Уважаемые бауманцы! Предлагаем Вашему вниманию статью Президента Российской академии наук В.Е. Фортова, посвященную развитию науки, инженерного образования в России.
Предлагаем Вашему вниманию статью Президента Российской академии наук В.Е. Фортова, посвященную развитию науки, инженерного образования в России.
Инновации, наука и инженерное образование.
(Информационно-аналитическое издание "Новая экономика. Инновационный портрет России. М.: Центр стратегического партнерства, 2014. С.73-77).
Не секрет, что инновации в России превратились в серьезную проблему. Большие усилия прилагаются для внедрения инноваций в нашей стране, но процесс продвигается медленно. Представляется, дело здесь не только в традициях, типе мышления, способах организации науки и производства, но и в формах и содержании массового технического образования.
Ректор Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова академик В.А. Садовничий считает, что нынешняя система подготовки инженерно-технических кадров провалилась. По его мнению, налицо разрыв в системных связях между кадрами и рынком. Сложилась парадоксальная ситуация, когда выпускники инженерных вузов не могут найти работу, а ведущие компании в это же время испытывают острый дефицит в специалистах необходимого профиля и вынуждены зачастую приглашать их из-за рубежа.
Что такое инновации или, проще говоря, нововведения? При всех различиях в понимании этого, на первый взгляд, простого явления, многие авторы сходятся в главном: инновация – это процесс, начинающийся генерированием идей и завершающийся практическим использованием новшества, широким распространением приносящего прибыль результата.
Из такого определения явно следует связь инноваций и научно-исследовательской работы. Далее должен следовать этап внедрения научных результатов в производство, в практику. Само слово «внедрение» означает проникновение в иную среду, преодоление некоторого сопротивления. Такое понятие редко встречается в экономике других государств. Там есть понятие «трансфер» – передача научного результата в производство с последующим получением дохода.
Почему в России существует барьер между наукой и материальным производством, который требуется преодолевать с избыточными усилиями?
Мы знаем, что так в России было не всегда. Корни этого отчуждения науки от производства во многом кроются в системе инженерного образования, к которой мы пришли в результате сложных исторических процессов и ряда образовательных реформ на протяжении века.
Понятие «гражданский инженер» появилось в XVI веке в Голландии, а затем в Англии. Современное инженерное образование появилось во Франции в середине XVIII века и началось с Национальной школы мостов и дорог, а также с подготовки военных инженеров, которая строилась на сочетании практического обучения и развития теоретического мышления.
В Германии особое внимание уделяли сближению технического и университетского образования, привитию студентам гуманитарной культуры, гуманитаризации технического образования и его целостности. При этом, однако, создавали не только высшие технические учебные заведения, но и реальные (в противовес классическим) гимназии, перенося на них университетский подход. Как результат, возникла та инженерная школа, которая к концу XIX века стала сильнейшей в мире. Хотелось бы обратить внимание на особенно высокий в Германии статус фундаментальных наук в «инновационной цепочке», как сказали бы сегодня.
Британское инженерное образование сразу шло от запросов практики и поначалу испытывало недостаток в теоретических знаниях. Лишь в результате серьезного изучения и использования опыта французских, американских, германских и русских инженерных школ в Великобритании усвоили важность серьезного изучения фундаментальных дисциплин.
Особенностью американского технического образования до Второй мировой войны была ориентация на коммерческую деятельность, «рыночность». Качественное же инженерное образование в США появилось во многом благодаря эмигрантам из России (после 1917 года) и Германии (в 1930-е и последующие годы). Особую роль здесь сыграл наш выдающийся инженер-механик, прочнист С.П. Тимошенко, эмигрировавший в Америку. Получив блестящее инженерное образование, базирующееся на основательной фундаментальной физико-математической подготовке, он, иммигрировав из России в начале прошлого века, был поражен низким уровнем математической подготовки своих американских коллег.
В России инженерные школы с самого начала находились «под высочайшим покровительством», пользовались особым вниманием государства, были созданы для обеспечения стратегических потребностей государства. Поэтому в российской культурной традиции инженерное образование изначально обладало не меньшей престижностью, чем университетское. Император Николай I часто говорил: «Мы, инженеры…»
Отечественная система профессионального обучения специалистов для машиностроения и других отраслей техники сформировалась в 70–80-е годы XIX века и получила международное признание как «русская инженерная школа». В 1902 году на первом общероссийском съезде инженеров-машиностроителей лучшим отечественным вузом по постановке преподавания машиностроения было признано Императорское Московское техническое училище (ИМТУ, ныне – МГТУ имени Н.Э. Баумана).
Благодаря взаимопроникновению сильнейших элементов национальных инженерных школ постепенно сложилась «среднемировая» система подготовки, которая и подготовила эпоху инноваций. Элементы этой системы следующие:
– высокая теоретическая подготовка, углубленное знание фундаментальных законов;
– качественное преподавание инженерных дисциплин;
– профессиональная подготовка к руководству предприятиями (менеджмент, экономические и юридические знания);
– «рыночность»;
– интеграция обучения и науки, интеграция науки и практики, интеграция инженерного и университетского обучения, целостность образования.
В результате инженер видел всю инновационную цепочку целиком: от теоретической идеи через поиск научной базы до инженерного воплощения идеи и ее практического применения в произведенном продукте. При этом, хорошо представляя себе, как необходимо организовать производство, не чураясь и вопросов получения дохода и вложения средств из прибыли в дальнейшее развертывание производства.
В начале ХХ века российские инженеры обладали всем этим «инновационным набором», но в дальнейшем случились разрывы в цепочке, во многом не восстановленные до сих пор.
Кого готовили в российских технических вузах? В представлении Государственному совету от 23 ноября 1900 года основная задача Санкт-Петербургского политехнического института обозначалась как подготовка людей, «природному уму и таланту которых высшее образование должно указать новые пути открытий и изобретений».То есть деятельность инженера должна была находиться на стыке творческой научной работы и технической практики – в этом суть русской инженерной школы.
Отличительными особенностями системы обучения в отечественных технических институтах были:
– Постижение концептуальных и методологических основ расчета и конструирования машин и приборов. Освоивший их на студенческой скамье инженер-конструктор способен конструировать практически всё. Выпускники вузов, приходя на работу, начинали приносить отдачу сразу, а при необходимости могли переключаться на но- вые практические задачи.
– Серьезная физико-техническая подготовка инженеров нового типа, которых можно назвать инженерами-исследователями.
– Высочайший уровень преподавания общеинженерных дисциплин: графики и начертательной геометрии, прикладной механики, технологии конструкционных материалов.
– Высокая интенсивность самостоятельной работы студентов.
– Доведение разрабатываемых проектов до реализации (полный цикл).
Кроме того, русские (впрочем, как и французские и немецкие) инженерные вузы готовили студентов не только к технической деятельности, но и к профессиональному выполнению функций руководителя предприятий и государственных и военных служащих высокого ранга. Инженер с высшим образованием должен был быть одновременно и ученым, и техническим специалистом, и организатором промышленности. Специалист, обладающий техническими знаниями, но не готовый к руководству предприятием, не считался в полном смысле инженером, но только «кондуктором», «помощником инженера». Это зафиксировано в официальных документах. Например, в Положении о Санкт-Петербургском политехническом институте 1902 года.
Эффективности процесса обучения содействовал высокий профессиональный уровень профессоров и преподавателей – ученых и инженеров, многие из которых теперь являются гордостью российской науки и техники. Более 40 лет кафедру теоретической механики ИМТУ, а затем МВТУ возглавлял выдающийся ученый, «отец русской авиации» член- корреспондент Императорской Академии наук Н.Е. Жуковский. В конце 1940-х годов возникла необходимость организовать в МВТУ высшие инженерные курсы по подготовке специалистов в области ракетной техники, и вместе с профессорами и доцентами МВТУ на этих курсах преподавали засекреченные генеральные конструкторы ракет и ракетных двигателей С.П. Королёв и В.П. Глушков, избранные впоследствии академиками АН СССР. Кафедрой прокатки и волочения МВТУ в течение многих лет заведовал академик А.И. Целиков, организовавший проведение большинства исследований кафедры, а также возглавляемого им Института металлургического машиностроения. Академик Г.А. Николаев, получивший известность как автор разработок в области сварки, за что был удостоен Государственной премии СССР, являясь ректором МВТУ, немало сделал для широкого взаимодействия училища с научно-исследовательскими и производственными предприятиями, а также с Академией наук СССР.
На рубеже XIX и ХХ веков в России сложилось продуктивное сочетание накопленного интеллектуального потенциала, поддержки государства и общества и четкого понимания проблем, которые стране необходимо было решать. Именно благодаря этому сочетанию в первые десятилетия ХХ века в России произошел интеллектуальный прорыв в области научно-инженерной мысли и образования, обусловивший достижение нашей страной в ХХ веке передовых позиций в технической сфере.
Этот прорыв на стыке XIX–XX веков нашел свое отражение в ярком взлете текстильной и железнодорожной промышленности, быстро ставших «локомотивами» развития всей России, уверенно вошедшей в то время в число наиболее развитых стран мира.
Событиями 1917 года отечественному инженерному образованию в России был нанесен серьезный урон. За годы революции, Гражданской войны, репрессий страна потеряла до 70% наиболее квалифицированных научных, инженерных, преподавательских кадров. Кроме того, советская власть запретила доступ к высшему образованию детям представителей «класса эксплуататоров», то есть образованных слоев населения. (Мой отец, Е.В. Фортов, для того чтобы поступить в инженерный вуз, дол жен был 3 года проработать молотобойцем на паровом молоте.)
Но самое главное – была предпринята попытка полностью изменить саму суть инженерного образования. Старые высшие технические учебные заведения были расформированы, вместо них создавались узкоспециальные институты, что, по сути, означало отказ от великолепной системы русского инженерного образования. Инженеры по уровню стали приближаться к техникам, целостное ви́дение ситуации ими утрачивалось. Но интересно, что образ инженера-универсала Сайруса Смита из романа Жюля Верна «Таинственный остров» продолжал оставаться привлекательным для поколений мальчишек. Видимо, есть что-то в этой профессии по природе своей несовместимое с узкой специализацией.
В 1930-е годы советское правительство вполне осознало опасность экспериментов с инженерным образованием и падения уровня подготовки по общеобразовательным предметам в школах и стало восстанавливать дореволюционную систему образования, а затем сделало ее и более массовой, отменила классовые ограничения и т.д. В газете «Правда» 4 декабря 1938 года было опубликовано письмо группы ученых (среди которых были академики М.А. Лаврентьев, Н.И. Мусхелишвили, С.Л. Соболев, С.А. Христианович) под заголовком «Нужна высшая политехническая школа». В нем шла речь об острой необходимости подготовки и формирования инженерной элиты.
После Второй мировой войны, коренным образом изменившей представления о роли и значении науки, в том числе для инженерного образования, появление «системы Физтеха», много сделавшей для элитной инженерной подготовки в нашей стране, стало второй волной восстановления традиций русской инженерной школы. В конечном счете признание ошибок в системе образования и исправление их позволило восстановить инженерную подготовку и в некоторых важных областях науки и техники добиться наивысших в мире результатов.
Но за золотым веком инженерной мысли в 1950–1960-е годы последовало падение престижа профессии инженера, что было связано, в частности, с избытком специалистов в этой сфере: численность профессиональной группы «инженеры и техники» с 1950 по 1985 год возросла в девять раз.
Количество подготавливаемых инженеров не в лучшую сторону сказалось на их качестве. Однако необходимо заметить, что увеличение числа инженеров стало перепроизводством, потому что не было синхронизировано с ростом производства знаний в современном мире.
Сейчас, как представляется, требуются качественно новые подходы подготовки современных инженеров – третья волна восстановления профессии.
Особенность современного образования связана с чрезвычайно быстрым, взрывным, экспоненциальным развитием науки. Если раньше удвоение объема новых знаний, получаемых человечеством, происходило за столетия и люди успевали адаптироваться к неспешно текущему потоку информации, то сегодня ситуация изменилась. Половина научных знаний человечества производится в течение жизни одного поколения (в моей области – физике – даже больше: на одно поколение приходится 80% новых физических знаний, а 50% научных статей написано всего лишь за последние 15–20 лет).
Сергей Петрович Капица называл это явление компрессией – сжатием времени. Если измерять время не секундомером, а объемом знаний, который получил человек в течение жизни, то наша эпоха спрессована куда более плотно, чем прежде. Это диктует совершенно другие требования к подготовке специалистов. Чему учить, как учить и какая должна быть стратегия образования в XXI веке – проблема объективная, она стоит перед всеми странами современного, быстро меняющегося мира.
Итак, вопрос первый: чему учить?
Разумеется, учить надо тому, что в сжатом времени сохраняется, то есть надо найти инварианты, пронизывающие спрессованный пакет знаний. Эти инварианты и дает фундаментальная наука. Поэтому решение инженерной образовательной проблемы тесно связано с фундаментальной наукой.
К чести нашей Академии наук надо сказать, что тесная связь инженерной деятельности с фундаментальной наукой всегда была хорошо понимаема и поддерживаема в ней во все времена и на всех уровнях. Членами академии выбирались наши выдающиеся инженеры-практики, а многие специализированные отделения имели ярко выраженную инженерную направленность, включая в свой состав и ведущих ученых фундаментального уровня.
Сегодня, в период реформы академической науки, указанная связь подвергается наибольшей опасности. Одновременно ставят задачу переноса научной деятельности в университеты. Наука в университетах и вузах, разумеется, должна развиваться. Но замена мощного академического фундамента инженерного образования на внутривузовскую научную опору лишь ослабит инженерную подготовку вместо того, чтобы усилить ее. Здесь, как и в искусстве, важны пропорции.
Вопрос второй: как учить?
Не будем забывать, что инженерная подготовка не завершается с получением диплома. Инженер, как и ученый, обязан учиться всю жизнь. Но у него нет времени отвлекаться на прохождение формальных образовательных курсов. И вот умные инженеры или ученые прибегают к чрезвычайно эффективному приему, обучая студентов (и самих себя!) непосредственно на своем производстве, в конструкторском бюро или в научном институте. Академик П.Л. Капица писал: «Когда студенты приходят в базовый институт, ими занимаются ученые базового института. Этим самым они не только учат студентов, но и поддерживают, увеличивают свои знания, потому что ничто так не заставляет идти вперед, как обучение других». Потом эти студенты, став профессионалами, перенимают эту систему естественного взаимного обучения, и с появлением отсутствующих прежде дисциплин они органично воспринимают и осваивают их через общение с молодыми. В этой связке скрыт эффективный самоподдерживающий механизм.
В докладе директора Императорского Московского технического училища В.И. Гриневецкого «О реформе инженерного образования», представленном 17 января 1915 года, выделялись четыре задачи, которые актуальны и сегодня:
– разработка и конструирование;
– комбинационная задача (ныне она известна как системная интеграция или инжиниринг);
– эксплуатационная задача;
– запуск промышленности и руководство предприятиями и даже отраслями.
Сегодня инженерные вузы делают упор на эксплуатационные задачи. Модным становится инжиниринг. Хуже дело обстоит с двумя другими.
Функцию руководства у инженеров забрали и передали экономистам и юристам, которых стали называть менеджерами. Сегодня совершенно обычными стали случаи, когда главными конструкторами (вдумайтесь!) назначают людей, не умеющих не то что готовить чертежи, но и читать их, не знающих, что такое техническое задание, самостоятельно не выполнивших даже простейшего технического проекта! Очень часто эти люди не то что не сделали никакого реального дела сами, но даже не имеют о нем никакого представления.
Впрочем, появляются курсы, готовящие инженеров-руководителей высокого ранга. Но представляется, что делается это в ущерб основной – конструктивной, творческой – составляющей инженерной деятельности. Подготовка собственно технических разработчиков и конструкторов, в первую очередь математическая и физико-техническая, существенно ослабла. Необходимо восстановить ее уровень и соединить в программах технических вузов предметы инженерного и технико-экономического ряда вместе с такими юридическими вопросами, как защита интеллектуальной собственности и патентоведение. Это принципиально важные для инноваций элементы, и стало бы ошибкой отказаться от них под предлогом изъятия из технических вузов гуманитарных факультетов.
Выдающийся русский инженер В.Г. Шухов, первым в мире использовавший гиперболоидные строительные конструкции, ныне широко распространенные по всему миру, патентовал свои технические идеи, понимая важность их юридического закрепления. Для сегодняшних инженеров эта его черта выглядит в лучшем случае чудачеством.
Специализация – примета дня. Однако существует уровень, ниже которого специализация разрушает целостность профессии. Инженер – профессия комплексная по своему смыслу. Спору нет, профессиональный экономист или профессиональный юрист сделают свою конкретную работу лучше инженера. Но инженер должен сознавать, что это его коллеги, и корректировать их, если они, не понимая сути инженерного замысла, уводят производство изделия в сторону от цели. Эта задача выглядит как излишняя нагрузка на инженера, но она неизбежна. Технические специалисты, как правило, легко усваивают гуманитарные знания. Гуманитарии технические дисциплины – почти никогда. В подтверждение приведу пример: первая в России кафедра компьютерного права появилась в 1996 году в техническом вузе – Московском инженерно-физическом институте – и в течение 15 лет оставалась единственной, потому что все юридические учебные заведения отказались от ее создания по простой причине: преподавателям на инженерном уровне необходимо было понимать принципы работы и устройство компьютера.
Обсуждаемая здесь проблема имеет еще один важный аспект. Инженер рождается не с получением диплома вуза. Инженер начинает свой путь еще в школе.
Известно, каким шоком для американского общества стал запуск советского спутника Земли 4 октября 1957 года. Группа американских ученых получила от президента Дж. Ф. Кеннеди задание проанализировать и выявить причину провала системы естественного научного образования в США и корни прогресса русских в отраслях, где помимо научных достижений требуется также развитая конструкторская, технологическая и промышленная база. Одним из этих ученых стал уже упоминавшийся русский эмигрант, крупный специалист в области теоретической и прикладной механики С.П. Тимошенко. Получив предложение написать обзор со сравнительным анализом системы инженерного образования в США и СССР, он посетил в 1958 году Советский Союз, побывал в учебных заведениях Киева, Харькова, Москвы и Ленинграда. Его резюме, утверждавшее, что Америка отстает в фундаментальном инженерном образовании, оказалось столь же лаконичным, сколь и жестким: «Мы учим помнить, а надо учить понимать».
При создании Физтеха академик П.Л. Капица говорил о том, что главное – учить не знаниям, а учить пониманию того, что происходит. Есть тысячи примеров, когда люди многое знают и в то же время мало понимают. Например, как включить телевизор, знает любой, как он работает, знают немногие. Ясно, что изучить и освоить громадный объем знаний физически невозможно. Да и не нужно, так как к моменту получения диплома в силу компрессии времени эти знания устареют, как устареют и технологии, основанные на этих знаниях. Появляются всё новые приложения и технологии. Не устаревают фундаментальные законы природы, являющиеся основой понимания и тем самым основой любых технологий настоящего и будущего.
Аналогичные выводы сделаны корифеем прикладной механики С.П. Тимошенко и в книге «Инженерное образование в России», причем они оказались далеко не в пользу американской системы инженерного образования: «Сравнивая учебные планы русских и американских высших технических учебных заведений, можно заключить, что одним из принципиальных факторов, влияющих на эти учебные планы, является разница в подготовке, полученной в средней школе. Повышенные требования по математике и естественным наукам и большие конкурсы на вступительных экзаменах позволяют преподавать в российских вузах фундаментальные науки, такие как математика, механика, физика и химия, на более высоком уровне, чем у нас (в Америке. – Ред.). Это же касается общеинженерных дисциплин: сопротивления материалов, гидравлики, термодинамики, кинематики и динамики механизмов.
Следует признать, что… с нашей слабой подготовкой в средней школе мы не сможем, по-видимому, достичь того, что имеют сегодня высшие учебные заведения России». В предисловии к указанной книге С.П. Тимошенко констатирует, что «в принципе, Россия (СССР. – Ред.) почти полностью вернулась к образовательной системе, которая существовала перед коммунистической революцией (1917 года. – Ред.)». Поэтому образование – и в школе и в университетах – было радикально перестроено американцами именно в ключе повышения фундаментальной подготовки.
Во многом благодаря этой перестройке образовательного фундамента США сегодня являются ведущей инновационной державой мира: 80% инновационной продукции против наших 3–6%. Любопытно, что, подводя итоги уходящего XX века, эксперты ООН назвали наиболее значимым достижением создание инновационной системы в США.
К сожалению, сегодня в нашей стране мы наблюдаем дефундаментализацию, примитивизацию образования, его сдвиг в пользу гуманитарных направлений, что приводит к перепроизводству обществоведов и философов.
Последовательно сокращаются школьные часы на физику и математику. Дошло до того, что физика перестала быть обязательным предметом на ЕГЭ. А Московская городская Дума всерьез обсуждает идею исключить и математику из обязательного ЕГЭ. И это притом что в одном из самых престижных наших высших учебных заведений, готовящих специалистов по вычислительной математике, вынуждены были весь первый курс посвятить обучению студентов школьной математике. А чего стоит решение снизить порог ЕГЭ по математике до 24 баллов (до «кола» по пятибалльной системе).
Вспоминается старая шутка: армянское радио спросили: «Как сделать так, чтобы «Москвич-412» удовлетворял мировым стандартам?» Ответ: «Изменить мировые стандарты!»
А если говорить серьезно, то пренебрежение фундаментальной составляющей образования переносится и в вузы, где курсы и занятия по фундаментальным наукам иногда ведутся аспирантами, знающими немногим более обучаемых ими студентов.
В прошлом в технических вузах аспирантов допускали вести только семинары, а курсы лекций читали такие корифеи, как члены Академии наук Н.Е. Жуковский, П.Н. Лебедев, А.И. Берг, П.Л. Капица, Л.Д. Ландау, Я.Б. Зельдович, Н.Н. Семёнов, А.Н. Туполев, С.П. Королёв, В.П. Глушко и многие другие.
Если не преодолеть нынешнее сильнейшее падение уровня школьного образования, то работа по восстановлению и выведению высшего инженерного образования на современный уровень в значительной степени обесценится.
Словом, сегодня, спустя 55 лет после того, как американцы усвоили уроки Тимошенко, нам следует извлечь урок из решительного поворота США в сторону русской системы образования, а именно усилить фундаментальную подготовку наших инженеров, привлекая для этого лучших специалистов – академиков и членов-корреспондентов РАН, поручая им обучение на высоком, а для элитных вузов близком к университетскому уровне, чтение спецкурсов, а также стимулируя подготовку современных учебников. Без этого невозможен ни переход на научную ступень, ни подготовка инженеров гроссмейстерского класса. «Инновационная деятельность может быть полностью успешной в долговременной перспективе при условии, что инженеры, ведущие эту деятельность, фундаментально образованны в науках физико-математического цикла, – писал член-корреспондент РАН Н.В. Карлов, ректор МФТИ с 1987 по 1997 год. – Для того чтобы в стране существовал, активно работал и процветал современный инженерный корпус, нам необходимо обеспечить соответствующий уровень математической, естественно-научной и гуманитарной фундаментальности во всей широкой сети высших учебных заведений страны».
В 1930-х годах «инженерную катастрофу» удалось остановить. Нет сомнения, что мы сможем сделать то же и сегодня. Но начинать надо прямо сейчас, потому что темпы сегодняшнего развития много выше, чем в прошлом веке. И каждый день, пока мы медлим, оборачивается годами и десятилетиями отставания.
Для успешного перехода к инновационной экономике необходима подготовка специалистов с новым набором компетенций (исследовательские, технологические, управленческие, экономические, юридические), восстановление интеграционности и целостности инженерного образования. Убежден, что современный вектор на фундаментализацию инженерного образования является объективным и долговременным. Он сможет поднять качество подготовки наших инженеров до традиционного для России высокого мирового уровня.
В этом важном деле Российская академия наук должна принять активное участие, переведя преподавание в технических вузах на высокую ступень требований современного мира, и возродить былой престиж российского инженера.
В.Е. Фортов
Подробнее на сайте Комитета Государственной Думы по науке и наукоемким технологиям:
http://www.komitet2-8.km.duma.gov.ru/file.xp?idb=1911629&fn=IPR7%20book%202014.pdf&size=25531183