Инноватика - новая учебная дисциплина высшего профессионального образования: издание учебников, учебных пособий и учебно-методических комплексов для подготовки конкурентоспособных специалистов
В условиях рыночной экономики главным двигателем её развития является конкуренция. Известно, что конкуренция - это процесс управления субъектом своими конкурентными преимуществами для достижения успеха, выживания или достижения других целей развития государства, региона, отрасли, организации, персонала или совершенствования товара (продукции, технологии или услуги).
Конкурентоспособность, в конечном счете, - это способность национальных предпринимателей создавать, производить и продавать товары, ценовые и неценовые качества которых более привлекательны, чем у аналогичных зарубежных товаров.
В начале ХХI в. почти ни у кого не осталось сомнений, что конкурентоспособность определяется способностью предприятий к инновациям, т.е. постоянному совершенствованию продукции, технологий и менеджмента.
Динамика инновационной (технологической) структуры мировых рынков свидетельствует о непрерывном снижении роли сырьевой продукции, низкотехнологичной и даже средне-технологичной продукции на фоне непрерывного возрастания доли высокотехнологичной продукции. В начале ХХI в. наиболее высокие темпы роста на мировых рынках промышленной продукции обеспечивали продажи следующих групп товаров наукоемких изделий: средств телекоммуникаций, компьютерной техники, оптических инструментов и приборов, электро-энергетического оборудования и приборов, медицинских и фармацевтических товаров, автотранспортных средств.
В настоящее время все страны, включая не только развивающиеся, но и высокоразвитые, используют специальную инновационную политику для повышения своей конкурентоспособности на мировом рынке.
В связи с изложенным на уровне государственной политики уже определены цели перехода к инновационным образовательным программам высшего профессионального образования. Они формулируются в соответствии со следующими нормативными документами.
А) Резолюцией саммита " Образование для инновационных обществ в XXI веке" Санкт-Петербург, 16 июля 2006 года.
В этом документе отмечено, что:
"Инновационное общество готовит граждан жить в условиях быстрых перемен. Мы будем способствовать формированию глобального инновационного общества посредством развития и интеграции всех трех элементов "треугольника знаний" (образование, исследования и инновации), крупномасштабного инвестирования в человеческие ресурсы, развития профессиональных навыков и научных исследований, а также путем поддержки модернизации систем образования, с тем, чтобы они в большей степени соответствовали потребностям глобальной экономики, основанной на знаниях.
Развитие глобального инновационного общества зависит от мобильности и интеграции людей, знаний и технологий во всех государствах".
Б) Постановлением Правительства РФ от 14 февраля 2006 г. N 89 "О мерах государственной поддержки образовательных учреждений, внедряющих инновационные образовательные программы". Из этого постановления следуют задачи разработки инновационных образовательных программ подготовки кадров в ведущих инновационных университетах страны.
Для обеспечения перехода к инновационным образовательным программам подготовки специалистов, способных создать конкурентоспособную продукцию и поставить на производство технику новых поколений, должна быть реализована новая концепция развития инновационных образовательных технологий. Она предусматривает:
разработку программ непрерывной инновационной подготовки специалистов, бакалавров и магистров;
преподавание новой дисциплины - "Инноватика";
включение в перечни дисциплин национально-региональных компонентов и элективных курсов дисциплин по изучению студентами новейших (высоких и критических) технологий, обеспечивающих прорывы в развитии техники и технологий.
Инноватика - это наука (отрасль, направление науки) о формировании и распространении новшеств на основе целенаправленной организации инновационной деятельности. С помощью инноватики наука оказывает прямое воздействие на все сферы человеческой деятельности в единой цепочке преобразования научных знаний в определенные ценности: фундаментальные исследования -> поисковые НИР -> прикладные НИР -> прикладные НИОКР -> технологии -> производство -> рыночная реализация.
При разработке компетентностных моделей выпускников в области инновационной деятельности целесообразно применять рекомендации Еврокомиссии относительно восьми ключевых компетенций, которыми должен овладеть каждый европеец:
1) компетенция в области родного языка;
2) компетенция в сфере иностранных языков;
3) математическая и фундаментальная естественнонаучная и техническая компетенции;
4) компьютерная компетенция;
5) учебная компетенция;
6) межличностная, межкультурная и социальная компетенции, а также гражданская компетенция;
7) компетенция предпринимательства;
8) культурная компетенция.
Из сказанного следует, что дисциплина "Инноватика" призвана обеспечить:
- фундаментальную техническую компетенцию на основе изучения студентом наиболее общих научных законов развития техники (смены технологических укладов, эволюционного развития нововведений, смены поколения техники и технологий, распространения (диффузии) новых технологий);
- компетенцию предпринимательства на основе изучения студентом методов инновационной экономики, инновационного проектирования, в том числе высоких и критических технологий, проектов технического (технологического) перевооружения производства;
- культурную компетенцию на основе изучения студентом направлений инновационной политики государства, истории науки и техники, артефактов - выдающихся образцов техники и технологии, которые внесли наиболее существенный вклад в развитие цивилизации, обеспечили экономический рост государств и жизненного уровня их граждан.
В результате изучения дисциплины "Инноватика" студент должен
знать:
1) научные законы, закономерности и зависимости инноватики для их использования в инновационном проектировании;
2) основное содержание и отличия высоких и критических технологий;
3) содержание и структуру инновационных проектов, их жизненного цикла и методы разработки высокотехнологичных проектов;
4) современные методы управления инновационными проектами;
уметь:
1) выполнять типовые расчеты и обоснования, используемые в инновационном проектировании;
2) использовать современные информационные технологии и ЭВМ для управления высокотехнологичными программами и проектами;
иметь представление:
1) о других типах проектов и об управлении инновационными проектами, как о новой высокоэффективной области деятельности по технологическому перевооружению производства;
2) о принципах научно-технического творчества, изобретательской деятельности и методах разработки нововведений.
Теоретические и практические знания, полученные студентом при изучении дисциплины должны содействовать выполнению высокотехнологичных проектов создания и постановки на производство новых изделий и разработке на этой основе проектов технологического перевооружения производства.
Закреплению знаний и практических навыков по Инноватике служит не только теоретический курс, лабораторные занятия, курсовое проектирование, но и производственная практика на базовых инновационно-активных предприятиях.
Особенностями компетентностного подхода к разработке инновационных образовательных программ в Уфимском государственном авиационном техническом университете, где выполнены рассматриваемые разработки по Инноватике, являются следующие обстоятельства:
1. в данной учебной дисциплине упор сделан на изучение законов и закономерностей проектирования высоких и критических технологий и инновационное проектирование для развития машиностроительного производства.
2. в качестве специфики "Инноватики" применительно к образовательным программам Уфимского государственного авиационного технического университета является также ориентация на производства авиационного профиля, что обеспечивает подготовку специалистов для создания авиационной и ракетно-космической техники новых поколений.
3. на основе получения знаний и приобретения навыков инновационного проектирования и управления высоко?технологичными инновационными проектами по названным направлениям научно-технического прогресса студенты в ходе изучения дисциплин "Инноватики" приобретают также знания и навыки по разработке проектов технологического перевооружения авиационного производства.
Названная дисциплина в целях повышения эффективности проектирования авиационной техники, сокращения сроков создания конкурентоспособных самолетов и двигателей, уменьшения инновационных рисков разработки неконкурентоспособных самолетов и двигателей в авиационной промышленности предусматривает двухэтапный регламент инновационного проектирования изделий:
- обоснования технологической готовности к созданию;
- технической разработки и ввода в эксплуатацию.
На первом этапе выполнения прикладных и поисковых НИР формируют технический облик, например, базовых авиационных двигателей нового поколения на основе использования новых (критических, высоких) технологий и новых материалов.
Результатом этого этапа обычно является разработка единых и базовых технологий, которые включают перспективные технические решения и технологические процессы по их обеспечению, новые конструкционные материалы, топлива и вспомогательные материалы, системы управления, математические модели и программно-методические комплексы для оптимизации проектных решений и формирования предварительного проекта (технических предложений, аванпроектов, предварительных проектов технологической документации). Этот этап, в конечном счете, позволяет сформировать базы знаний по новым технологиям для всех стадий жизненного цикла изделия и создания новых авиационных двигателей. Т.е. технологии в этом случае рассматриваются в первую очередь как совокупности знаний о методах и средствах разработки конкурентоспособных промышленных образцов и новых (проектных, перспективных и директивных) технологических процессов.
Базовые технологии (процессы, материалы, конструкционные компоненты, устройства, методы или способы их создания) - это научно-технологическая основа для разработки узловых технологий нового изделия, например, авиационного двигателя или демонстрационного газогенератора, в том числе вентилятора, компрессора, камеры сгорания, турбины, форсажной камеры, управляемого или регулируемого реактивного сопла, агрегатов и/или коробки привода агрегатов, систем автоматического управления.
Массив базовых технологий (научно-технологический задел) позволяет, например, для создания авиационных двигателей:
? создавать демонстрационные двигатели нового поколения на основе внедрения критических технологий;
? обеспечивать развитие высоких технологий их применения по программам совершенствования существующих двигателей;
? создавать перспективные единые двигатели, например, для самолетов-истребителей;
? формировать приоритетные национальные программы интегрированных технологий ГТД с высокими характеристиками, например, для создания воздушно-космического самолета;
? создавать универсальные, экономичные и доступные двигатели для их применения в других технологиях (
морских, газоперекачки, электроэнергетики...);
? определять научные закономерности, зависимости и тенденции развития базовых двигателей путем: повышения тяги реактивного двигателя (или мощности для поршневых авиационных двигателей); увеличения ресурса "горячей части"; повышения топливной эффективности; создания интегрированной конструкции с низким уровнем заметности (радиолакационной и тепловой для самолетов-истребителей), а также конструкций со сниженными уровнями нагрузки на экологию, например, по уровню шума двигателей и токсичности выхлопных газов для пассажирских, транспортных, спортивно-пилотажных самолетов и летательных аппаратов другого назначения.
Реализация рассмотренных инновационных программ высшего профессионального образования обеспечивает подготовку конкурентоспособного персонала в области создания новой и принципиально новой научно-технической продукции следующим образом.
Фундаментальная техническая компетенция обеспечена нами путем издания учебника для вузов "Инноватика" [1], а вторая компетенция инновационного предпринимательства реализуется в настоящее время на основе курсового инновационного проектирования, лабораторного практикума и специальных учебных пособий для различных направлений и специальностей подготовки специалистов, бакалавров и магистров [2,3,4 ].
Курсовое инновационное проектирование, в данном случае разработанное и методически обеспеченное в приложении к решению проблем создания самолетов и авиационных двигателей нового поколения, в рассматриваемой ситуации ориентировано на повышение эффективности проектирования авиационной техники, сокращения сроков создания конкурентоспособных самолетов и двигателей, уменьшения инновационных рисков разработки неконкурентоспособных самолетов и двигателей. Оно предусматривает, как выше было отмечено, двухэтапный регламент инновационного проектирования изделий:
? обоснования технологической готовности к созданию;
? технической разработки и ввода в эксплуатацию.
Результатом первого этапа инновационного проектирования является разработка единых технологий, которые включают перспективные технические решения и технологические процессы по их обеспечению, новые конструкционные материалы, топлива и вспомогательные материалы, системы управления, математические модели и программно-методические комплексы для оптимизации проектных решений и формирования предварительного проекта (технических предложений, аванпроектов, предварительных проектов технологической документации).
Цель курсового проектирования при разработке единых технологий - получение студентами практических навыков по созданию предварительных проектов технологической документации и другой технической документации на стадиях НИОКР в условиях инновационного проектирования, ориентированного в рассматриваемой ситуации преимущественно на создание новых авиационных двигателей. Для достижения данной цели студенту необходимо на основе использования теоретических знаний освоить современные методики системотехнического проектирования высоких и критических технологий для решения задач постановки на производство новой, конкурентоспособной продукции.
Такие современные методики системотехнического проектирования предусматривают [1,2,3,4]: регрессионный анализ и компьютерное моделирование аванпроектов техники нового поколения, математическое моделирование и оптимизацию проектно-технологических решений с использованием дифференциального и интегрального исчисления, искусственного интеллекта, линейного и динамического программирования, теории статистических решений, многокритериальной оптимизации, имитационного моделирования и других современных средств системотехники.
Научно-методический уровень курсовой работы определяется:
? применением прогрессивных методов перехода производства на новый технологический уклад;
? использованием научных законов и закономерностей смены поколений техники и технологий;
? применением студентом высоких и критических технологий для решения задач, как создания конкурентоспособной продукции, так и технического перевооружения производства.
Научная новизна разработок по согласованию с консультантом может определяться исследовательской (специальной) частью курсовой работы. В этой связи студенту рекомендуется выполнять не только аналитические обзоры научной литературы по углубленному изучению той или иной проблемы, приводить данные, полученные в Internet, но и решать специальные научно-исследовательские задачи:
? определения закономерностей развития техники и технологий, использования логистических закономерностей распространения инноваций,
? применения нанотехнологий, механотронного оборудования и других высоких и критических технологий.
Для магистрантов научная новизна определяется содержанием научных публикаций число которых, как показывает практика колеблется от 4 до 9 научных статей, в том числе в центральных изданиях.
Практическая полезность курсовой работы определяется не только углублением знаний и приобретением практических навыков инновационного проектирования, но также возможностями использования рассматриваемой методики при выполнении выпускных квалификационных работ. Знания и практические навыки, полученные студентом при выполнении курсовой работы по инновационному проектированию, могут быть использованы также в комплексном курсовом и дипломном проектировании, выполняемом творческой бригадой студентов.
Практические умения и навыки решения задач инновационного проектирования студенты приобретают также в ходе выполнения лабораторных занятий. Лабораторный практикум [4] ориентирован не только на определение научных закономерностей смены поколений техники и технологий, но также на работу студента в поисковой системе Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам для определения единых технологий, в данном случае авиадвигателестроения.
Определение высоких, промежуточных и малоперспективных технологий при выполнении рассматриваемого комплекса лабораторных занятий ориентировано на широкое использование средств искусственного интеллекта и различных средств компьютерного моделирования (MATLAB 7.01, МATCAD-14, MS-Project, Project Expert и др.) для выбора высоких и критических технологий.
Другим типом лабораторных занятий служат активные методы обучения на основе деловых игр. В ходе выполнения деловых игр студент приобретает практические навыки решения творческих многокритериальных задач в условиях приближенных к реальным производственным ситуациям по внедрению критических технологий в ходе НИОКР, технологической и организационной подготовке производства, работ по техническому перевооружению и постановке новых изделий на производство.
Деловые игры вырабатывают у студентов способности к быстрой ориентации в сложной быстро изменяющейся обстановке. Активные методы обучения в виде деловых игр позволяют студентам научиться собирать и анализировать исходные данные по конкретным практическим ситуациям, делать объективные выводы, самостоятельно выполнять расчеты, обосновывать необходимые рекомендации для различных ситуаций инновационного проектирования.
Важной особенностью деловой игры является обязательное наличие противоречивых, противоборствующих факторов, соперничающих, состязающихся сторон, которые влияют на процесс разработки инновационного решения вследствие расхождения ведомственных интересов.
Деловая игра осуществляется в несколько этапов. На каждом из них участники анализируют изменения в системе, которые произошли в результате ранее предпринятых действий, разрабатывают решения на основе анализа вновь сложившихся ситуаций с учетом характера поведения противоборствующей стороны.
Для выполнения курсовой работы и лабораторного практикума студенту рекомендуется практически использовать Internet, а также автоматизированные системы: Matcad-14, Compas, Excel, Access, CAD, IDEF/Design, CAM, CAE, SADT, CALS, CIM, CAPE, CAQ, CIM, PDM и другие, что положительно влияет не только на уровень инновационного проектирования, но и на повышение уровня компьютерной компетенции выпускника вуза.
В заключение следует отметить, что развитие профессионального образования на основе использования инновационных образовательных технологий и/или программ в настоящее время относится к высшим приоритетам развития инновационной культуры общества. Государство поддерживает данное направление развития, как высшего образования, так и других образовательных учреждений. Такая поддержка инновационной деятельности должна принципиально обновить содержание образовательных технологий путем создания и внедрения инновационных образовательных программ.
В настоящее время во многих ведущих исследовательских университетах различных стран уже произошла смена поколений образовательных стандартов и технологий профессионального образования путем перехода от парадигмы "школы памяти" к парадигме "школы мышления". Такая смена парадигм образования и является основой креативной педагогики.
Главное, что следует из названных учебников и учебных пособий, - это то, что в общественном сознании инноватика все больше утверждается как новая наука о формировании и распространении новшеств на основе целенаправленной организации инновационной деятельности. Инноватика - это не только особая отрасль науки, но и ее главный инструмент, который обеспечивает превращение всех фундаментальных и прикладных наук в действенную производительную силу общества. С помощью инноватики наука оказывает прямое воздействие на все сферы человеческой деятельности в единой цепочке преобразования научных знаний в конкретные ценности. Эта цепочка преобразований проходит красной нитью от фундаментальных исследований и поисковых научных работ к прикладным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, которые позволяют создать новые и принципиально новые технологии, производства и обеспечить, в конечном счете, рыночную реализацию создаваемых в ходе этого процесса конкурентоспособных продуктов, технологий и услуг.
При этом не следует думать, что инноватика относится только к сфере материального производства. Любой труд, любого человека, в любой сфере человеческой деятельности, так или иначе, связан с инноватикой, с введением новшеств. Инноватика появляется там, тогда и постольку, где, когда и поскольку развитие или совершенствование утилитарных технологий, создание новых и принципиально новых технологий не может обойтись без науки и научно-технического прогресса.
Учебник по инноватике, кроме сказанного, показал, что мы имеем дело с необъятной сферой человеческой деятельности по обеспечению научно-технического прогресса на основе целенаправленной организации работ не только по созданию новой конкурентоспособной научно-технической продукции, но и коммерциализации достижений науки и техники.
Вместе с тем в умах некоторой
части кабинетных ученых, которые считают, что наука - это только то, что зафиксировано в реестре научных специальностей, сложился тупик. В их сознании существует безрассудный парадокс: "все окружающие нас достижения человеческой цивилизации - это результат научно-технического прогресса, но инноватика как учение о законах, закономерностях, методах и технологиях преобразования научных знаний в определенные ценности - это не наука". К этому парадоксу можно было бы относиться снисходительно, как к геронтологическим особенностям некоторых академических, правительственных, министерских и других усталых умов, если бы не одно обстоятельство: конкурентоспособность государств; предприятий и организаций; продукции и самого человека в современной инновационной рыночной экономике определяется исключительно результатами инновационной деятельности. Поэтому, если мы желаем успехов своему Отечеству в деле обеспечения его прогресса до уровня самых передовых стран мира, необходимо сконцентрировать все возможности государства на инновационном пути развития, в том числе на развитии инноватики как науки, и на разработке и быстром внедрении инновационных образовательных программ в исследовательских университетах страны.
Литература:
1.Селиванов С.Г., Гузаиров М.Б., Кутин А.А. Инноватика. Учебник для вузов. 2-е изд. -М.: Машиностроение. 2008.-721 с.
2. Селиванов С. Г., Павлинич С. П. Технологическая инноватика: учебное пособие для вузов /- Уфа: УГАТУ, 2008.160 с.
3. Разработка предварительного проекта технологической документации высокой (критической) технологии. Методические рекомендации к курсовой работе по дисциплине "Технологическая инноватика": / Уфимск.гос.авиац.техн.ун-т; Сост. С.Г.Селиванов. - Уфа, 2008. - 64 с.
4. Лабораторный практикум по дисциплине "Технологическая инноватика" / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: С.Г. Селиванов, С.Н.Поезжалова - Уфа, 2008. - 73 с.
УДК 658.5:001(07)
Профессор, д.т.н. С.Г.Селиванов
ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет
Viperson
