Товарищество сибирских геотехников

Тимошенко Степан ПрокофьевичРусская система инженерного образования вызывает значительный интерес в Соединенных Штатах. За последнее время опубликован целый ряд статей и книг по этому вопросу, собран большой статистический материал. В этой брошюре я хотел дать краткую историю развития русского инженерного образования и рассказать о его современном состоянии.

Мои описания основаны на впечатлениях, полученных во время поездки в Россию в 1958 году, и моих собственных знаниях системы образования в России в дореволюционное время.

Мое впечатление состоит в том, что в принципе, Россия  (к 1958 году) почти полностью вернулась к образовательной системе, которая существовала перед коммунистической революцией. Традиции старой школы оказались очень сильными, и с помощью остатков старых преподавательских кадров было возможно привести в порядок инженерное образование, разрушенное во время революции.

Первые инженерные школы в России были организованы в начале восемнадцатого столетия. Император Петр Великий начал реорганизовывать русскую армию и строить русский флот, а для этой работы потребовались люди, имеющие инженерную подготовку. Несколько инженеров было выписано из Западной Европы, но очень скоро стало ясно, что необходимо готовить русских инженеров, знакомых с условиями работы в стране. Чтобы удовлетворить этим требованиям, в это время были организованы Морская и Артиллерийская академии.

В течение восемнадцатого столетия начинает развиваться горная промышленность, и Россия становится одной из ведущих стран по производству чугуна и стали. Для подготовки горных инженеров в 1773 году, во время царствования Екатерины Великой, была организована Горная школа. Во всех технических школах восемнадцатого века уровень научной подготовки был не очень высок, и необходимая техническая литература переводилась с иностранных языков.

Значительный прогресс в российском инженерном образовании был достигнут в начале девятнадцатого столетия, главным образом под влиянием опыта Франции. Во время Французской революции в Париже была открыта известная Политехническая Школа (1794). При организации этой школы были внедрены некоторые новые идеи. Стало ясно, что удовлетворительное инженерное образование требует предварительной подготовки в таких фундаментальных предметах, как математика, механика, химия, вследствие чего в учебных программах на эти дисциплины отводилось много времени. Чтобы отобрать лучших молодых людей в качестве студентов, были введены конкурсные экзамены. Большое внимание уделялось отбору профессоров, и в школе преподавали такие ученые, как Лагранж, Лаплас и Монж.

Утверждалось, что целью школы является не только обеспечение преподавания различных предметов по программе, но и дальнейшее развитие инженерных наук с привлечением наиболее способных студентов в той или иной степени к этому развитию. Все эти начинания оказались очень ценными, и с самого начала Политехническая школа имела большой успех. Французские инженеры пользовались большим спросом, и другие страны начали организовывать инженерные школы по типу французских.

После Тильзитского мира в 1807 году русский император Александр I учредил план сотрудничества с Наполеоном, и группа французских инженеров приехала в Санкт-Петербург, чтобы принять участие в организации новой инженерной школы – Института инженеров путей сообщения (1809). В этом учебном заведении следовали французским идеям, и вначале там была осуществлена подготовка нескольких французских инженеров, а в аудиториях пользовались французским языком.

В 1820 году два выдающихся французских инженера Лямэ и Клапейрон прибыли в Санкт-Петербург, чтобы в новом учебном заведении преподавать математику, механику и физику. Кроме того, они работали в качестве инженеров-консультантов при правительстве.

В это время в Санкт-Петербурге, впервые на континенте, было построено несколько висячих мостов, и Лямэ начал изучение механических свойств русского железа, используемого в этих мостах. Для этой цели была сконструирована и построена специальная испытательная машина, и результаты, полученные с помощью этой машины в лаборатории института, были использованы при проектировании металлических сооружений в России, а позднее приводились во многих книгах по сопротивлению материалов.

В связи с постройкой Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге Лямэ и Клапейрон изучали проблему устойчивости арок и опубликовали важный мемуар по этому вопросу. Во время своей службы в Санкт-Петербурге эти два инженера написали не менее важную работу по теории упругости, которая затем широко использовалась Лямэ при написании им его известной книги «Лекции по математической теории упругости твердых тел», явившейся первой книгой по теории упругости.

Другие французские профессора также были авторами выдающихся работ в области инженерных наук. Базен, например, внес важный вклад в гидравлику, и его эмпирические формулы широко использовались в гидротехнической литературе, Потье создал замечательный курс начертательной геометрии и т. д.

Как видно, эта группа инженеров не только развивала преподавание инженерных дисциплин в Институте инженеров путей сообщения, но и принимала участие в решении новых задач большого практического значения.

Эти обстоятельства были очень благоприятными для развития молодых русских инженеров, так что к тому времени, когда в 1830 году французские профессора покинули Россию по политическим соображениям, было уже достаточно много хорошо подготовленных инженеров, чтобы занять преподавательские должности в институте.

Преподавание математики и механики велось на очень высоком уровне, особенно благодаря деятельности математика М.В. Остроградского (1801-1863). В это время студенты на инженерных специальностях получали более широкую математическую подготовку, чем на математическом отделении в Университете Санкт-Петербурга.

Они получали также широкую инженерную подготовку и могли браться как за решение новых инженерных задач, так и за выполнение текущей рутинной работы.

Много новых инженерных задач поставило начавшееся в России строительство железных дорог. Первые железные дороги были построены в 1838 году. Это были две короткие линии между Петербургом и Царским Селом и Петербургом и Петергофом [здесь неточность: дорога Петербург – Петергоф построена в 1857 г. и была четвертой по счету в России]. В 1842 году было начато строительство важной железной дороги между Москвой и Петербургом. Производство работ проходило при очень неблагоприятных природно-климатических условиях, и в процессе строительства инженерам, окончившим Институт инженеров путей сообщения, пришлось решать очень много сложных проблем.

Особенно важной для развития технических наук была работа молодого инженера Журавского (1821-1891). Сразу после окончания института Журавский был привлечен к проектированию железной дороги Москва – Петербург. Его способности в скором времени были по достоинству оценены, и в 1844 году он становится во главе проектирования и строительства моста через реку Веребью, одного из главных сооружений на дороге. Это был деревянный мост, аналогичный мостам системы Гау, построенным ранее в Соединенных Штатах. Эти мосты строились без всякого расчета, и Журавский был первым, кто предложил метод расчета напряжений, возникающих в элементах таких мостов от подвижной нагрузки. Он также уточнил теорию изгиба балок. Дерево очень слабо сопротивляется сдвигу вдоль волокон, из чего Журавский сделал правильный вывод о том, что в деревянных балках большой высоты касательные напряжения являются важными, и что ими пренебрегать нельзя. Существовавшая литература не содержала сведений о вычислении этих напряжений, и Журавский должен был решить эту проблему сам. Его метод определения касательных напряжений в балках теперь является общепринятым и представлен во всех учебниках по сопротивлению материалов. В 1850 году, после того, как строительство моста было закончено, Журавский опубликовал свой метод расчета ферм. Позднее свою работу по мостам системы Гау он представил в более полном виде в Российскую Академию наук и был за нее удостоен Демидовской премии. Часть этой работы была позднее напечатана в переводе на французский язык.

В это же время русскими инженерами был построен также очень важный металлический мост (Николаевский) через реку Неву, а профессор П.Я. Собко (1810-1870), преподававший сопротивление материалов и постройку мостов в Институте инженеров путей сообщения, опубликовал свои известные работы.

Из этого краткого обзора работ Журавского и других можно заключить, что обучение сопротивлению материалов и строительной механике в России в середине девятнадцатого века стояло на высоком уровне. Изучение механических свойств строительных материалов в это время в России было также хорошо поставлено.

В 1849 году Российское правительство основало Центральную лабораторию мер и весов – учреждение, аналогичное Национальному бюро стандартов, организованному в нашей стране [здесь – США] в 1901 году. Первый директор этой лаборатории А.Т. Купфер (1789-1865) проявлял особый интерес к изучению упругих свойств металлов, и в предисловии к одной из своих работ подчеркнул важность образования национального института по изучению механических свойств и напряжений в строительных материалах. Он указывал, что публикация информации, касающейся свойств металлов, вырабатываемых различными компаниями, будет очень полезной для инженера-конструктора. Он понял, что такая практика окажет большое влияние на улучшение механических свойств материалов, так как компании будут стараться улучшать качество своей продукции для расширения рынков сбыта. По поводу работ Купфера Тодхантер и Пирсон писали: «Возможно, не было более тщательных и исчерпывающих экспериментов по динамическому определению констант упругости и температурному эффекту, чем те, которые выполнены Купфером».

В связи с тем, что организация Института инженеров путей сообщения имела такой большой успех, правительство использовало это учебное заведение как образец для дальнейшего развития инженерного образования в России. В 1828 году для подготовки инженеров-механиков и химиков в России, в Санкт-Петербурге был организован Технологический институт. Позднее (в 1868 году) в Москве было организовано Техническое училище. Оно образовалось из ремесленного училища, и первоначально его программа отличалась повышенным вниманием к практическим работам в механических мастерских. В дальнейшем эта часть программы была упразднена, и в начале двадцатого века училище получило известность благодаря созданию лабораторий термодинамики и теплопередачи. Это высшее учебное заведение было одним из первых в мире, где началось преподавание аэродинамики, и где студенты выполняли работы в аэродинамической лаборатории.

Начало этому было положено в 1910 году, во многом благодаря ученому Н.Е. Жуковскому (1847-1921). В 1912 году появилась книга Жуковского, представлявшая собой первое в мировой литературе систематическое изложение аэродинамики. Книга была основана на научных работах Жуковского и его ученика С.А. Чаплыгина (1869-1942).

В связи с дальнейшим развитием промышленности в России были открыты технологические институты в Харькове и Томске, и, кроме них, еще несколько высших технических учебных заведений по другим отраслям техники. Все эти учебные заведения были организованы по примеру Института инженеров путей сообщения.

Они имели пятилетнюю программу, а студенты с хорошей математической подготовкой выявлялись на конкурсных вступительных экзаменах. Это позволяло начинать преподавание математики, механики и физики на довольно высоком уровне уже на первом курсе и дать студентам достаточную подготовку по фундаментальным предметам в первые два года. Последние три года использовались для изучения инженерных дисциплин. В течение этих лет читались лекции по техническим предметам, и от студента требовалась определенная работа в аудиториях, но большую часть времени студенты проводили в чертежных кабинетах.

Престиж профессора в инженерных учебных заведениях был очень высок, и лучшие таланты страны состязались за право замещения вакантных должностей в преподавательском штате. Успех в этом состязании зависел, в основном, от опубликованных научных работ претендента. Продвижение по службе преподавателя осуществлялось также на основе научной продукции, и выслуга лет при этом не принималась во внимание.

Преподавателями выполнялось большинство работ в области инженерных наук, а затем эти работы публиковалось в трудах учебных заведений.

Ряд важных публикаций в течение второй половины девятнадцатого века принадлежит ученикам М.В. Остроградского. Один из них – И.А. Вышнеградский (1831-1895), после изучения математики посвятивший себя работе в области прикладной механики и ставший профессором Санкт-Петербургского технологического института. Его теория регуляторов получила известность во всем мире и послужила основой для развития важной отрасли механики, имеющей дело с регулированием скоростей машин.

Другим учеником Остроградского был Н.П. Петров (1836-1920), основоположник гидродинамической теории трения, впервые объяснившей действие смазки в подшипнике. Петров также известен своими исследованиями напряжений в рельсовом пути, и особенно – динамического эффекта, вызванного смятием колесных бандажей и выбоинами в рельсах. Это была первая попытка теоретического определения напряжений в рельсовом пути.

В области теории упругости выдающаяся работа была выполнена X. Головиным, профессором Санкт-Петербургского технологического института, который применил уравнения двумерной упругости к вычислению напряжений в круговых арках. Этим путем было показано, что элементарная теория изгиба кривого бруса достаточно точна для практических приложений. Следует отметить также деятельность Ф.С. Ясинского (1856-1899), профессора Института инженеров путей сообщения. Он внес очень большой вклад в теорию сооружений, особенно – теорию упругой устойчивости. Его труды по этому вопросу были собраны и опубликованы в виде книги в 1893 году. В то время эта книга была наиболее полным трактатом по проблемам упругой устойчивости, и впоследствии она вышла во французском переводе. Ясинский был блестящим лектором, и за годы своего преподавания в институте воспитал много учеников, успешно способствуя повышению уровня теоретической подготовки русских инженеров.

Этих примеров достаточно, чтобы показать, что научная деятельность русских инженерных учебных заведений в девятнадцатом веке была на очень высоком уровне, и что Россия в этот период внесла значительный вклад в развитие инженерных наук.

В течение последней четверти девятнадцатого века промышленность России интенсивно развивалась. Производство стали и чугуна удваивалось примерно каждые десять лет, а сеть железных дорог быстро расширялась. Было закончено строительство Транссибирской магистрали, вызвавшее быстрое экономическое развитие Сибири. Такое развитие промышленности требовало большего числа инженеров. В связи с этим старые инженерные учебные заведения расширялись насколько возможно быстро, но этого было недостаточно, и поэтому организовывались новые. Новые учебные заведения были политехнического типа и имели четырехгодичную программу.

Большие институты были открыты в Киеве и Варшаве в 1898 году, за которыми последовали политехнические институты в Петербурге (1902) и Новочеркасске (1906).

Петербургский политехнический институт имел особенно большое влияние на развитие инженерного образования в России. Этот институт был крупным учебным заведением с просторными современными помещениями и хорошо оборудованными лекционными аудиториями, чертежными кабинетами и лабораториями.

Преподавание фундаментальных дисциплин – таких, как математика, механика, физика и химия было значительно улучшено за счет введения классных работ в малых группах. Параллельно с лекциями, читаемыми профессорами по тем или иным предметам, были предусмотрены часы для упражнений, в течение которых рассматривалось решение задач, иллюстрирующих теорию. Задачи, предлагавшиеся преподавателями для этих занятий, публиковались затем в виде книг, и некоторые из этих сборников переводились на иностранные языки. Теперь эти образцовые задачи, столь знакомые преподавателям Петербургского политехникума, можно найти в технической литературе во всем мире.

Профессия инженера ставилась в России очень высоко, и число молодых людей, желавших ее получить, было в несколько раз больше числа вакансий. Большинство инженерных учебных заведений при отборе студентов продолжало применять конкурсные вступительные экзамены. Петербургский политехнический институт отбирал студентов на основе аттестатов об окончании школ, но требования все равно были очень высокими.

Например, на кораблестроительное отделение могли поступить только претенденты, окончившие средние школы с золотой медалью. С такой отобранной группой студентов было возможно поднять уровень обучения на этом отделении на очень высокую ступень. Программы обучения на кораблестроительном отделении были разработаны под влиянием таких мировых авторитетов, как А.Н. Крылов и И.Г. Бубнов. Они предложили обширную программу по математике, где, кроме обычного двухлетнего курса анализа (20 семестровых часов) [семестровыми часами автор называет суммарное число часов в неделю за все семестры, в течение которых изучается данный предмет], были предусмотрены курсы уравнений в частных производных и приближенных вычислений.

В области механики твердого тела, в добавление к обычному элементарному курсу, был введен дополнительный курс, в котором рассматривались уравнения Лагранжа и их приложения. Из дисциплин, относящихся к механике упругих тел, студентам читались курсы теории упругости и теории колебаний. Это был первый опыт в истории инженерного образования, чтобы столь высоко математизированные предметы включались в программы общеинженерной подготовки. За этими предметами следовала обширная курсовая работа, где студенты имели возможность применять теорию к практическим задачам.

Молодые инженеры, окончившие кораблестроительное отделение, пользовались большим спросом и успешно работали в Российском флоте. Аналогичные удачные результаты были получены также и на других отделениях института. Расширенные учебные программы требовали соответствующего развития учебной литературы. Если в качестве примера снова взять область кораблестроения, то книги Крылова и Бубнова по кораблям и корабельным конструкциям до cих пор используются во всех флотах мира. На многие иностранные языки были переведены книги по теории упругости и теории колебаний, получившие широкое распространение. В области строительной механики корабля и подводных лодок Россия имеет в настоящее время наиболее полную и современную литературу.

Русские инженерные учебные заведения не ограничивали свою деятельность обеспечением преподавания различных инженерных предметов по программе, но принимали активное участие в дальнейшем развитии инженерных наук. Все они обычно выпускали свои «Сборники», где публиковались научные труды преподавателей.

Институтские лаборатории служили не только для учебных целей, но также и для научных работ преподавателей и для решения технических задач, поставленных промышленностью и государством.

Например, хорошо оборудованная лаборатория испытания материалов Института инженеров путей сообщения использовалась также для изучения различных задач, поставленных российским Министерством путей сообщения. Это министерство интенсивно занималось испытанием новых локомотивов и исследованием контактных напряжений в рельсовом пути, собрав обширный материал по этому вопросу.

Быстрое и успешное развитие российского инженерного образования в течение двадцатого века было недолгим. Очень скоро началась первая мировая война и Коммунистическая революция.

Коммунистическое правительство хотело иметь интеллектуальных работников, симпатизирующих коммунизму, и для достижения этой цели проводило в университетах и инженерных учебных заведениях политику классовых различий.

Отбор студентов по способностям был упразднен, и разрешалось поступать лишь детям рабочих и крестьян. Во многих случаях они не имели соответствующей подготовки и были не в состоянии воспринимать лекции, читаемые в институте. Чтобы преодолеть это затруднение, при институтах были организованы подготовительные отделения, осуществлявшие необходимую подготовку по элементарным дисциплинам. Этот план имел мало успеха, большинство учеников так и не смогло получить надлежащую подготовку и было вынуждено оставить высшие учебные заведения.

Внутренняя организация инженерных учебных заведений также подверглась значительным изменениям. Принципы самоуправления и академических свобод, которыми пользовались высшие учебные заведения до революции, были ликвидированы. Вместо ректоров и деканов, выбранных советами профессоров, высшие учебные заведения стали управляться административным персоналом, назначаемым правительством.

Администраторы, будучи независимыми от профессоров, начали вмешиваться в такие важные прерогативы ученых советов, как выбор новых профессоров и общее планирование академической политики. Вследствие этого в академическую жизнь проникли политические влияния, что привело к тому, что престиж профессоров упал. Несмотря на возражения профессоров, испробовались различные нововведения. В результате этих перемен нормальная жизнь в высших учебных заведениях нарушилась, и процесс подготовки молодых инженеров быстро разваливался.

В конце двадцатых годов, когда правительство начало планирование восстановления и дальнейшего развития российской промышленности, в стране не было достаточного количества

инженеров, чтобы выполнить эти планы. Это было время экономического кризиса в Западной Европе и Соединенных Штатах, и в Россию прибыло значительное число иностранных инженеров. Но такое положение не могло быть признано удовлетворительным, и правительство было вынуждено изменить свою политику по отношению к инженерному образованию.

К 1933 году большинство нововведений, внедренных в учебные планы коммунистическим режимом, было упразднено. В скором времени преподавание в средних школах начало быстро улучшаться, в особенности по естественным наукам и математике. По-видимому, к концу тридцатых годов требования по математике в средних школах уже приблизились к дореволюционному стандарту. Этот стандарт был достаточно высок и предусматривал пять лет арифметики и алгебры, три года геометрии, один год тригонометрии и три года физики. В то же время технические институты исключили специальные привилегии для детей рабочих и крестьян и снова ввели отбор студентов по способностям. Профессия инженера продолжала быть популярной в России, и технические учебные заведения снова стали привлекать внимание лучших учеников.

К этому времени вся русская промышленность была полностью в руках правительства, и ее дальнейшее развитие осуществлялось согласно пятилетним планам. При подготовке пятилетних планов стало возможным знать наперед требуемое число инженеров по каждой специальности. В то же время инженерная деятельность стала в высокой степени централизованной, т.е. разработка всех новых конструкций одного и того же типа могла производиться в одном центре.

В этих обстоятельствах введение очень узкой специализации при подготовке инженеров имело преимущества. Для такой специализации институты политехнического типа были не особенно удобны, и очень часто они разделялись на отдельные институты. Каждый из этих институтов был создан для подготовки специалистов в определенной отрасли промышленности, и поэтому прикреплен к определенной государственной структуре. Таким путем были созданы институты очень узкого профиля.

Но со временем недостатки такой подготовки стали очевидными, и большинство институтов, особенно институты, имеющие старые традиции, ушли от узкой специализации и вернулись к программам, аналогичным тем, которые были до революции.

В настоящее время (1958) общая организация наиболее значительных высших технических учебных заведений аналогична той, что была в дореволюционное время. Высшие технические учебные заведения отделены от университетов и имеют 5- или 5,5-летнюю программу по каждой специальности. Конечно, число институтов после революции значительно увеличилось.

В 1958 году было 29 политехнических институтов, 30 машиностроительных, 27 гражданского строительства, 7 авиационных, 27 горно-металлургических, 18 транспортных, 15 электротехнических и институтов связи, 13 рыбной и пищевой промышленности, 10 инженерно-химических, 2 метеоролого-гидротехнических и 2 кораблестроительных.

Для поступления во все эти учебные заведения требуется окончить среднюю школу, но качество подготовки в этих институтах далеко не одинаково. В большинстве своем институты со старыми традициями и некоторые новые учебные заведения в больших центрах имеют сильный преподавательский состав и хорошо оснащенные лаборатории, но наряду с ними есть много новых институтов значительно более низкого уровня, причем часть из них имеет лишь вечернее или заочное обучение – т.е. такое, при котором студенты работают в промышленности и имеют очень ограниченное время для учебы.

  

Всемирно известный ученый в области прикладной механики, один из крупнейших ученых-механиков XX века, до революции – профессор ряда ведущих учебных заведений России, а с 1922 г. – США, куда он эмигрировал во время гражданской войны.

 

С.П. Тимошенко

 

Книга написана для американцев по материалам поездки автора в СССР в 1958 году.
Из книги «ENGINEERING EDUCATION IN RUSSIA» (Mc GRAW-HILL Book Company, Inc. New York-Toronto-London, 1959)
Перевод В.И. Иванова-Дятлова