CC BY
17
Филиппович А.Ю.1, Филиппович Ю.Н.2
1 Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г. Москва, к.т.н., декан Факультета информатики и систем управления, aphilipp ovich @it-claim . ru
2 Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г. Москва, к.т.н., директор Научно-образовательного центра инфокогнитивных технологий, y philippovich @it-
claim.ru
КЛЮЧЕВЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ МАГИСТЕРСКОЙ ПРОГРАММЫ «ЖЕСТОМИМИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС — SURDOJET»
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Магистратура, высшее образование, проектное обучение, практико-ориентированный подход, R&D, НИОКР, жестомимический интерфейс, инфокогнитивные технологии.
АННОТАЦИЯ
В статье представлена новая концепция построения магистерских программ для высокотехнологичных направлений подготовки. Раскрываются основные принципы и достоинства реализации программ подобного типа. Приводится описание пилотной программы по подготовке специалистов в области инфокогнитивных технологий на примере зонтичного проекта по созданию жестомимического интерфейса.
Введение
В России из-за массового перехода на уровневую систему высшего образования (бакалавриат-магистратура-аспирантура) актуальным является формирование новых образовательных программ и выстраивание взаимосвязей между ними. Особую сложность представляет процесс проектирования программ магистратуры, которые ранее реализовывались только в некоторых университетах по ограниченному списку направлений. Весной 2015 года в стране состоялся первый массовый выпуск бакалавриата, и впервые сложилась ситуация когда не все выпускники вузов могут получить высшее образование второго уровня. Более того, Минобрнауки России начало активно проводить политику стратификации университетов и сокращения контрольных цифр приема в магистратуру. Таким образом, создание новых и повышение качества существующих программ второго уровня высшего образования становится одной из ключевых задач каждого вуза.
На сегодняшний день в отечественной высшей школе наблюдается дефицит идей и моделей, согласно которым можно создавать современные, эффективные и конкурентоспособные образовательные программы магистерского уровня. Наибольшее распространение получила концепция с условным названием «Магистратура вместо специалитета». В силу ограниченного количества магистрантов, необходимости доучивания студентов по старой модели, задержек выпуска нормативных документов (ФГОС нового поколения), а также из-за слабой методической подготовки специалистов большинство вузов вместо существенной перестройки программ формально упаковали пятилетние программы специалитета в четырехлетний бакалавриат. Это привело к ряду негативных последствий:
• множество фундаментальных и прикладных дисциплин бакалавриата де-факто трансформировались в обзорные и теоретические курсы с сокращением их трудоемкости и содержательности;
• магистерские программы были сформированы как своего рода бонус к программе бакалавриата в форме разнородной или даже эклектичной сборки теоретических дисциплин, не вошедших в бакалавриат или существенно их повторяющих;
• в технических направлениях подготовки основной упор сделан на научно-исследовательскую деятельность, что не позволяет в полной мере формировать затребованные индустрией прикладные инженерные компетенции.
В области инженерии перечисленные факторы особенно критичны, т.к. они не позволяют уменьшать кадровый голод промышленных предприятий и обеспечивают слабый человеческий потенциал для их развития, несмотря на резкое увеличение контрольных цифр приема по
инженерным направлениям подготовки (на 2016 г. в общем объёме они составляют более 50%). Концепция проектно-технологической магистратуры
Опираясь на лучшие практики [1, 2, 3, 4], а также международный опыт передовых технологических университетов в Московском государственном машиностроительном университете (Университете машиностроения) на Факультете информатики и систем управления была разработана концепция проектно-технологической магистратуры. Как следует из названия, программа данного типа ориентирована на применение проектного подхода, однако не столько в части доминирующего метода обучения при освоении образовательных дисциплин, сколько в качестве базовых принципов проектирования и реализации всего учебного процесса:
1. Магистерская программа строится на базе R&D-проекта — научно-исследовательского и опытно-конструкторского (и технологического) проекта — НИОКР (НИОКТР);
2. В программе помимо целевых компетенций должен быть определен перечень обязательных проектных образовательных результатов —конкретных научно-исследовательских и инженерных разработок, которые должны выполнить магистранты в ходе обучения;
3. Выбор учебных дисциплин магистерской программы и логика их сопряжения (компоновка) в учебном плане должны способствовать приобретению необходимых знаний, навыков и компетенций для выполнения отдельных задач R&D;
4. Магистерские диссертации могут представлять собой как индивидуальные работы, так и комплексные R&D-отчеты по результатам деятельности в коллективных исследовательских и инженерных проектах;
5. Одним из ключевых требований (критериев) к отбору студентов на магистерскую программу должно являться наличие подтверждённых практических навыков. Преимущества проектно-технологической магистратуры
Представленная концепция проектно-технологической магистратуры аккумулирует в себе множество успешных практик и образовательных технологий, связанных с проектной деятельностью и системой подготовки инженеров. На взгляд авторов она позволяет найти современное прочтение и воплощение широко признанного «русского инженерного метода», главный принцип которого состоит в «обучении через науку и практику». Стоит также отметить ряд конкретизированных преимуществ предлагаемого подхода:
• Во многих университетах страны отчетливо наблюдается спад научной активности, который во многом вызван старением преподавательского корпуса и существенным уменьшением заказов на НИОКР со стороны промышленности. Создание на базе магистерской программы коллективов молодых исследователей и разработчиков, работающих в одной области, будет способствовать развитию науки в вузе, росту публикационной и грантовой активности, а также создаст плацдарм для выполнения заказов индустрии.
• Участие в проектной деятельности и командная работа магистрантов способствуют активному формированию и развитию личностных компетенций (soft skills), а также создают высокий потенциал для инновационной активности, создания и запусков стартапов на базе проводимых исследований и разработок.
• По итогам обучения в магистратуре выпускник может получить не только диплом, но реальное R&D-портфолио, отражающее его практический опыт. Он позволит ему претендовать на более высокие должности и высокую заработную плату.
• В настоящее время почти все вузы сталкиваются со слабой мотивацией к активному обучению в магистратуре — большинство студентов уже работают и во многом рассчитывают на формальную оценку их успеваемости. Предлагаемая концепция позволяет повысить мотивацию к обучению и выполнению совместных проектов, т.к. это идет им «в зачет» практического опыта и положительно влияет на трудоустройство. Кроме того, акцент на выполнение конкретных практических результатов позволяет им самостоятельно определять объем и необходимость сопутствующих дисциплин, лучше понимать их значимость.
• Командные R&D-проекты позволяют по новому взглянуть на индивидуализацию программы обучения, делая акцент не на конкретном наборе дисциплин, а на уровне глубины их изучения по отдельным темам и ролях (проектных результатов) в рамках коллективной деятельности.
• Интересным плюсом проектно-технологической магистратуры является возможность сборки междисциплинарных экспертов и преподавателей из разных организаций на одной площадке, обеспечивая синергию их интеллектуального капитала и практического опыта. Магистерская программа «Жестомимический интерфейс — SurdoJet»
Пилотным проектом для апробации концепции проектно-технологической магистратуры стала программа «Жестомимический интерфейс» (SurdoJet), которая реализуется в Московском государственном машиностроительном университете (Университете машиностроения) на Факультете информатики и систем управления с 2015 года. Ниже приводится краткое описание программы.
Тематика R&D. В настоящее время динамично развиваются информационные и когнитивные технологии в сфере виртуальной и дополненной реальности, интернета вещей и интеллектуализации программных средств. Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является разработка инновационных систем взаимодействия человека с окружающей средой на базе жестов рук и мимики лица. С помощью жестомимического интерфейса можно эффективно управлять устройствами и приложениями даже в условиях ограниченного доступа к традиционным манипуляторам, — например, во время вождения автомобиля или занятий спортом, в компьютерных играх, при профессиональной коммуникации в космосе, под водой, других нестандартных ситуациях. В существующих системах коммуникации подобные интерфейсы делают возможным передачу эмоциональной составляющей разговора, которая часто выражена жестом тела и рук, мимикой или интонацией речи.
Проектные образовательные результаты. В рамках магистерской программы студенты должны исследовать и разработать компоненты жестомимического движка SurdoJet:
• модули распознавания жестов и мимики;
• математические модели и программные приложения для синтеза и демонстрации жестов в вебе и на различных мобильных устройствах;
• специализированный лингвистический процессор для описания жестов на разных уровнях;
• экспериментальный роботизированный стенд;
• облачный сервис для хранения и аналитики данных;
• базы данных видео и 3D-моделей жестов и др.
Результаты исследований и разработок должны быть опубликованы в научных статьях и представлены на веб-сайте, апробированы на профильных конференциях и лечь в основу заявок на исследовательские гранты и конкурсы стартапов.
Преподаватели. Основой преподавательского состава являются представители Центра инфокогнитивных технологий Университета Машиностроения и Научно-образовательного кластера в области компьютерной лингвистики, искусственного интеллекта и мультимедиа технологий (http://it-claim . ru) [6]. Лекции и мастер-классы проводят 5 докторов и 8 кандидатов технических, физико-математических, филологических и медицинских наук. В качестве приглашенных экспертов привлечены научные сотрудники различных НИИ РАН и Центра подготовки космонавтов, ученые из ведущих университетов и разработчики передовых IT-компаний.
Требования к магистрантам. Наличие IT-образования, уверенное владение языками и средствами разработки программного обеспечения, хорошее знание базовых математических дисциплин, способность к самостоятельному изучению дополнительных материалов, высокая мотивация к R&D-деятельности, готовность учиться в дневное время. Структура магистерской программы
Образовательная программа предусматривает изучение 30 дисциплин, в которых рассматриваются теоретические и практические основы реализации НИОКР. Каждая из учебных дисциплин соотносится с одним из 8 модулей.
•Startup-модуль состоит из 4-х дисциплин: «Научно-исследовательская и проектная деятельность», «Защита интеллектуальной собственности», «Основы предпринимательства» и «Интернет-маркетинг». Основная цель изучения дисциплин модуля состоит в приобретении магистрантами компетенций, знаний и умений организации и проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в области ИКТ. Основным результатом модуля для каждого студента является разработка и реализация реального индивидуального или в составе малого коллектива Startup-проекта, получившего финансовую
поддержку. Как правило, кроме научной инновационной составляющей Startup-проект представляют четыре компоненты: мероприятия по организации реализации проекта; комплекс юридических мероприятий по защите интеллектуальной собственности, создаваемой в процессе реализации проекта; финансово-экономическое обоснование затрат на реализацию проекта; мероприятия по реализации бизнес-стратегии и оценки рисков. Дисциплины модуля методически обеспечивают проектную деятельность магистрантов.
•Модуль «Математическая подготовка» нацелен на приобретение магистрантами углубленных математических знаний, необходимых для выполнения заданий в рамках проекта «Жестомимический интерфейс» — исследований и разработок по созданию компонент систем распознавания и синтеза жестов. Модуль включает следующие дисциплины: «Математические основы 3D-графики», «Формальные языки и грамматики», «Статистические методы обработки динамической информации», «Анализ и обработка данных». Основной результат модуля — это разработанная и исследованная аналитическими и эмпирическими методами формальная модель данных, представляющая процессы жестомимической коммуникации.
•Модуль «Системная подготовка». В составе модуля три дисциплины, которые развивают фундаментальные проектные компетенции: «Основы искусственного интеллекта», «Семиотика информационных технологий» и «Введение в инфокогнитивные технологии».
•Модуль «Программная подготовка» состоит из дисциплин: «3D-визуализация», «3D-программирование» и «Облачные и мобильные технологии». Дисциплины модуля ориентированы на формирование у магистрантов знаний и умений использовать пакеты программ обработки пространственных изображений, программирования функций преобразования моделей изображений в современных программных средах и реализации облачных и мобильных технологий программирования.
•Конструкторские модули объединяют дисциплины и непосредственно поддерживают проектную деятельность магистрантов, т.е. их овладение способствует созданию компонентов систем распознавания и синтеза жестов — основных результатов проекта «Жестомимический интерфейс». В их состав входят следующие дисциплины: «Обработка изображений», «Распознавание образов», «Компьютерное и машинное зрение», «Распознавание жестомимики»; «Жестовые языки», Анатомия и физиология жестомимической коммуникации», «Психология невербальной коммуникации», «Синтез жестомимических образов».
•Модуль «Робототехника» включает три дисциплины: «Биомеханика», «Основы робототехники», «Антропоморфные робототехнические системы».
•Функционально-тематический модуль ориентирован на приобретение компетенций, знаний и умений магистров в конкретных предметных областях деятельности. Такими областями являются системы информационного поиска, автоматического перевода. Им соответствую конкретные дисциплины.
Практические умения и навыки обеспечивают Научно-исследовательская работа и три вида практики — учебная, педагогическая и преддипломная. Практики являются обязательными для всех обучающихся. Практики и НИР реализуются непрерывно в течение всего времени обучения.
1.Учебная практика посвящена более глубокому освоению следующих учебных дисциплин: Жестовые языки, 3D-программирование, Мобильные технологии, Облачные технологии.
2.Содержание педагогической практики включает руководство проектной деятельностью бакалавров, ведение практических и лабораторных занятий по образовательной программе бакалавриата, подготовку учебно-методических и информационных материалов.
3.Содержание преддипломной практики состоит в подготовке и апробации магистерской диссертации.
4.Содержание Научно-исследовательской работы (НИР) — это индивидуальные научные исследования и разработки по проекту, подготовка научно-исследовательских отчетов, написание статей, апробация результатов НИР на научно-технических конференциях и семинарах. Исследовательская работа носит индивидуальный характер, а ее содержание связано с темой магистерской диссертации обучающегося и конкретной задачей исследовательского проекта, ведущейся научным руководителем магистранта.
Заключение
Можно предположить, что тиражирование подобных программ даст дополнительный стимул системного сближения вузов и промышленности, постепенно снизит проблему кадрового дефицита в индустрии за счет выпуска инженеров с эффективным набором прикладных
компетенций, инженеров-конструкторов и инженеров-исследователей с проектным мышлением и опытом создания сложных инженерных и наукоемких продуктов.
В Университете машиностроения в настоящее время ведутся работы по проектированию новых и пересборке существующих инженерных магистерских программ, основанных на представленных принципах. Дополнительно к этому прорабатывается возможность переноса идей проектной магистратуры на гуманитарные направления подготовки.
Литература
1. Боровков А.И., Бурдаков С.Ф., Клявин О.И., Мельникова М.П., Пальмов В.А., Силина Е.Н. Современное инженерное образование: учеб. пособие / А.И. Боровков и др. — СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 80 с.
2. Ребрин О.И. Использование результатов обучения при проектировании образовательных программ УрФУ // 2-е изд., доп. — Екатеринбург, 2013. — 32 с.
3. Crawley E., Malmqvist J, Ostlund S., Brodeur D. Rethinking Engineering Education, the CDIO Approach. New York: Springer, 2007.
4. Филиппович А.Ю. Типовые образовательные программы — эффективный инструмент взаимодействия вузов и работодателей // Качество образования, август 2013 — С. 54-58.
5. Филиппович А.Ю. Новая волна разработки профессиональных стандартов // Качество образования, сентябрь 2013 — С. 4-9..
6. Филиппович А.Ю. Научно-образовательный кластер в интернете / / Качество образования, сентябрь 2012 — С. 4045.
