Шахраманьян М.А., заслуженный деятель науки РФ, д.т.н. профессор МИОО

В настоящее время остро стоит вопрос подготовки высококвалифицированных инженерных кадров, без которых невозможно обеспечить технологический рывок экономики страны.

Здесь важна роль школы, т.к. именно в школах у учащихся формируется осознанный выбор своей будущей профессии, связанной с наукоемкими технологиями и инженерными специальностями, закладываются первоначальные знания и кругозор в области инженерии.
И от того, насколько правильно будет организован процесс профильного инженерного образования в школе, во многом будет зависеть успех решения проблемы подготовки высококвалифицированных инженерных кадров для инновационного развития экономики страны.
Важно осознавать, что подготовка будущих инженеров должна осуществляться на основе учета тренда развития мирового научно-технического прогресса и мировой экономики. Будущие инженеры должны получить знания и практические навыки в таких областях науки и техники, которые позволят им быть востребованными на рынке труда именно в тот период, когда они вступят во взрослую трудовую жизнь, т.е. надо учить не только тому, что актуально сегодня, но и тому, что будет важно в ближайшем будущем – пристально смотреть в будущее.
В этой связи необходимо упомянуть о технологических циклах в развитии мировой цивилизации, в частности, о шестом технологическом цикле, в который вступило человечество и который связан с НБИКС конвергенцией* (нано-, био-, инфо-, когнитивных и социогуманитарных наук) в сочетании с 3D моделированием и протипированием (печати на 3D принтере). Эти особенности шестого технологического уклада обязательно должны учитываться в системе образования, в частности, школьного образования, в системе повышения квалификации учителей предметов естественнонаучного цикла, педагогов дополнительного образования.
Для того, чтобы процесс обучения учащихся в области инженерного образования был эффективен, необходимо найти такие области знаний, которые понятны школьникам и вызывали бы у них мотивацию к наращиванию своих знаний и умений в области инженерии.
Применительно к НБИКС конвергенции – это системы искусственного интеллекта и робототехника, которая в настоящее время в системе общего образования достаточно хорошо развивается. Но этого по нашему мнению недостаточно, надо расширять спектр областей знаний, имеющих непосредственное отношение к НБИК конвергенции и которые были бы интересны и понятны школьникам. К числу таких областей знаний относится бионика – область знаний и техники, которая занимается изучением функций и структуры биологических систем в качестве моделей (образцов) для решения технических и технологических задач в самом широком смысле. В 2015 году в свет вышла замечательная книга профессора Кричевского Г.Е. «Бионика. Учимся мудрости у природы», в которой в яркой и понятной для школьников форме приведены те знания и факты, которые позволяют привить интерес к этой чрезвычайно перспективной области науки и техники с огромным инженерным потенциалом. Вот только несколько примеров из названной выше книги профессора Кричевского Г.Е.[1 ]

Эвристическая и замечательная находка Георгия Митраля – липучка  Velcro.
Прототип – репейник.
Радужная окраска крышки телефона сделана по принципу структурной окраски крыльев бабочки, отражающих свет определённой длины волны.
Ажурная конструкция Эйфелевой башни (плотность 0,12%) имитирует губчатую структуру бедренной кости (10-30%).

Видя такие яркие примеры, школьники могут захотеть сами или под руководством учителя поискать в природе биологические объекты флоры и фауны, которые могут быть использованы в качестве аналогов при конструировании рукотворных объектов. При этом школьники, изучая механизмы жизнедеятельности этих биологических объектов, совершенно четко осознают, что абсолютное большинство существующих в настоящее время рукотворных объектов значительно уступают по энергоэффективности, экологичности и другим параметрам природным объектам, и что существует огромное малоисследованное поле для организации и проведения научно-исследовательских работ инженерной направленности.
Одной из инженерных профессий является профессия – строитель. Как показывают недавно проведенные исследования в рамках московского проекта «Активный гражданин», наиболее востребованным направлением профильного обучения школьников является «Архитектура, строительство и жилищно-коммунальное хозяйство»[2].
В результате научно-технического прогресса в строительной отрасли происходит изменение спектра специальностей и профессий: некоторые старые специальности, например, каменщик, начинают отмирать, а на смену им приходят новые специальности, например, связанные с цифровым проектированием и подготовкой производства, конструкционными материалами с заданными свойствами, технологиями и интегрированием цифровых сред внутри жилых/офисных помещений («умные дома»), 3D печатью в строительстве и др.[3]. То есть, отдельные компоненты НБИКС, в частности, нано, с помощью которого создаются конструкционные материалы с заданными свойствами, инфо, с помощью которых создаются цифровые 3D модели, начинают формировать новый облик строительной отрасли.
НБИКС конвергенция направлена, прежде всего, на создание робототехнических систем с искусственным интеллектом. Роботы все шире стали применяться в различных отраслях жизнедеятельности человека. Строительная область в этом случае не является исключением. В последнее время в мире строительство зданий производится с помощью роботов – больших 3D принтеров с интеллектуальной начинкой. Важно при этом отметить, что внедрение информационных технологий 3D моделирования по данным зарубежных специалистов позволяет снизить стоимость и сроки строительства не менее, чем на 30%. В России в последнее время на государственном уровне принимаются решения, позволяющие обеспечить внедрение передовых информационных технологий в строительную отрасль[4].
Всё это необходимо учитывать при организации профильного обучения школьников по направлению «Архитектура и строительство». В тех школах, которые выбрали данное направление, целесообразно создать электронные проектные школьные 3D мастерские, в которых школьники, используя специальное программное обеспечение, смогут создать информационные 3D модели зданий и сооружений и распечатать их на 3D принтере. Тем самым они получат новые знания и практические умения, которые им очень пригодятся в их будущей взрослой трудовой жизни.

Ключевую роль в вопросах профильного инженерного образования школьников играют учителя. Поэтому важно повышать их квалификацию в вопросах перспектив развития научно-технического прогресса, изменения спектра новых инженерных специальностей и профессий.
В настоящее время МИОО разработана программа повышения квалификации учителей предметов естественнонаучного цикла, информатики, технологии, педагогов дополнительного образования «Основы обучения проектной и исследовательской деятельности школьников инженерных классов с использованием нано, био, инфо, когно технологий и 3D моделирования», рассчитанная на 36 часов (шифр 02139 на портале ДПО).
По итогам обучения слушатели получат новые знания и практические навыки по применению последних достижений науки и техники в своей профессиональной деятельности, ознакомятся с требованиями к компетентностям педагогов, задействованных в проекте «Инженерный класс в московской школе» для эффективной реализации московского мегапроекта «Готов к учебе, жизни и труду».
Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно констатировать, что вопросы профильного инженерного образования в школах необходимо решать,опираясь на тенденции развития шестого технологического уклада, связанного с НБИК конвергенцией в сочетании с 3D моделированием и прототипированием, т.е. закладывать основы для подготовки инженеров будущего.

Список литературы

1. Кричевский Г.Е. Бионика. Учимся мудрости у природы. М, ООО «Сам Полиграфист», 2015, 151с.

2 .Результаты опроса участников проекта «Активный гражданин»Москва «Агентство городских новостей»

3. Атлас новых профессий

4. Шахраманьян М.А.,Осипов А.В.,Король М.Г.  О плане мероприятий («дорожной карте») внедрения технологий информационного моделирования зданий и сооружений как ключевых технологий цифрового строительства. Отраслевой журнал «Строительство».Электронное ежемесячное издание. №12, 2016, стр.70-73