Становление технического и инженерного образования - Становление технического и инженерного образования

В научно-технических знаниях фиксируются явления, свойства и закономерности, присущие создаваемой человечеством предметной среде (техносфере). Технические науки представляют собой специфическую сферу научно-технических знаний, формирующуюся в ходе исследования и проектирования инженерных объектов, в которых и с использованием которых осуществляется целесообразное преобразование вещества, энергии, информации. Технические науки, составляя основу для поиска, создания и эксплуатации соответствующих инженерным задачам предметных структур практики, обеспечивают инженеров знаниями, необходимыми для расчетно-проектировочной деятельности, что позволяет, с одной стороны, определять функциональные, конструктивные и иные параметры создаваемых объектов, а с другой - структурирует саму процедуру разработки технических устройств и технологических процессов. Сфера технических наук характеризуется взаимодействием с естественными науками, широким привлечением и развитием математического аппарата, методов моделирования и т. п.

В становлении и развитии технических наук можно выделить несколько этапов.

I этап. Возникновение элементов научно-технического знания в древних культурах. История технических наук неразрывно связана с историей технического знания, которое возникает в результате развития культуры Древнего мира (V в до н. э.). Технические знания в древних культурах представляли собой религиозно-мифологическое осмысление практической деятельности человека и применялись, например, при строительстве храмов, других культовых сооружений. Надо отметить, что долгое время наука развивалась отдельно от техники. Так, в античном мире различали тэхнэ и эпистеме -- технику без науки и науку без техники. Но уже в эпоху эллинизма появляются элементы научно-технического знания. Например, открывая закон рычага, законы движения "плавающих тел", Архимед закладывает начала механики и гидростатики. Древнеримский архитектор Витрувий изложил первые представления о прочности в трактате "Десять книг об архитектуре" (I в. до н. э.).

II этап. Технические знания в Средние века (У-Х/Увв.). В Средние века в основном развивались ремесленные знания и алхимические рецепты. Стимулами к развитию технического знания были становление строительно-архитектурного дела, развитие мореплавания. Создаваемые астрономические приборы и механические часы выступали связующим звеном между сферами науки и ремесла. Особенность науки и техники в Средние века определялась христианским мировоззрением, с позиций которого труд рассматривался как форма служения Богу, а знание полностью подчинялось вере. Вместе с тем идея сочетания опыта и теории в науке с ремесленной практикой, развиваемая Р. Бэконом в труде "О тайных вещах в искусстве и природе", была перспективной в плане объединения науки и техники.

III этап. Возникновение взаимосвязей между наукой и техникой. Технические знания эпохи Возрождения (XV--XVI вв.). В XV-XVI вв. изменяется отношение к изобретательству и повышается социальный статус архитектора и инженера, на что указывает в своей работе Полидор Вергилий "Об изобретателях вещей" (1499). Возникает как бы персонифицированный синтез научных и технических знаний в деятельности отдельных личностей. Эпоху Возрождения прославили знаменитые ученые-универсалы: Леон Баттиста Альберти, Леонардо да Винчи, Ванноччо Бирингуччо, Георг Агрикола, Джероламо Кардано, Джакомо делла Порта, Симон Стевин и др.

Развитие мануфактурного производства и строительство гидросооружений расширяет представления о гидравлике и механике. Развитие артиллерии приводит к созданию начал баллистики (науки о движении артиллерийских снарядов). В качестве примеров можно назвать трактат "О новой науке" Н. Тартальи (1534), "Трактат об артиллерии" Д. Уффано (1613). Великие географические открытия приводят к развитию прикладных знаний в таких областях, как навигация и кораблестроение.

IV этап. Смена социокультурной парадигмы развития техники и науки в Новое время. Научная революция XVII в. знаменуется становлением экспериментального метода и математизацией естествознания как предпосылки приложения научных результатов в технике. Техника выступает как объект исследования естествознания, поскольку становление экспериментальной науки требует создания инструментов и измерительных приборов. Деятельность Г. Галилея, Р. Гука, Э. Торричелли, X. Гюйгенса, Р. Декарта, И. Ньютона и других ученых-экспериментаторов стимулировала экспериментальные исследования и разработку физико-математических основ механики, в частности механики жидкостей и газов. Трудами Г. Галилея, С. Стевина, Б. Паскаля и Э. Торричелли формируется гидростатика как раздел гидромеханики.

V этап. Этап формирования взаимосвязей между инженерией и экспериментальным естествознанием (XVIII -- первая половина XIX в.). Промышленная революция, создание универсального теплового двигателя (Дж. Уатт, 1784), становление машинного производства привели к возникновению в конце XVIII в. технологии как дисциплины, систематизирующей знания о производственных процессах. Появляется техническая литература, например "Театр машин" Я. Леопольда (1724-- 1727), "Атлас машин" А. К. Нартова (1742) и др. Санкт-Петербургской академией наук учреждается "Технологический журнал" (1804). Возникает и развивается техническое и инженерное образование посредством создания средних технических школ. Так, в России была открыта Школа математических и навигационных наук, Артиллерийская и Инженерная школы (1701), Морская академия (1715), Горное училище (1773), Школа Каменного приказа (1776), Московское дворцовое архитектурное училище (начало XIX в.), во Франции -- Национальная школа мостов и дорог в Париже (1747), школа Королевского инженерного корпуса в Мезьере (1748) и др. Высшие технические школы становятся центрами формирования технических наук. Этот этап отмечен разработкой прикладных направлений в механике, созданием научных основ теплотехники, зарождением электротехники, становлением аналитических основ технических наук механического цикла, о чем свидетельствуют учебники Б. Белидора "Полный курс математики для артиллеристов и инженеров" (1725) и "Инженерная наука" (1729) по строительству и архитектуре. Издается первый учебник по сопротивлению материалов П. Жирара, "Аналитический трактат о сопротивлении твердых тел" (1798). И. Ньютон, А. Шези, О. Кулон создают гидродинамику идеальной жидкости. Работы Г. Монжа, Ж. Н. Ашетта, Л. Пуансо, С. Д. Пуассона, М. Прони закладывают научные основы машиностроения. Отечественные ученые М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман совершают переворот в учении о теплоте, которое становится основой теплотехники. Р. Клаузиус и У. Томсон формулируют первый и второй закон термодинамики, Г. Гельмгольц открывает закон сохранения энергии. Дисциплинарное оформление технических наук во второй половине XIX-- первой половине XX в. В этот период формируется система международной и отечественной научной коммуникации в инженерной сфере: возникает научно-техническая периодика, создаются научно-технические организации и общества. Все это способствует дисциплинарному оформлению классических технических наук: технических наук механического цикла, теории механизмов и машин, системы теплотехнических дисциплин, системы электротехнических дисциплин, теоретических основ радиотехники и радиоэлектроники, теории автоматического регулирования. В начале XX в. завершается становление классической теории сопротивления материалов и механики разрушения. Формирование теории паровых двигателей приводит к созданию научных расчетов паровых турбин и развитию научно-технических основ горения и газификации топлива. Большой вклад в развитие теории тепловых электростанций как комплексной расчетно-прикладной дисциплины внесли И. Керцелли, Г. И. Петелин, Я. М. Рубинштейн и др. Развитие экспериментальных аэродинамических исследований и создание теоретических основ полета авиационных летательных аппаратов (К. Э. Циолковский, Г. Гансвиндт, Ф. А. Цандер, Ю. В. Кондратюк и др.) приводят к разработке научных основ космонавтики. Успехи отечественного самолетостроения (C. B. Ильюшин, А. Н. Туполев, С. А. Лавочкин, A. C. Яковлев, H. H. Поликарпов, А. И. Микоян, П. О. Сухой и др.) способствуют развитию сверхзвуковой аэродинамики. К середине XX в. завершается формирование фундаментальных разделов технических наук - теории цепей, теории двухполюсников и четырехполюсников, теории колебаний и др.; разрабатываются методы расчета, общие для фундаментальных разделов различных технических наук, чему способствуют математизация технических наук, развитие физического и математического моделирования. Эволюция технических наук во второй половине XX в. В этот период в развитии технических наук углубляются системно-интегративные тенденции, что проявляется в масштабных научно-технических проемах (освоение атомной энергии, создание ракетно-космической техники), в проектировании больших технических систем, формировании системы фундаментальные исследования-прикладные исследования-разработки. Возникают новые области научно-технического знания: ядерная физика, ядерное приборостроение, теоретическое и экспериментальное материаловедение, теория создания искусственных материалов. Появляются новые технологии и технологические дисциплины. Зарождается квантовая электротехника и развиваются теоретические принципы лазерной техники. Создание научного обеспечения пилотируемых космических полетов (С. П. Королев, М. В. Келдыш, А. А. Микулин, В. П. Глушко, В. П. Мишин, Б. В. Раушенбах), разработка проблем автоматизации и управления в сложных технических системах обусловили развитие теории автоматического управления, теории информации, а также средств и систем обработки информации. Решение прикладных задач на ЭВМ, развитие вычислительной математики, имитационное моделирование стимулировали появление персональных компьютеров и соответственно новых методов исследования в технических науках. В 1970-е гг. в США и СССР разработаны первые программы анализа электронных схем и проектирования печатных плат, а в 1980-е гг. начинает развиваться автоматизированное проектирование сложных человеко-машинных систем, что приводит к формированию комплексных научно-технических дисциплин, таких, как системный анализ, системотехника, эргономика, инженерная экология, техническая эстетика и др.

Похожие статьи




Становление технического и инженерного образования - Становление технического и инженерного образования

Предыдущая | Следующая