Структура типового проекта как определяющая компонента профессиональной подготовки в вузе по вектору знаний

УДК 681.5

СТРУКТУРА ТИПОВОГО ПРОЕКТА КАК ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ КОМПОНЕНТА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ В ВУЗЕ ПО ВЕКТОРУ ЗНАНИЙ

Д.И. Прошин

Реорганизация образовательного процесса в вузах на базе принципов системного анализа приводит к построению целостной, стратифицированной, непрерывной системы подготовки, в основе которой лежит единый вектор знаний [1], объединяющий в себе минимально необходимый и достаточный набор компонент, востребованный в профессиональной деятельности. Структура типовых проектов, выполняемых на предприятии, вполне может служить основой для определения состава вектора знаний для конкретной специальности. В статье в качестве примера рассматривается структура типового проекта, выполняемого специалистами по направлению «Автоматизация технологических процессов и производств»

Ключевые слова: профессиональная подготовка, системный анализ, модель процесса обучения, комплексная стратифицированная профессиональная подготовка

Введение

Несоответствие уровня подготовки выпускника ВУЗа и требований, предъявляемых к специалисту на современном предприятии - одна из главных проблем при профессиональной подготовке в вузе. Решить эту задачу можно, если рассматривать всю систему подготовки специалиста под призмой необходимых навыков, умений и задач востребованных конечным предприятием. Существующие стандарты подготовки специалистов, не позволяют достичь желаемой цели в связи с наличием множества противоречий:

• между стремительным эволюционным и революционным совершенствованием и развитием технологий обучения и инерционностью государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, определяющих структуру, объём и содержание профессиональной подготовки по направлениям и специальностям.

• между принципами системного анализа и делением всего комплекса дисциплин в соответствии с государственным образовательным стандартом на блоки, образующие замкнутые несвязанные между собой по методологии модули, нарушающие целостность и единство системы подготовки специалистов в высших учебных заведениях;

• между традиционными методами обучения и новыми формами приобретения знаний, предопределяемыми современными социальными, политическими и экономическими условиями;

• между значительным развитием науки и техники, промышленного производства и методами, методологией, программными и техническими средствами, используемыми в подготовке специалистов в высших учебных заведениях;

• между множеством предметов, по которым

Прошин Дмитрий Иванович - ПГТА, канд. техн. наук, доцент, тел. 9063958295

осуществляется подготовка и оцениваются знания, и знаниями, навыками и умениями, требующимися при выполнении профессиональной деятельности;

• между предметами, обусловленные различием целей и методологией преподавания различных дисциплин, спецификой технической, лабораторной, методической базы, различием в обозначениях и толковании одних и тех же базовых понятий;

• между методологией обучения на общеобразовательных и выпускающих кафедрах ВУЗа;

• между системой оценок качества знаний и методологией и сущностью предметов и специальности;

• между отдельными ступенями образовательного процесса, обусловленные разрывами в обучении по основным компонентам специальности, бессистемностью, невостребованностью на последующих этапах обучения, ранее полученных знаний;

• между отдельными понятиями и обозначениями внутри дисциплин, связанные с низким уровнем их структурированности и несоблюдением единых принципов и подходов, различным толкованием одних и тех же понятий различными научными школами;

• между креативным характером деятельности специалиста и недостаточной проработанностью теории и практики развития исследовательского и творческого мышления обучаемых;

• между требованиями общества к качеству подготовки специалистов и фактическим снижением интеллектуального, физического и нравственного уровней абитуриентов и студентов;

• между социальным заказом на профессионально компетентного выпускника, имеющего практический опыт работы, и отсутствием реальных возможностей его приобретения во время обучения.

Системный анализ профессиональной подготовки, показывает, что узловым противоречием современного этапа развития теории и практики профессионального образования в высшей школе явля-

ется несоответствие многомерности подготовки специалистов по множеству предметов требованиям к уровню знаний специалиста по заданному направлению. Противоречия между принципами системного анализа и делением всего комплекса дисциплин в соответствии с государственным образовательным стандартом на блоки, образующие замкнутые несвязанные между собой по методологии модули, обуславливают нарушение целостности и единства системы подготовки специалистов в высших учебных заведениях.

Поэтому разрешение перечисленных противоречий, свойственных кусочно-предметной концепции обучения, лежит на пути разработки единой целостной системы образования, совершенствования существующих и создания более эффективных методов, методик и программно-технических средств обучения, ориентированных на фундамен-тализацию образования, повышение уровня и качества знаний, формирование единого, целостного знания по специальности, а не по отдельным дисциплинам (учить не отдельным предметам, а специальности).

С целью решения указанной проблемы предлагается концепция комплексной стратифицированной профессиональной подготовки специалистов с управлением по интегрированному вектору знаний.

Вектор знаний в структуре типового проекта

Рассмотрим, реализацию предлагаемой концепции на примере подготовки специалистов по направлению “Автоматизация и управление”

В работе [1] выделены пять основных компонент вектора знаний:

- Математико-методологический модуль v1

- Программно-алгоритмический модуль v2,

- Технико-технологический модуль v3,

- Организационно-экономический модуль v4

- Культурно-воспитательный модуль v5.

Эти компоненты положены в основу систематизации образовательного стандарта по вектору знаний. Проанализируем роль и место этих компонент в составе типового проекта, выполняемого на предприятии:

На рисунке представлены все основные этапы выполнения типового проекта в структуре реального предприятия. За основу намеренно взято многопрофильное Российское предприятие занимающееся созданием, разработкой и внедрением систем и средств автоматизации (SCADA, OPC, пульты, преобразователи и т.д.), как предприятие с наиболее широким спектром выполняемых функций, тесно связанных с подготовкой специалистов по направлению “Автоматизация и управление”. Как можно

заметить, всю деятельность специалистов по реализации любого конкретного проекта на предприятии можно представить в рамках пяти основных компонент - модулей. Это - Математикометодологический модуль у1 , Программноалгоритмический модуль у2 , Технико-

технологический модуль у3 , Организационноэкономический модуль у4 и Культурновоспитательный модуль у5 . Практически каждый из модулей в разной степени присутствует на всех этапах реализации проектов, но целесообразно выделять только главные (определяющие решение основной задачи конкретного этапа проекта) модули. Присутствие культурно-воспитательного модуля подразумевается на всех этапах выполнения проекта и для краткости не показано. Совокупность этих модулей образуют единый вектор знаний, в рамках которого можно представить и описать весь спектр обобщённых задач профессиональной деятельности, необходимый и достаточный для специалиста, реализующего проекты на рассматриваемом предприятии.

Существующие механизмы обучения, начиная с общеобразовательных предметов, ориентированы на профессиональную подготовку по каждой дисциплине на основе принципов, свойственных только этой дисциплине. Так, в математике это изучение математических объектов и освоение техники математических преобразований с абстрагированием от физической сущности процессов. В физике выявление механизма протекания отдельно изучаемого физического явления как такового. В теории управления освоение методов и принципов анализа и синтеза систем различных классов, задаваемых различными математическими моделями.

Из анализа областей и видов, обобщённых задач профессиональной деятельности на предприятии следует, что с точки зрения решения профессиональных задач основополагающим являются не знания по отдельным дисциплинам, а система знаний достаточная для реализации всей совокупности требований к специалисту, совокупность знаний, умений, навыков по основным компонентам подготовки, достаточная для решения задач при выполнении научно-исследовательской, проектноконструкторской, производственно-

технологической, организационно-управленченской, эксплуатационной профессиональной деятельности.

Таким образом, уровень подготовки дипломированного специалиста на всех ступенях профессиональной подготовки по большинству специальностей может быть определён, не оценками по отдельным дисциплинам, а единой векторной оценкой

V = К V V у4 .

Выработка предложений о способах реализации проекта

V + у2 + v3 + V*

Определение этапов выполнения проекта

VI + V. + Уз + V*

Определение ресурсов, задействованных в проекте

V

4

Предварительная оценка трудоёмкости этапов выполнения проекта

+ V. + V

Оценка рынка аналогичных услуг

V*

математико-

методологический

модуль

программноалгоритмический модуль

технико -технологическии модуль

организационноэкономический модуль

Заказчик

культурновоспитательный модуль

V =

V,

V,

V.

Оценка себестоимости и цены проекта

V,

Создание техникокоммерческого предложения

v1 + V. + v3 + V*

Разработка технического задания

V + V + V

Корректировка и поправка опыта предварительной оценки

V + V. + v3 + V*

Оценка реальной

себестоимости и

прибыли от проекта

V

4

Поддержка проекта

V + У2 + V

Ввод в эксплуатацию

V + V + V

Реализация типового проекта на предприятии

Реализация проекта

V + У2 + V

Концепция профессиональной подготовки по вектору знаний

Суть предлагаемой концепции состоит в обеспечении непрерывного стратифицированного обучения студентов в комплексной интегрированной системе образования, ориентированной на обучение не по совокупности отдельных дисциплин, а по специальности в целом в соответствии с принципом организации учебного процесса по единому вектору знаний, объединяющему математико-

метологическую, информационно-программноалгоритмическую, технико-технологическую, организационно-экономическую и культурно-

воспитательную компоненты.

В основе профессиональной подготовки в соответствии с предлагаемой концепцией лежат единые принципы организации учебного процесса по всем дисциплинам и составляющим обучения. За основу принимается математико-методологическая компонента - единая для всех дисциплин методология, отражающая суть специальности.

Так, в частности по направлению “Автоматизация и управление” предлагается принять методологию комплексной целостной подготовки на базе системного, информационно-причинно-

следственного и энергетического подходов в соответствии с итерационной последовательностью действий “Модель - анализ - синтез”.

При подготовке по указанному направлению модели должны позволять проводить исследования, прежде всего, механизма явлений, процессов преобразования энергии, количества вещества, информа-

ции. Каждый элемент системы и система в целом должны рассматриваться и как элементы системы и как системы элементов, и как преобразователи энергии, количества вещества, информации, и как объекты управления с выявлением причинно-

следственных связей отдельных элементов. Виды и формы математических моделей должны удовлетворять основополагающим принципам прямой причинно-следственной связи и обеспечивать возможность их использования при решении всех задач проектирования, моделирования, анализа, синтеза и управления, свойственных данной специальности.

За основу таких моделей по всем дисциплинам рассматриваемой специальности примем совокупности математических моделей “Вход - выход” и “Вход - состояние - выход”, сгруппированные на основе пяти независимых биальтернативных признаков по классам [2].

Структура профессиональной подготовки по вектору знаний

Профессиональная подготовка в ВУЗе объединяет множество дисциплин, методик, моделей обучения и распределена как во времени, так и в пространстве. Предлагается структурировать всю совокупность дисциплин специальности в соответствии с вектором знаний по двум признакам: по компонентам вектора знаний и по уровню подготовки и степени детализации, обобщения, специализации. Для иллюстрации предлагаемого подхода управления профессиональной подготовкой по вектору знаний рассмотрим разработанную стратифицирован-

ную структурную схему профессиональной подготовки в ВУЗе по вектору знаний по направлению “Автоматизация и управление”.

Вся совокупность дисциплин специальности в соответствии с предлагаемой концепцией стратифицирована как по горизонтали, так и по вертикали. Все дисциплины в соответствии с предлагаемым подходом объединены в группы, каждая из которых составляет непрерывную систему профессиональной подготовки по соответствующей компоненте знаний.

Следует отметить, что выделенные компоненты являются составными частями практически каждой дисциплины специальности. Поэтому, с одной стороны, все дисциплины на каждом курсе специальности распределены по компонентам вектора знаний V = [^ V. v3 V* v5 ]Т , с другой стороны, каждая дисциплина также структурируется по вектору знаний. Отнесение дисциплины к тому или иному компоненту вектора знаний определяется в первую очередь основополагающей направленностью, целями и задачами дисциплины в общей структуре управления профессиональной подготовкой.

Так, например дисциплина “Математические основы управления” по направленности и целям относятся к математико-методологической компоненте. Вместе с тем, изучение этой дисциплины основывается на построении математических моделей объектов управления, физико-технические закономерности в которых изучаются в дисциплинах технико-технологической компоненты. Методы преобразования информации и программные средства, используемые при изучении математических моделей, являются предметом изучения дисциплин информационно-программно-алгоритмического модуля. Поэтому профессиональная подготовка в соответствии с предлагаемым подходом на каждой страте основывается на взаимосвязанном изучении комплекса дисциплин как единого целого, когда общее знание формируется во взаимодополнении, взаимопроникновении и взаимосвязи отдельных дисциплин.

Таким образом, структуризация всех дисциплин специальности по компонентам вектора знаний специальности позволяет с одной стороны выделить определяющие компоненты из всего комплекса разнородных предметов и одновременно с другой стороны объединить на этой основе все дисциплины специальности в единую целостную систему знаний специальности.

Детализация - обобщение - специализация

На нижней страте обучения (первый курс) основополагающей целью и задачами специальности “Автоматизация технологических процессов и производств” (Энергетика) является детальное изучение отдельных явлений природы, физических закономерностей, которые лежат в основе технологических процессов производства теплоэлектроэнергии, освоение основных компонент математических моде-

лей систем и техники взаимного преобразования различных видов математических моделей. Поэтому первую ступень профессиональной подготовки назовём “Детализация”, имея в виду генеральное направление в подготовке на этой ступени. Вместе с тем, не следует забывать, что предлагаемая концепция управления профессиональной подготовкой по вектору знаний предполагает обязательное рассмотрение на каждой страте всего спектра явлений как единого целого. Это предопределяет детальное рассмотрение на первой ступени отдельных частей общего знания по различным дисциплинам с единых позиций специальности, т.е. с использованием элементов обобщения и специализации на базе целостного технологического процесса производства теп-лоэлектроэнергии, объединяющего множество физических явлений, и единой интегрированной автоматизированной системы управления, связывающей с одной стороны автоматизированные системы управления технологическими и производственными процессами, с другой - учебный процесс в единую интегрированную систему профессиональной подготовки.

Вторую ступень (второй курс) в профессиональной подготовке назовём “От детализации к обобщению”, имея в виду главное направление в подготовке на этой ступени - освоение методологии перехода от некоторых частных моделей отдельных физических явлений, элементов к обобщённым формам математического описания систем управления и технологическим процессам в целом с абстрагированием от физической стороны процессов, протекающих в элементах системы. Определяющим на этой ступени является освоение видов и форм математических моделей свойственных специальности, освоение техники их взаимного преобразования применительно к исследованию и изучению технических объектов. Использование общих принципов построения и преобразования моделей для различающихся по физической природе явлений. Осмысление связи между физическими и динамическими параметрами математических моделей объектов управления.

На третьей страте обучения первостепенным является обобщение отдельных элементов и их моделей в обобщённые системы и модели, устанавливающие причинно-следственную взаимосвязь отдельных элементов и их моделей в системе. Основополагающим на этой страте является освоение методов обобщённого анализа и синтеза систем управления безотносительно к их конструктивному оформлению и функциональному назначению. Поэтому третью ступень профессиональной подготовки назовём “Обобщение”, имея в виду ключевое направление в подготовке на этой ступени. Наиболее важное на этой ступени - это изучение общих методов анализа и синтеза на основе математических моделей “Вход - выход” и “Вход - состояние -выход” и их применение к отдельным процессам и системам, освоение фундаментальных принципов, законов и алгоритмов управления, овладение особенностями применения общей методологии иссле-

дования ко всем физическим явлениям и технологическим процессам.

Четвёртая ступень обучения (четвёртый курс) направлена на освоение методологии применения общих методов анализа, синтеза, моделирования и проектирования к конкретным специальным системам, к основным объектам, изучаемым в данной специальности. С учётом выше изложенного предлагается назвать эту страту “От обобщения к специализации”. Ключевым здесь является освоение методологии изучаемой области знаний на базе основных объектов управления, типовых технологических процессов специальности. Овладение методологией рассмотрения технологических процессов специальности как объектов управления и автоматизации, составления обобщённых математических моделей динамики объектов управления, анализа и синтеза на их основе систем управления, построения автоматизированных систем управления.

Пятая - заключительная ступень обучения (пятый курс) направлен на освоение методологии автоматизированного проектирования интегрированных автоматизированных систем управления, соответствующих данному направлению профессиональной подготовки, и может быть названа “Специализация”. На конечной ступени профессиональной подготовки все компоненты вектора знаний и все уровни профессиональной подготовки объединяются на основе объектов управления специальности в единое целостное знание математического, информационно-программно-алгоритмического и технического обеспечения автоматизированных систем управления.

Основополагающим на всех стратах обучения в соответствии с предлагаемым подходом является непрерывное взаимосвязанное целостное обучение по всем компонентам вектора знаний, обязательное использование на последующих уровнях обучения

знаний, полученных на предыдущих ступенях профессиональной подготовки.

Заключение

Предложена концепция профессиональной подготовки, отличительная особенность которой состоит в обеспечении непрерывного стратифицированного обучения студентов в комплексной интегрированной системе образования, ориентированной на обучение не по совокупности отдельных дисциплин, а по специальности в целом в соответствии с принципом организации учебного процесса по единому вектору знаний, объединяющему матема-тико-метологическую, информационно-программноалгоритмическую, технико-технологическую, организационно-экономическую и культурно-

воспитательную компоненты.

Разработана интегрированная по вектору знаний структура профессиональной подготовки, стратифицированная по степени детализации и уровню овладения знаниями и отражающая логику познавательного процесса.

Выделены уровни подготовки: “детализация”, “от детализации к обобщению”, “обобщение”, “от обобщения к специализации”, “специализация”, отражающие узловые ступени профессиональной

подготовки по вектору знаний.

Литература

1. Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р. Д. Концепция профессиональной подготовки по вектору знаний. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.№2., 2009. - с.66-70.

2. Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Н.Н. Структурно-параметрический синтез математических моделей в задачах обработки экспериментальностатистической информации. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2007. - 178 с.

Пензенская государственная технологическая академия

STRUCTURE OF THE PROJECT AS A MODEL IDENTIFY THE COMPONENTS TRAINING IN HIGH

SCHOOL ON THE VECTOR OF KNOWLEDGE

D.I. Proshin

The reorganization of the educational process in higher education based on principles of systems analysis leads to the construction of a coherent, stratified, continuous training system, which is based on a single vector of knowledge [1] that combines the minimum necessary and sufficient set of components demanded in professional activities. Structure of typical projects carried out in the company, may well serve as a basis for determining the composition of the vector of knowledge for a particular specialty. In this article, as an example, consider the structure of a typical project, conducted by experts in the direction of automation of technological processes and industries

Key words: training, system analysis, model learning, the complex stratification skilled training