Инженерное мышление: векторы развития в контексте трансформации научной картины мира

Введение. Подготовке высококвалифицированных инженерных кадров сегодня уделяется немалое внимание. Но идущие процессы конвергенции, появление сквозных технологий радикально не только меняют технологическую платформу производства, но и ведут к изменениям в научной картине мира, что непосредственно влияет на характер инженерного мышления, расширяя его диапазон далеко за рамки технической сферы. Без понимания особенностей современного инженерного мышления невозможно проектировать содержание и формы образования будущих инженеров. Активно идущие процессы технологической трансформации порождают в системе образования ситуацию неопределенности, а стремление ответить на возникающие вызовы чаще всего выражается в разрозненных, локальных образовательных решениях, если не опирается на обоснованные концептуальные модели подготовки кадров.

Целью статьи является формирование системного представления о структуре инженерного мышления и обозначение тенденций его трансформации в контексте изменений, идущих на уровне научной картины мира.

Методология, методы и методики. Теоретико-методологический анализ опирался на философскую методологию науки, что позволило выделить основные общенаучные подходы в понимании сущности инженерного мышления и рассмотреть влияние современной трансформирующейся научной картины мира на структуры мышления в инженерной деятельности. Для демонстрации значения полученных теоретико-методологических результатов на основе метода кейс-стади (case study – изучение ситуации) проведена реконструкция и анализ типичных, встречающихся в практике подготовки инженеров и разработке образовательных программ, ситуаций. Кейс-стади применялся как метод научного исследования, имеющий в исследуемой области свои преимущества перед другими эмпирическими методами.

Результаты. Выделены и проанализированы основные методологические подходы в понимании инженерного мышления: практико-ориентированный, феноменологический, концептуальный, контекстный. Обоснована системная модель инженерного мышления, включающая три уровня: технологический (мыследеятельность, технологии мышления); регулятивно-целевой (НКМ, парадигмы, стиль мышления и др.); ценностно-смысловой (ценностные установки, позиции, идеалы, нормы, стратегические приоритеты, смысловые паттерны). Проанализированы типичные кейсы, встречающиеся в практике подготовки инженерных кадров и показано как учет изменений, идущих на уровне НКМ, методологический рефлексивный анализ позволяют скорректировать стратегии проектирования образовательных программ. Раскрыто влияние современной конвергентной среды на формирование ценностно-смысловых и регулятивно-целевых структур инженерного мышления и собственно на формы мыследеятельности инженера. Приведены инновационные модели подготовки будущих инженеров (на примере Российского государственного профессионально-педагогического университета), ориентированные на представленные в статье методологические подходы к пониманию инженерного мышления.

Научная новизна. Новизна предлагаемого исследования определяется расширением теоретико-методологических рамок рассмотрения инженерного мышления и векторов его развития. Если чаще всего вопросы развития инженерного мышления обсуждаются в рамках технологического развития или в логике внутрипрофессиональных трансформаций, то авторы статьи опираются на системное видение научной и инженерной деятельности. Это позволило ввести в поле научного рассмотрения инженерного мышления и инженерной деятельности такие регулятивные эпистемологические структуры, как научная картина мира (далее – НКМ), парадигма, стиль мышления и др., а также ценностно-смысловые структуры мышления и деятельности (ценностные установки, идеалы, эталоны деятельности, нормы, стратегические приоритеты, смысловые паттерны и др.). В теоретическом плане проведенное исследование имеет значение для преодоления узкотехнологического и технократического подходов, для обоснованного определения перспектив развития инженерного мышления в условиях конвергентных процессов.

Практическая значимость проведенного исследования заключается в определении методологических оснований для практики принятия решений в области подготовки инженерных кадров.

1. Мадхаван Г. Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности. Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2016. 256 с.

2. Лившиц В. И. Инновации в инженерном образовании и роль менталитета профессуры // Образование и наука. 2012. № 2 (91). С. 130–140. DOI: 10.17853/1994-5639-2012-2-130-140

3. Гузанов Б. Н., Горюшина Н. Ю. Социальная профессионализация при подготовке педагога профессионального обучения [Электрон. ресурс] // Педагогический журнал Башкортостана. 2010. № 5 (30). С. 119–124. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sotsialnaya-professionalizatsiya-pri-podgotovke-pedagoga-professionalnogo-obucheniya-1/viewer (дата обращения: 01.04.2023).

4. Габышева Л. К. Трансформация модели образования в контексте гуманитаризации инженерной подготовки [Электрон. ресурс] // Гуманитаризация инженерного образования: методологические основы и практика: материалы международной научно-методической конференции (Тюмень, 19 апреля 2018 г.). Тюмень: Тюменский индустриальный ун-т, 2018. С. 13–25. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_BIBL_A_012190158/?ysclid=lg3qy7ayks467957370 (дата обращения: 31.03.2023).

5. Мустафина Д. А., Рахманкулова Г. А., Короткова Н. Н. Модель конкурентоспособности будущего инженера-программиста [Электрон. ресурс] // Современные наукоемкие технологии. 2010. № 8. С. 16–20. Режим доступа: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25265&ysclid=lg3hbu1gwb865812833 (дата обращения: 01.04.2023).

6. Похолков Ю. П., Агранович Б. Л. Подходы к формированию национальной доктрины инженерного образования России в условиях новой индустриализации: проблемы, цели, вызовы [Электрон. ресурс] // Инженерное образование. 2012. № 9. С. 5–11. Режим доступа: https://www.aeer.ru/files/io/m9/art_1.pdf (дата обращения: 01.04.2023).

7. Leydens J. A., Lucena J. C. Engineering Justice: Transforming Engineering Education and Practice. Hoboken: IEEE Press. 2018. 304 p.

8. Crawley E. F., Malmqvist J., Östlund S., Brodeur D. R., Edström K. Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach. 2nd Edition. New York: Springer is a part of Springer Science+Business Media, 2014. 311 p. DOI: 10.1007/978-3-319-05561-9

9. Kamp A. Engineering Education in the Rapidly Changing World: Rethinking the Vision for Higher Engineering Education at TU Del. Delft: TU Delft, 2014. 40 p. Available from: http://www.cdio.org/files/document/file/Vision%20document%20TU%20Delft%20def2_1.pdf (date of access: 01.04.2023).

10. Celik S., Kirjavainen S., Bjorklund T. A. Educating Future Engineers: Student Perceptions of the Societal Linkages of Innovation Opportunities // ASEE Annual Conference 2020. DOI: 10.18260/1-2--34490

11. Баранова А. А., Гузанов Б. Н., Бажукова И. Н. Профессионально-коммуникативная компетентность в системе специальной подготовки магистров в техническом вузе // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2021. № 2 (214). С. 60–70. DOI: 10 23951/1609-624X-2021-2-60-70

12. Гузанов Б. Н., Баранова А. А., Звонарева И. А. Трансдисциплинарный подход при формировании навыков самореализации в процессе подготовки магистров // Мир науки, культуры, образования. 2020. № 5 (84). С. 188–190. DOI: 10.24411/1991-5497-2020-00926

13. Гузанов Б. Н., Баранова А. А., Ловцевич Т. Л. Проектное обучение при транспрофессиональной подготовке в техническом вузе // Профессиональное образование и рынок труда. 2019. № 3. С. 44–52. DOI: 10.24411/2307-4264-2019-10305

14. Рахманкулова Г. А., Кузьмин С. Ю., Мустафина Д. А., Ребро И. В. Формирование инженерного мышления студентов через исследовательскую деятельность [Электрон. ресурс]. Москва: Издательские решения, 2015. 113 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29291500 (дата обращения: 01.04.2023).

15. Gilmartin S. K., Shartrand A., Chen H. L., Estrada C., Sheppard S. Investigating entrepreneurship program models in undergraduate engineering education // International Journal of Engineering Education. 2016. № 32 (5). P. 2048–2065.

16. Brown T. Change by Design: How Design Thinking Transforms Organizations and Inspires Innovation // Harper Business. 2009. Available from: http://hozekf.oerp.ir/sites/hozekf.oerp.ir/files/kar_fanavari/manabe%20book/Thinking/Change%20by%20Design_%20How%20Design%20Thinking%20Transforms%20Organizations%20and%20Inspires%20Innovation%20.pdf (дата обращения: 01.04.2023).

17. Dorst K. The core of ‘design thinking’ and its application // Design Studies. 2011. Vol. 32, № 6. P. 521–532. DOI: 10.1016/j.destud.2011.07.006

18. Щедровицкий П. Г. Инженерное мышление и инженерная подготовка: материалы для разработчиков программ опережающей подготовки современных инженеров [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://shchedrovitskiy.com/inzhenernoe-mishlenie/?ysclid=lg3jqv84xs466444549 (дата обращения: 31.03.2023).

19. Батоврин В. К. Системная и программная инженерия: словарь-справочник [Электрон. ресурс]. Москва: ДМК Пресс, 2010. 279 с. Режим доступа: https://www.litres.ru/book/viktor-batovrin/sistemnaya-i-programmnaya-inzheneriya-slovar-spravochnik-22072509/?ysclid=lg3jwx4ufk169476937 (дата обращения: 01.04.2023).

20. Левенчук А. К. Системная инженерия [Электрон. ресурс]. Москва: Ридеро, 2022. 378 с. Режим доступа: https://ridero.ru/books/sistemnaya_inzheneriya_2022/?ysclid=lg3kampvh8323453044 (дата обращения: 31.03.2023).

21. Чубик П. С., Марков Н. Г., Мирошниченко Е. А., Петровская Т. С. Системная инженерия и ее внедрение в образовательные программы томского политехнического университета [Электрон. ресурс] // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323, № 5. С. 176–181. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20958308 (дата обращения: 01.04.2023).

22. Пахомов Ю. STEM- и STEAM-образование: от дошкольника до выпускника ВУЗа [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://pedsovet.org/article/stem-i-steam-obrazovanie-ot-doskolnika-do-vypusknika-vuza (дата обращения: 01.04.2023).

23. Perry Jr. W. G. Forms of Intellectual and Ethical Development in the College Years: A Scheme. New York: Holt, Rinehart, and Winston, 1970. 336 p. Available from: https://archive.org/details/formsofintellect00perr (дата обращения: 01.04.2023).

24. Бельских М. 5 оснований использовать кейс-стади в исследованиях [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://www.becoming-researcher.com/5-reasons-to-use-the-case-study-in-research (дата обращения: 31.03.2023).

25. Варганова Г. В. Кейс-стадис как метод научного исследования [Электрон. ресурс] // Библиосфера. 2006. № 2. С. 36–42. Режим доступа: https://www.bibliosphere.ru/jour/article/view/1511 (дата обращения: 31.03.2023).

26. Степин В. С., Кузнецова Л. Ф. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации [Электрон. ресурс]. Москва: Ин-т философии РАН, 1994. 274 с. Режим доступа: https://znanium.com/catalog/document?id=12601&ysclid=lg3ml0mchd621417612 (дата обращения: 31.03.2023).

27. Билянский К. В. Научная картина мира: сущность, функции и исторические формы [Электрон. ресурс] // Молодой ученый. 2018. № 50 (236). С. 494–495. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/236/54805 (дата обращения: 29.11.2022).

28. Андрюхина Л. М. Картина мира: новые модальности в эпоху экономики знаний [Электрон. ресурс] // Четвертые Лойфмановские чтения. Философское мировоззрение и картина мира: материалы Всероссийской научной конференции (Екатеринбург, 17–18 декабря 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2009. Т. 1. С. 228–233. Режим доступа: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/115564/1/978-5-7525-4008-0_063.pdf?ysclid=lg3msw3hh7377074240 (дата обращения: 29.11.2022).

29. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление [Электрон. ресурс]. Москва: Наука, 1991. 271 с. Режим доступа: http://vernadsky.lib.ru/e-texts/archive/thought.html (дата обращения: 31.03.2023).

30. Роберт И. В. Дидактика эпохи цифровых информационных технологий [Электрон. ресурс] // Профессиональное образование. Столица. 2019. № 3. С. 16–26. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37052429&ysclid=lg3n2x8ngw448370764 (дата обращения: 31.03.2023).

31. Роберт И. В. Конвергенция наук об образовании и информационных технологий как эволюционное сближение наук и технологий [Электрон. ресурс] // Информационная среда образования и науки. 2014. № 20. С. 25–67. Режим доступа: http://www.iiorao.ru/iio/pages/izdat/ison/ publication/ison_2014/num_20_2014 (дата обращения: 31.03.2023).

32. Роберт И. В. Развитие дидактики в условиях информатизации образования как трансфер-интегративной области научного знания (концепция) [Электрон. ресурс]. Москва: Ин-т информатизации образования РАО, 2014. 38 с. Режим доступа: http://robert-school.ru/iio/pages/educational/n_m_liter/year_2014/rodert_2014 (дата обращения: 31.03.2023).

33. Кострова Ю. С. История биоматематики и особенности ее преподавания в современной высшей школе // Профессиональное образование в России и за рубежом. 2016. № 4 (24). С. 212–216. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/istoriya-biomatematiki-i-osobennosti-ee-prepodavaniya-v-sovremennoy-vysshey-shkole/viewer (дата обращения: 01.04.2023).

34. Белгородский В. С., Лаврова О. М., Гусейнова С. Н., Исаева Т. А., Кобраков К. И., Мовсумзаде Э. М., Гусейнов Ф. И. Практико-ориентированные модели инженерного образования [Электрон. ресурс] // История и педагогика естествознания. 2022. № 1. С. 65–70. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/praktiko-orientirovannye-modeli-inzhenernogo-obrazovaniya (дата обращения: 01.04.2023).

35. Двуличанская Н. Н., Пясецкий В. Б. Инженерное образование: практико-ориентированный подход [Электрон. ресурс] // Высшее образование в России. 2017. № 7 (214). С. 147–151. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/inzhenernaya-pedagogika-praktiko-orientirovannyy-podhod (дата обращения: 01.04.2023).

36. Косолапова С. А., Калиновская Т. Г., Косолапов А. И. К вопросу о фундаментализации инженерного образования [Электрон. ресурс] // Успехи современного естествознания. 2013. № 6. С. 134–136. Режим доступа: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=32518 (дата обращения: 01.04.2023).

37. Боев О., Имас О. Тенденции математической подготовки инженеров [Электрон. ресурс] // Высшее образование в России. 2005. № 4. С. 15–22. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9570533 (дата обращения: 01.04.2023).

38. Анахов С. В. Инженерное мышление: математический и естественнонаучный контекст [Электрон. ресурс] // Инженерное мышление: социальные перспективы: материалы международной междисциплинарной конференции (Екатеринбург, 12–13 февраля 2020 г.). Екатеринбург: Деловая книга, 2020. С. 8–15. Режим доступа: http://hdl.handle.net/10995/94942?ysclid=lg3o0b5g37450630546 (дата обращения: 31.03.2023).

39. Анахов С. В. Инженерное образование и тренды цифрового производства [Электрон. ресурс] // Инновации в профессиональном и профессионально-педагогическом образовании: материалы 24-й Международной научно-практической конференции (Екатеринбург, 23–24 апреля 2019 г.). Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2019. С. 163–165. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/handle/123456789/28944?ysclid=lg3o9a324c878032221 (дата обращения: 31.03.2023).

40. Ребрин О. И., Шолина И. И. Основные направления развития инженерного образования [Электрон. ресурс] // Инновации в профессиональном и профессионально-педагогическом образовании: материалы 24-й Международной научно-практической конференции (Екатеринбург, 23–24 апреля 2019 г.). Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2019. С. 121–123. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/handle/123456789/28929?ysclid=lg3ofhamqi580312838 (дата обращения: 31.03.2023).

41. Боровков А. И., Бурдаков С. Ф., Клявин О. И., Мельникова М. П., Пальмов В. А., Силина Е. Н. Современное инженерное образование. Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2012. 80 с. DOI: 10.18720/SPBPU/2/si20-1621

42. Зеер Э. Ф., Сыманюк Э. Э., Бердникова Д. В., Борисов Г. И. Методологические основы транспрофессионализма субъектов техномической деятельности [Электрон. ресурс] // Педагогическое образование в России. 2018. № 11. С. 38–47. Режим доступа: http://journals.uspu.ru/attachments/article/2230/5.pdf (дата обращения: 31.03.2023).

43. Зеер Э. Ф. Психолого-педагогическая платформа формирования транспрофессионализма педагога профессионального образования [Электрон. ресурс] // Профессиональное образование. Столица. 2017. № 6. С. 5–9. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29426048&ysclid=lg3otpc9d0652341661 (дата обращения: 31.03.2023).

44. Бряник Н. В. Научное мировоззрение русских космистов и неклассическая наука // Вестник Гуманитарного университета. 2022. № 4 (39). С. 127–137. DOI: 10.35853/vestnik.gu.2022.4(39).13

45. Дышкантюк А. В., Посадов И. А., Скобелев П. О., Тришанков В. В. Системно-инженерное мышление как методологический подход к институциональному построению бизнеса в формате контракта жизненного цикла высокотехнологичной продукции // Вопросы инновационной экономики. 2022. Т. 12, № 2. С. 1261–1282. DOI: 10.18334/vinec.12.2.114980

46. Андрюхина Л. М. Картина мира и формы представления знаний в контексте креативных практик образования [Электрон. ресурс] // Образование: традиции и инновации: материалы V международной научно-практической конференции (Прага, 22 апреля 2014 г.). Прага: WorldPress, 2014. С. 39–46. Режим доступа: http://www.xxivek.moscowschool.ru/06MAR2017/Conf_Prague.pdf?ysclid=lg3p7itov5794754678 (дата обращения: 31.03.2023)

47. Буданов В. Г., Аршинов В. И., Лепский В. Е., Свирский Я. И. Сложностность и проблема единства знания. Вып. 1. К стратегии познания сложности. Москва: Ин-т философии РАН, 2018. 105 с. Режим доступа: https://iphras.ru/uplfile/root/books/2018/Budanov.pdf (дата обращения: 31.03.2023).

48. Вильданов Х. С. Роль аксиологии в гуманитаризации высшего технического образования [Электрон. ресурс] // Гуманитаризация инженерного образования: методологические основы и практика: материалы международной научно-методической конференции (Тюмень, 19 апреля 2018 г.). Тюмень: Тюменский индустриальный ун-т, 2018. С. 63–68. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_BIBL_A_012190158/?ysclid=lg3q2yi1a877995177 (дата обращения: 31.03.2023).

49. Романцев Г. М., Федоров В. А., Глуханюк Н. С. Теория и практика профессионально-педагогического образования: коллективная монография [Электрон. ресурс] / под. ред. Г. М. Романцева. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2007. Т. 1. 305 с. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/handle/123456789/2221?mode=full (дата обращения: 01.04.2023).

50. Анахов С. В., Пыкин Ю. А., Матушкин А. В. Плазменные инструменты в машиностроительных технологиях. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2022. 189 с. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/handle/123456789/42775?mode=full (дата обращения: 01.04.2023).

51. Анахов С. В. Принципы и методы проектирования плазмотронов [Электрон. ресурс]. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2018. 165 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39989675 (дата обращения: 01.04.2023).

52. Баранова А. А., Бажукова И. Н., Ловцевич Т. Л. Инновационный подход при подготовке инженеров в техническом вузе // Глобальная конференция по технологиям в образовании Edcrunch Ural: новые образовательные технологии в вузе – 2019: сборник статей конференции (Екатеринбург, 24–26 апреля 2019 г.). Екатеринбург: ИТОО УрФУ, 2019. С. 18–24. Режим доступа: https://elar.urfu.ru/handle/10995/74061?ysclid=lg3q9gakbu980953952 (дата обращения: 31.03.2023).

53. Зеер Ф. Э., Заводчиков Д. П., Зиннатова М. В., Буковей Т. Д., Третьякова В. С. Транспрофессионализм субъектов социально-профессиональной деятельности. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2019. 142 с. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/handle/123456789/27462?mode=full&ysclid=lg3qfxvybs505082998 (дата обращения: 31.03.2023).

54. Гузанов Б. Н., Федулова М. А. Особенности транспрофессиональной инженерной подготовки в профессионально-педагогическом вузе [Электрон. ресурс] // Профессиональное образование и рынок труда. 2019. № 1. С. 66–70. Режим доступа: https://eposlink.com/ru/catalog/library/elibrary/book/professionalnoe_obrazovanie_i_rynok_truda-2372/publication/145826/?ysclid=lg3qr2vydg319441436 (дата обращения: 31.03.2023).

55. Ханзафарова А. У., Анахов С. В. Плазменная утилизация отходов: достоинства и недостатки [Электрон. ресурс] // Экологическая безопасность в техносферном пространстве: сборник материалов Пятой Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и студентов (Екатеринбург, 20 мая 2022 г.). Екатеринбург: Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2022. С. 321–326. Режим доступа: https://kgeu.ru/studportfolio/GetDoc/67548?idFizLico=131583 (дата обращения: 31.03.2023).

56. Латур Б. Наука в действии: следуя за учеными и инженерами внутри общества. Санкт-Петербург: Изд-во Европ. ун-та в Санкт-Петербурге, 2013. 414 с.

57. Латур Б. Дайте мне лабораторию, и я переверну мир / пер. с англ. П. Куслий // Логос. 2002. № 5–6 (35). С. 211–242.

58. Lacroix M. Reintroducing engineering thinking in the development world [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://medium.com/qonto-way/reintroducing-engineering-thinking-in-the-development-world-1541f7cbf1d1 (дата обращения: 01.04.2023).

59. Waks Sh., Trotskovsky E., Sabag N., Hazzan O. Engineering Thinking: The Experts’ Perspective // International Journal of Engineering Education. 2011. Vol. 27, no. 4. P. 838–851. Available from: https://www.researchgate.net/publication/260980041_Engineering_Thinking_The_Expert’s_Perspective (date of access: 01.04.2023).