Завод подшипников скольжения», ОАО «Завод электроприбор», ОАО «Завод Комсомолец»), так и РФ (МГУ им. М.В. Ломоносова; СПбГУ; Томский государственный университет; Воронежский государственный университет; Воронежский государственный технический университет; Наноцентр Белгородского государственного университета; лаборатории исследования наноструктур Тольяттинского государственного и Ульяновского государственного университетов; Рыбинский авиационно-турбинный завод; МИЭТ; МИСиС; ИФТТ РАН им. Иоффе, г. С.-Петербург; ИК РАН им. Шубникова, г. Москва; ИПХФ РАН, г. Черноголовка; ИФТТ РАН, г. Черноголовка; Физико-технический институт РАН, г. Москва; ИМАШ РАН, г. Москва и др.). Такое взаимодействие способствует существенному увеличению инновационного потенциала университета и региона в целом.

Взаимодействие с международным сообществом. На сегодняшний момент Центр имеет партнерские отношения с зарубежными организациями, занимающимися, например, вопросами исследования физических свойств циркониевых керамик (Zircoa inc., США) и силового нанотестинга (Кавендиш-ская лаборатория Кембриджского универси-

тета, Великобритания). Помимо прикладного аспекта деятельность Центра связана и с фундаментальными исследованиями, реализуемыми в рамках совместных проектов, поддерживаемых различными международными фондами.

Таким образом, сформирована своего рода «точка роста», способная интегрировать новейшие достижения научных знаний и инновационных разработок в образовательный процесс подготовки специалистов в области нанотехнологий и включения будущих специалистов в реальный наукоемкий производственный процесс.

Универсальность такой организационной модели заключается в возможности ее применения для других наукоемких отраслей. Достоинства заключаются, прежде всего, в

том, что создаются уникальные условия для выращивания современного специалиста, способного на выпуске из университета участвовать в создании наукоемкого конкурентоспособного инновационного продукта.

Поступила в редакцию 18.06.2008 г.

Yuryev V.M., Golovin Yu.I., Chvanova M.S. Formation of the innovation-educational cluster as one of the mechanisms of improvement of training the specialists in the sphere of nanotechnology. The article deals with the experience of forming the innovation-educational cluster of nanotechnologies.

Key words: cluster approach, training the specialists in the sphere of nanotechnology, innovation-educational cluster.