Концепция профессиональной подготовки по
вектору знаний
Прошин
Иван Александрович,
доктор технических наук, профессор,
Прошин
Дмитрий Иванович,
кандидат технических наук, доцент,
Прошина
Раиса Дмитриевна,
соискатель.
Пензенская государственная технологическая
академия.
Введение
Системный
анализ профессиональной подготовки, показывает, что узловым противоречием современного
этапа развития теории и практики профессионального образования в высшей школе
является 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 фундаментализацию
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.
1. Вектор знаний
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 примере специалиста по
направлению «Автоматизация и управление» 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, проектно-конструкторской,
производственно-технологической, организационно-управленченской,
эксплуатационной профессиональной деятельности.
Обобщение
требований к профессиональной подготовке выпускника, структуры объектов, задач
и видов деятельности специалистов по направлению «Автоматизация и управление»
позволяет выделить в качестве базовых следующие элементы вектора знаний (рис. 1):
1)
математическо-методологический
(
);
2)
информационно-программно-алгоритмический
(
);
3)
технико-технологический
(
);
4)
организационно-экономический
(
);
5)
организационно-культурно-воспитательный
(
).
Рис. 1. Структура образования вектора
знаний.
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 
.
2. 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-программно-алгоритмическую,
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, информации. 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 [1].
3. 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 (рис. 2). Для иллюстрации предлагаемого подхода
управления профессиональной подготовкой по вектору знаний рассмотрим
разработанную стратифицированную 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 , 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.
устанавливается
Рис. 2.
Структура профессиональной подготовки по вектору знаний.
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.
4. 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 моделей 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 теплоэлектроэнергии, 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 исследования 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
математико-метологическую, информационно-программно-алгоритмическую, 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 Н.Н. Структурно-параметрический синтез математических
моделей в задачах обработки экспериментально-статистической информации. –
Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2007. – 178 с.
Поступила в редакцию 05.02.2009
г.