На примере подготовки рабочих групп специалистов сделан вывод о преобладающем влиянии на результаты работы фактора заинтересованности ее участников в творческой деятельности. Важным обстоятельством является получение работоспособного результата. Примеры подготовки нескольких поколений специалистов подтверждают неоспоримые преимущества «Русского метода обучения», сочетающего фундаментальную теоретическую подготовку с интенсивными практическими занятиями.
Представлены принципы формирования и итоги работы нескольких рабочих групп в различных направлениях лазерной локации. Приведены примеры оригинальных технических решений, предложенных участниками групп, владеющих смежными областями знаний.
Анализ сложившейся ситуации с уровнем профессиональной подготовки специалистов приводит к выводу о целесообразности поддержки предприятиями деятельности ВУЗов, выпускники которых у них работают. На основании имеющегося практического опыта выдвинута и обоснована идея создания в ВУЗах инженерных полигонов — площадок роста и развития как студентов, так и специалистов. Показано, что основу новых форм их обучения и профессионального роста должно составлять удовлетворение интереса к новому и непознанному.
Ключевые слова: рабочие группы, специалисты, подготовка, инженерный полигон
Всем известно, как много ресурсов тратится на подготовку квалифицированных специалистов из тех ребят, которые совсем недавно окончили среднюю школу. Работодатели хотят видеть развитыми у них совсем другие навыки, чем те, которые формируются у студентов к моменту окончания ВУЗа. И дело здесь не в том, что «не тому учим». Дело в том, что вузовская программа не может включать задачу формирования у студентов навыков, совокупность которых емко называется «профессиональный опыт». Для решения этой задачи не только не хватает учебного времени. Сформулировать методы подготовки таких специалистов оказывается очень непросто. Одних намерений «передать богатый опыт предшествующих поколений», «познакомить с современными способами решения проблем», «разрешить проблемы теоретизации образования» недостаточно. Нужно понимать, что для этого следует делать и как именно способствовать формированию у студентов профессионального опыта.
Русский метод обучения, его судьба и развитие
Много хороших и даже восхитительных слов сказано о «Русском методе обучения», в основе которого лежит сочетание фундаментальной теоретической подготовки студентов с интенсивными практическими занятиями [1]. Много рассуждений приводится о его трансформации в реалиях современного общества. Обсуждают достоинства и особенности различных методик обучения. И мало говорят о способностях учащихся, о мотивации их действий, о роли творческого коллектива — возможно потому, что эти понятия не поддаются исчислению, они определены природой человека, психологическими особенностями самой личности.
А если не получается все так гладко? Если достигнутый результат очень скромен? А если результата нет вообще? И учащийся узнает об этом? Предвижу гневную реакцию: «Как можно сказать или даже только намекнуть человеку, что он бесталанен! За этим последует стресс, возможно разрушение личности! Такая оценка в принципе антигуманна!». Можно согласиться? Нет, ни в коем случае! Ситуация говорит только о том, что способности нашего ученика лежат вне области приложения его сил. Эту область деятельности надо заменить на другую. Какую — мы можем и не представлять себе. Но только стоит поторопиться — время не ждет.
Форма признания этого неприятного факта несоответствия способностей выбранной сфере деятельности может быть различной. Раньше, лет 20 назад, студента просто отчисляли. Причина — отставание от учебного плана. Число отчисленных студентов к 3 курсу на некоторых специальностях доходило до четверти от первоначального состава. Не можешь учиться — уходи. Просто и жестко. Теперь же все по-другому. Если государство приняло на 1 курс 10 студентов по бюджетной форме обучения, то окончить ВУЗ должны сколько? Правильно, 10 специалистов. И если кто-то из них должен находиться как можно дальше от объекта своего действия (компьютера, сцены, больного), то это — вина ВУЗа. Не смог научить.
Но вернемся к первоначальному вопросу. Что делать в изменившихся условиях? ЕГЭ ругают, но не отменяют. Читающий книгу студент — это теперь нонсенс. На пары студенты ходят далеко не каждый день — надо работать. Вопрос «Почему так?» уже давно не главный. Главный вопрос — «А зачем мне это?». А вот это действительно правильный вопрос. Только программа ВУЗа отвечает на него в самом конце обучения, когда дело сделано, и урок полностью не выучен. И потому: «Ах вот это для чего…»; «Если бы я с самого начала знал(а), что это важно…». Но время прошло. И предприятия получают именно таких специалистов.
Теперь самое время поговорить об альтернативах. И прежде всего — о движущей силе в процессе современного образования. Опыт подсказывает, что ответ получается единственным — главная движущая сила — это интерес. Интерес к получаемому результату. Интерес к самому процессу творчества.
Этот ответ многократно повторялся в результате деятельности рабочих групп, в состав которых включались как студенты разных курсов, так и состоявшиеся специалисты. Их всех объединяла общая цель — решение непростой и интересной научно-технической задачи.
Успех научной работы определяется не только творческим потенциалом исследователей, совместно выполняющих тот или иной проект, но и широтой их кругозора, смелостью выдвигаемых идей и гипотез, опытом практической деятельности и, как ни парадоксально, отсутствием такого опыта.
Уже более 20 лет в Лаборатории лазерных информационных систем МГТУ им. Н. Э. Баумана для реализации каждого нового проекта формируется рабочая группа. Принципы формирования рабочих групп просты по смыслу:
Принцип 1 — рабочая группа создается для выполнения проекта, имеющего ясную конечную цель и перспективного в плане осуществления инновационной деятельности.
Принцип 2 — уровень подготовки и опыт основных специалистов должны соответствовать сложности решаемых задач, а область профессиональных знаний и навыков — соответствовать основной тематике проекта.
Принцип 3 — все члены группы должны быть заинтересованы в успешном выполнении проекта, причем этот интерес в первую очередь носит познавательный, а не экономический характер.
Конечно, руководитель группы должен обеспечивать контроль за результатами деятельности каждого ее участника. При этом наибольшее внимание, особенно на начальном этапе выполнения проекта, уделяется организации взаимодействия с младшими членами группы. Это позволяет преодолеть вполне понятную робость студентов в отношении мнения старших товарищей, умерить также вполне понятные амбиции аспирантов во взаимодействии со студентами, и, что важно — не оставить незамеченными новые оригинальные идеи студентов и поощрять тем самым их творчество.
К компетенции более опытных специалистов группы относится поиск разумного баланса между сложностью и надежностью решений, принимаемых в своем сегменте, и обоснованностью требований к решениям в соседствующих областях исследований и разработки аппаратуры.
Такой подход к формированию рабочих групп специалистов приносит ощутимые результаты в плане освоения принципиально новых исследовательских технологий и получения новых знаний в смежных областях науки — регистрации сигналов, методов извлечения и обработки информации, решения различных оптимизационных задач и т. п.
Несколько слов о «жизненном цикле» рабочей группы. Обычно он включает четыре этапа. Этап становления — знакомство, выявление явных и скрытых лидеров, распределение обязанностей. Затем — этап формирования рабочих отношений. Если обобщить все происходящее — определение того, кто и чем будет заниматься. Затем следует этап расцвета деятельности — наиболее продуктивной работы группы. И, наконец, последний этап — нет, не ликвидации. Преобразования. Выявляются новые точки роста, формируются новые приоритеты. Привлекаются к работе новые люди, уходят устоявшиеся связи. Группа перерождается, хотя человеческие, межличностные отношения сохраняются. Но, как правило, все специалисты будут работать уже в других местах. Печально? Нет, нормально. Так и должно быть. Придут новые кадры, вооруженные новой идеей. Все повторится. Только как-то иначе.
Интересно оценить результативность деятельности рабочих групп специалистов, сформированных в соответствии с перечисленными принципами, понять новизну и востребованность созданных ими результатов. Логичен вопрос — зачем эти подробности? Ведь многое уже изменилось! Это так. Но общее — осталось. Всех объединила реализация процесса творчества. Этот процесс порождает множество нюансов отношений. Как показывает практика, они повторяются с завидной регулярностью. Вот для того, чтобы выделить и продемонстрировать эти скрытые связи, движущие механизмы, источники находок и разочарований, посмотрим на деятельность четырех групп, работавших в одном направлении, получивших совершенно разные результаты и способных решать совершенно разные задачи.
– Идея использования в лазерных локационных системах коротких импульсов лазерного излучения, изменяющих свою форму после рассеяния поверхностью объекта, обсуждалась достаточно давно. Даже возникло новое название для регистрируемых импульсов — дальностные портреты (ДП) объектов [2].
Теоретическое доказательство возможности анализа ДП для получения информации о форме лоцируемых объектов было получено в результате выполнения вычислительных экспериментов в начале 90-х годов прошедшего столетия.
Нетривиальность полученных научных результатов — в том числе, доказанная возможность эффективного распознавания объектов, а также определения их пространственной ориентации в результате выполнения всего одного цикла локации — требовала экспериментального подтверждения.
Исследовательская работа в этом направлении объективно нуждалась в объединения знаний и профессиональных навыков специалистов различных областей знаний (таблица 1).
Радиофизик успешно решил проблему предотвращения воздействия магнитного поля на регистрирующую аппаратуру.
Радиоинженер, несмотря на скептические замечания специалистов-оптиков о качестве созданной им оптической системы, успешно реализовал задачу обеспечения требуемого энергетического потенциала макета локационной системы. В последующем справедливость этих решений нашла подтверждение у других исследователей.
Оказались нужны знания инженера-физика не только по организации проведения физического эксперимента, но знания принципов построения уникальной аппаратуры, используемой при исследовании процессов ядерного синтеза.
Специалист — разработчик вычислительных систем — решил задачу определения возможностей распределенной вычислительной среды применительно к решению задачи ускорения обучения нейросетевого классификатора.
Таблица 1
Распознавание объектов по дальностным портретам
Результатом исследований стало убедительное доказательство работоспособности предложенного метода и возможности его практической реализации. Эти результаты, полученные в середине 90-х годов, были независимо подтверждены исследователями Массачусетского технологического института почти десять лет спустя [3].
– Дальнейшее развитие методов анализа привело к идее использования ДП, зарегистрированных в различных точках пространства. Оказалось, что их анализ позволяет получать информацию о форме поверхности объекта. Эту информацию можно получить двумя способами.
Первый способ реализуется тогда, когда в поле зрения одного фотодетектора попадает часть поверхности объекта, рассевающей излучение. Матрицей фотодетекторов регистрируется множество ДП с высоким пространственным разрешением, по совокупности которых удается синтезировать изображение лоцируемого объема. Эта модель дает представление о геометрии всей облучаемой поверхности объекта и, следовательно, его ориентации относительно локационной системы [2, 4].
Второй способ используется в тех случаях, когда объект находится на значительном расстоянии от локационной системы и разрешение оптических средств наблюдения недостаточно для формирования изображения объекта — он наблюдается в виде точки. Такие ситуации возникают, например, при локации элементов космического мусора. Регистрация ДП в нескольких пунктах, отстоящих друг от друга на десятки и даже сотни километров, позволяет синтезировать модель поверхности объекта и оценить его ориентацию относительно поверхности Земли.
Интересные решения принимаются специалистами в непрофильных областях знаний (таблица 2). Радиоинженер формулирует основные принципы построения локационной модели и разрабатывает основы метода анализа ДП. Специалист-физик успешно решает задачу анализа качества получаемой информации. Инженер-математик и оптик также внесли свой вклад в решение непростой задачи.
Таблица 2
Распознавание и визуализация объектов по дальностным портретам с высоким пространственным разрешением
– Анализ статистических свойств поля рассеянного лазерного излучения позволил получать информацию о форме объекта, неразрешимого оптическими средствами наблюдения. Интересен тот факт, что инициатором этого направления исследований стал специалист — радиофизик, подробно рассказавший всем об эксперименте Хенбери Брауна и Твисса по измерению углового размера Сириуса.
В основе разработанного метода определения формы контура лоцируемого объекта лежит связь между угловыми размерами источника излучения и параметрами корреляционной функции поля этого излучения. Получение системы оценок угловых размеров объекта позволяет представить его контур в виде выпуклого многоугольника и определить ориентацию объекта относительно лазерной локационной системы.
Вклад каждого члена группы часто оригинален (таблица 3). Радиоинженер создает алгоритм расчета кумулянтов корреляционной функции. Системотехник решает задачу термостабилизации линейки фоточувствительных элементов. Интересно отметить, что наш коллега — радиофизик — категорически отрицал возможность реализации этого метода в лазерной локации — даже для определения размеров объектов. Тем не менее, целеустремленность и настойчивость всех членов коллектива, в начале работы до конца не представляющих проблемы реализации этого метода, привела к яркому положительному результату!
Таблица 3
Использование корреляционной функция 4-го порядка рассеянного объектом лазерного излучения
– Этот метод развивался — был осуществлен переход к анализу параметров корреляционной функции 6-го порядка рассеянного объектом лазерного излучения [2, 5]. Доказано, что в результате этого анализа можно восстановить форму поверхности лоцируемого объекта. Каждый из членов рабочей группы находит оригинальные технические и алгоритмические решения — таблица 4. Ключевые решения следующие: радиоинженер выдвигает идею реализации физической модели объекта на основе механического привода, используемого в качестве органа регулировки в высокоточных генераторах; физик реализует идею использования электрически управляемого фазового транспаранта на основе жидкокристаллической ячейки в этой модели.
Таблица 4
Применение корреляционной функция 6-го порядка для восстановления формы поверхности лоцируемого объекта
Результат экспериментальных исследований оказался весьма впечатляющим: удалось восстановить форму объекта, условия наблюдения которого не позволяли построить изображение, используя классические оптические средства — рис. 1.
Рис. 1. Результаты реконструкции лоцируемых объектов (слева — модели объектов, в центре — пространственные распределения интенсивностей регистрируемых полей излучения, справа — восстановленные объекты)
Инженерный полигон как средство становления и развития специалиста
Поговорим теперь о том, что нужно сделать, чтобы использовать наработанный опыт. О том, что нужно иметь для регулярного пополнения рабочих групп, для их существования и развития. О том, каким образом привлекать будущих специалистов к работе. О том, как эту деятельность сделать для них интересной.
Начнем с главного. Одних благих намерений в отношении способов достижения светлого будущего недостаточно. Нужно финансирование. Нужно оплачивать материалы, услуги по их обработке, проведению специальных измерений и многое другое. Нужно определиться с плательщиками. На ум приходит, в первую очередь, простая мысль — это нужно государству, пусть оно и платит. Пробовали. Расходов много, польза для государства зачастую сомнительна — еще во времена Советского Союза не удалось найти действенных механизмов возврата средств в случае, когда субъект, на обучение которого эти средства затрачены, отказывается работать в том направлении, которое государству (т. е. всем нам) нужно.
Предположим, что плательщики — предприятия и организации. Здесь в настоящее время работает такой стереотип: «Образование по Конституции для граждан бесплатное, значит, пусть государство раскошеливается. А у нас своих трат множество». Итог такого подхода известен: способных выпускников мало, на всех не хватает, потому исполняется известная жалобная оратория «о плохой подготовке молодых специалистов». Начинают крупные корпорации и предприятия понимать, что нужно расширять кругозор молодых специалистов, нужно корректировать их базовые знания с учетом потребностей предприятия. Вот только реализация этих намерений выглядит неважно. Во-первых, промышленное предприятие, как правило, не располагает профессиональными педагогами, способными не только обучать работников, но и выявлять их скрытые возможности и таланты. Во-вторых, оно занято реализацией производственных планов, направленных на увеличение прибыли, и учебная деятельность плохо вписывается в структуру работ предприятия.
Для обеспечения роста уровня профессиональной подготовки, что в обязательном порядке стали требовать профильные министерства, организуются курсы и лектории, не имеющие ничего общего со специальностями работников, но зато помогающие им «освоить» практику финансирования инвестиционных проектов, познакомиться с порядком создания финансовой отчетности, требованиями к выполнению финансовых нормативов предприятием и т. п. В общем, чем владеем, тому и учим.
Что же можно в этой ситуации сделать? Напрашивается достаточно простой ответ: если на предприятии работают выпускники конкретного ВУЗа, предприятию следует поддержать его деятельность. Перечислять некоторую долю от объема фонда заработной платы каждого работающего специалиста. Чем больше специалист зарабатывает, тем лучше его подготовили. Тем больше средств можно вложить в образование новых специалистов в этом ВУЗе. Разумно и справедливо.
А как следует потратить эти внебюджетные средства? Выплатить премию преподавателям? Конечно, нет. Стоит создавать и поддерживать деятельность инженерных полигонов — площадок роста и развития как студентов, так и специалистов. Здесь целесообразно организовывать производственные практики для студентов младших курсов — вести в заводские цеха их еще рановато, а вот научить основам взаимодействия производственных подразделений, азам технологических процессов — самое время.
Так чем инженерный полигон отличается от уже ставшего привычным для слуха технопарка? Технопарк в классическом понимании — это территория, созданная для научно-производственной и инновационной деятельности [6]. Она объединяет научно-исследовательские, проектные и производственные организации, что способствует минимизации потерь времени на всех участников производственного процесса. Кстати, вспомним, что цель этого процесса — создание новой продукции при минимизации непроизводственных затрат (как временных, так и финансовых).
Совсем другую цель преследует создание инженерного полигона — территории, на которой можно самостоятельно осуществить большинство технологических действий, необходимых для изготовления проектируемого устройства.
Конечно, в зависимости от направления выполняемых работ, состав доступного оборудования должен быть различным. Для создания механических прототипов конструкций разрабатываемых систем нужно реализовать большинство видов механообработки — точение, фрезерование, сверление, сварку. Создание приборных узлов требует организации рабочих мест монтажника, наладчика, размещения оборудования для проведения климатических испытаний и т. д.
Продуманное размещение оборудования позволяет достаточно компактно реализовать инженерный полигон в нескольких помещениях, а соблюдение составленного расписания позволит достичь почти предельной загрузки оборудования в пределах рабочего дня и обеспечить комфортное выполнение работ несколькими рабочими группами.
Конечно, самостоятельная практическая работа специалистов не только не исключает, но и требует выполнения определенных видов работ на специализированных участках силами профессионалов. Эти работы могут быть выполнены только на основании представляемой документации. Так воспитывается ответственность разработчика, ибо можно напрямую от профессионалов услышать как положительное мнение о конструкции и ее особенностях, так и правдивое, хоть и не самое приятное, об обнаруженных недостатках. А для закрепления этого результата было бы неплохо каждому приходящему на практическое обучение специалисту выделять некоторое количество «нефинансовых активов» для «оплаты» работ и используемых материалов. Все как в реальной жизни — обратная связь, реализуемая через кошелек. Тут же резко меняется отношение специалистов к дополнительному изучению экономических дисциплин.
Важный аспект — осознанный выбор группой темы выполняемой разработки. На ряде конференций представителей промышленных предприятий неоднократно обсуждалась целесообразность создания тематических сборников тех проблем, решение которых очень востребовано, но у предприятий, что называется, «не доходят руки». И польза, и интерес к такой работе налицо.
Заключение
Вот так, крупными мазками — об организации инженерных полигонов, позволяющих в современных условиях по-новому взглянуть на классический «Русский метод обучения». Освоение достижений и традиций различных научных школ позволяет не только выдвигать оригинальные идеи, но и успешно реализовывать их на практике
Условия жизни изменились. Изменились общественные отношения, изменились требования, предъявляемые к специалистам. Вот только не изменилась сущность человека, обучение которого основано на тех же принципах, что и много лет назад — «повторение — мать учения», «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», «хочу знать, зачем мне это все» и основного двигателя творчества — интереса. Интереса к новому, непознанному, щекочущему воображение.
И наша задача — найти способы реализации этих принципов в современных условиях, поддержать и развить интерес специалистов к получению новых навыков и знаний, продемонстрировать преимущества аккуратного и тщательного выполнения разработки — залога успеха не только ее судьбы, но судеб всех тех, кто в этом процессе принял участие.
Литература:
- Русский метод подготовки инженеров. ИМТУ — МВТУ — МГТУ. М.: изд.-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 279 с.
- Бурый Е. В. Импульсная лазерная локация: физические и информа-ционные основы новых возможностей. М.: Наука, 2020. 431 с.
- Marino RM, Davis WR. Jigsaw: a foliage-penetrating 3D imaging laser radar system. Lincoln Laboratory Journal 2005; 15 (1): P. 23–36.
- Бурый Е. В., Рождествин В. Н. Новые информационные возможности импульсных лазерных локационных систем. // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2009. С. 174–182.
- Бурый Е. В., Косыгин А. А. Использование корреляционных свойств лазерного излучения для определения геометрических характеристик поверхностей и визуализации малоразмерных лоцируемых объектов. // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2009. С. 195–202.
- http://www.learnmanage.ru/lmans-496–1.html. Электронный ресурс.
