Понедельник, 26 августа 2013

ПРЕПОДАВАНИЕ ТРИЗ В УНИВЕРСИТЕТЕ: ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Юрий Бельский Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Джеймс Баглин Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Дженнифер Харлим Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

RMIT University, School of Electrical and Computer Engineering GPO Box 2476, Melbourne VIC 3001, Australia

1. Введение

1.1. Важность навыков решения задач

Явная потребность в выпускниках с хорошо развитыми навыками решения задач серьезно встала во многих профессиях. Австралийская Торговая и Индустриальная Палата и Деловой Совет Австралии включили решение задач в список восьми навыков, определяющих привлекательность для найма в будущем. Австралийские агенты по найму выпускников также внесли навыки решения задач в число девяти Базовых навыков, определяющих возможность трудоустройства, которыми, по их мнению, следует обладать выпускнику в дополнение к соответствующим академическим результатам. Навыки решения задач были включены в списки характеристик выпускника, например, в тот, что был определен Австралийской технологической сетью [3]. Эта область была обозначена как исключительно важная для выпускников-инженеров в важной работе Американской Национальной Инженерной Академии среди качеств, требующихся для инженеров в 21-м веке [4]. Австралийское агентство по аккредитации инженеров подтвердило компетенцию «производить определение задачи, ее формулировку и решение» как одну из шести инженерных способностей [5].

Типичная сложная инженерная задача является открытой и, по крайней мере, теоретически, может иметь множество приемлемых решений. Эти решения могут использовать различные принципы функционирования — механические, химические, электрические и другие. Таким образом, для успешного решения задачи инженеры должны продемонстрировать обширные знания по своей дисциплине и вне нее. Из важности специфичных для конкретного предмета знаний и соответствующих когнитивных навыков применять их эффективно вытекает множество вызовов для преподавателей в области инженерии. Им необходимо научить своих студентов получать обширные научные, инженерные и профессиональные знания и убедиться в том, что студенты овладели навыками решения инженерных задач, чтобы применять свои знания на высоком уровне. Хотя навык решения задач долгое время рассматривался как важный навык в профессии инженера, инженерная индустрия отчиталась о провале задачи инженерного образования обучить ему хорошо [6] и предупредила, что изменения в инженерный учебный план сильно опоздали для того, чтобы дать студентам желательные навыки решения задач [7].

1.2. Преподавание решения инженерных задач: как?

Было четко установлено, что навыки решения задач необходимо преподавать непосредственно [8]. Для проведения такого обучения обычно используются два основных подхода: «обогащение» и «введение». В «обогащающем» подходе модули, обучающие думать, преподаются параллельно имеющемуся специфическому для конкретного раздела материалу. Программы Когнитивного ускорения и Инструментального обогащения [9, 10] — это примеры такого подхода в неинженерных областях. Курсы Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [11-13] представляют собой примеры обогащающего подхода в инженерном образовании. Инженерные программы редко используют обогащающий подход в преподавании познавательных навыков. Это происходит в основном из-за того, что их создатели посчитали, что в уже переполненном специфическими для конкретных предметов знаниями учебном плане недостаточно свободного места для специальных предметов, которые фокусируются только на навыках решения инженерных задач.

Стратегии «введения», наоборот, включают преподавание решения задач в контексте учебного плана, отталкивающегося от дисциплин [14]. Бруер (Bruer) показал, что такое введение в учебный план является хорошей стратегией для подготовки «умных новичков» [15]. Шварц и Паркс, также как и Тишман, Перкинс и Джей также выступили за преимущество «вводящего» подхода перед «обогащающим» [16, 17].

Преподаватели инженерных дисциплин, как правило, имеющие технический бэкграунд, часто находятся в неведении относительно необходимости непосредственного обучения методикам решения задач. Часто предполагается, что студенты получат должные навыки познавания, просто выполняя стандартные работы в рамках курса и решая последовательно все более «сложные» задачи на протяжении 4-х лет получения инженерного высшего образования. Эта точка зрения поддерживается ожидаемой «переносимостью» (‘transferability’) познавательных навыков. Поскольку навыки решения инженерных задач являются подмножеством познавательных навыков, они также считаются переносимыми [18]. Следовательно, эти навыки можно приобрести где-то в другом месте и вроде как нет необходимости разрабатывать инженерные программы, фокусируясь непосредственно на развитии навыков решения задач у студентов. Таким образом, инженерные программы обычно построены на основании ошибочных ожиданий, что навыки решения задач у студентов будут улучшаться сами собой, без должным образом запланированного «введения» этих навыков в контекст специализированных предметов по дисциплинам. К сожалению, «переносимость» — это не козырная карта. Исследователи до сих пор не уверены, насколько переносимы познавательные навыки. Кланчи и Баллард, так же как и Гик, к примеру, отмечали, что хотя универсальные навыки приобретаются в контексте предмета, эффективность переноса навыков может отличаться от учащегося к учащемуся или даже не происходить вовсе.

Доступность разных методик преподавания (например, традиционное обучение против обучения, основанного на задачах) и неуверенность в эффективности этих стратегий обучения [21, 22] еще сильнее осложняют ситуацию для создателей инженерной программы. Ситуация еще более запутывается доступностью новых образовательных технологий и компьютерных средств.

1.3. Преподавание Решения Инженерных Задач: Что?

В результате обстоятельного изучения стратегий решения задач было обнаружено что «в теориях решения задач, основанных на обработке информации, выделяется два важных процесса: (а) формирование представления о задаче или проблемной области (видение задачи решателем); (б) процесс решения, который включает в себя поиск в проблемной области» [20]. Более того, стратегии решения задач могут быть основаны как на алгоритмах, так и на поиске, с преобладанием первого подхода у экспертов из семантически богатых предметных областей, таких как инженерия [20, 23]. Многие авторы отстаивают важность высокой уверенности в своих силах для достижения целей проекта [24-26], таким образом подчеркивая значимость улучшения уверенности студентов в своих силах решать задачи. Недавние исследования решения инженерных задач подтвердили вышеупомянутые результаты, утверждая, что хороший решатель должен хорошо понять задачу, выбрать хороший метод или стратегию, а также быть мотивированным и мыслящим.

Недавнее исследование эффективности обогащающего подхода в преподавании решения задач показало, что курс ТРИЗ, преподаваемый на протяжении 13 недель семестра, улучшил навыки решения задач студентов-инженеров в значительно большей степени, чем «обычный» курс предмета (введение). Оно также продемонстрировало значительное изменение самооценки студентами навыков решения задач как результат этого 13-недельного курса ТРИЗ [13]. Такие результаты неудивительны: курс ТРИЗ включает инструменты для представления задачи и формальные методики решения, которые определенно придают решателю больше уверенности при решении задачи. В рамках исследования не изучалось, существуют ли предметные курсы по выбору, использующие стратегии введения и значительно влияющие на навыки решения задач у студентов. Оно также не ответило на вопрос, в большей ли степени улучшает навыки решения задач у студентов совокупный эффект всех предметных курсов, которые студенты проходят за четыре года обучения, чем курс ТРИЗ.

Эта статья представляет выводы, сделанные на основе преподавания курса ТРИЗ в Королевском Технологическом Институте Мельбурна (RMIT) на протяжении последних пяти лет. Она обращается к следующим вопросам для исследования:
(1) Сколько инженерных предметных курсов по выбору улучшают навыки решения задач у студентов настолько же сильно, как ТРИЗ?
(2) Могут ли все инженерные курсы, изученные студентом за 4 года обучения, вместе улучшить навыки решения задач у студентов больше, чем один курс ТРИЗ?
(3) Как курс ТРИЗ влияет на восприятие студентами своих навыков решения задач и почему?

2. Источники информации

Результаты, представленные здесь, получены из трех различных источников: (i) Исследования по итогам предметных курсов в RMIT, (ii) исследования до и после курса ТРИЗ, (iii) ответы первокурсников и выпускников на вопросы опроса, проведенного студентами класса решателей задач.

2.1. Исследование по итогам предметных курсов в RMIT

Исследование по итогам предметных курсов в RMIT (ИИПК) представляет собой основное средство независимой оценки преподавания предметных курсов. ИИПК обычно проводится руководством университета во время лекций ближе к концу семестра (с 10-й по 12-ю неделю). В данном исследовании были использованы данные ИИПК всех инженерных курсов, проведенных в RMIT с 2006 по 2010 год. За эти пять лет более 22,000 студентов выразили свое мнение о качестве сотен инженерных курсов, преподаваемых в RMIT. 93 студента, принявших участие в курсе ТРИЗ, приняли участие в ИИПК.

За пять лет все ИИПК в RMIT содержали 21 утверждение относительно впечатлений студентов о курсе. Пять вариантов ответа были предложены для каждого утверждения (шкала Лайкерта от 1 до 5): ‘абсолютно согласен’ (‘5’), ‘согласен’ (4), ‘не уверен’ (3) ‘не согласен’ (2) и ‘абсолютно не согласен’ (1). Только одно утверждение из ИИПК касалось решения инженерных задач. Утверждение шесть (S6) ИИПК было неизменным во всех ИИПК, проведенных в RMIT с 2006 по 2010: “Этот курс способствует моей уверенности в решении незнакомых задач”. Хотя S6 прямо не просил студентов оценить влияние курса на их навыки решения задач, он был четко сфокусирован на их увеличившейся увереннoсти в решении незнакомых задач. Таким образом, средний балл, полученный инженерным курсом за вопрос S6, был рассмотрен как надежный непрямой критерий влияния конкретного курса на способность студента к решению задач. Чтобы ответить на первый вопрос исследования, ответы на вопрос S6 студентов, прошедших курс ТРИЗ, были сравнены с ответами всех инженерных курсов RMIT.

2.2. Исследование курса ТРИЗ

Чтобы установить, какие изменения в навыках решения задач у студентов имели место по итогам курса ТРИЗ, до и после каждого курса ТРИЗ 2006-2010 годов были проведены опросы среди студентов, их посещавших. Эти два опроса проводились авторами на первой и последней неделях семестра и, на протяжении пяти лет, были пройдены 93 студентами. Как опросы «до», так и опросы «после» состояли из шести утверждений. Здесь будут проанализированы ответы студентов на следующие два вопроса:

Q1: Я очень хорош в решении задач;

Q6: Я уверен, что я способен решить любую задачу, с которой столкнусь.

2.3. Опросы выпускников и первокурсников

Чтобы установить ответ на второй вопрос исследования, были проведены опросы выпускников и первокурсников. Опрос о навыках решения задач среди выпускников был проведен в конце 2-го семестра 2010 года (октябрь-ноябрь). Этот опрос включал все шесть вопросов из опроса по итогам курса ТРИЗ, описанного выше. Он также включал вопросы касательно эффективных способов преподавания навыков решения задач. Этот опрос проводился по сети через программу SurveyMonkey. Все студенты-выпускники инженерных специальностей в RMIT были приглашены принять участие. 98 из порядка 300 студентов-выпускников Школ Гражданской и химической инженерии (SCECE), Электрической и компьютерной инженерии (SECE) и Аэрокосмической, механической и промышленной инженерии (SAMME) приняли участие в опросе.

Первокурсники, которые только начали обучение во всех вышеупомянутых школах были опрошены в начале 1-го семестра 2011 года (в марте). Этот опрос был аналогичен опросу среди выпускников и также проводился через программу SurveyMonkey. 78 первокурсников из трех инженерных школ приняли участие в опросе.

3. Курс ТРИЗ

ТРИЗ — это русская аббревиатура от Теории Решения Изобретательских Задач. Это хорошо сформировавшаяся система инструментов для решения задач, генерации идей, анализа ошибок и их предотвращения. ТРИЗ был придуман в России более 50 лет назад [29]. Инструменты мышления ТРИЗ основаны на эволюции продуктов и процессов, которая была открыта путем анализа тысяч патентов. Разработанная за железным занавесом, ТРИЗ использовалась русскими инженерами и способствовала многим изобретениям. ТРИЗ вошла в западный мир в начале 1990-х и уже помогла многим западным компаниям достигнуть выдающихся усовершенствований. Далее следует краткое описание инструментов, которым обучались студенты (более подробную информацию о преподаваемых инструментах можно найти в [13]).

3.1. Ситуационный анализ

Ситуационный анализ (СА) использовался студентами как первый мыслительный шаг на пути к улучшению ситуации. СА, изучавшийся в рамках этого курса, предлагал студентам ответить на 11 вопросов и был предназначен для проверки допущений пользователя и его/ее восприятия задачи. В контексте упомянутых теорий обработки информации, СА может рассматриваться как инструмент для эффективного представления задачи.

3.2. Метод Идеального Результата

Метод Идеального Результата (МИР) был разработан автором [30]. Метод основан на понятии Идеального Конечного Результата (ИКР) из ТРИЗ. Он помогает пользователю:

  • установить направление эволюции системы в ходе совершенствования и обнаружить природный феномен, сдерживающий эволюцию системы;
  • идентифицировать и использовать доступные ресурсы с минимальными дополнительными затратами.

Все студенты курса ТРИЗ использовали МИР, применяя TRIZ4U MIR Pro-forma. В контексте теории обработки информации человеком МИР представляет собой эвристику решения задачи, основанную на поиске.

3.3. Систематизированный вещественно-полевой анализ

Вещественно-полевой анализ моделирует любую природную и рукотворную систему как множество взаимодействующих элементов — множество веществ, взаимодействующих между собой посредством полей, ими генерируемых. Этот инструмент включает оба важных процесса решения задач: представление задачи и эвристику решения задачи, основанную на поиске.

Студентам преподавалась процедура систематизированного вещественно-полевого анализа, состоящая из 5-ти моделей решений [31] которые заменяют классические 76 Стандартных Решений [32]. Большинство студентов также использовали систематизированный вещественно-полевой анализ для генерации идей и предсказания будущего.

3.4. 40 новаторских приемов и Таблица противоречий

40 новаторских приемов являются «рецептами решений», которые успешно были применены в тысячах патентов. Для того чтобы вывести эти 40 приемов, было проанализировано более 20000 патентов [29]. Приемы инноваций могут использоваться самостоятельно, но они дают лучшие результаты при использовании совместно с таблицей противоречий.

На практике, 40 новаторских приемов представляют собой другую, основанную на поиске стратегию. Таблица противоречий, помогающая смоделировать техническую систему в ходе ее улучшения, может рассматриваться как еще один инструмент для представления задачи. TRIZ4U CT Pro-forma использовалась студентами для точного моделирования систем.

3.5. Семь шагов систематического мышления

В качестве основы для четырех вышеуказанных инструментов ТРИЗ использовались семь шагов систематического мышления [33]. Мы попросили всех студентов выполнять практические работы, следуя следующим шагам:

  1. Ситуационный анализ.
  2. Выявление этапов развития системы.
  3. Определение идеального результата.
  4. Генерация идей.
  5. Предотвращение ошибок.
  6. Корректировка над-системы и под-системы с учетом найденного решения.
  7. Обдумывание решения и процесса решения.

Студенческие проектные команды должны были предоставить формальные отчеты по результатам проекта, в которых были бы отражены все 7 шагов. Обдумывание результата, процесса решения, возникших в процессе решения проблем, изменений в способе мышления было обязательной частью отчета.

4. Результаты обучения

4.1. Сравнение курса ТРИЗ с «обычным» инженерным курсом

Курс ТРИЗ выделялся среди всех других инженерных курсов согласно проведенному исследованию. В таблице 1 показано сравнение ответов студентов, которые изучали ТРИЗ (93 человека) и студентов инженерных курсов (более 22000 человек) на вопросы, задаваемые в рамках ИИПК.

Таблица 1. Сравнение ответов студентов на утверждение «Этот курс способствует повышению моей уверенности в решении незнакомых задач» (утверждение S6)

Инженерный курсАбсолютно согласен (5)Согласен (4)Не уверен (3)Не согласен (2)Абсолютно не согласен (1)
ТРИЗ (обогащение) 60% 31% 9% 0% 0%
«Обычный» (введение) 16% 40% 25% 14% 5%

Учитывая огромную разницу в числе респондентов (93 на курсе ТРИЗ и более 22000 на обычных инженерных курсах), мнение студентов, обучающихся на любом из инженерных курсов, рассматривалось как репрезентативное мнение студента, изучающего «обычный» курс, по озвученному вопросу. При таком допущении, среднее отношение студентов этих курсов к утверждению S6 существенно отличается: соглашения с утверждением S6 среднем: 4,52 балла на курсе ТРИЗ и 3,48 на «обычном инженерном курсе». Эта разница является статистически значимой и подтверждает, что курс ТРИЗ гораздо сильнее способствует развитию навыков решения задач, чем обычный инженерный курс. Этот результат находится в полном соответствии с выводами, полученными ранее [13].

4.2. Сравнение курса ТРИЗ с инженерными курсами по выбору

Для того чтобы сравнить отношение к утверждению S6 студентов курса ТРИЗ и студентов курсов по выбору, были проанализированы результаты исследования только за один год. Сравнение с курсами по выбору на протяжении 5 лет было невозможным. Более 200 курсов предлагались студентам каждый год, и поэтому было практически невозможно подсчитать средние показатели по каждому курсу на протяжении 5 лет. Результаты опросов студентов курса ТРИЗ по вопросу S6, проводимых с 2006 г. по 2010 г., были практически идентичными. У студентов обычных курсов результаты опросов также были очень близкими на протяжении всех 5 лет. Таким образом, было решено, что результаты одного года будут адекватны и для любого другого года. Исследование курсов по выбору было проведено в 2009 году.

В 2009 году студентам RMIT было предложено 223 курса по выбору. Только 30 из этих курсов получили оценку ответа на S6 не менее 4 («согласен»). Пятнадцать из этих 30 курсов были непосредственно посвящены проектированию и были проектно-ориентированными. Остальные 15 были традиционными курсами, состоящими из лекций, учебных пособий и лабораторных занятий. Другими словами, только 14% всех инженерных курсов, предложенных студентам в 2009 году, в значительной степени повышают уверенность студентов в решении незнакомых задач. Более того, только порядка 7% традиционных инженерных курсов, предлагаемых студентам RMIT в 2009 году, ощутимо помогли студентам в развитии навыков решения задач.

Средняя оценка ответов студентов этих 223 курсов на утверждение S6 равняется 3,60 (стандартное отклонение, далее — SD равно 0,40). Курс ТРИЗ в этом году набрал 4,65 (SD = 0,49). Результат 25% лучших среди всех инженерных курсов составил 3,88. Самые высокие результаты по отношению к утверждению S6 среди лучших курсов, не направленных на проектирование, в этом году были таковы:

  • 4.16 (SD = 0,97) для школ гражданских и химических технологий,
  • 4,32 (SD = 0,69) для школ аэрокосмических, механических и промышленных технологий,
  • 4,10 (SD = 0,44) для школ электротехники и вычислительной техники.

Эти результаты показывают, что (а) очень немногие из предложенных в 2009 году курсов по выбору способствуют развитию навыков решения задач на том же уровне, что и курс ТРИЗ, и (б) даже самые эффективные из курсов оказывают гораздо меньшее влияние на способность к решению задач, чем курс ТРИЗ. Таким образом, ответ на первый вопрос исследования («Сколько инженерных предметных курсов по выбору улучшают навыки решения задач у студентов настолько же сильно, как ТРИЗ») становится очевидным: очень немногие из предложенных в RMIT курсов по выбору развивают навыки решения задач на сравнимом с курсом ТРИЗ уровне.

4.3. Сравнение курса ТРИЗ с четырехлетним инженерным образованием

Мы показали, что влияние курса ТРИЗ на улучшение навыков решение задач значительно выше, чем влияние «обычного» инженерного курса. Кроме того, курс ТРИЗ также превзошел все курсы по выбору. Для ответа на второй вопрос, необходимо было сравнить совокупный эффект от всех предметных курсов, которые студенты изучают на протяжении 4х лет обучения в RMIT, с эффектом от курса ТРИЗ [13].

Для принятия верного решения по этому вопросу, результаты опросов студентов до и после прохождения курса ТРИЗ были сопоставлены с результатами опросов первокурсников и выпускников. Таблица 2 отображает статистику ответов студентов на два вопроса анкеты: Q1: Я очень хорош в решении задач и Q6: Я уверен, что я способен решить любую задачу, с которой столкнусь.

Таблица 2. Влияние курса ТРИЗ и четырехлетнего инженерного образования на навыки решения задач

ПервокурсникПервокурсникПервокурсникДо ТРИЗВыпускникПосле ТРИЗ
Q1: Я очень хорош в решении задач среднее SD 3.62; 0.87 3.39; 0.69 4.06; 0.61 4.04; 0.56
Q6: Я уверен, что я способен решить любую задачу, с которой столкнусь. среднее SD 3.60; 2.82 3.41; 3.82 0.96; 1.05 0.99; 0.82

Следует отметить, что эти вопросы оценивают осознание студентами двух разных аспектов их навыков решени{}я задач. Первый вопрос (Q1) показывает, как студент оценивает свои навыки решения задач по сравнению с сокурсниками — уверенность в решении задач относительно них. Вопрос Q6, в свою очередь, показывает безотносительную оценку своих навыков.

Для того чтобы проверить на статистические различия воздействие на навыки решения задач курса ТРИЗ и четырех лет инженерного образования, был использован критерий суммы рангов Уилкоксона. Сравнения состояло из выявление отличий между:
a) Первокурсниками и студентами курса ТРИЗ на первой неделе семестра («До ТРИЗ» в Табл. 2);
b)Выпускниками и студентами курса ТРИЗ на последней неделе семестра («После ТРИЗ» в Табл. 2);
c)Первокурсниками и выпускниками;
d)Студентами курса ТРИЗ на первой неделе семестра и студентами курса ТРИЗ на последней неделе семестра.

Так как необходимо было провести четыре сравнения, уровень коррекции Бонферрони 0.05/4 = 0.0125 был использован для контроля увеличения ошибки I типа. Ниже приведены статистические результаты всех четырех сравнений для утверждения Q1, которое показывает, как студент оценивает свои навыки решения задач по сравнению с сокурсниками:
a)Статистически значимых различий между первокурсниками и студентами до курса ТРИЗ не было обнаружено (Z = -2.349, p = .019). Тем не менее, по-видимому, студенты, выбравшие курс ТРИЗ, считали себя худшими решателями, чем первокурсники.
b)Статистически значимых различий между выпускниками и студентами после курса ТРИЗ не было обнаружено (Z = -0.508, p = .611). И те, и другие продемонстрировали очень схожее мнение о своих способностях решать задачи в сравнении со сверстниками.
c)Разница между первокурсниками и выпускниками была статистически значимой (Z = -3.567, p < 0.001). На основании этого факта можно сделать вывод о значительном влиянии четырехлетнего образования на мнение студентов об их способности решать задачи в сравнении со сверстниками.
d)Разница между студентами до курса ТРИЗ и после курса ТРИЗ была статистически значимой (Z = -6.287, p < 0.001). Так же как и в предыдущем сравнении, это показывает значительное влияние курса ТРИЗ на восприятие студентами своих возможностей по решению задач.

В принципе, результаты по утверждению Q1 не выявили существенных различий во влиянии курса ТРИЗ и четырехлетнего инженерного образования — оба в значительное мере влияют на мнение студентов о своих способностях к решению задач и по окончанию студенты имеют приблизительно одинаковое отношение к утверждению Q1.

Статистические результаты этих же четырех сравнений для утверждения Q6 выявили несколько иную картину безотносительной уверенности студентов в решении ими задач:
a)Разница между первокурсниками и студентами до курса ТРИЗ была статистически значимой (Z = -4.163, p < .001). Студенты, пришедшие на курс ТРИЗ, были гораздо в меньшей степени уверены в своей способности решить любую задачу, чем первокурсники.
b)Разница между выпускниками и студентами после курса ТРИЗ также была статистически значимой (Z = -2.782, p = 0.005). Несмотря на то, что изначально студенты, выбравшие ТРИЗ, были гораздо менее уверены в своих способностях к решению задач, после прохождения курса их уровень уверенности значительно превысил уровень уверенности выпускников.
c)Статистической разницы между мнениями первокурсников и выпускников не было (Z = -1.147, p = 0.252). Более того, уровень уверенности 3.60 для первокурсников падает для выпускников до 3.41.
d)Разница между студентами до курса ТРИЗ и студентами после курса ТРИЗ была статистически значимой (Z = -5.538, p < .001). Очевидно, курс ТРИЗ в значительной мере влияет на уверенность студентов в способности к решению задач.

Результаты по вопросу Q6 акцентируют внимание на нескольких важных вопросах. Сравнение a) для Q6 совместно со сравнением a) для Q1 подтверждают, что на курс ТРИЗ поступили студенты с низким уровнем уверенности в решении задач. Сравнения a) и b) для Q6 показывают, что курс ТРИЗ влияет на уверенность студентов в своих силах решить любую задачу значительно сильнее, чем четырехлетнее инженерное образование.

5. Обсуждение

Это исследование рассматривало три вопроса. Во-первых, оно пробовало установить, сколько инженерных предметных курсов по выбору, предлагаемых студентам RMIT, улучшают навыки решения задач у студентов настолько же сильно, как курс ТРИЗ? Курс ТРИЗ оказался выдающимся, значительно превосходящим влияние на навыки решения задач у студентов любого другого инженерного курса. Более того, было обнаружено, что менее, чем 7% преподаваемых традиционным методом инженерных курсов увеличивали навыки студентов по решению задач в достаточной степени. Такая слабая результативность инженерных курсов по выбору говорит о необходимости преподавателям инженерных дисциплин улучшать «введение» навыков решения задач и начинать преподавать непосредственно решение задач, как предлагается исследованием [8]. Является ли такая слабая результативность инженерных курсов по выбору специфичной только для RMIT? Представляется, что такая заурядная результативность инженерных курсов является скорее нормой, чем отклонением, проявляющимся исключительно в RMIT [6, 7] и требует немедленного реагирования.

Во-вторых, в этом исследовании авторы хотели сравнить совокупное влияние всех инженерных курсов, пройденных студентами за 4 года обучения с влиянием одного курса ТРИЗ на навыки студентов по решению задач. Было обнаружено, что курс ТРИЗ резко увеличивал уверенность студентов в своих силах решать задачи до уровня, значительно превышающего уровень, достигнутый за 4 года традиционного инженерного высшего образования. Этот результат имеет важные последствия для инженерного образования. Как обсуждалось ранее, высокая уверенность в своих силах важна для успеха любой человеческой деятельности [24-26]. Следовательно, чтобы преуспеть в решении задач, инженерам нужно обрести высокую уверенность в своих силах решать задачи. Это, в свою очередь, требует от инженерного высшего образования значительно повысить уверенность в способности решать задачи. Это исследование показало понижение уверенности в способности решать задачи после 4-х лет обучения и значительное ее увеличение после курса ТРИЗ. Значение этих результатов для инженерного учебного плана очевидно. Во-первых, инженерные курсы по выбору должны «вводить» методики решения задач более эффективно. Во-вторых, следует серьезно рассмотреть возможность внедрения обязательного курса, который непосредственно обучает решению задач через «улучшение», в каждую программу инженерного высшего образования.

Приведенные выше предложения по усовершенствованию сделаны на основе данных инженерной программы RMIT. Следовательно, было бы ошибочным обобщать полученные результаты по уверенности в себе на все инженерные программы. Возможно, некоторые инженерные программы намного более успешны в поднятии уверенности в способности решать задачи, чем те, что были изучены в данной статье. Однако, все же есть немало инженерных школ, страдающих той же проблемой, что и RMIT. В конце концов, выпускники инженерных специальностей RMIT были востребованы австралийской промышленностью много лет. Более того, инженерное образование RMIT считалось одним из лучших в стране на протяжении многих лет.

Третий вопрос в данном исследовании ‘Как курс ТРИЗ влияет на восприятие студентами своих навыков решения задач и почему? требует дополнительного изучения. Было обнаружено, что курс ТРИЗ заметно улучшает уверенность в способности решать задачи у студентов, также как и их уверенность в решении ими задач относительно однокурсников. Скорее всего, эти изменения произошли потому, что студенты непосредственно изучили и опробовали ряд инструментов для представления задач и эвристик для их решения. Один семестр — это недостаточно для формирования у студентов длинных схем для решения задач. Они, конечно, начали строить такие схемы, но повышение их уверенности в своих силах скорее обусловлено изученными стратегиями, основанными на поиске.

6. Ссылки

[1] DEST, «Employability skills for the future,» Australian Chamber of Commerce and Industry and the Business Council of Australia for the Department of Education, Science and Training, Canberra2002.

[2] Graduate Careers Australia, «Graduate Course Experience 2007,» Graduate Careers Australia, Melbourne2007.

[3] Australian Technology Network, «Generic Capabilities of ATN University Graduates,» 2000.

[4] National Academy of Engineering, «Educating the engineer of 2020: adapting engineering education to the new century,» National Academies Press, NY2005.

[5] Engineers Australia, «Australian Engineering Competency Standards — Stage 1,» 2009.

[6] R. Polanco, et al., «Effects of a problem-based learning program on engineering students' academic achievements in a Mexican university,» Innovations in Education and Teaching International, vol. 41, pp. 145-155, 2004.

[7] National Academy of Engineering, «The Engineer of 2020: Visions of Engineering in the New Century,» The National Academies Press, NY2004.

[8] R. S. Nickerson, «The teaching of Thinking and Problem Solving,» in Thinking and Problem Solving, R. J. Sternberg, Ed., 2 ed San Diego: Academic Press, 1994, pp. 409-441.

[9] P. Adey and M. Shayer, Really Raising Standards: Cognitive Intervention and Academic Achievement. London: Routledge, 1994.

[10] M. Shayer and P. Adey, Learning Intelligence: Cognitive Acceleration Across the Curriculum from 5 to 15 Years. Buckinghamshire: Open University Press, 2002.

[11] E. Rivin and V. Fey, «Use of the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) In Design Curriculum,» in Innovations in Engineering Education, 1996 ABET Annual Meeting Proceedings, 1996, pp. 161-164.

[12] I. Belski, «Improvement of Thinking and Problem Solving Skills of Engineering Students as a result of a Formal Course on TRIZ Thinking Tools,» in Proceedings of the 13th International Conference on Thinking, Norrkoping, Sweden, 2007, pp. 11-17.

[13] I. Belski, «Teaching Thinking and Problem Solving at University: A Course on TRIZ,» Creativity And Innovation Management, vol. 18, pp. 101-108, 2009.

[14] C. McGuinness, «Teaching Thinking: Theory and Practice,» British Journal of Educational Psychology, Special Monograph Series, Pedagogy — Learning for Teaching, pp. 107-127, 2005.

[15] J. T. Bruer, Schools for Thought: A Science for Learning in the Classroom Cambridge: MIT Press/Bradford Books, 1993.

[16] R. Swartz and S. Parks, Infusing the Teaching of Critical and Creative Thinking into Content Instruction: A Lesson Design Handbook for the Elementary Grades. California: Critical Thinking Press and Software, 1994.

[17] S. Tishman, et al., The Thinking Classroom: Learning and Teaching in a Culture of Thinking. Boston, MA: Allyn & Bacon, 1995.

[18] S. Hambur, et al., «Graduate Skills Assessment,» Australian Council for Educational Research, Melbourne2002.

[19] J. Clanchy and B. Ballard, «Generic Skills in the Context of Higher Education,» Higher Education Research and Development, vol. 14, pp. 155–166, 1995.

[20] M. L. Gick, «Problem-Solving Strategies,» Educational Phychologist vol. 21, pp. 99-120, 1986.

[21] P. A. Kirschner, et al., «Why Minimal Guidance During Instruction Does Not Work: An Analysis of the Failure of Constructivist, Discovery, Problem-Based, Experiential, and Inquiry-Based Teaching,» Educational Psychologist, vol. 41, pp. 75-86, 2006.

[22] L. Steffe and J. Gale, Constructivism in education. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc., 1995.

[23] H. A. Simon, The sciences of the artificial, 3 rd. ed. Cambridge: MIT, 1996.

[24] M. E. Gist and T. R. Mitchell, «Self-Efficacy: A Theoretical Analysis of its Determinants and Malleability,» Academy of Management Review, vol. 17, pp. 182-211, 1992.

[25] A. Bandura, «Self-efficacy: Toward a Unifying Theory of Behavioral Change,» Psychological Review, vol. 84, pp. 191-215, 1977.

[26] P. Tierney and S. M. Farmer, «Creative Self-Efficacy: Its Potential Antecedents And Relationship To Creative Performance,» Academy of Management Journal, vol. 45, pp. 1137-1148, 2002.

[27] J. P. Adams, et al., «Problem Solving and Creativity in Engineering: Perceptions of Novices and Professionals,» presented at the World Congress on Engineering and Computer Science, San Francisco, USA, 2009.

[28] J. Harlim and I. Belski, «Young engineers and good problem solving: The impact of learning problem solving explicitly,» in 21st Annual Conference for the Australasian Association for Engineering Education, Sydney, Australia, 2010, pp. 230-235.

[29] G. Altshuller, Creativity as an Exact Science New York: Gordon & Breach Science Publishing House, 1984.

[30] I. Belski, «I Wish The Work To Be Completed By Itself, Without My Involvement: The Method Of The Ideal Result In Engineering Problem Solving,» in Proceedings of World of Innovation and Strategy Conference, Sydney, 1998, pp. 194-199.

[31] I. Belski, Improve Your Thinking: Substance-Field Analysis. Melbourne: TRIZ4U, 2007.

[32] Y. Salamatov, TRIZ: The Right Solution at the Right Time. The Netherlands: Insytec B.V., 1999.

[33] I. Belski, «Seven Steps to Systems Thinking,» in Proceedings of the 13th Annual Conference and Convention, Australasian Association of Engineering Educators, Canberra, Australia, 2002, pp. 33-39.

Биографии

Юрий Бельский — профессор решения инженерных задач в Королевском Технологическом Институте Мельбурна в Австралии. Его области исследовательских интересов включают мышление и решение задач, изучение, память, креативность и Теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ). Юрий был награжден в 2009 году Австралийской премией за превосходное преподавание.

Джеймс Баглин (James Baglin) — соискатель степени кандидата наук в Королевском Технологическом Институте Мельбурна в Австралии. Он исследует пути улучшения статистических результатов курсов.

Дженнифер Харлим (Jennifer Harlim) — соискатель степени кандидата наук в Королевском Технологическом Институте Мельбурна в Австралии. Ее исследование лежит в области решения задач для инженеров: измерения и переносимость. Она также интересуется методами исследований.

Бельский Юрий

Комментарии

  • КНИГИ ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

    Татьяна Платонова Татьяна Платонова 19.07.2018 13:49
    Очень полезный список, спасибо. Отметила для себя несколько "срочных" :-) книг. Еще очень на меня ...
     
  • КНИГИ ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

    Люда Ч. Люда Ч. 25.05.2018 12:15
    Благодарю за статью. Особое отношение к Павлу Парфентьеву и его опыту семейного образования. В ...
     
  • КАРТОТЕКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ

    Валентина Валентина 25.05.2018 07:22
    Спасибо большое, очень интересно))))))