ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ ИННОВАЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ ОБУЧЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается роль инновационных методов обучения в формировании инженерного мышления студентов технических вузов. Проведен анализ исследований в области инженерной психологии и педагогики. Представлены данные опроса студентов о влиянии проектного, проблемного и кейс-обучения на развитие профессиональных компетенций.

ABSTRACT

This article examines the role of innovative teaching methods in developing engineering thinking in students at technical universities. Research in engineering psychology and pedagogy is analyzed. Data from a student survey on the impact of project-based, problem-based, and case-based learning on the development of professional competencies is presented.

Ключевые слова: активные методы обучения, инженерное мышление, проектное обучение, проблемное обучение, кейс-метод, инженерная психология, высшая школа, профессиональные компетенции.

Keywords: active learning methods, engineering thinking, project-based learning, problem-based learning, case method, engineering psychology, higher education, professional competencies.

Введение. Современные технические вузы сталкиваются с задачей подготовки специалистов, обладающих не только глубокими теоретическими знаниями, но и способных к системному анализу, проектированию и исследовательской деятельности. Инженерное мышление включает в себя несколько компонентов: аналитическое, конструктивное, исследовательское и экономическое мышление, которые должны развиваться одновременно в процессе обучения, обеспечивая формирование целостного подхода к решению инженерных задач, сочетание теоретических знаний с практическими навыками, умение анализировать, проектировать и оценивать эффективность предлагаемых технических решений. [1, 3, 9]. Традиционное лекционное обучение часто не обеспечивает формирование этих компетенций, так как студенты остаются пассивными потребителями информации, а не активными участниками учебного процесса [4, 5].

В последние годы большое внимание уделяется инновационным -активным методам обучения, позволяющим включить студентов в активную учебную деятельность: проектное обучение, проблемное обучение, кейс-методы, игровые и командные формы работы [5, 6]. Они способствуют развитию инженерного мышления, стимулируют творческое решение задач и улучшают мотивацию к изучению инженерных дисциплин [4, 6, 9].

Инженерное мышление определяется как специфическая форма интеллектуальной деятельности, направленная на решение профессиональных задач, проектирование и оптимизацию технических систем [1, 2].

В педагогической и психологической литературе выделяются следующие компоненты инженерного мышления:

• техническое мышление - способность анализировать и преобразовывать технические объекты;
• конструктивное мышление - проектирование новых технических систем;
• исследовательское мышление - постановка экспериментов и разработка решений;
• экономическое мышление - оценка эффективности решений и ресурсов [1, 2, 3].

Развитие всех компонентов инженерного мышления невозможно без активного участия студентов в учебной деятельности, что требует применения инновационных - активных методов обучения. Активные методы обучения - это педагогические технологии, при которых студенты выполняют самостоятельную практическую работу, участвуют в дискуссиях и коллективных проектах [4, 5]. Среди наиболее эффективных методов выделяются:

• проблемное обучение - постановка нестандартных задач, требующих самостоятельного поиска решения;
• проектное обучение - выполнение учебных проектов, приближенных к реальным инженерным задачам;
• кейс-метод - анализ готовых практических ситуаций и выработка решений;
• игровые и командные формы работы, деловые игры, симуляции [5, 6].

Исследования показывают, что эти методы позволяют студентам развивать аналитическое, конструктивное и исследовательское мышление, а также повышают мотивацию и вовлеченность в учебный процесс [4, 6, 9].

Андреева Г. М. определяет инженерное мышление как интегративную форму мышления, включающую исследовательский, конструкторский и аналитический компоненты, и указывает на необходимость формирования этих навыков через активную учебную деятельность [1].

Злотин Б. Е. и Зусман А. В. исследуют связь проектной деятельности и развития инженерного мышления в рамках теории решения изобретательских задач (ТРIZ) [3].

Курдюмов В. В. доказал, что применение проектного и проблемного обучения в технических вузах значительно повышает уровень развития аналитических навыков [9].

Шафранов-Куцев Г. Ф. и Суханова И. Ф. отмечают, что кейс-методы позволяют студентам применять теоретические знания на практике и развивать критическое мышление [10].

Методология исследования. С целью оценки влияния инновационных - активных методов обучения на формирование инженерного мышления студентов технического вуза было проведено исследование, направленное на выявление наиболее эффективных, по мнению студентов, методов обучения, способствующих развитию инженерного мышления и профессиональных компетенций. Для достижения поставленной цели была разработана и проведена эмпирическая часть исследования, включавшая опрос среди студентов 2 курсов Навоийского государственного горно-технологического университета (n=70). Анкетирование включало 10 утверждений, оцениваемых от 1 («совсем не согласен») до 5 («полностью согласен»). Вопросы касались восприятия студентами различных форм активного обучения: проектных заданий, кейсов, групповой работы, игровых и дискуссионных методов, использования цифровых инструментов и т.д.  В таблице 1 показаны результаты опроса студентов об эффективности использования активных методов обучения.

Таблица 1.

Результаты опроса студентов по эффективности активных методов обучения (n=70)

Анализ полученных результатов показывает, что студенты в целом высоко оценивают эффективность активных методов обучения. Средние значения ответов варьируются от 3,9 до 4,5 баллов, при этом доля положительных оценок (4–5 баллов) составляет от 72% до 88%.

Наиболее высокие показатели отмечены по вопросам:

«Методы повышают интерес к инженерной профессии» - 4,5 балла, 88% положительных ответов;

«Проектные задания помогают применять знания на практике» - 4,4 балла, 85%;

«Активные методы помогают лучше понять материал» - 4,3 балла, 82%.

Эти данные свидетельствуют о том, что практико-ориентированные формы обучения оказывают наибольшее влияние на восприятие студентами инженерных дисциплин и способствуют росту профессиональной мотивации.

Несколько ниже были оценены игровые методы (3,9 балла, 72%) и дискуссии (4,0 балла, 74%), что может быть связано с тем, что данные формы реже применяются или воспринимаются как менее традиционные для инженерных специальностей.

В целом можно отметить, что активные методы не только повышают интерес к обучению, но и способствуют развитию инженерного мышления, включая навыки анализа, проектирования, командного взаимодействия и решения практических задач.

В целом результаты исследования подтверждают, что инновационные -активные методы обучения являются эффективным средством формирования инженерного мышления студентов технических вузов. Их применение способствует развитию профессионально значимых компетенций, повышает мотивацию и вовлечённость обучающихся в образовательный процесс. В таблице 2 приведены обобщенные данные исследований.

Таблица 2.

Влияние активных методов на компоненты инженерного мышления (обобщенные данные исследований)

Примечание: + — слабое влияние, ++ — умеренное, +++ — сильное влияние.

Согласно данным таблицы 2, инновационные - активные методы обучения оказывают дифференцированное воздействие на компоненты инженерного мышления. Проектное обучение демонстрирует наибольшую эффективность, обеспечивая интеграцию всех видов мышления и высокую мотивацию обучающихся. Проблемное обучение формирует аналитическую и исследовательскую направленность инженерного мышления, тогда как групповая работа усиливает мотивацию и способствует развитию коммуникативных компетенций. Кейс-метод проявляет умеренное влияние, главным образом активизируя конструктивные и аналитические способности. Следовательно, оптимальный педагогический эффект достигается при комплексном использовании активных методов, обеспечивающем целостное развитие инженерного мышления и профессиональной мотивации студентов.

Таким образом, результаты исследования показывают, что инновационные - активные методы обучения существенно превосходят традиционные в формировании инженерного мышления студентов. Проектное обучение оказывает сильное влияние на конструктивное, исследовательское мышление и мотивацию (+++), при умеренном развитии технического и экономического мышления (++), тогда как проблемное обучение преимущественно стимулирует техническое и исследовательское мышление (+++), умеренно развивая конструктивное (++). Групповая работа повышает мотивацию (+++) и умеренно развивает все виды инженерного мышления (++), а кейс-метод оказывает умеренное влияние на конструктивное и исследовательское мышление (++) и слабое на техническое и экономическое (+). В таблице 3 приведены сравнения использованных методов

Таблица 3.

Сравнение влияния традиционного и активного обучения

Сравнение показывает, что традиционным обучение обеспечивает лишь слабое влияние (+) на все компоненты инженерного мышления и мотивацию, тогда как инновационные - активные методы демонстрируют сильное влияние (+++) на все показатели. Это связано с вовлечением студентов в самостоятельное решение задач, исследовательскую и проектную деятельность, что стимулирует критическое, конструктивное и исследовательское мышление, а также повышает учебную мотивацию.

Таким образом, системное использование активных методов обучения, включая проектное, проблемное и групповое обучение, является ключевым фактором комплексного развития инженерного мышления и профессиональных компетенций студентов, тогда как традиционные методы рекомендуется применять как вспомогательные для поддержки усвоения теоретического материала. Исследование показало, что инновационные - активные методы обучения значительно превосходят традиционные в формировании инженерного мышления и мотивации студентов. Наиболее эффективными являются проектное и проблемное обучение, кейс-методы, а также групповые и игровые формы, которые в комбинации обеспечивают комплексное развитие технического, конструктивного, исследовательского мышления и коммуникативных навыков. Рекомендуется систематически интегрировать эти методы в образовательный процесс для повышения практической компетентности и стимулирования самостоятельной учебной активности студентов.

Заключение. Инновационные - активные методы обучения представляют собой эффективный инструмент формирования инженерного мышления студентов. Переход от традиционной лекционной модели к активным формам обучения является необходимым условием подготовки высококвалифицированных инженеров нового поколения, способных к самостоятельному решению сложных технических и исследовательских задач, критическому и конструктивному мышлению, а также к эффективной командной работе.

Список литературы:

1. Андреева Г. М. Психология инженерного мышления. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016.  192 с.
2. Гин А.Г. Технология развития критического мышления через чтение и письмо.  М.: Просвещение, 2014.  240 с.
3. Злотин Б. Е., Зусман А.В., Филатов В.Н. ТРИЗ и развитие инженерного мышления.  Самара: Самарский гос. аэрокосмический университет, 2013.  210 с.
4. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход.  М.: Высшая школа, 1991.  207 с.
5. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии.  М.: Народное образование, 2010.  256 с.
6. Блинов В.И., Долгорукова И.В. Инновационные педагогические технологии в профессиональном образовании.  М.: Академия, 2019.  208 с.
7. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989. 192 с.
8. Кларин М.В. Инновационные модели обучения в педагогике и образовании.  М.: Педагогический поиск, 2015.  184 с.
9. Курдюмов В.В. Формирование инженерного мышления студентов технических вузов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Педагогика и психология образования.  2020.  № 3. С. 45–52.
10. Шафранов-Куцев Г.Ф., Суханова И.Ф. Проектное обучение в инженерной подготовке студентов технических вузов // Инженерное образование.  2021.  № 29.  С. 35–43.