Введение. Необходимость инновационной подготовки студентов вузов сегодня ни у кого не вызывает сомнения, однако проблема состоит в том, как наиболее успешно ее реализовать. Целью настоящей статьи является анализ разработки педагогической модели методической системы многоуровневой и многоэтапной подготовки студентов к инновационной инженерной деятельности. Материалы и методы. В статье обоснован и сформирован методологический инструментарий исследования в виде подсистемы взаимосвязанных научно-методических подходов, методов и принципов. Интегрированный и междисциплинарный подходы объединили все методы, подходы и принципы; системный, субстратный и структурированный -были направлены на разработку педагогических моделей многоуровневой и поэтапной подготовки студентов. Морфологический метод задействован при составлении моделей интеграции уровней и этапов обучения; гипотетико-дедуктивный -при выдвижении рабочей гипотезы; экспериментальный -для подтверждения гипотезы и эффективности исследований. В основу разработки моделей подготовки к инновационной инженерной деятельности и междисциплинарной интеграции положены принципы многоуровневости и этапности. Результаты исследования. Разработана морфологическая таблица моделей многоуровневой и поэтапной подготовки студентов технических вузов к инновационной инженерной деятельности. Одна из таких моделей междисциплинарной интеграции общетехнических дисциплин с различными видами деятельности была реализована в три этапа в рамках деловой игры «Конструкторское бюро». Эффективность модели и гипотеза подтверждены в ходе эксперимента. Разработана и реализована педагогическая модель подготовки к инновационной инженерной деятельности на основе междисциплинарной интеграции общетехнических дисциплин с различными видами деятельности. Конкретизирована методика педагогического эксперимента для многоэтапного мониторинга уровня сформированности инновационных компетенций. Обсуждение и заключение. Полученные результаты исследования являются основанием для методологического и научного обеспечения разработки научной концепции формирования инновационного мышления у студентов. Они представляют научный интерес для ученых, работающих в области теории и методики обучения техническим дисциплинам, и практический интерес для преподавателей технических университетов.Ключевые слова: инновационная инженерная деятельность, педагогическая модель, методическая система, технология быстрого прототипирования, компетентность, многоуровневость и этапность обучения Финансирование: работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований.