Инженерная школа XXI века

На современном образовательном рынке Санкт-Петербургский государственный университет аэро­космического приборостроения обладает мощным потенциалом, обеспечивающим подготовку конкурентоспособных кадров нового поколения. В рамках реализации программы стратегического развития, вуз успешно внедряет инновационную модель инженерного образования, ориентированную на международные стандарты и социально-экономическую модернизацию региона и страны.

Изменение характера исследовательских процессов в науке наряду с ростом сложности научного знания приводит к дрейфу инженерных вузов в сторону классических исследовательских акадеaмических университетов и соответствующей утрате профессиональной идентичности.

Традиционно в российском инженерном образовании делается сильный акцент на теорию и фундаментальную научно-исследовательскую подготовку. С одной стороны, это позволяет развить исследовательские компетенции и расширить кругозор студента, с другой – обуславливает доминирование в образовательных программах теоретических дисциплин. Использование лекционно-семинарской системы обучения блокирует получение современных прикладных компетенций и необходимых инженерам так называемых «soft skills» навыков, среди которых работа в команде, личностное развитие, управление временем.

В рамках сложившейся ситуации выделяется ряд ключевых проблем, связанных с обучением современных российских инженеров: неспособность выпускника технического вуза быстро и эффективно встроиться в производственную цепочку современного предприятия, отсутствие компетенций, необходимых для применения передовых технологических достижений, непонимание полноты ответственности инженера в решении поставленных перед ним задач.

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП) готов противопоставить имеющимся вызовам целый комплекс образовательных ресурсов, на основе которых можно решить перечисленные проблемы. В первую очередь, это наличие уникальных компетенций по таким направлениям, как робототехника, автоматические системы управления, телекоммуникации, сжатие и обработка видео, сенсоры и датчики, вписывающиеся в тренд развития Интернета вещей (IoT)¹ и являющиеся одними из наиболее востребованных среди ведущих технологических компаний. Данные направления, междисциплинарный подход, выраженный в их интеграции, а также реализация необходимых навыков ведения НИР и практических разработок по заказу ведущих компаний могут существенно улучшить позиции ГУАП на рынке IoT и подготовить выпускников, обладающих совершенно новым набором и качеством компетенций на основе инновационной модели инженерного образования.

Первым проектом в рамках внедрения модели станет Инженерная школа Интернета вещей ГУАП – новое учебно-научное подразделение университета с наличием соб­ст­венного помещения и всей необходимой инфраструктуры. В школе будет осуществляться образовательная и проектно-исследовательская деятельность на основе магистерских программ с интеграцией обучающихся в процесс проектирования, создания и управления полным жизненным циклом сложных технологических продуктов.

Перед образовательной организацией ставятся такие задачи, как интеграция промышленности, науки и образования, развитие целостной системы подготовки квалифицированных инженерных кадров всех уровней; формирование инновационной экосреды по созданию высокотехнологичных продуктов; внедрение новой модели магистерской подготовки на основе подходов CDIO, PBL (PDP) и Learning Factory; повышение компетенций выпускников инженерных специальностей и многие другие.

Обучение в школе будет проходить по четырем основным направлениям: IoT, защищенные киберфизические системы, робототехника, микроспутники. Одним из основных в программе должен стать курс «Проектирование систем», создающий представление об инженерной практике. В нем представлен весь спектр задач и обязанностей инженера, а также информация о применении дисциплинарных знаний для решения разного рода задач.

Каждый обучающийся в обязательном порядке пройдет курс «Проект по разработке конечного продукта», изучив и освоив полный цикл разработки продукта, включая постановку задачи, формулирование технического задания, расчет необходимых для решения поставленной задачи ресурсов, формирование команды, совместную работу над проектом, моделирование, постановку экспериментов с выходом на прототип продукта. Кроме того, в программу подготовки будут включены обязательные курсы «Технология ведения проекта», «Технология разработки программного обеспечения», «Финансово-экономическое обеспечение проекта. Организация выполнения проекта в рамках заданного бюджета», «Промышленный дизайн», «Продуктование».

Образовательная деятельность инженерной школы будет включать лекционные и практические занятия, научно-исследовательскую работу и научно-технические семинары.

Подготовка инженеров в вузе ориентирована на формирование таких компетенций, как профессиональная, личная и социальная ответственность. Предполагается, что выпуск­ники школы будут способны к комплексной инженерной деятельности: планировать, проектировать, производить и применять инженерные объекты, процессы и системы в современной среде, основанной на командной работе специалистов, участвовать в реализации инженерных процессов, вносить вклад в развитие инженерных продуктов и применять свои навыки при работе в производственной компании.

Обучение будет осуществляться силами профессорско-преподавательского состава ГУАП, а также приглашенных экспертов – для чтения тех курсов, где компетенций представителей ГУАП недостаточно (например, «Промышленный дизайн», «Введение в инженерную деятельность»), и индустриальных партнеров, которые становятся инициаторами проектов в практической части обучения. Технологическим партнером может являться промышленное предприятие, ассоциация или кластер, специализирующийся в одном из направлений инженерной школы.

Индустриальные партнеры выступят в качестве спонсоров, экспертов и селекционеров проектов, а также консультантов в вопросе содержания образовательных программ. Партнер должен быть готов сформулировать проектные задачи, включенные в практическую часть магистерских программ, и оказывать ресурсную помощь в решении ряда других: например, координации проекта, материальном и техническом оснащении, предоставлении собственных мощностей и прочих.

Предлагаются две основные схемы финансирования.

1. Образовательная организация заранее обозначает стоимость проекта, одинаковую для любого заказчика. Партнер сам формулирует задачу в рамках этой стоимости, вуз получает финансирование авансом, в результате чего сумма не меняется в ходе проекта. Интеллектуальные права принадлежат заказчику, авторские – исполнителям.
2. Заказчик обозначает стоимость проекта, но не выплачивает ее авансом. В случае успешного исполнения проекта заказчик может выкупить его результаты у исполнителей, после чего команда распоряжается полученным вознаграждением по собственному усмотрению за вычетом накладных расходов вуза.

В идеальном варианте – государство осуществляет софинансирование каждого проекта в размере его стоимости.

Практическая деятельность в школе должна осуществляться на основе формата PDP и Learning Factory.

Формат PDP (Product Development Project) предполагает использование проектов в качестве учебной платформы, с помощью которой студенты способны развить компетенции и применить знания для получения практических навыков на всех стадиях создания конечного технического объекта. Реализация такого подхода предполагает наличие инфраструктурной базы для экспериментальной и образовательной среды, в том числе научно-исследовательских и экспериментальных тематических лабораторий, мастерской инноваций и креативных пространств для командной работы, а также для проведения лекций, семинаров и мастер-классов.

Учебный план должен включать в себя один или два проекта, предусматривающих получение опыта проектно-внедренческой деятельности на базовом и продвинутом уровнях (в зависимости от масштаба, сложности и последовательности реализации в программе). Обучение построено на реализации проектов, сформулированных на основе реальных запросов экономики. Проблемы и задачи будут ставить предприятия, заинтересованные в их решении.

Важной задачей является реализация «полного жизненного цикла» инженерного проекта: от формирования его замысла до пробной эксплуатации изделия с возможностью коммерциализации результатов. Для этого необходимо привлечение студентов разных направлений подготовки (до 10 человек в зависимости от масштаба проекта), которые сформируют сборные проектные команды, включающие инженеров, маркетологов, экономистов, юристов и студентов других, необходимых для реализации проекта направлений. Внутри групп фиксируются этапы проекта и распределяются функции и задачи, тем самым студенты получают навыки командной работы, в том числе с представителями разных специальностей, и четко ориентированы на получение конкретного результата. В ходе выполнения проекта участники команды могут пройти дополнительные курсы (разные для разных участников) и получить соответствующие сертификаты.

Состав команды предполагает наличие следующих участников:

• Team Leader – студент следующего года обучения или аспирант (возможно самовыдвижение из числа студентов текущего курса), отвечающий за общую координацию, план работы, результаты, привлечение ресурсов и специалистов вуза из других организаций.
• Economy Officer – член команды, который отвечает за планирование расходов, закупку оборудования, аренду инструментальных мощностей, сметы, аутсорсинг в рамках бюджета проекта, маркетинг, продвижение и прочие направления работы.
• Tech Officer – отвечающий за допуск к оборудованию, освоение новых инструментов, администрирование, технику безопасности.
• Сотрудник-куратор со стороны вуза (один на два-три проекта).
• Один-два сотрудника-куратора со стороны бизнес-парт­нера для координации направления развития проекта. Взаимодействие с представителями заказчиков от промышленности осуществляется в ходе регулярных личных встреч (не реже одного раза в месяц).

Цикл проекта занимает не более одного года (с возможностью пролонгации в случае демонстрации успешных результатов). Команда самостоятельно выбирает предметную область исследования из списка доступных тем, который формируется на основе проведенного в начале года технологического форсайта и согласовывается с индустриальными партнерами.

Лекции и семинары служат для ознакомления с прикладными методиками (мини-кейсами), которые в дальнейшем помогут с работой по проекту. Далее новая информация приобретается через самостоятельное обучение, при этом по ходу выполнения проекта должны быть доступны консультации преподавателей по профильным предметам.

Проект должен включать следующие стадии: планирование (в том числе, составление технического задания, календарного плана, сметы), поиск информации, разработка концепции решения, выбор варианта решения, компьютерное моделирование, прототипирование, тестирование, продуктование (придание полученному результату вида конечного продукта). Наиболее ценный опыт для инженерного обучения представляют собой фазы производства, сборки и тестирования.

В конце учебного года студенческие команды защищают результаты своих проектов перед экспертами от индустрии и бизнес-сообщества, испытывают в ходе натурных испытаний. Каждое соревнование имеет систему начисления баллов за статическую и динамическую часть. Команды, получившие более высокий рейтинг по результатам защиты, поощряются премиями и памятными подарками.

Важными элементами управления инженерной школы должны стать совет руководителей магистерских программ и консультативный совет.

Главная фигура в реализации проекта – руководитель магистерской программы, перед которым ставится задача обеспечения качества обучения и соответствия получаемых студентами компетенций современным технологиям. Он взаимодействует с лидерами проектов для координации работы между различными командами и помогает в решении вопросов, которые команды не в состоянии решить собственными силами.

Консультативный совет, состоящий из представителей руководства ведущих российских и зарубежных технологических компаний, бизнес-сообщества и инвестиционных фондов, собирается на регулярной основе, а его функ­циями являются экспертная оценка направления развития технологического рынка, контроль исследовательской повестки школы, оценка научно-исследовательской работы в соответствии с мировыми стандартами, продвижение бренда образовательной организации и другие.

Помимо этого, в организационную структуру инженерной школы должен войти офис поддержки магистерских проектов, работу которого координирует директор подразделения. Сотрудники офиса будут осуществлять необходимую административную поддержку, коммерциализацию результатов исследований школы (продажи и маркетинг), организовывать взаимодействие с индустриальными партнерами, а также развивать сотрудничество по приоритетным направлениям с ведущими зарубежными университетами и научно-исследовательскими инсти­тутами.

Школу оборудуют научно-исследовательскими и учебными лабораториями, причем все они, кроме одной, будут узкоспециализированными. Единственной лабораторией общей практики станет мастерская инноваций, в рамках которой студенты получат доступ к современным средствам прототипирования и моделирования. Физическое пространство школы будет поделено на следующие кластеры:

• открытое пространство для разработчиков с целью поддержания совместной работы и возможных кросс-пересечений проектов;
• рабочие помещения, оснащенные различного рода оборудованием для hardware и software прототипирования;
• место для проведения лекций, рабочие пространства, переговорные;
• место для отдыха и общения.

Площадка будет круглосуточно открыта для свободного доступа и оснащена всей необходимой бытовой инфраструктурой.

Думается, планируемый комплекс мер позволит инженерной школе ГУАП занять передовые позиции в подготовке кадров для быстро развивающегося рынка IoT, сформировать новый облик инженера как инициативного и высокопрофессионального специалиста, способного дать дополнительный импульс развитию не только нашего региона, но и всей страны.

¹ Интернет вещей (Internet of Things, IoT) – совокупность интеллектуальных устройств, способствующих повышению эффективности производства и улучшению качества жизни. По мнению экспертов, внедрение данной технологии будет способствовать созданию новых, более современно оборудованных рабочих мест, формированию особых возможностей для бизнеса, а также появлению инновационных ресурсов развития человеческого капитала, в том числе в сфере образования.