Розглянуто моделі вищої професійної освіти (ВПО) у Російській Федерації у зв’язку зі стратегією розвитку освітньої системи країни до 2020 року. Проаналізовано стан системи ВПО та визначено перспективи її інноваційного розвитку. Представлено організацію наукової та інноваційної діяльності у дослідницькому університеті. Розглянуто проблеми побудови параметричної моделі інженерної освіти й проектування середовища передового навчання. Виявлено умови та механізми успішного вирішення інженерних задач через діяльність. Розроблено професійно-діяльнісну модель інженера, проаналізовано вплив різних чинників на ефективність його роботи. Створено модель підготовки інженера, яка базується на глибоких фундаментальних знаннях, цілісності їх застосування та компетентності у досягненні кінцевих результатів у інженерній діяльності. Розглянуто навчальні дисципліни як інформаційні та проектно-діяльнісні моделі предметної області, а також реалізацію принципу природоспрямованості у дистанційних технологіях навчання. Представлено віртуальний кабінет викладача як інструментальний засіб пізнання і підтримки навчальної діяльності у середовищі передового навчання. Проведено аналіз результатів підготовки інженерів у цій системі. Обґрунтовано проблему сталості академічної компетентності інженера у рамках дисципліни та алгоритм розрахунку циклів його перепідготовки. Наведено приклади проектування об’єктів віртуального кабінету викладача й кваліметричної шкали оцінки якості володіння компетенцією під час підготовки інженерів у метричному компетентнісному форматі, а також побудову фундаментальної освіти на прикладі вивчення квантової хімії у локальній мережі за допомогою програмних пакетів.