Система "Агапа" як засіб навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ПЕДАГОГІЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І ЗАСОБІВ НАВЧАННЯ

СТРЮК Андрій Миколайович

УДК 378.147:004.7

СИСТЕМА «АГАПА» ЯК ЗАСІБ НАВЧАННЯ СИСТЕМНОГО ПРОГРАМУВАННЯ БАКАЛАВРІВ ПРОГРАМНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

13.00.10 - інформаційно-комунікаційні технології в освіті

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

Київ-2012

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті інформаційних технологій і засобів навчання, Національна академія педагогічних наук України, м. Київ.

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор Семеріков Сергій Олексійович, Криворізький металургійний факультет Національної металургійної академії України, професор кафедри фундаментальних дисциплін.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Триус Юрій Васильович, Черкаський державний технологічний університет, завідувач кафедри комп'ютерних технологій;

кандидат технічних наук, професор Кухаренко Володимир Миколайович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», завідувач проблемної лабораторії дистанційного навчання.

Захист відбудеться «12» червня 2012 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.459.01 в Інституті інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України за адресою: 04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9, зал засідань Вченої ради, к. 205.

З дисертацією можна ознайомитись у відділі аспірантури Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України, 04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9, к. 209.

Автореферат розісланий «__» травня 2012 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради А. В. Яцишин

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. Сучасна система освіти все більше набуває якостей мобільності та відкритості: розвиток комунікацій розмиває кордони між державами та глобалізує ринок праці за рахунок підвищення соціальної мобільності; уніфікація систем освіти різних країн, зумовлена зростаючою потребою у підготовці фахівців для глобалізованого світу, потребує підвищення навчальної мобільності; зростання соціальних стандартів вимагає широкої інклюзії осіб з особливими потребами у навчальний процес та виробничу діяльність; швидкість зміни змістового наповнення навчальних дисциплін пов'язана з високим темпом модернізації виробничих технологій і вимагає переходу від старої парадигми «навчання на все життя» до нової - «навчання протягом усього життя» та забезпечення професійної мобільності; поширення концепції Open Source з програмного забезпечення на навчальні матеріали приводить до виникнення відкритих, вільно поширюваних навчальних курсів.

У Кейптаунській декларації відкритої освіти та рішеннях Всесвітньої конференції ЮНЕСКО з вищої освіти 2009 р. підкреслюється, що формування компетентностей ХХІ століття можливе при комплексному застосуванні відкритої та дистанційної освіти і засобів інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), що створюють умови для широкого та мобільного доступу до якісної освіти, зокрема на основі відкритих освітніх ресурсів. Технологічною основою вказаних тенденцій є сучасні ІКТ навчання, серед яких провідне місце посідають технології електронного, дистанційного та мобільного навчання. Відкритість освіти насамперед передбачає використання всіма суб'єктами навчання таких засобів ІКТ, що надають можливість вільного доступу до навчальних матеріалів і освіти в цілому. У дослідженнях В. Ю. Бикова показано, що застосування ІКТ для реалізації відкритої освіти сприяє навчальній та професійній мобільності, індивідуалізації освітніх траєкторій, реалізації інклюзивної та андрагогічної освіти. ІКТ мережного навчання мають забезпечувати відкритий доступ не лише до традиційних навчальних матеріалів у вигляді навчальних посібників, підручників тощо, а й до навчального лабораторного обладнання як безпосередньо через віддалене управління, так і опосередковано через застосування віртуальних лабораторій. Аналіз сучасних засобів ІКТ відкритої освіти показав, що найуніверсальнішими серед них є відкриті системи управління навчанням, спільними властивостями яких є: відкритість програмного коду та процесу розробки; апаратна та програмна мобільність; підтримка педагогічних технологій електронного, дистанційного та мобільного навчання.

Застосування відкритих систем управління навчанням створює умови для надання навчальному процесу якості неперервності шляхом технологічної інтеграції аудиторної та позааудиторної роботи в систему комбінованого навчання, різні аспекти якого розглядали Дж. Берсін, В. Ю. Гнезділов, П. Джонс, Р. Кертіс, Т. І. Коваль, А. Рейд-Янг, Є. М. Смирнова-Трибульска, Б. І. Шуневич та ін. У дослідженнях Н. В. Рашевської, А. Хейнце, С. В. Шокалюк підкреслюється, що найвища ефективність комбінованого навчання досягається тоді, коли засоби ІКТ комбінованого навчання виступають також у якості об'єкта вивчення: у середній школі - при навчанні інформатики, у вищій - при підготовці фахівців з інформаційних технологій, попит на яких не лише постійно зростає, а й є суспільно зумовленим.

У постанові Верховної Ради України «Про Рекомендації парламентських слухань на тему: «Створення в Україні сприятливих умов для розвитку індустрії програмного забезпечення» індустрія програмного забезпечення визначається як пріоритетний напрям модернізації економіки та зазначається, що кардинальне вирішення проблеми підготовки фахівців для індустрії програмного забезпечення полягає у розробці та впровадженні у ВНЗ нового напряму навчання - «програмна інженерія». Стаття 1 проекту Закону «Про економічний експеримент щодо створення сприятливих умов для розвитку в Україні індустрії програмної продукції» серед видів господарської діяльності у сфері індустрії програмної продукції окремо виділяє розроблення системних пакетів програм.

У «Великій хартії університетів» наголошується, що відкритість освіти передбачає дбайливе ставлення до надбань кожної освітньої системи. Приєднавшись до Болонського процесу, система освіти України продовжує зберігати й свої кращі надбання. Огляд відкритих систем управління навчанням показує, що повною мірою в жодній з них не враховано такі особливості вітчизняної системи освіти, як наступність та ступеневість не лише в процесі навчання у ВНЗ, а й у системі «школа - коледж - університет»; навчання як у мобільних групах, так і в групах із фіксованим складом; безпосереднє відображення навчального плану в розкладі занять. Відкритість цих систем надає можливість їх модифікації з метою урахування особливостей вітчизняної системи освіти.

Викладене вище дає підстави зробити висновок про те, що наявні протиріччя: між державним та соціальним замовленням на підготовку конкурентоздатних фахівців з програмної інженерії та недостатнім рівнем їх підготовки за традиційними технологіями навчання; між потенціалом інноваційної технології комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії та недостатньою розробленістю його теоретичних основ; між доцільністю використання відкритих систем управління навчанням для організації комбінованого навчання та відсутністю системної реалізації засобів ІКТ комбінованого навчання в них. Все це породжує суспільно значущу проблему, що обумовила вибір теми дослідження: «Система «Агапа» як засіб навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії».

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана в Інституті інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України відповідно до теми науково-дослідної роботи «Науково-методичні та організаційні засади оцінювання якості програмних засобів навчального призначення для загальноосвітніх навчальних закладів» (ДР 0109U000301). Тема дисертаційної роботи затверджена на засіданні Вченої ради Криворізького металургійного факультету Національної металургійної академії України 24 травня 2010 року (протокол №8), узгоджена в Міжвідомчій раді з координації наукових досліджень з педагогічних і психологічних наук в Україні при НАПН України 14 червня 2011 року (протокол №6) і перезатверджена в узгодженому формулюванні на засіданні Вченої ради Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України 25 листопада 2011 року (протокол №10).

Мета дослідження - розробити методику використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

Відповідно до мети дослідження поставлено такі задачі:

1. Провести теоретичний аналіз проблеми організації комбінованого навчання у вищій школі з метою розробки моделі організації комбінованого навчання у ВНЗ.

2. Виділити засоби інформаційно-комунікаційних технологій, використання яких спрямоване на реалізацію комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії.

3. Розробити на основі комп'ютерної програми «Агапа» систему управління комбінованим навчанням та визначити її особливості як засобу навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

4. Розробити модель використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

5. Розробити методику використання системи «Агапа» у процесі комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії та експериментально перевірити її ефективність.

Об'єкт дослідження - процес навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії у ВНЗ III-IV рівнів акредитації.

Предмет дослідження - використання системи «Агапа» як засобу комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії.

Гіпотеза дослідження - організація навчального процесу з системного програмування за моделлю комбінованого навчання з використанням системи «Агапа» сприятиме підвищенню рівня навчальних досягнень бакалаврів програмної інженерії.

Теоретично-методологічну основу дослідження становлять положення про організацію навчального процесу у вищих навчальних закладах (А. М. Алексюк, С. І. Архангельський), підготовку фахівців з програмної інженерії (М. М. Гладишева, А. О. Ричкова, З. С. Сейдаметова, О. В. Співаковський, Ю. В. Триус, Т. М. Шалкіна), комбіноване навчання (Дж. Берсін, В. Ю. Биков, К. Дж. Бонк, М. І. Жалдак, В. М. Кухаренко, Н. В. Рашевська, А. Хейнце, С. В. Шокалюк, Б. І. Шуневич), розробку систем управління навчанням (В. Ю. Биков, С. А. Раков, О. В. Співаковський, Ю. В. Триус, П. І. Федорук), компетентнісний підхід до навчання інформатичних дисциплін (М. І. Жалдак, Є. М. Смирнова-Трибульска, О. М. Спірін).

Методи дослідження: теоретичні - аналіз, узагальнення, систематизація науково-методичної та психолого-педагогічної літератури з проблеми дослідження, чинних стандартів вищої освіти, навчальних програм, підручників і навчальних посібників, сучасних ІКТ комбінованого навчання - для виділення теоретичних засад дослідження; емпіричні - діагностичні (цілеспрямовані педагогічні спостереження, бесіди з викладачами та студентами, анкетування, аналіз досвіду роботи викладачів) - для констатування стану розв'язання проблеми; експериментальні (констатувальний та формувальний етапи педагогічного експерименту) з метою апробації запропонованої методики та експериментального впровадження в практику вищих навчальних закладів основних положень дослідження; статистичні - для кількісного та якісного аналізу результатів навчання за розробленою методикою.

Дослідження здійснювалось впродовж 2000-2011 р.р. і охопило три етапи науково-педагогічного пошуку.

На аналітико-констатувальному етапі (2000-2004 р.р.) розроблено програму дослідження, що включала виділення вихідних теоретичних положень, цілей експериментальної роботи та окреслення основних завдань дослідження, конкретизацію його об'єкту і предмету, виділення етапів і визначення термінів роботи. Проаналізовано науково-методичну літературу з ІКТ, досвід підготовки фахівців з програмної інженерії, що надало можливість сформулювати актуальність дослідження та його гіпотезу. Розроблялися, перевірялися і удосконалювалися програми навчання, віртуальні лабораторії з операційних систем та системного програмного забезпечення; вивчалися сучасні вітчизняні та зарубіжні методики використання технологій дистанційного навчання у підготовці бакалаврів програмної інженерії; здійснювався теоретичний аналіз вітчизняної та зарубіжної психолого-педагогічної літератури для з'ясування ступеня вивченості та розробленості проблеми, проводився констатувальний етап педагогічного експерименту.

На проектувально-пошуковому етапі (2005-2009 р.р.) спроектовано та розроблено систему «Агапа», методичні матеріали щодо її використання в процесі підготовки та перепідготовки фахівців, освітні портали низки університетів, модулі для підтримки навчання системного програмування та методику використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

На формувально-узагальнювальному етапі (2010-2011 р.р.) проведено формувальний етап педагогічного експерименту; проаналізовано, опрацьовано та узагальнено одержані результати експериментальної роботи; сформульовано загальні висновки та визначено перспективи подальших досліджень.

Експериментальною базою дослідження на різних етапах педагогічного експерименту були Криворізький технічний університет, Криворізький металургійний факультет Національної металургійної академії України, Запорізький інститут економіки та інформаційних технологій, Криворізький інститут Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління. Загальна кількість учасників експерименту - 626 студентів.

Наукова новизна і теоретичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

- вперше теоретично обґрунтовано та розроблено модель використання системи управління навчанням для організації комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії;

- уточнено поняття комбінованого навчання;

- удосконалено організаційну модель комбінованого навчання у ВНЗ, що передбачає використання системи управління навчанням;

- дістали подальшого розвитку теорія і практика розробки та використання освітньо-наукових інформаційних порталів ВНЗ.

Практичне значення одержаних результатів дисертаційного дослідження полягає в тому, що розроблено:

- програмний засіб навчального призначення «Система управління комбінованим навчанням «Агапа», який доцільно використовувати для організації комбінованого навчання, навчального процесу за дистанційною формою, у післядипломній освіті, для інформаційного забезпечення процесу виробничого та корпоративного навчання;

- методичні рекомендації з організації навчального процесу із використанням системи «Агапа» для викладачів і студентів ВНЗ ІІІ-IV рівнів акредитації;

- методику використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії, спрямовану на підвищення рівня їх навчальних досягнень;

- структуру типового освітнього порталу на основі системи «Агапа» та введено в експлуатацію освітній портал Криворізького національного університету (режим доступу: http://op.ktu.edu.ua).

Результати дослідження впроваджено у навчальний процес Криворізького металургійного факультету Національної металургійної академії України (довідка №742 від 20.09.2011 р.), Криворізького технічного університету (довідка №01/40-1162 від 22.09.2011 р.), Криворізького інституту Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління (довідка №24 від 30.09.2011), Запорізького інституту економіки та інформаційних технологій (довідка №246 від 27.09.2011), Тернопільського національного економічного університету (довідка №126-04/2107 від 06.10.2011), Луганського національного університету імені Тараса Шевченка (довідка № 1/4521 від 27.12.2011) та на підприємствах ПрАТ «ІНТЕРКОРН КОРН ПРОСЕССІНГ ІНДАСТРІ» (довідка №790 від 25.10.2011), ТОВ «АВ-Консалтинг» (довідка №198/2 від 31.10.2011), ПАО «Хайдельбергцемент Україна», ДП «Дніпропетровський метрополітен» (довідка №143 від 10.11.2011).

Особистий внесок здобувача. У працях, опублікованих у співавторстві, автору належать: концепція побудови віртуальних лабораторій з курсу «Теорія операційних систем» [8]; опис розробки комп'ютерних навчальних систем з дисциплін «Технічна механіка» [12], «Теорія операційних систем» [7] та програмних навчально-лабораторних комплексів для системи відкритої освіти [13; 15]; принципи побудови освітньо-наукового інформаційного порталу університету на основі системи «Агапа» [19; 24; 27]; шляхи підвищення ефективності навчального процесу засобами технологій дистанційного навчання та хмарних обчислень [1; 20; 26; 29]; опис розробки програмних засобів розподіленої локалізації програмного забезпечення [28]; проектування та реалізація ключових модулів системи «Агапа» [35]; модель комбінованого навчання у ВНЗ [11].

Вірогідність результатів дослідження обумовлена: теоретичною обґрунтованістю вихідних положень дослідження; застосуванням комплексу методів педагогічного дослідження, адекватних його предмету, меті та завданням; педагогічним проектуванням навчального процесу; різнобічною апробацією основних положень дисертації; педагогічним експериментом, результатами його статистичного опрацювання та впровадженням розроблених автором компонентів методики використання системи «Агапа» у навчальний процес низки ВНЗ України III-IV рівнів акредитації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дослідження доповідались та обговорювались на наукових конференціях різного рівня: міжнародних - «Нові інформаційні технології в навчальних закладах України» (м. Одеса, 2005 р.); VI конференції «Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі» (м. Кривий Ріг, 2006 р.); І, ІІ конференції «Modern (e-) Learning» (м. Варна, 2006, 2007 р.р.); ІІ конференції «Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі» (м. Луганськ, 2006 р.); ІІ конференції «Розвиток наукових досліджень 2006» (м. Полтава, 2006 р.); 5-ій конференції ICETA 2007 (5-th International Conference on Emerging e-Learning Technologies and Applications) (м. Стара Лесна, 2007); VIII, IX конференціях «Новітні комп'ютерні технології» (м. Київ-Севастополь, 2010, 2011 р.р.); «Інноваційні технології управління компетентнісно-світоглядним становленням учителя: фізика, технології, астрономія» (м. Кам'янець-Подільський, 2011 р.); «Дистанційна освіта України. Інформаційне освітнє середовище у системі дистанційного навчання в закладах освіти: інноваційні та психолого-педагогічні аспекти» (м. Харків, 2011 р.); всеукраїнських - ІІ конференції «Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в природничих науках» (м. Кривий Ріг, 2000 р.); «Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики» (м. Кривий Ріг, 2001 р.); «Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій технічній школі» (м. Кривий Ріг, 2003 р.); IV конференції «Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі» (м. Кривий Ріг, 2004 р.); «Проблеми розробки та впровадження комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання» (м. Біла Церква, 2006 р.); семінарі «Інформаційні технології в навчальному процесі» (м. Одеса, 2007 р.); VІI конференції «Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті» (м. Кривий Ріг, 2007 р.); «Особливості впровадження нових форм навчання у вищих навчальних закладах» (м. Кривий Ріг, 2007 р.); VІІІ конференції «Кредитно-модульна система підготовки фахівців для ринкової економіки: стан, проблеми та перспективи» (м. Рівне, 2007 р.); ІV конференції «Інформаційно-комунікаційні технології навчання» (м. Умань, 2011 р.); міжвузівських - «Проблеми регіональної підготовки спеціалістів» (м. Кривий Ріг, 2000 р.); «Проблеми практичної гуманізації навчально-виховного процесу» (м. Кривий Ріг, 2001 р.); «Проблеми ступеневої підготовки фахівців у контексті Болонської угоди» (м. Кривий Ріг, 2004 р.); «Проблеми підготовки фахівців з напряму «Інженерна механіка» (м. Кривий Ріг, 2006 р.); «Актуальні питання підготовки фахівців у контексті Болонського процесу» (м. Кривий Ріг, 2007 р.).

Матеріали і результати дослідження обговорювалися на засіданнях і семінарах кафедри моделювання та програмного забезпечення Криворізького технічного університету (2007-2011 р.р.), кафедри фундаментальних дисциплін Криворізького металургійного факультету Національної металургійної академії України (2010-2011 р.р.), кафедри технічної кібернетики Криворізького інституту Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління (2010-2011 р.р.), наукового семінару кафедри комп'ютерних технологій Черкаського державного технологічного університету (2012 р.), міжвузівському науково-практичному семінарі «Впровадження технологій дистанційного навчання в практику вищих навчальних закладів» Київського національного економічного університету імені Вадима Гетьмана (2008-2009 р.р.), Всеукраїнському науково-практичному семінарі «Системи навчання і освіти в комп'ютерно-орієнтованому середовищі» Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України (м. Київ, 2012 р.)

Публікації. Основні результати дослідження відображено у 35 працях (18,88 д. а., особистий внесок - 17,54 д. а.), серед них 4 статті у наукових фахових виданнях (2,86 д. а., особистий внесок - 2,74 д. а.), з яких - 3 одноосібні, 7 статей в інших наукових виданнях (1,82 д. а., особистий внесок 1,33 д. а.), 19 статей та тез доповідей у матеріалах конференцій (3,7 д. а., особистий внесок - 2,75 д. а.), 4 методичні вказівки (10,5 д. а.), 1 авторське свідоцтво.

Структура роботи. Дисертація складається з переліку умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів, вступу, 3 розділів, висновків, додатків, списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації 312 сторінок. Робота містить 21 таблицю та 90 рисунків, розміщених на 53 сторінках. Список використаних джерел становить 255 найменувань, серед яких 100 - іноземними мовами. 14 додатків розміщено на 83 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження; показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами; визначено мету, завдання, об'єкт, предмет, гіпотезу, теоретико-методологічну основу та методи дослідження; висвітлено етапи науково-педагогічного пошуку; охарактеризовано експериментальну базу дослідження; розкрито наукову новизну, теоретичне та практичне значення результатів дослідження, особистий внесок автора в працях, опублікованих у співавторстві; охарактеризовано вірогідність, апробацію та впровадження результатів дослідження.

У першому розділі «Теоретичні основи розробки системи управління комбінованим навчанням системного програмування» проведено теоретичний аналіз проблеми організації комбінованого навчання у вищій школі, уточнено поняття комбінованого навчання, удосконалено організаційну модель комбінованого навчання у ВНЗ, що передбачає використання системи управління навчанням, виділено засоби ІКТ комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії, сформульовано вимоги до системи управління комбінованим навчанням, розкрито етапи проектування та реалізації такої системи, визначено місце та функції системного програмування в підготовці бакалаврів програмної інженерії.

Досвід застосування синхронних (спільна спеціально організована навчальна діяльність у визначений час у визначеному місці) та асинхронних (індивідуальна навчальна діяльність, що має бути виконана за певний час) форм організації навчання для підготовки фахівців з програмної інженерії показує, що у навчальному процесі вони комбінуються: так, провідна синхронна форма - лекція супроводжується синхронною (фронтальною), синхронно-асинхронною (груповою) та асинхронною (груповою) лабораторною роботою. При цьому найвищий ступінь асинхронності, а також найбільшу частину самостійної роботи традиційно мають дистанційне та мобільне навчання. Доцільність комбінування різних форм організації навчання зумовлена тим, що, з одного боку, впровадження технологій електронного, дистанційного та мобільного навчання в аудиторне навчання надає можливість комп'ютеризувати самостійну роботу, а, з іншого, частка самостійної роботи у навчальному плані визначає вибір форми навчання з відповідною ІКТ-підтримкою.

Аналіз різних трактувань комбінованого навчання (Т. І. Коваль, Н. В. Рашевської, Ю. В. Триуса та інших дослідників) надав можливість визначити його як цілеспрямований процес здобування знань, умінь та навичок в умовах інтеграції аудиторної та позааудиторної навчальної діяльності суб'єктів освітнього процесу на основі використання і взаємного доповнення технологій традиційного, електронного, дистанційного та мобільного навчання. У цьому визначенні підкреслюються проміжна роль комбінованого навчання між традиційним (переважно аудиторним) і дистанційним (переважно позааудиторним) навчанням, провідна роль ІКТ в організації навчальної діяльності, що дає змогу розглядати ІКТ комбінованого навчання та його відповідність системним принципам відкритої освіти (мобільності учасників навчального процесу, рівного доступу до освітніх систем, надання якісної освіти, формування структури та реалізації освітніх послуг).

Для побудови системи комбінованого навчання у ВНЗ необхідним є урахування особливостей навчання не одній дисципліні, а групі споріднених дисциплін; системних принципів відкритої освіти; організаційної структури ВНЗ та її впливу на освітнє середовище (навчання у мобільних групах та групах із фіксованим складом, наступність та ступеневість довузівської, вузівської та післядипломної підготовки, безпосереднє відображення навчального плану у розкладі занять). Запропонована удосконалена організаційна модель комбінованого навчання у ВНЗ, що передбачає використання системи управління навчанням (рис. 1), містить цілі вищої освіти, які конкретизуються в галузевих стандартах вищої освіти та реалізуються ВНЗ, впливають на формування навчальних планів, які знаходять відображення в розкладі занять. На рівні конкретної навчальної дисципліни вони визначають цілі та зміст навчання, що разом із технологією навчання утворюють методичну систему навчання, що функціонує як у освітньому середовищі ВНЗ (на етапі її впровадження та експлуатації), так і за його межами (на етапі розробки та модифікації). Взаємодія суб'єктів навчання відбувається як безпосередньо, так й опосередковано через адміністративну ієрархію освітнього середовища ВНЗ та через технології навчання, що складаються з методів, форм організації та засобів навчання. Центральною складовою організаційної моделі є система управління навчанням, яка, з одного боку, виступає одним із засобів навчання, а, з іншого, - ядром, що інтегрує всі підсистеми системи комбінованого навчання у ВНЗ.

Реалізація організаційної моделі комбінованого навчання потребувала визначення технологічної складової методичної системи навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії, насамперед - засобів ІКТ комбінованого навчання. До програмних засобів комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії відносяться засоби подання навчальних матеріалів, формування вмінь та навичок, організації спільної роботи, оцінювання та управління процесом навчання та комунікаційними засобами, що інтегровані в систему управління комбінованим навчанням (BLMS). Рейтингове оцінювання найпоширеніших систем управління навчанням (LMS) на вимоги до BLMS показало, що найбільшу відповідність вимогам до BLMS (75%) має система «Агапа», що зумовлює доцільність її вибору для навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

Організаційну модель комбінованого навчання реалізовано в процесі підготовки фахівців з інженерії програмного забезпечення, попит на яких у сучасному суспільстві невпинно зростає. Комбіноване навчання бакалаврів програмної інженерії створює умови для активної адаптації студентів до професійної діяльності шляхом розвитку навичок самостійної навчальної діяльності, надання гнучкого графіку навчання, формування проектувальної, організаційної, управлінської та технологічної виробничих функцій бакалавра програмної інженерії. Враховуючи, що змістові модулі блоку дисциплін системного програмування складають більше третини циклу професійно-орієнтованої та практичної підготовки бакалаврів програмної інженерії, містять найбільшу частку самостійної роботи, а набуття вмінь з системного програмування пов'язане з формуванням компетентностей з програмної інженерії, було визначено, що експериментальну роботу з комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії доцільно організувати у процесі навчання системного програмування.

Рис. 1. Організаційна модель комбінованого навчання у ВНЗ, що передбачає використання системи управління навчанням

У другому розділі дисертації «Методика використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії» спроектовано систему комбінованого навчання системного програмування, побудовано модель роботи студента під час вивчення дисципліни «Системне програмування», визначено місце системи «Агапа» у навчальному процесі, розглянуто етапи її розробки та вдосконалення, розкрито її сучасну структуру, визначено відповідність системи «Агапа» вимогам до системи управління комбінованим навчанням, розроблено модель та методику використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії, вирізнено її особливості як засобу навчання системного програмування, досліджено можливості системи «Агапа» як програмної платформи для створення освітніх порталів ВНЗ.

На основі аналізу галузевих стандартів вищої освіти, цільової аудиторії та засобів ІКТ комбінованого навчання з урахуванням розробленої моделі організації комбінованого навчання у ВНЗ спроектовано систему комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії. У процесі проектування систематизовано цілі та задачі навчання системного програмування. Деталізація навчальних цілей надала можливість розробити загальну структуру навчального матеріалу, виділити основні тематичні модулі та сформувати комплекс практичних завдань.

У результаті проектування та реалізації додаткових програмних модулів на основі системи «Агапа» створено програмний засіб навчального призначення «Система управління комбінованим навчанням «Агапа». Ядро системи надає єдиний програмний інтерфейс для підключення та взаємодії програмних модулів. За функціональним призначенням модулі системи можна об'єднати в три основні групи: модулі, що є типовими для CMS, забезпечують керування даними користувачів, змістом окремих веб-сторінок, новинами, повідомленнями, файлами, зображеннями та іншими інформаційними ресурсами; модулі, що типові для LCMS, забезпечують керування навчальними матеріалами курсів, змістовною частиною тестових завдань та індивідуальних робіт; модулі, що типові для LMS, забезпечують підтримку навчального процесу. Модульна архітектура системи (рис. 2) створює умови для її адаптації до змін організаційної структури ВНЗ, змін вимог до організації навчального процесу та змін технологій навчання. Повторне рейтингове оцінювання системи «Агапа» з модулями підтримки навчання системного програмування на відповідність вимогам до системи управління комбінованим навчанням показало, що «Агапа» на 82% відповідає зазначеним вимогам.

З метою розробки методики використання системи «Агапа» у навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії побудовано модель технологічної підсистеми методичної системи навчання (рис. 3), що містить: програмні засоби ІКТ комбінованого навчання, реалізовані у модулях системи «Агапа», комбіновані форми організації навчання, методи комбінованого навчання та способи подання навчальних відомостей засобами системи «Агапа».

Розробка методики використання системи «Агапа» у навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії надала можливість спрогнозувати результати впровадження моделі комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії засобами системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування та забезпечити варіативність комбінування форм організації, методів і засобів навчання системного програмування.

Досвід впровадження розробленої методики використання системи «Агапа» у Криворізькому технічному університеті надав можливість розробити методичні рекомендації щодо її використання в організації навчального процесу студентів денної та заочної форми навчання.

Багатошарова структура системи «Агапа» надає можливість організувати програмну підтримку освітнього середовища ВНЗ. Систему «Агапа» розроблено з урахуванням базових вимог до веб-порталів (модульна архітектура; керування блоками; використання шаблонів подання; розділення доступу та управління користувачами порталу), що створює умови для використання системи «Агапа» в якості основи освітнього порталу ВНЗ. Зіставлення структури системи «Агапа» та структури освітньо-наукового порталу ВНЗ (за Ю. В. Триусом) показує, що система «Агапа» забезпечує виконання більшості функціональних вимог до освітньо-наукового порталу університету. Ця властивість системи була використана для розробки типової структури порталу на основі системи «Агапа» та реалізації освітнього порталу Криворізького національного університету, Криворізького освітнього порталу, порталу дистанційного навчання Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», навчальної платформи Кримського інституту економіки та господарчого права, порталу дистанційного навчання Тернопільського національного економічного університету.

Рис. 2. Структура програмного засобу навчального призначення «Система управління комбінованим навчанням «Агапа»

У третьому розділі «Організація, проведення та результати експериментальної роботи» наведено основні етапи експериментальної роботи, завдання, зміст і результати педагогічного експерименту, виконано статистичне опрацювання та аналіз результатів педагогічного експерименту.

Розробка методики використання системи «Агапа» як засобу навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії проводилася у три етапи, спрямованих на виявлення засобів ІКТ комбінованого навчання системного програмування, розробку системи управління комбінованим навчанням та методики її використання, експериментальну перевірку ефективності розробленої методики використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Модель використання системи «Агапа» в навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії

У результаті проведеного педагогічного експерименту визначено вимоги до підготовки інженерів-програмістів з системного програмування за сучасних умов розвитку науки і техніки, інформатизації процесу навчання; зазначено умови реалізації комбінованого навчання у процесі підготовки бакалаврів програмної інженерії; виділено засоби навчання, за допомогою яких реалізується модель комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії у ВНЗ, та способи їх застосування у процесі навчання системного програмування; розроблено систему управління комбінованим навчанням «Агапа» та методики її використання у процесі навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії; проведено формувальний етап педагогічного експерименту та проаналізовано його результати.

Аналіз результатів констатувального етапу педагогічного експерименту показав, що для забезпечення самостійної роботи з системного програмування за денною та заочною формами навчання доцільним є використання різних засобів ІКТ, серед яких провідними є комунікаційні засоби для обміну повідомленнями (приватними та у спільноті), засоби подання навчальних матеріалів, засоби відпрацювання вмінь та навичок, засоби організації спільної роботи та засоби оцінювання навчальних досягнень, організації та управління процесом навчання. Комплексне застосування засобів навчання системного програмування за умови значної частки самостійної роботи студентів доцільно проводити у рамках моделі організації комбінованого навчання. Для цього необхідним є розробка нового засобу навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії системи підтримки навчання, що враховує особливості організації навчального процесу у вітчизняних ВНЗ.

На другому етапі дослідження створено систему «Агапа», розроблено методику її використання у процесі комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії, спроектовано та уведено в експлуатацію освітній портал Криворізького національного університету на основі системи «Агапа».

На третьому етапі дослідження проведено формувальний етап педагогічного експерименту, аналіз результатів якого (рис. 4) показав, що розподіл успішності в експериментальних та контрольних групах має статистично значущі відмінності (табл. 1), зумовлені застосуванням методики використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування.

%%

а) б)

Рис. 4. Розподіл студентів у контрольних (КГ) та експериментальних групах (ЕГ) за рівнем навчальних досягнень з системного програмування на формувальному етапі педагогічного експерименту (а - на початку, б - по завершенню)

Таблиця 1. Статистичне опрацювання результатів експерименту

Для виявлення думки студентів про методику використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування додатково проводилось анкетування студентів експериментальних груп. Відповідно до результатів анкетування, 70% студентів сподобалося працювати з системою «Агапа». Переважна більшість студентів (88%) відзначили, що робота з системою допомагає краще засвоїти навчальний матеріал та підвищує інтерес до предмету, що вивчається. У самостійній навчальній роботі студенти найчастіше використовували розміщенні в системі навчальні матеріали (65%), тестові завдання (71%) та віртуальні лабораторії з системного програмування (35%). 71% опитуваних використовували систему «Агапа» під час самостійного опрацювання теоретичних матеріалів, 53% - для підготовки до лабораторних та практичних занять, 41% - для самостійної перевірки знань. Студенти також відзначали, що використання системи «Агапа» у навчанні системного програмування надає можливість самостійно оцінювати та перевіряти власні навчальні досягнення (53%), поліпшувати якість самостійної позааудиторної роботи (47%), підвищувати наочність навчального матеріалу (47%). Серед основних переваг системи студенти відзначили можливість використання її як в мережі Інтернет, так і в локальній мережі університету (65%), виконання лабораторних робіт з системного програмування (59%), самостійної перевірки знань та позааудиторного спілкування з викладачем (59%). У цілому підсумки анкетування свідчать про позитивне ставлення студентів до розробленої у процесі дослідження методики використання системи «Агапа».

Отже, результати статистичного опрацювання даних формувального етапу педагогічного експерименту та аналіз опитування студентів експериментальних груп свідчать про те, що розроблена методика використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії сприяє підвищенню рівня навчальних досягнень, що підтверджує гіпотезу дослідження.

бакалавр комп'ютерний комбінований навчання

ВИСНОВКИ

Відповідно до поставленої мети та задач дисертаційного дослідження в ході впровадження розробленої методики використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії отримано такі основні результати: проведено теоретичний аналіз проблеми організації комбінованого навчання у вищій школі з метою створення організаційної моделі комбінованого навчання у ВНЗ; виділено засоби інформаційно-комунікаційних технологій, використання яких спрямоване на реалізацію комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії на основі системи «Агапа»; розроблено систему управління комбінованим навчанням та визначено її особливості як засобу навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії; побудовано модель використання системи «Агапа» у комбінованому навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії; розроблено методику використання системи «Агапа» у процесі комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії та експериментально перевірено її ефективність.

Отримані результати дослідження дають підстави зробити висновки:

1. Проведений теоретичний аналіз проблеми організації комбінованого навчання у вищій школі надав можливість уточнити поняття комбінованого навчання як цілеспрямованого процесу здобування знань, умінь та навичок в умовах інтеграції аудиторної та позааудиторної навчальної діяльності суб'єктів освітнього процесу на основі взаємного доповнення технологій традиційного, електронного, дистанційного та мобільного навчання. Для побудови системи комбінованого навчання у ВНЗ була удосконалена організаційна модель комбінованого навчання шляхом урахування особливостей навчання групи споріднених дисциплін, системних принципів відкритої освіти, організаційної структури ВНЗ та її впливу на освітнє середовище в системі управління навчанням. Розроблена модель містить цілі вищої освіти, які конкретизуються у галузевих стандартах вищої освіти та реалізуються ВНЗ у навчальних планах, що відображаються у розкладі занять. Системотвірною складовою моделі є система управління комбінованим навчанням, що одночасно постає складовою технологічної підсистеми методичної системи навчання, тому для реалізації побудованої моделі необхідною є конкретизація напряму підготовки та навчальної дисципліни.

2. Для реалізації організаційної моделі комбінованого навчання обрано процес підготовки фахівців з інженерії програмного забезпечення. Комбіноване навчання бакалаврів програмної інженерії створює умови для активного включення студентів у професійну діяльність шляхом розвитку навичок самостійної навчальної діяльності, надання гнучкого графіку навчання, формування проектувальної, організаційної, управлінської та технологічної виробничих функцій бакалавра програмної інженерії. Враховуючи, що змістові модулі блоку дисциплін системного програмування складають більше третини циклу професійно-орієнтованої та практичної підготовки бакалаврів програмної інженерії, мають найбільшу частину самостійної роботи, а набуття вмінь з системного програмування пов'язане із формуванням компетенцій з програмної інженерії, визначено, що експериментальна робота з комбінованого навчання бакалаврів програмної інженерії повинна бути організована у процесі навчання системного програмування. До програмних засобів інформаційно-комунікаційних технологій комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії відносяться засоби подання навчальних матеріалів, відпрацювання вмінь та навичок, організації спільної роботи, оцінювання та управління процесом навчання та комунікаційні засоби, інтегровані у систему управління комбінованим навчанням. Опрацювання результатів рейтингового оцінювання найпоширеніших систем управління навчанням на відповідність вимогам до системи управління комбінованим навчанням показало необхідність проектування та реалізації системи управління комбінованим навчанням системного програмування бакалаврів програмної інженерії.

3. У результаті проектування та реалізації модулів комбінованого навчання на основі системи «Агапа» розроблено програмний засіб навчального призначення «Система управління комбінованим навчанням «Агапа». Модульна архітектура системи надає можливість її адаптації до зміни організаційної структури ВНЗ, зміни вимог до організації навчального процесу та зміни технологій, а багатошарова структура системи надає можливість організувати програмну підтримку освітнього середовища ВНЗ. Урахування в процесі розробки системи базових вимог до веб-порталів створило умови для її широкого використання при побудові освітньо-наукових порталів низки ВНЗ України (зокрема - освітнього порталу Криворізького національного університету за адресою http://op.ktu.edu.ua), та надало можливість розробити типову структуру освітнього порталу на основі системи «Агапа».

4. Розробку методики використання програмного засобу навчального призначення «Система управління комбінованим навчанням «Агапа» в навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії виконано на основі відповідної моделі використання системи «Агапа», що пов'язана з моделлю методичної системи навчання системного програмування. При цьому зміст навчання системного програмування в моделі використання системи «Агапа» подається за різними формами, що реалізує система «Агапа», засобами навчання системного програмування є засоби комбінованого навчання, реалізовані в системі «Агапа», а модулі системи «Агапа» реалізують методи комбінованого навчання та визначають способи зберігання, структурування, подання та доставляння навчального матеріалу за різними формами організації навчання.

5. Застосування системи «Агапа» у процесі комбінованого навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії веде до змін технологічної підсистеми методичної системи навчання, а саме: до традиційних форм організації навчання бакалаврів програмної інженерії додаються форми організації дистанційного навчання; до традиційних методів навчання додаються методи електронного та дистанційного навчання; провідним засобом навчання системного програмування стає «Система управління комбінованим навчанням «Агапа».

Аналіз результатів формувального етапу педагогічного експерименту з проблеми дослідження показав, що розподіл успішності студентів в експериментальних та контрольних групах має статистично значущі відмінності, зумовлені застосуванням розробленої методики використання системи «Агапа» у процесі навчання системного програмування бакалаврів програмної інженерії. Результати дослідження можуть бути використані для організації комбінованого навчання бакалаврів програмної, комп'ютерної та системної інженерії, а система «Агапа» - у процесі навчання за дистанційною формою.

Отримані результати надають можливість вказати напрями подальших досліджень: розробка методики використання системи «Агапа» у процесі підготовки та перепідготовки кваліфікованих робітників; розробка теоретико-методичних засад комбінованого навчання у вищих технічних навчальних закладах; розробка теоретико-методичних засад мобільного навчання у відкритій освіті; розробка програмних комплексів для моделювання процесу розвитку програмного проекту та оцінювання якості програмного забезпечення.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

Статті в наукових фахових виданнях

1. Осмятченко В. О. Застосування системи дистанційного навчання «Агапа» для організації, підтримки та контролю самостійної роботи студентів / Осмятченко В. О., Стрюк А. М. // Нова педагогічна думка : наук.-метод. журн. - Рівне, 2007. - С. 628-634.

2. Стрюк А. М. Теоретичні основи комбінованого навчання / А. М. Стрюк Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету. Серія педагогічна. - Кам'янець-Подільський : Кам'янець-Подільський нац. ун-т ім. Івана Огієнка, 2011. - Вип. 17 : Інноваційні технології управління компетентнісно-світоглядним становленням учителя: фізика, технології, астрономія. - С. 63_66.

3. Стрюк А. М. Системне програмування в підготовці фахівців з програмної інженерії / Андрій Стрюк // Збірник наук. праць Уманського державного педагогічного університету ім. Павла Тичини. - Умань : Жовтий, 2011. - Ч. 3. - С. 260-271.

4. Стрюк А. М. Експериментальна перевірка ефективності методики використання системи «Агапа» у навчанні системного програмування бакалаврів програмної інженерії [Електронний ресурс] / Стрюк Андрій Миколайович // Інформаційні технології і засоби навчання. - 2011. - №6 (26). Режим доступу : http://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/597/470

Статті в інших наукових виданнях

5. Стрюк А. М. Використання експертної системи для соціонічного аналізу та прогнозу / А. М. Стрюк // Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в природничих науках : зб. наук. праць. - Кривий Ріг : КДПУ, 2000. - С. 286-290.

6. Стрюк А. М. Особливості викладання інформатики для некомп'ютерних спеціальностей у вищих навчальних закладах / А. М. Стрюк // Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики : зб. наук. праць : в 3-х томах. - Кривий Ріг : Видавничий відділ КДПУ, 2001. - Т. 3. - С. 164-168.

7. Стрюк А. М. Розробка системи навчання та контролю знань з дисципліни «Теорія операційних систем» // А. М. Стрюк, О. В. Попова // Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики : зб. наук. праць. Випуск 3 : в 3-х томах. - Кривий Ріг : Видавничий відділ НМетАУ, 2003. - Т. 3. - С. 324-328.

8. Стрюк А. М. Використання віртуальних лабораторій при вивченні курсу «Теорія операційних систем» // А. М. Стрюк, М. С. Стрюк // Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики : зб. наук. праць. Випуск 4 : в 3-х томах. - Кривий Ріг : Видавничий відділ НМетАУ, 2004. - Т. 3. - С. 305-309.

9. Стрюк А. М. Інтенсифікація самостійної роботи студентів за допомогою засобів дистанційного навчання / А. М. Стрюк // Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі : зб. наук. праць. - Кривий Ріг : Видавничий відділ НМетАУ, 2006. - С. 221-225.

10. Striuk A. Using Elements Of Semantic Parsing In E-Learning Environments / Andrii Striuk // Information Technologies and Knowledge. - 2007. - Vol. 1. - P. 297-299.

11. Рашевська Н. В. Модель комбінованого навчання у вищій школі України Рашевська Н. В., Семеріков С. О., Словак К. І., Стрюк А. М. // Сборник научных трудов. - Харків : Міськдрук, 2011. - С. 54-59.

Тези доповідей та статті у матеріалах конференцій

12. Дробіна Н. В. Комп'ютерна навчаюча система з курсу «Технічна механіка» / Дробіна Н. В., Стрюк А. М. // Проблеми регіональної підготовки спеціалістів : матер. наук.-метод. конф. - Кривий Ріг : Мінерал, 2000. - С. 89-90.

13. Стрюк А. М. Використання експертної системи для аналізу сумісності в учбовому колективі / А. М. Стрюк // Проблеми практичної гуманізації навчально-виховного процесу : зб. наук. робіт. - Кривий Ріг : Мінерал, 2001. С. 147-148.

14. Стрюк А. М. Застосування програмних навчально-лабораторних комплексів з метою інтенсифікації навчального процесу / А. М. Стрюк, М. І. Стрюк // Проблеми ступеневої підготовки фахівців у контексті Болонської угоди : матер. міжвуз. наук.-метод. конф. (28 жовтня 2004 р.). - Кривий Ріг : Мінерал, 2004. - С. 197-200.