5 марта 2017 г.

Физика как основа креативной вертикали в подготовке инженера. Ю.В. Горин, В. Б. Моисеев, А. Д. Нелюдов, Б.Л. Свистунов.

 

ФИЗИКА КАК ОСНОВА КРЕАТИВНОЙ ВЕРТИКАЛИ В ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРА.

Ю.В. Горин, В. Б. Моисеев, А. Д. Нелюдов, Б.Л. Свистунов.

Пензенская государственная технологическая академия.

 

       Общее направление инноваций в образовании – формирование творческой широкообразованной личности, что требует обновления содержания и структуры высшего профессионального образования. Для совершенствования государственных образовательных стандартов требуется выявить концептуальные противоречия в действующей системе, ибо только на этой основе возможна конкретизация реальных действий по их преодолению.

       Парадигма широкой образованности и творческой грамотности предполагает формирование личности, владеющей научно обоснованной технологией творческого решения задач / 1/. В рамках этой парадигмы профессиональные ЗУНы становятся не целью, а  необходимым средством обеспечения творческой деятельности специалиста. Системная образованность в современных условиях должна содержать в себе ещё, как минимум, четыре подсистемы: ремесло, научное мировоззрение, потребность и умение познавать окружающий мир и самого себя, а также осознанную потребность и умение работать творчески. Ремеслу мы учим добротно, остальному – лишь фрагментами. Противоречие очевидно – человек должен освоить весь комплекс, а время обучения ограничено. Таким образом,  качественные изменения в структуре образованности личности  предполагают соответствующие изменения в структуре образовательного пространства. Одним из способов реализации может быть построение личностно-образовательных вертикалей - узкопрофессиональной, креативной /2/, информационной и др.

       Применительно к формированию творческой личности  специалистов с высшим техническим образованием проблема выглядит так. Для нормальной производственной деятельности  выпускнику достаточно «базы данных», то есть всего того, что содержат учебники по специальности, опыт наставников, справочники, инструкции, руководящие указания. Плюс умение профессионально ориентироваться в этом информационном массиве. Эта традиционная, своего рода профессиональная  вертикаль  в учебных планах представлена, как правило, вполне удовлетворительно. Для создания же новых технических решений нужна «база знаний» - то, что содержится в учебниках и монографиях по целому блоку наук. В техносфере научную  основу всех технических систем и технологий составляют естественные науки – физика, химия, биология. Именно в них заложено понимание процессов. Но физико-химико-биологические основы  ремесла в учебных планах представлены явно недостаточно. Соответственно, мы в дальнейшем очень много теряем в творческой реализации выпускников. Таким образом,  в структуре образованности инженеров  необходимо усиление естественнонаучного компонента.

      Научное мировоззрение содержательно может базироваться только на системном естественнонаучном кругозоре, который обеспечивает понимание диады «человек + природа» как единой гуманистической сверхсистемы  / 3, 4/.  Естественнонаучное мировоззрение служит базой и для реализации потребности в познании  мира, и для осознанного приобщения к творческому труду. Следовательно, именно естественнонаучный компонент общего и профессионального образования должен служить системообразующим фактором широкой образованности личности.  В обществе постепенно крепнет уверенность в том, что системность и широта кругозора не только способствуют повышению «культурного уровня», но и создают фундамент для более эффективной деятельности в сфере избранной специальности. Синтез интересов личности и общества в идеале предполагает, что образовательное учреждение формирует системно образованного специалиста, способного к самообучению, владеющего ремеслом и технологией творческого труда.

      Практически во всех ГОСах есть требование типа: «обеспечить устойчивое стремление к самосовершенствованию, стремление к творческой самореализации». Эти мотивы продиктованы необходимостью эффективного трудоустройства выпускников и их адаптации к рынку труда. Но действенных методик «обеспечения стремления к творческой самореализации» в системе образования практически нет. Преподавание методологии «управляемого творчества» находится в стадии осознания и становления. Есть отдельные крупицы опыта подготовки выпускников к реализации своего творческого потенциала. Здесь две грани. Во-первых, исследователю необходимо умение видеть и формулировать творческие задачи, то есть умение выявлять противоречия в объекте исследования. Во-вторых, нужны готовность и умение преодолевать эти противоречия. Фактически это означает овладение технологией организации мышления по преобразованию проблемной ситуации в конкретные задачи, создание моделей задач, исследование противоречий, их научный анализ с последующим преобразованием модели в ответ. И всему этому надо учить.

      Концептуальные основы методологии творчества заложены в методологии естествознания. Процесс «от наблюдения к управлению» характеризует и эволюцию естествознания, и эволюцию творчества. Человек целенаправленно переходит от ожидания «озарения свыше» к научно обоснованной подготовке собственной личности к генерации результативного озарения при решении задачи. Основной результат творчества как науки – «озарение по заказу». Стержень подготовки – эвристические алгоритмы, выстроенные в соответствии с объективными законами развития объектов исследования, например, технических систем. Мысль о том, что учить технологии творческого решения задач нужно и можно, сейчас уже не вызывает отторжения. Кто-то предлагает использовать опыт творческих личностей, другие напрямую вводят в преподавание своей дисциплины задачи, требующие хотя бы элементов творческого подхода, что хорошо, но мало. Ясно, что массовый ввод обучения творческому решению задач  должен опираться на научно обоснованную базу. Применительно к инженерному творчеству научной базой служит теория решения изобретательских задач – ТРИЗ (5 – 7). Практической базой является опыт обучения на семинарах для инженеров, факультативах для школьников и в системе высшего технического образования (Г.С.Альтшуллер, Ю.В.Горин, М.М.Зиновкина и др.).

      В структуре образованности будущего инженера основным элементом естественнонаучного компонента выступает физика. Ей предназначено выполнение двух важнейших функций – мировоззренческой и «технической». Физика выступает как наука фундаментальная и одновременно  как прикладная. Курс физики должен способствовать формированию научного мировоззрения и, соответственно, созданию убежденности в том, что методология естествознания есть общенаучная методология. Будущему инженеру также необходимо понимать и осознавать, что физика есть не только научная основа всей современной техники и большинства промышленных технологий, но и основа будущих технических новаций. Пытаясь совместить обе эти функции в едином трехсеместровом курсе,  мы очень часто вступаем на путь компромиссов – немного того,  немного другого, плюс система сведений об основных физических законах и их многочисленных проявлениях в природе. Мировоззренческий аспект при этом тонет в потоке формул и формулировок. Техническая же направленность во многом имеет иллюстративный характер, мы ограничиваемся приведением примеров использования физики в действующей технике. Это хорошо, но мало. Ясно, что такие технические системы, как люминесцентные источники света, холодильники, телевизоры реализуют в своей работе целые созвездия физических законов, явлений и эффектов. Но тот факт, что физика есть неиссякаемый источник новых творческих решений технических задач, очень часто остается за рамками преподавания курсов физики. Уточним, что речь идет не только о самых современных достижениях физической науки, но и о традиционной, «вузовски классической» физике, которая по-прежнему остается научной основой технических изобретений. Поэтому в технических вузах  минимально необходимым является четырехсеместровый курс физики с явным разделением функций. Первые три семестра имеют техническую направленность, четвертый семестр – мировоззренческую, он посвящается физической картине мира. Противоречие разрешается разделением во времени. Попытки же «укоротить»  физику до двух семестров есть явление безнравственное, поскольку ведет в классически тупиковую ситуацию: «хотели как лучше, а получилось как всегда», то есть плохо.

   В ПГТА создана программа, целью которой является разработка и внедрение в практику инновационных технологий креативного образования,  Такое образование предполагает прежде всего умение инженера решать творческие задачи не по наитию, а на основе научно обоснованных алгоритмических методик. Проблема прозрачна – инженеру очень полезно не только набрать запас знаний, профессиональных умений и навыков, но и овладеть технологией творческого решения инженерных задач.

     Программа  выстроена как «вертикальный»  комплекс научных и методических материалов по обучению студентов творческому решению технических задач.  Вводить такое обучение можно двумя путями. Первый, экстенсивный путь связан с вводом в учебные планы дополнительных предметов эвристического направления. Сложности здесь очевидны и пока что трудно преодолимы. Второй путь связан с совмещением преподавания общеобразовательных или специальных дисциплин с освоением основ ТРИЗ. Трудность здесь – в малом числе преподавателей с универсальной квалификацией. Анализ учебных планов и имеющегося опыта преподавания ТРИЗ показал, что креативную «составляющую» образованности студентов технических специальностей рациональнее всего формировать на базе креативной вертикали. В первом варианте она включает три дисциплины – физика, история техники, современные методы инженерного творчества. Базой вертикали служит экспериментальный курс «Физика + ТРИЗ» /8/. Здесь два преимущества. Во-первых, студент осваивает  технологию творчества на первых курсах, и она неминуемо должна «заработать» при изучении специальных дисциплин. Во-вторых, физика органически входит в структуру ТРИЗ, составляя основу информационного фонда этой теории. Все разделы  трехсеместрового лекционного курса дополняются набором технических примеров, каждый из которых трактуется как техническая реализация  тех физических моделей, что изучаются в данном разделе. Здесь же обсуждаются  функциональные технические возможности физических явлений. На практических занятиях наряду с традиционными учебными задачами («закрепление материала») предусмотрены учебные творческие задачи, идея решения которых связана с использованием физических эффектов и явлений. Фонд примеров и задач  базируется на патентных материалах.

       Курс «История техники» посвящен рассмотрению эволюции техники от первичных орудий труда и войны до современной техносферы, являющейся фактически новой средой обитания человечества. Историческое развитие техники рассматривается как проявление объективных законов развития технических систем. Эволюция важнейших научно-технических отраслей современной техносферы  трактуется как последовательная реализация в технических новшествах достижений науки для удовлетворения потребностей человека. Курс включает 18 часов лекций и 18 аудиторных часов практики, а также цикл самостоятельных работ по истории различных видов технических систем. Завершением креативной вертикали служит курс «Методы инженерного творчества». В лекционной части курса предусмотрено ознакомление с современными научными методами организации творческого труда инженера. Практическая и самостоятельная части курса посвящается решению конкретных инженерных задач, в том числе с использованием физических явлений и эффектов в создании новых технических решений / 6 /.

       Некоторый опыт реализации аналогичных по духу программ уже накоплен. Анализ результатов и востребованности такого обучения показал, что при наличии опытных преподавателей, владеющих ТРИЗ, обучение вполне эффективно. Студенты начинают значительно выше оценивать свои творческие возможности, возрастает самооценка и формируется желание продолжить занятия. Одновременно в глазах студентов увеличивается ценность учебных курсов физики. Конечно, на начальных стадиях работы занятия должны вести преподаватели, имеющие соответствующую подготовку и опыт. При обсуждении возможных вариантов введения обучения творческому решению задач целесообразно заранее учитывать, что таких преподавателей в России относительно мало. Вместе с тем ясно, что «обучение творчеству» будет эффективным только при условии, если и сами методы творческого решения задач, и методика обучения им  станут достоянием большинства преподавательского корпуса. Это очень сложная проблема. Но её можно и нужно решать, поскольку формирование творческой личности – генеральная задача современного профессионального образования.  

Литература.

  1. Ю.В.Горин, Б.Л.Свистунов. К иной парадигме. Высшее образование в России. 1999, №3, с.60-66.
  2. М. М. Зиновкина. Многоуровневое непрерывное креативное образование и школа. М.Приоритет-МВ.2002. -48С.
  3. О.Н.Голубева, А.Д.Суханов. Современный курс физики второго поколения. Вестник РУДН, сер.ФЕНО. №6, 2001, с.57-59.
  4. Ю.В.Горин, Б.Л.Свистунов. Естественнонаучное образование и формирование творческой личности. Тезисы докладов ФССО-01, т.2, с.124 Ярославль, 2001г.
  5. Г.С.Альтшуллер. Творчество как точная наука. М. Сов.Радио, 1979. Кибернетика. 184с. Он же: Найти идею, 3-е изд., Петрозаводск, Скандинавия, 2003, 240с.
  6. Ю.В.Горин, В.В. Землянский. Создание новых технических решений на основе использования физических эффектов и явлений. Методические рекомендации, ч.1. 2005, Пенза ,ПГТА, 60с.
  7. А.И.Гасанов и др. Рождение изобретения. Стратегия и тактика решения изобретательских задач. М., 1995, 432с.
  8. Ю.В.Горин, В.Б.Моисеев, Б.Л.Свистунов. Экспериментальный курс «Физика + ТРИЗ».  Тезисы докладов НТПФ-4. Москва, МПГУ, март 2005., с.41.