Влияние методологических особенностей инженерной деятельности и технических наук

Важнейшим фактором, повлиявшим на предмет «инженерной математики», стали специфические требования, предъявляемые к преподаванию математики в технических вузах. Содержание данных требований основано на видовых особенностях инженерной деятельности и получили свое наиболее явное и теоретически обоснованное воплощение в методологии технических наук. Относящийся к этой теме круг вопросов характеризует основы научного мировоззрения инженера и в соответствии с общими целями профессионального образования по необходимости должен быть учтен, в том числе и в вопросах технологического проектирования учебного курса математики в техническом вузе. Здесь его теоретико-методологическое значение таково, что он является первичным звеном той методологической базы, на основе которой определяется содержание термина «инженерная математика», понимаемого в данном случае как учебный курс, интегрированный в систему инженерно-технического образования.

При разработке темы по исследованию механизмов и факторов, оказывающих влияние на преподавание математики в техническом вузе в силу специфики профессиональной деятельности, в качестве литературных источников были использованы: научные труды по философии техники и методологии технических наук [19-22, 38-41, 61, 114, 139, 145, 182], труды по культурологии и социологии инженерии [13, 14, 64, 78, 38], по психологии инженерной деятельности [1, 56, 112], общие работы по инженерному делу и техническому образованию [37, 81, 93, 103, 107, 129, 140].

Многие авторы, исследовавшие методологические особенности инженерной деятельности и философию техники, отмечают, что методология технических наук имеет общенаучную основу и близка методологии естественных наук. Так, известный в этой области специалист В.Г. Горохов пишет: «Инженерная деятельность и экспериментальное естествознание- близнецы-братья» [40, с. 89]. Давая общую характеристику инженерной деятельности, он отмечает ее принципиальную двойственность, в которой заложена конкуренция двух главных позиций: с одной стороны, ориентация на техническую практику, а с другой - на теоретическую науку. Результатом взаимодействия этих двух начал является срединное положение инженерной деятельности между чистой наукой и технической практикой. Аналогичное явление через механизмы психологического отражения переходит и на инженерное мышление, и на инженерное образование [там же, с. 60, 89].

Анализируя различия инженерного и научного стилей мышления [40, с. 57-59], В.Г. Горохов выделяет три основные особенности инженерного мышления:

• а) технический стиль мышления близок художественному, отсюда широкое использование в инженерной деятельности и в технических науках графических средств, предпочтение при изложении предмета чертежей и схем перед формулами или текстом;
• б) практическая направленность {умение мыслить руками), проявляющаяся в ориентации мыслительных процессов на реальную предметность, на конкретность технических задач, умение манипулировать конкретными объектами, материалами, конструкциями, технологиями и прочими техническими условиями;
• в) научность инженерного мышления, выраженная в целенаправленном и сознательном применении научных знаний при создании технических объектов, в использовании научных методов, в том числе метода математического моделирования, метода итераций и других.

На этом основании авторы приходят к общим выводам о свойствах инженерного мышления, заключающихся в следующем. Инженерное мышление отличается как от технического мышления с его «искусственной позицией», ориентированной только на практику, так и от научного мышления, направленного на отыскание чисто научных истин без учета возможностей их практической реализации. Для него характерна «естественно-искусственная позиция», одновременно опирающаяся и на науку, и на технику; в то же время ориентирующаяся и на использование законов природы, и на создание искусственных технических объектов, которых не существует в природе. Оно испытывает на себе влияние двух фундаментальных типов мышления: художественного и научного, сочетает в себе черты обоих этих типов, являясь в определенном смысле некоторым синтетическим образованием. Инженерный тип мышления В.Г. Горохов характеризует как художественно-научно-техническое [40, с. 116].

В другой работе [39, с. 46—48] В.Г. Горохов, анализируя отличительные особенности, свойственные именно инженерному подходу к рассмотрению проблем, дополнительно выделяет следующие его положения и пункты, конкретизирующие сказанное в предыдущем абзаце:

• 1) Об уровне математической строгости. Инженеру не требуется такая математическая строгость рассуждений и точность вычислений, которые требуются ученому. Для инженерно-научного метода достаточны приближенные вычисления.
• 2) Умение применять научные знания на практике. Такое умение требует достаточно широкой эрудиции, требует учитывать многочисленные практические условия и ограничения, предполагает системность мышления. По Ридлеру, практика - дополненный и примененный к конкретному объекту вид познания, когда абстрактная теоретическая схема превращается в осязаемый образ.
• 3) Принцип наглядности. Зло коренится в лишенной реальных представлений общности, излишней отвлеченности методов (А. Ридлер).
• 4) О применении математики. «Математика - это есть царский путь в науке. Это легкий способ образовать голову и сделать хорошего инженера» (В.Л. Кирпичев). Но математика в технике полезна лишь после того, как ее выводы и положения согласованы с данными опыта и в соответствии с ними подвергнуты корректировке и редактированию. Когда это сделано правильно, наука становится действенным фактором развития инженерного дела. Значение теоретической науки для практики продемонстрировал известный ученый Н.Е. Жуковский, сделавший существенный вклад как в науку, так и в инженерные разработки.
• 5) Близость стиля технического мышления к художественному. Выражается в предпочтительном использовании в технических науках геометрических методов и графических представлений, в широком применении эстетических критериев в оценке технических разработок. Потребность визуализации рациональных рассуждений в значительной мере обусловлена тем, что чертежи и схематические представления для инженера являются и средством связи с наукой, и вместе с тем средством связи с реальным миром технической практики. Обязательность требований технической эстетики вызвана тем, что инженер создает не просто функциональное устройство, но предмет потребления.

М.М. Зиновкина, рассматривая признаки и структуру творческой инженерной деятельности, доказывает, что инженерное мышление, обеспечивающее ее, должно опираться на хорошо развитое воображение и включать различные виды мышления: логическое, наглядно-образное, практическое, теоретическое и др. Об общих свойствах инженерного мышления она пишет: «Инженерное мышление есть системное, творческое, техническое мышление, позволяющее видеть проблему целиком, с различных сторон, видеть связи между ее частями» [56, с. 13].

Аналогичное высказывание о системном характере инженерной деятельности и инженерного мышления находим в работе В.П. Рыжова, утверждающего, что «в инженерном деле равноправны наука и искусство, теория и эксперимент, логика и интуиция» [140, с. 84]. В вопросе о природе, свойствах и методологии инженерной деятельности и технических наук к подобным же выводам приходят В.М. Розин [180], В.П. Муштаев и В.Е. Токарев [107], В.М. Никитаев [114] и др.

Американский исследователь инженерной деятельности Э. Крик о содержании и характере инженерного дела пишет: «Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно, обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь дело с конкретными приборами. <...> Использование науки при решении задач сейчас настолько широко, что одной из главных особенностей современного инженера стал научный подход к решению инженерных задач. Заметим, однако, что, хотя на первом месте стоит теперь наука, инженеру по-прежнему необходимы изобретательность, собственное мнение и интуиция. <...> Современное инженерное дело ближе к науке, чем к искусству, хотя процесс творческого созидания имеет много общего с искусством» [81, с. 23, 27, 35]. На основании приведенных суждений, подкрепленных примерами из областей техники, Э. Крик включает в квалификацию инженера математические способности, логическое мышление и умение думать критически [там же, с. 39, 41, 42]. В другом месте о значении математики для образования инженера Крик пишет: «Одной из основных целей обучения инженера математике является создание у него своего рода склада часто применяемых символических представлений, а также дисциплины мышления. Способность инженера мыслить логически также значительно улучшается благодаря математике» [81, с. 52].

А.К. Ашмави в статье [12] приводит результаты социологического опроса преподавателей и студентов инженерного факультета Американского университета в Дубай на тему оценки качественных характеристик, которыми должен обладать современный выпускник технического вуза. Большинство опрошенных главным критерием эффективности деятельности специалиста в начале пути назвали «инициативность и стремление к получению знаний». Вслед за этим с небольшим отрывом идет показатель «техническая компетентность в области математики и естественных наук», далее по порядку следуют показатели: «коммуникационные способности», «критическое мышление», «информационная грамотность», «уверенность в себе». Как видим, на международном уровне качество содержания инженерной профессии в настоящее время расценивается однотипными квалификационными требованиями и критериями.

В отечественной литературе методологическому анализу научно- технических дисциплин посвящены специальные монографии [39, 40]. В них технические науки рассматриваются как часть науки, связующее звено между теоретическим естественнонаучным знанием, инженерной деятельностью и производством. Начальное звено этой цепи - фундаментальные знания, поэтому в основе методологии технических наук лежат математико-естественнонаучные методы. Однако цели технических наук состоят в обслуживании инженерной деятельности, и это приводит к переоценке и видоизменению методов фундаментальных наук, а также к появлению специфических методов, свойственных только техническим наукам. Главная особенность научно-технических дисциплин видится в том, что в них теоретические знания должны быть доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Значительная доля усилий здесь нацелена на разработку использования результатов исследований для конструирования инженерных объектов, на проектную деятельность. С этой целью в научный оборот в значительном объеме вводятся специальные конструктивно-технические и технологические знания; методология фундаментальных наук дополняется эвристическими методами, разработанными и апробированными в инженерной практике; на один из первых планов выводятся элементы технического творчества и изобретательской деятельности [39, с. 21, 22].

В плане исторической динамики в развитии современных научно- технических дисциплин в настоящее время отмечаются следующие тенденции:

• • происходит фундаментализация технических наук, наблюдается стремление к синтезу технических и естественнонаучных знаний (А.Н. Боголюбов [19, 21], В.В. Чешев и О.С. Разумовский [61, с. 84], Н.Г. Багдасарьян [13]);
• • интегральные тенденции в науке и инженерной деятельности получают преобладание над дифференциальными (А.Н. Боголюбов [21, с. 108], В.Г. Горохов [40, с. 167]);
• • специфическая черта современного этапа развития технических наук - проективно-конструктивный характер теоретического сознания по отношению к практической деятельности, приводящий к формированию нового нетрадиционного типа исследования и проектирования - комплексному исследованию и проектированию (В.Г. Горохов [39, с. 66, 67].

Относительно направления развития науки делается прогноз о том, что в настоящее время происходит становление неклассического этапа развития технических дисциплин, характеризуемого новыми формами знаний и деятельности. Это нужно понимать в том смысле, что «классические технические науки предметно ориентированы на определенный класс технических систем. Современное отличие заключается в широкой комплексности предпринимаемых теоретических исследований. Комплексное направление является проблемно-ориентированным» (В.Г. Горохов [39, с. 72]).

Новым явлением в технических науках, наблюдающимся с последней четверти XX в. вплоть до настоящего времени, стали гуманитаризация инженерной деятельности и в связи с этим широкое проникновение в сферу научно-технических дисциплин и инженерного образования гуманитарных методов, таких как исторический, социокультурный и др. Специфика же методологии социогуманитариого знания заключается в главенстве интегративных, синтетических тенденций. Отсюда выделение значения системных связей инженерии, стремление рассматривать технические проблемы в общем русле культурных процессов. В плане применения социокультурного подхода к интерпретации инженерной деятельности и, соответственно, задач, стоящих перед техническим образованием, заслуживают внимания уже цитированная работа В.Г. Горохова [40], а также монография Н.Г. Багдасарьян [13] и диссертационное исследование Л.В. Кансузян [64].

В исследовании Н.Г. Багдасарьян [13] инженерная деятельность осмысливается в социальном контексте и трактуется с культурологической точки зрения в рамках концепции профессиональной инженерной культуры. Тем самым техника, инженерия рассматриваются как составные части общекультурного пространства и создаются условия для изучения инженерной деятельности в целом, выделяя ее интегративные связи. При этом формулируется проблема трансляции инженерной культуры в рамках высшего технического образования. Автором на основе историко-культурологического анализа предлагается концептуальная модель профессиональной инженерной культуры (ПИК) и механизмы ее освоения в образовательном процессе вуза, показывается роль в этом процессе социального и гуманитарного знания. В монографии подчеркиваются следующие факторы современной ПИК.

• 1) Профессия инженера становится одной из самых массовых профессий и в то же время важнейшей по влиянию результатов инженерного труда на общественное развитие. Отсюда ответственность задач, стоящих перед высшим техническим образованием.
• 2) Высокая степень динамизма и разнообразия. В инженерии разнообразие направлений гораздо больше, чем в других профессиях; все время выделяются новые профили, традиционные же специальности непрерывно видоизменяются под воздействием современных научных достижений.
• 3) Глубокая взаимосвязь науки, техники и социальных преобразований. Взаимосвязь, слитность техники и науки, техники и общества так усложнилась, что специалисты испытывают затруднения определить, что здесь относится к внутренним проблемам техники, а что обусловлено влиянием социальной среды.
• 4) Техника из набора разрозненных элементов трансформировалась в техносферу, изменившую ритмы и паттерны социальной жизни. Нынешняя техника вошла не только в вещную, но и в символическую части современной культуры.
• 5) Смещение ценностного аспекта с абстрактного знания на организацию системы теоретического, методологического и технологического аспектов профессиональной деятельности [13, с. 30-32,46].

Данные факторы характеризуют методы функционирования инженерной деятельности в современных условиях и, соответственно, меняют акценты технического образования. Имея в виду все эти факторы, Н.Г. Багдасарьян в рамках авторской модели профессиональной инженерной культуры предлагает пути решения возникших проблем, включающие следующие положения:

• • необходимо критически переосмыслить концептуально-ценностные основания техногенного слоя современной культуры;
• • пересмотреть научно-техническую парадигму, основания естественных и технических наук, инженерной деятельности;
• • изменить концепцию техники, достичь более широкое представление в новой концепции о формах и механизмах взаимосвязей людей и объектов техники в их контролируемом развитии;
• • пересмотреть критерии оценки техники, приблизить их к социокультурному контексту, включающему человеческие взаимодействия;
• • устранить в современной высшей технической школе раздробленность обучения на множество направлений [13, с. 57, 58].

О стиле мышления и деятельности инженера Н.Г. Багдасарьян высказывает следующее мнение: «Инженерное мышление использует преимущественно рациональные приемы и методы. В познавательных процедурах доминируют аналитические, дифференцирующие способы и приемы. На их основе формируется некоторая конечная синтетическая схема деятельности. Данный метод пришел в инженерную культуру из теоретического естествознания» [13, с. 89, 90]. Далее о качествах необходимых исследователю и разработчику объектов техники: «Наличие развитой интуиции, главное в которой - ощущение целого, способность чувственного восприятия, умение делать логические выводы и соотносить данные наблюдения, производить точные расчеты» [13, с. 95]. В проделанном анализе Багдасарьян особо выделяется творчество - «качество профессиональной деятельности, в значительной степени формирующее особенности профессиональной культуры» [там же, с. 98].

Диссертационная работа Л.В. Кансузян [64] продолжает и дополняет исследования Н.Г. Багдасарьян по инженерной деятельности и инженерному образованию. В ней проанализирована система ценностей, характерная для современного этапа развития инженерии, выполнен покомпонентный анализ и разработана социально-ценностная концепция инженерной деятельности в целом. Исследованы также специальные условия реализации данного вида профессиональной деятельности. Несмотря на произошедшие в последние годы в системе технического образования изменения, в целом по большинству вопросов, связанных с социологическим анализом инженерии как вида общественной деятельности, Л.В. Кансузян дает прогнозы и приходит к аналогичным выводам, что и Н.Г. Багдасарьян.

Выполненный анализ работ по методологии технических наук и инженерной деятельности в общих чертах характеризует видовую мировоззренческую ориентацию будущих инженеров - студентов технических вузов, показывает специфику инженерного подхода к решению профессиональных проблем и психологические особенности инженерного мышления. В системе профессионального образования на основании охарактеризованной методологии проектируется и строится методика инженерной подготовки в целом. В идеале ею же должны определяться содержание и методика фундаментальной научной подготовки, в том числе и математической подготовки. Авторы всех приведенных выше научных и научно-методических работ подчеркивают, что методология технических наук и инженерной деятельности имеет свою специфику, отличающую ее от методологии теоретического естествознания, математики и технической практики. И эта специфика в обязательном порядке должна быть учтена в предметных методиках. Авторы разделяют данную точку зрения.