CC BY
50
Т. П. Евсеева, Т. Н. Собачкина, Т. Л. Диденко МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ СИНТЕЗ - ОСНОВА ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВУЗА
Ключевые слова: инновационная образовательная деятельность, междисциплинарный синтез.
Анализируется опыт, полученный во время стажировки в Америку, о роли американских университетов в создании инновационного развития предприятий высоких технологий. Рассмотрены пути и приемы реализации «современных идей», предложенные еще при открытии Казанского соединенного промышленного училища (КСПУ). Взяв из прошлого самое лучшее по подготовке кадров и дополнив настоящим, можно получить отдачу в преемственности поколений инженеров, техников, конструкторов, ученых.
Key words: innovative development, synthesis.
The experience received during training to America, about a role of the American universities in creation of innovative development of the enterprises of high technologies is analyzed. Ways and realisation receptions «modern ideas», offered are considered even at opening of the Kazan connected industrial school (RCIS). Taking from the past the best on a professional training and having added with the present, it is possible to receive return in continuity of generations of engineers, technicians, designers, scientific.
В XXI веке будущее науки определяется тем, насколько успешным окажется междисциплинарный синтез. Идея создания универсальных курсов принадлежит Д.И.Менделееву, еще в начале прошлого века он предложил готовить специалистов по математике, физике, химии и биологии на одном факультете.
Междисциплинарное обобщение позволяет связать многочисленные учебные предметы, обеспечивая тем самым цельность в содержании обучения и развитие у учащихся целостной картины мира. При этом сами учебные предметы не исчезают, не теряют своей специфики, а вносят лишь свой вклад в открытие и доказательство междисциплинарной идеи.
Во время стажировки в Америке, первым институтом с которого началось наше знакомство с инновационной деятельностью американских университетов, оказался Калифорнийский институт наносистем. Он построен на территории самого крупного и престижного университета в штате - UCLA (Университет Калифорнии, Лос-Анджелес), расположен как раз между инженерным, медицинским, биологическим и математическим факультетами. Заняв место посерединке, Институт наносистем пространственно объединил естественнонаучные факультеты и сотрудников в многопрофильную команду, среди которых выдающиеся ученые мира в области физических наук, техники и медицины. Совместная работа команды представляет яркий пример междисциплинарного синтеза, который охватывает многие сферы научной деятельности, но приоритетными определены пять целевых областей исследований наносистем: энергетика и энергетические системы; окружающая среда; здравоохранение и медицина; информационные технологии и нанотехнологии. Инновационная деятельность составляет одну из трёх миссий университета наряду с образованием и наукой. Аналогично, по примеру и подобию американских вузов, любой крупный российский вуз обязан заниматься инновационной деятельностью и думать о практической реализации тех
разработок и идей, которые рождаются в университете.
Однако, инновационная деятельность института, предлагаемая нам как что-то новое и передовое - это давно известное и забытое наше российское прошлое. Обратимся к историческим событиям своей страны, к истории образования своего университета и налицо пути, примеры и приемы реализации «современных» идей. Одним из ярких примеров интеграции образования, науки и производства Казанское соединенное промышленное училище (КСПУ) [1-3]. Образованное в 1890 г. и открытое в 1897 г. оно стало закономерным этапом развития Казанской химической школы, профессионального образования, и потребностей промышленности. Инициатором объединения педагогов, ученых и производственников на базе КСПУ выступил член-корреспондент Императорской Санкт-Петербургской Академии наук А.М. Зайцев.
Первый директор КСПУ Н. Г. Грузов на открытии училища произнес: «Открываемое ныне Казанское Промышленное Училище, содержащее в своем составе четыре технических училища различных степеней и специальностей, имеет целью удовлетворить нужды Поволжья в руководителях промышленных предприятий и умелых мастерах для быстро развивающихся в крае химической и механической промышленности, и строительной деятельности, для переработки жиров, механической и химической обработки дерева и для весьма важных отраслей промышленности по производствам: гончарному, цементному и стекловаренному».
Достойное место в списке преподаваемых предметов заняли химия и химическая технология. Изучению химических дисциплин в КСПУ отводилась большая часть учебного времени - от 36 до 51%, кроме того, химические знания затрагивались также и на других предметах, например, естественной истории, физике, механических производствах, а также в системе специальной и общеобразовательной подготовки, стали основой междисциплинарного объединения. Действительно, и химик и механик,
и строитель все время в своей практической деятельности встречаются с металлами, сплавами, лаками, красками, агрессивными средами (кислоты, щелочи), бетоном и т.д., а это все химические продукты.
Во время практических занятий на учебных заводах учащимися КСПУ ежегодно изготовлялось множество химических продуктов и реагентов: железного купороса, кристаллической соды, хлороформа, бензола, толуола, анилина, нитробензола и т. д. - сотни килограммов основных химических продуктов, что способствовало приобретению необходимых практических навыков. Составной частью обучения являлись экскурсии и практика на современных химических заводах.
Даже краткое перечисление местных казанских заводов, которые учащиеся КСПУ посещали на производственных экскурсиях, впечатляет - пивоваренный завод Петцольда, завод Алафузовых, мыловаренный завод Галикеева, литейный завод Козлова, мыловаренный завод «Торгового дома Фахрутдино-ва и Алметева», химический завод Ушкова, городской газовый завод, химический завод братьев Кре-стовниковых, международный завод Товарищества по выработке глицерина из мыльных щелоков и другие. Все заводы пользовались славой передовых производств. Проводились и иногородние экскурсии в города Нижний Новгород, Москву, Коломну и на ст. Люберцы для осмотра химических заводов. На вышеперечисленных заводах ученики проходили и летнюю производственную практику, а по окончании училища устраивались на работу, имея уже полное представление о тонкостях технологического процесса.
Не случайно именно в Казани возникло Промышленное Училище с «химическим» уклоном, во-первых, в Казани была развита химическая промышленность; во-вторых, уже во второй половине 19 века здесь сформировалась первая в России химическая школа, представители которой были известны всей мировой научной общественности и имели тесную связь с химической промышленностью [2]. Наиболее яркими представителями казанской химической школы являются К.К.Клаус, Н.Н. Зинин, А.М.Бутлеров, В. В. Марковников, А.М. Зайцев, Ф.М. Флавицкий. О Казани в среде химиков принято было говорить: «Колыбель русской органической химии»; «химическая Мекка». Создание КСПУ отвечало потребностям развития химической, механической и строительной промышленности Волжско-Камского края и представляло новый этап в развитии Казанской химической школы. В создании и работе Училища принимали участие видные ученые-химики и крупные представители химической промышленности и бизнеса Поволжского региона и России.
В целом преподавание химических и других дисциплин стояло в КСПУ на должном уровне, что и позволило сравнительно легко преобразовать Училище в несколько Институтов, которые в свою очередь получили в дальнейшем статус Университетов. Вот краткая схема процесса преобразования
училища [1,3]: КСПУ (1897) ^ Казанское политехническое училище (1917) ^ Казанский промышленный, экономический и художественный техникум
(1918) ^ Казанский политехнический институт
(1919) ^ Казанский индустриальный техникум повышенного типа (1925) ^ Казанский политехнический институт (1930). На базе последнего учебного заведения были образованы такие гиганты высшего образования как Казанский химико-технологический институт (КХТИ, ныне Казанский национальный исследовательский технологический университет - КНИТУ), Казанский институт инженеров коммунального строительства, в дальнейшем Казанский государственный инженерно-строительный институт (КИСИ, ныне Казанская государственная архитектурно-строительная академия - КГАСА), Казанский авиационный институт (КАИ, ныне Казанский государственный технический университет
- КГТУ), Казанская сельскохозяйственная академия и Ивановский государственный энергетический институт (ныне университет). Интересно отметить, что первая в Казани кафедра авиации была открыта в 1921 г. Д.Н. Зейлигером в Политехническом институте, созданном в 1919 г. на основе КСПУ. Именно в КСПУ впервые в мире преподаватель механических наук и черчения Александр Апполоно-вич Полумордвинов (1874-1942) передал цветное изображение на расстояние без проводов, тем самым закрепив за Россией честь изобретения цветного телевидения [1]. Для передачи цветного изображения Полумордвинов использовал фотомеханический способ. Патент на свое изобретение А. А. Полу-мордвинов получил в 1899 году, т.е. за 26 лет до И.А. Адамиана, до начала 1980-х годов считавшимся изобретателем цветной телевизионной системы. Благодаря исследованиям историков, справедливость восстановлена и за преподавателем КСПУ А.А. Полумордвиновым закреплен приоритет в изобретении цветного телевидения.
Эти примеры показывают, что деятельность Казанского соединенного промышленного училища (1890 - 1917 гг.) как результат интеграции образования, науки и производства, заложенной А. М. Бутлеровым, развитой А. М. Зайцевым и поддерживаемой современным поколением казанских химиков, способствовала развитию творческой исследовательской деятельности студентов.
Продолжая традиции междисциплинарного образования, на кафедрах инженерного института (ИХТИ) КНИТУ развиваются межпредметные связи при преподавании спецдисциплин с применением элементов современных педагогических технологий. Студенты старших курсов ИХТИ за короткий семестровый период получают большой объём знаний и информаций по ранее незнакомым спецдисципли-нам. При этом им необходимо сконцентрировать и объединить разнообразные знания, умения, навыки теоретического, лабораторного и практического курса. Всё это студентами должно восприниматься как единый взаимосвязанный комплекс, что обеспечивается организацией инновационного учебного процесса.
Что же означает термин «инновационная образовательная деятельность»? Термин «инновация» трактуется, как нововведение в области техники, технологии, организации труда или управления, основанное на использовании достижений науки и передового опыта [4]. Основная цель - обретение экономического содержания и востребованность обществом. Инновационная образовательная деятельность - это процесс, охватывающий подготовку специалистов с новыми качествами и компетенциями; это новые технологии и формы обучения; новые предпочтения человека в образовательной сфере.
Основным осложнением на пути внедрения инноватики в образовании выступает присущий ей междисциплинарный характер, а также дезинтеграция системы инженерного образования с наукой и реальным сектором экономики. В частности, дезинтеграция приводит к тому, что вузы становятся все менее самодостаточными из-за отсутствия научной базы для реализации программ подготовки инжене-ров-инноваторов, выпускники вузов зачастую не обладают знаниями на уровне новейших достижений техники и технологий, а также практическим опытом участия в исследованиях в процессе обучения. Как следствие, они перестают быть востребованными на рынке труда, уменьшается их вклад в преобразование экономики и общества, а процессы коммерциализации результатов научных исследований, разработок и передачи технологий в реальный сектор экономики замедляются.
Для реализации упомянутой выше стратегии развития науки, образования и экономики инновационного типа нужны тысячи профессиональных инженеров, способных комплексно сочетать исследовательскую, проектную и предпринимательскую деятельность. Базой для реализации таких задач могут стать и уже становятся Национальные исследовательские университеты - центры инновационных научных разработок. Инженерный химико-
технологический институт (ИХТИ) - одно из старейших подразделений КНИТУ. На базе ИХТИ сформировано одно из приоритетных направлений развития КНИТУ - «Химия и технология энергонасыщенных материалов». Далеко за пределами университета известны работы ученых института по синтезу новых и модификации штатных компонентов энергонасыщенных систем; разработке новых составов и изделий с заданными свойствами и рациональной технологии их изготовления; новых эффективных машин, аппаратов и технологических линий [5].
Традиционным считается мнение о дополнительной нагрузке, которую создает развитие оборонного комплекса для экономики страны, о «непроизводительном» характере вложений в эту сферу. Однако это житейское представление верно далеко не всегда. Современная экономика представляет собой сложную самоорганизующуюся систему, обладающую в определенных фазах своего развития парадоксальным «антиинтуитивным» поведением. В частности, разработана модель, построенная профессором Д. С. Чернавским (Физический институт
им. П.Н. Лебедева РАН) и С. Ю. Малковым (Академия военных наук), описывающая военный сектор экономики и его влияние на экономику в целом (Проект «Наука и коммерциализация технологий в Российской Федерации»). В соответствии с этой моделью расширение военного сектора в нынешней российской ситуации будет оказывать стимулирующее воздействие на экономику в целом. Развитие этого сектора может стать одним из способов поддержки курса на становление «экономики знаний», на прорыв в будущее. При этом не следует преувеличивать роль милитаризации научных исследований в России, поскольку страна остро нуждается в конкурентных гражданских инновациях в энергетике, образовании, медицине и машиностроении. В последние 15 лет значительно сокращены расходы на научно-исследовательскую деятельность у нас в стране, причем сокращение расходов особенно заметно при сравнении с ВВП,
Ранее освещалась проблема кадрового обеспечения предприятий промышленности боеприпасов (БП) и спецхимии, в первую очередь, выпускниками инженерного химико-технологического института КНИТУ [6]. Показано, что эта проблема решается путем подготовки специалистов инженеров, бакалавров и магистров-инженеров, по "двойным" технологиям (конверсионным и военным). Это позволяет достаточно "безболезненно" переводить их в случае необходимости из цехов по выпуску гражданской (конверсионной) продукции в основные цехи оборонного предприятия.
Убедительным подтверждением такого подхода к решению кадровой проблемы является высокая востребованность в инженерных кадрах по всем специальностям ИХТИ, обоснованно и оправданно рассматривается сохранение непрерывной подготовки инженерных кадров для высокотехнологичных наукоемких отраслей промышленности: оборонной, атомной энергетики, медицинской и некоторых других.
В период интенсивного развития информационных технологий и системы Интернет, постоянного обновления технических и научных данных, быстроразвивающегося производства преподавателям спецдисциплин необходима целенаправленная работа при изложении нового материала с учетом межпредметных связей. Это предполагает использование интерактивных педагогических технологий обучения, в частности, проблемное, проблемнопоисковое изложение материала с применением современных средств обучения (компьютерный класс, электронный учебник, пособие и т. п.).
Междисциплинарный подход к обучению позволяет обучить студентов самостоятельно добывать знания из разных областей науки и отраслей производства, группировать их и концентрировать в контексте конкретной решаемой задачи [7]. Такой подход подразумевает наличие педагогических кадров, способных обеспечивать его реализацию, имеющими мотивацию к постоянному повышению своей квалификации.
Теоретические и эмпирические данные, явления, процессы, знакомые студентам из курса общеобразовательных предметов, канонические законы общетехнических дисциплин способствуют обучающимся глубже понять их сущность. Например, процессы, происходящие при формовании изделий методами литья, связаны с процессами плавления, кристаллизации, затвердевания материалов, а значит, особенности технологии литья увязываются с законами термодинамики, гидродинамики, теплотехники, физики и других дисциплин.
Системное применение межпредметных связей общеобразовательных, общетехнических и спецдисциплин развивает кругозор, глубину мышления, способствует быстрому восприятию происходящих явлений изучаемого материала и помогает развивать навыки использования потенциальных знаний в прикладных дисциплинах. Так, знания о коэффициенте объёмного расширения литьевого вещества и линейного расширения материала корпуса помогают понять их влияние на величину усадки изделия, возможность образования дефектов в структуре изделий, отделению отливки от стенки корпуса и т.д. Следовательно, систематичность усвоения материала, формирование умений и навыков студентов в значительной степени обеспечивается осуществлением межпредметных связей, являющихся важным условием прочности и действенности формируемых знаний.
Проблемно-ориентированный подход к формированию компетенций в системе инженерного образования (например, при выполнении курсовых проектов и работ по специальным дисциплинам) позволяет сфокусировать внимание студентов на анализе и разрешении конкретной проблемной ситуации, что становится отправной точкой в процессе обучения. При этом важно не столько решить проблему, сколько грамотно ее поставить и сформулировать. Проблемная ситуация максимально мотивирует студентов к осознанному получению знаний.
Очень важным становится умение решать комплексные задачи при выполнении научноисследовательской работы и выпускных квалификационных работ (ВКР) исследовательского характера, требующих междисциплинарных знаний [8]. В связи с этим в последние годы хорошо зарекомендовала проводимая на кафедрах ИХТИ практика выполнения ВКР на предприятиях и НИИ, таких как ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, ФКП ГосНИИ химических продуктов, Казанский вертолетный завод, ФГУП ГосНИИ «Кристалл» и др. Во время практик на предприятиях студенты в реальных рабочих условиях получают соответствующие практические и социальные навыки, необходимые для успешной работы. При этом реализуются проблемноориентированный подход, обучение на основе опыта, работа в группах и другие дидактические методы обучения, развивающих творческое инженерное мышление, способствующих социализации студентов, демократизации учебного процесса и осуществлению его воспитательных целей.
Использование перечисленных подходов к образованию способствует инновационному профессиональному образованию, подготовке кадров для инновационных секторов экономики страны в целом. Достижение лучших результатов в процессе формирования ключевых компетенций специалистов инженерной сферы обеспечивается комбинацией различных подходов, выбранных с учетом специфики предметной области, особенностей образовательного процесса, требований внешних заказчиков к качеству специалистов-инженеров. Обладая соответствующими компетенциями, сформированными при помощи инновационных методов и подходов, специалисты смогут в процессе своей профессиональной деятельности анализировать нестандартные проблемы, адаптироваться к изменениям внешних условий и принимать эффективные управленческие решения.
Кроме того, необходимость подготовки современного «думающего инженера» обусловлена тем, что именно инженер должен быть ориентирован не только на техническую реализацию своих разработок, но и быть ответственным за последствия ее деятельности, за будущее своей страны и окружающей природы. Как говорил, академик Ю.Б. Харитон: «Дай Бог, чтобы они (ученые, инженеры) нашли пути, нашли в себе твердость духа, решимость, стремясь к лучшему, не натворить худшего».
В тоже время совершенно справедливы слова Нобелевского лауреата по физике А.М. Прохорова о чрезвычайно важном значении создания новых технологий: «Если страна не прилагает усилия для проведения научных исследований, разработки и освоения новых технологий, то она неизбежно оказывается в ряду наиболее отсталых государств, теряет свою независимость и самобытность» [2].
Будущее рождается сегодня. Оно требует широкого междисциплинарного подхода, научного прогноза, мечты и политической воли, гражданского сотрудничества и веры в свои силы.
Литература
1. Григорьев Е.И. Из истории Казанской химической
школы: Казанское соединенное промышленное училище (1890 - 1917 гг.) - пример интеграции образования, науки и производства / Е.Н. Григорьев // Пятые Вави-ловские чтения: Мировое сообщество и Россия на путях модернизации: Материалы постоянно действующей
Всерос. междисциплинарной науч. конф. Ч. 1 / МО РФ, НКЦ Дом ученых г. Йошкар-Олы, МГТУ. - Йошкар-Ола: Изд-во ООО «Салика», 2001. - С. 223-224.
2. Григорьев Е.И. Казанская химическая школа: возникновение и связь с промышленностью (н.19 в.-1917 г.) / Е.Н. Григорьев // История и методология химии: Материалы Междунар. конф. (г. Кисловодск, 3-7 окт. 1998 г.).
- Ростов-на-Дону, 1998. - С.9-10.
3. Аверко-Антонович И.Н. Химия в Казанском университете / И.Н. Аверко-Антонович. - Казань: Изд-во КГУ, 1968. - 132 с.
4. Бабикова А.В. Направления развития инженерного образования в условиях развития инновационной экономики / А.В. Бабикова, А.Ю. Федотова, И.К. Шевченко // Материалы международной научно-практической конференции «Мировой кризис и перспективы россий-
ской экономики в условиях глобализации». - Новочеркасск, 2011.
5. Петров В.А. Научная школа инженерного химикотехнологического института / В.А.Петров // Вестник Казан.технол.университета - 2011. - №21 - С.26-34
6. Базотов В.Я. Особенности подготовки кадров по
конверсионным специальностям для оборонной отрасли промышленности: Современные проблемы специаль-
ной технической химии / В.Я. Базотов, Т.П. Евсеева, Н.С. Хайруллина, А.А. Косарев // Матер. докл. Между-
народной НТиМ конф. - Казань, КГТУ, 2007. - С.412-419.
7. Междисциплинарные проблемы средового подхода к инновационному развитию / Под ред. В.Е. Лепского -М.: «Когито-Центр», 2011. - 240 с.
8. Диденко Т.Л. Роль научно-исследовательской работы студентов в формировании инновационной составляющей учебного процесса / Т.Л.Диденко // Вестник Ка-зан.технол.универ-ситета. - 2011. - №21. - С. 235-237.
©Т. П. Евсеева - канд. техн. наук, доцент кафедры технологии твердых химических веществ КНИТУ, [email protected]; Т. Н. Собачкина - канд. хим. наук, доцент кафедры химии и технологии органических соединений азота КНИТУ, [email protected]; Т. Л. Диденко - канд. техн. наук, доцент кафедры технологии твердых химических веществ КНИТУ, [email protected].
