Размещено на http://allbest.ru

АВТОРЕФЕРАТ

Теоретичні і методичні основи ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем у технічних університетах

1.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

студент навчальний комп'ютеризований

Актуальність і доцільність дослідження. Сучасні зміни в системі вищої технічної освіти України пов'язані з поширенням ідей європейської інтеграції освітніх систем різних країн, зі змінами у стратегіях і структурі освітньої галузі в цілому, з необхідністю формування нових науково-педагогічних, інформаційних, телекомунікаційних, соціальних методів і технологій реалізації цих змін на ступеневій основі.

Для успішної реалізації вищезазначених соціально-освітніх стратегій недостатньо застосування лише традиційних форм і методів навчально-методичного і програмного забезпечення навчання у вищій технічній школі. Необхідним є залучення сучасної комп'ютерної техніки, комп'ютеризованих систем і технологій, адаптації програмних і методичних розробок до безпосереднього їх використання у підготовці майбутніх фахівців. Даний напрям досліджень дістав назву “Інформаційні технології навчання” (ІТН) у загальному контексті “Інформатизація освіти”, якому присвятили свої праці В.М. Глушков, В.Ю. Биков, В.Ф. Верлань, В.І. Гриценко, А.М. Гуржій, Р.С. Гуревич, О.М. Довгялло, М.І. Жалдак, М.З. Згуровський, В.І. Клочко, Т.В. Крилова, І.І. Мархель, Ю.І. Машбиць, В.С. Михалевич, А.О. Стогній, М.І. Шкіль та інші.

Основною метою позначеного наукового напряму є опрацювання теоретичних основ і створення практичних умов підготовки студентів як майбутніх фахівців, готових до широкого застосування комп'ютеризованих систем та інформаційних технологій. Перехід технічних вищих навчальних закладів (ВНЗ) у 90-х рр. на ступеневу систему підготовки студентів і пов'язана з цим необхідність розробки нового покоління навчальних програм - освітньо-професійних програм (ОПП) підготовки фахівців усіх рівнів також обумовили принципове оновлення змісту вищої технічної освіти.

Середина 90-рр. позначена в Україні та інших країнах СНД тенденціями масового перетворення технічних ВНЗ у технічні університети, що у свою чергу стало причиною актуалізації проблем ступеневої підготовки фахівців у вищій технічній школі та створення для цього нового покоління навчальної літератури, дидактичних засобів, інформаційного і програмного забезпечення (ІПЗ) вивчення дисциплін у складі нових ОПП.

Зазначимо, що у цей період українські науковці зверталися до тематики, пов'язаної з проблемами вдосконалення змісту, форм і методів професійного навчання у вищій школі. Досліджувалися окремі напрями даної проблематики, а саме: розвиток університетської педагогічної освіти (О.В. Глузман), наукові основи навчання математики студентів нематематичних спеціальностей (Т.В. Крилова), нові інформаційні технології навчання математики у технічній вищій школі (В.І. Клочко), система різнорівневої підготовки фахівців в Україні (А.О. Лігоцький), теорія і методика загальнонаукової підготовки в інженерній вищій школі (Є.В. Лузік), використання комплексу технологій навчання у професійній підготовці студентів технічного вузу (А.А. Слободянюк), активізація самостійної навчальної діяльності студентів і курсантів (В.А. Козаков, Б.А. Сусь) тощо.

Реальні процеси впровадження ступеневої освіти розпочалися у ВНЗ України у середині 90-х рр. Серед технічних ВНЗ перші науково-методологічні розвідки зроблено науковцями в НТУУ”Київський політехнічний інститут”, Державній металургійній академії України, Вінницькому державному технічному університеті та інших.

Сучасні телекомунікаційні мережі та інформаційні технології дозволяють науковцям і викладачам бути рівноправними членами світового і загальноєвропейського дослідницько-освітянського простору, що потребує знання ділової іноземної мови, уміння працювати з комп'ютерною технікою, спроможностей самостійно опановувати комп'ютеризовані системи фахового призначення. Тому на новому рівні актуалізується проблема ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем, телекомунікаційних технологій, викладачів відповідних дисциплін.

Вищезазначене дає підстави вважати, що опрацювання теоретичних і методичних основ ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем у технічних університетах, створення системи інформаційного, програмного і дидактичного забезпечення даного напряму вищої технічної освіти, адаптація фірмових програмних засобів і комп'ютеризованих систем до умов навчального процесу, обґрунтування методики їх використання є актуальною теоретичною і методичною проблемою, розв'язання якої матиме важливе науково-педагогічне значення, сприятиме підвищенню ефективності навчального процесу в технічному університеті і потребує спеціального дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалася відповідно до планів науково-дослідних робіт Інституту системних досліджень освіти (ІСДО), Інституту змісту і методів навчання (ІЗМН) Міністерства освіти України, Інституту педагогіки і психології професійної освіти (ІПППО), Інституту вищої освіти (ІВО) Академії педагогічних наук України за такими темами:

“Розробка проблемно-орієнтованих автоматизованих робочих місць для наскрізного курсового проектування при підготовці бакалавра та фахівця із спеціальності “Комп'ютеризовані інтегровані системи і робототехніка” (ІСДО, план НДР на 1993-1994 рр.);

“Розробка інтелектуалізованих проблемно-орієнтованих навчальних засобів ступеневої підготовки і перепідготовки фахівців” (ІЗМН, програма №71 координаційного плану Міністерства освіти України “Методи проектування і створення комп'ютеризованих систем і технологій”, план НДР на 1997 р.);

“Психолого-педагогічні проблеми застосування інноваційних педагогічних технологій у вищій школі” (ІПППО, 1998-1999 рр., РК № 0199U000390);

“Теоретико-методологічні засади удосконалення природничої та інженерної освіти”, (ІВО, 2000-2002 рр., РК № 0100U000346).

Тему дисертації затверджено вченою радою Інституту вищої освіти АПН України “25” квітня 2003 р., протокол № 5, та погоджено з Радою з координації наукових досліджень АПН України “23” грудня 2003 р., протокол № 10.

Об'єкт дослідження: навчальний процес у технічному університеті.

Предмет дослідження: система ступеневої підготовки студентів до професійного використання комп'ютеризованих систем, зокрема, підсистема інформаційного і програмного забезпечення ступеневої підготовки фахівців з комп'ютеризованих систем у технічних університетах.

Мета дослідження: розробка теоретичних і методичних основ ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем, визначення структури і змісту відповідного інформаційного і програмного забезпечення навчального процесу з різних циклів ступеневої підготовки майбутнього фахівця в умовах технічного університету.

Концепція дослідження. Ступенева підготовка студентів технічного університету до використання комп'ютеризованих систем та інформаційних технологій у навчанні і майбутній професійній діяльності, до застосування інформаційного і програмного забезпечення при вивченні конкретної дисципліни, циклу дисциплін або певного напряму спеціальної підготовки може розглядатися як поєднання загального, особливого та індивідуального.

Як загальне - вона є складовою частиною загальної інженерної підготовки майбутніх випускників; як особливе - має свою специфіку, обумовлену особливостями динамічного процесу стрімкої зміни поколінь комп'ютерної техніки і відповідного програмного забезпечення; як індивідуальне - відображає залежність рівня підготовки кожного студента від його базової освіти, особистісних уподобань і ступеня володіння ним сучасними комп'ютеризованими системами.

Ступенева підготовка майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем і технологій (КСТ) має за мету формування готовності студентів до використання цих засобів у навчанні і майбутній професійній діяльності. На наш погляд, теоретико-методологічною основою цієї підготовки може бути теоретична модель ступеневої освіти в галузі комп'ютеризованих систем, що враховує сукупність загально-інженерних знань та організаційно-технічних умінь використання комп'ютерної техніки і навчальних програмних продуктів, тобто ІПЗ вивчення дисциплін, включених до ОПП.

Загально-методологічною основою концепції дослідження є системний аналіз, діяльнісний та проблемно-орієнтований підходи до формування змісту вищої технічної освіти з урахуванням трьох ступенів (рівнів) у традиційній схемі підготовки інженерно-технічних кадрів з інформатики та обчислювальної техніки: перший рівень - користувачі (оператори), другий - програмісти прикладних задач, кваліфіковані користувачі, третій - системні програмісти (фахівці, професіонали).

Провідна ідея дослідження полягає в обґрунтуванні системи неперервної ступеневої підготовки студентів з комп'ютеризованих систем у технічному університеті (з циклів гуманітарних, математичних і фахових дисциплін) за умов: використання комп'ютерної техніки, відповідних навчальних програмних продуктів, спрямування майбутнього фахівця на розвиток його аналітичних, професійних і творчих можливостей; взаємодії учасників навчального процесу в системі “викладач-комп'ютер-студент”. На нашу думку, досягти цього можна організацією ступеневої підготовки студентів з комп'ютеризованих систем на основі модернізації моделі ступеневого навчання, закладеної в ОПП, та реалізації у навчальному процесі основних принципів університетської освіти: орієнтування на розвиваючу освіту, оптимальне поєднання гуманітарної, загальнонаукової та фахової освіти, інформатизація навчання, запровадження державних стандартів ступеневої вищої технічної освіти тощо.

Основні положення концепції знаходять своє відображення в загальній гіпотезі дослідження.

Загальна гіпотеза дослідження: система ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем у технічному університеті здатна забезпечити необхідні умови для підвищення ефективності навчального процесу, поглиблення професійних знань студентів і підвищення фахового рівня викладачів, якщо у процесі навчання/викладання поряд з традиційними методами і засобами застосовуватимуться сучасні інформаційні технології навчання та управління діяльністю студентів і викладачів і відповідне до ступеня навчання інформаційне і програмне забезпечення.

Часткові гіпотези. Загальна гіпотеза конкретизована у часткових гіпотезах, зміст яких полягає у тому, що запровадження інформаційних технологій і комп'ютеризованих систем у навчальний процес технічного університету сприятиме підвищенню рівня фахових знань студентів, якщо:

розробка і систематичне оновлення підсистеми ІПЗ ступеневої підготовки майбутніх фахівців створюватиме умови для підвищення ефективності навчального процесу, забезпечуючи більш повну реалізацію змісту освітньо-професійних програм;

комплексне вивчення гуманітарних і фахових дисциплін на базі використання ІТН, ІПЗ стане важливою умовою для формування особистісних і професійних якостей студента - майбутнього фахівця;

застосування методів проектування інформаційних баз даних навчально-педагогічного призначення спрямувати на виявлення і формування у студентів необхідних фахових знань і професійних навичок різних видів інженерної діяльності - проектно-технологічної, конструкторської, освітньої тощо (оскільки наближає процес навчання до виробничого процесу);

запровадження нового покоління програмних навчальних засобів - інтелектуалізованих проблемно-орієнтованих навчальних комплексів (ІПОНК) має сприяти підвищенню ефективності вивчення дисциплін, включених до ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем.

Відповідно до предмета, об'єкта, мети, концепції і загальної гіпотези дослідження визначено такі завдання дослідження:

1.Встановити стан дослідження обраної наукової проблеми ступеневої підготовки студентів з комп'ютеризованих систем у технічних університетах у педагогічній теорії і практиці; проаналізувати існуючі розробки інформаційного і програмного забезпечення для вищої технічної освіти;

2.Визначити концепцію діяльності випускаючої кафедри технічного університету щодо організації ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем в умовах інформатизації навчального процесу;

3.Укласти теоретичну модель ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем;

4.Опрацювати методики відбору і застосування комп'ютеризованих систем та інформаційних технологій до практичної реалізації різних циклів (гуманітарної, математичної та спеціальної) ступеневої підготовки студентів у технічних університетах та перевірити їх експериментально;

5.Розробити структуру ІПЗ ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем, засновану на принципах побудови інтелектуалізованих навчальних комплексів та дослідити їх ефективність;

6.Визначити перспективні напрями запровадження і використання комп'ютеризованих систем і технологій до поглиблення ступеневої професійної підготовки майбутніх фахівців у технічних університетах.

Методологічну основу дослідження становлять:

філософські положення теорії пізнання, принципи системного підходу і елементи системного аналізу; концептуальні положення теорії творчості, психолого-педагогічної науки в галузі професійної підготовки майбутніх фахівців-інженерів, зокрема, підготовки до використання комп'ютеризованих систем і технологій у подальшій фаховій діяльності; положення про цілісність, неперервність і комплексність змісту ступеневої підготовки у технічних університетах. Системний підхід, як методологічна основа дослідження, надав змогу проаналізувати явища, що вивчаються, за їх змістом, структурою, функціями, розкрити системно-історичні зв'язки, особливості модернізації змісту і форм інженерної освіти на сучасному етапі становлення вітчизняних технічних університетів.

Опрацьовуючи конкретну наукову методологію дослідження, ми спиралися на основні положення вітчизняних і зарубіжних концепцій інформатизації освіти, теорії розвиваючого і проблемного навчання, принципи об'єктно-дієвого, проблемно-орієнтованого та індивідуально-творчого підходів до підготовки майбутніх фахівців у вищій технічній школі. Методологія дослідницької роботи базувалася на принципах єдності теорії і практики, дотриманні об'єктивності застосування методів емпіричного та експериментального вивчення предметів і явищ, використанні проблемно-орієнтованого та системно-цілісного підходів до розгляду функціонування системи “викладач-комп'ютер-студент” у технічному університеті.

Теоретичну основу дослідження складають ідеї, положення, висновки і результати досліджень з проблем: організації навчального процесу у вищій школі, зокрема в інститутах і університетах (А.М. Алексюк, В.П. Андрущенко, С.І. Архангельський, Ю.К. Бабанський, А.П. Верхола, О.В. Глузман, І.А. Зязюн, В.А. Козаков, Б.І. Мокін та ін.); структури і змісту навчання (Б.С. Гершунський, С.У. Гончаренко, В.С. Ледньов, І.Я. Лернер, Є.В. Лузік, Н.Г. Ничкало, О.М. Новіков, М.М. Скаткін, Н.Ф. Тализіна та ін.); інформатизації освіти (В.М. Глушков, В.Ю. Биков, В.І. Гриценко, О.М. Довгялло, А.П. Ершов, М.І. Жалдак, М.З. Згуровський, В.І. Клочко, Т.В. Крилова, І.І. Мархель, Ю.І. Машбиць, В.С. Михалевич, О.Я. Савельєв, А.О. Стогній та ін.); теорії психолого-педагогічної підготовки (Р. Аткінсон, Г.О. Балл, О.М. Леонтьєв, Н.Ф. Тализіна, Т.С. Яценко та ін.); створення сучасних дидактичних засобів і навчальної техніки для вищої школи (А.М. Гуржій, В.М. Попов, С.М .Гончаров, О.Є. Денісов та ін.).

На основі зазначених положень, принципів, ідей, результатів сучасних міждисциплінарних досліджень автором дисертації розроблено модель ступеневої професійної підготовки фахівців з комп'ютеризованих систем у технічних університетах, яка визначила подальші напрями і програму дослідження обраної проблеми.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань і перевірки висунутих гіпотез застосовано загальнонаукові методи: теоретичного пошуку (аналіз, порівняння, класифікація і систематизація) з метою визначення стану дослідження обраної наукової проблеми; концептуально-порівняльного аналізу задля виявлення понятійно-категоріального апарату, визначення теоретичних і прикладних аспектів дослідження;

емпіричні методи (анкетування, контрольні тести і завдання, метод рейтингового оцінювання, констатуючий та формуючий експерименти, ретроспективний аналіз власного педагогічного досвіду автора) з метою виявлення ефективності створених методичних підходів і навчальних програм;

методи створення програмних засобів навчального призначення (математичного програмування, побудови автоматизованих навчальних курсів, використання концепцій гіпертексту та інструментальних системних оболонок) до визначення структури проблемно-орієнтованого навчального комплексу.

Експериментальні дані оброблялися за допомогою методів математичної статистики, використання електронних таблиць, аналізувалися графічно.

Організація дослідження. Дослідження здійснювалося упродовж 1989-2003 рр. і охоплювало такі етапи науково-педагогічного пошуку :

1989-1994 рр. - вивчено стан розробки проблеми використання комп'ютеризованих систем і створення ІПЗ для запровадження професійної вищої технічної освіти в теоретичному і прикладному аспектах. Розроблено програму і схематичну модель дослідження, висунуто загальну гіпотезу, сформульовано об'єкт, предмет і мету дослідження, визначено напрями подальшої науково-педагогічної дослідницької роботи;

1994-1997 рр. - розроблено і теоретично обґрунтовано концепцію дослідження, методику експериментальної роботи, здійснено систематизацію і проблемну орієнтацію засобів навчання для ступеневої вищої технічної освіти, узагальнено експериментальні дані у теоретичному і методологічному аспектах, апробовано результати дослідження у педагогічній практиці технічних ВНЗ;

1998-2003 рр. - визначено зміст і завдання формуючого експерименту, внесено корективи у формулювання концептуальних положень, здійснено експериментальні дослідження, наслідки яких систематизовано, узагальнено і опубліковано у монографіях [1,2,3] і навчальних посібниках [4,5], які рекомендовано Міністерством освіти і науки України для студентів технічних спеціальностей.

Експериментальною базою дослідження є вищі технічні навчальні заклади України. Дослідно-експериментальна робота виконувалася в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” (НТУУ-КПІ) на факультетах інформатики та обчислювальної техніки; лінгвістики; елєктро-енерго-техніки і автоматики. Констатуючий, формуючий і діагностуючий експерименти здійснювалися також в інших вищих технічних навчальних закладах України: Севастопольський державний технічний університет (СевДТУ), Державна металургійна академія України (ДМетАУ, м. Дніпропетровськ), Рівненський державний технічний університет (РДТУ). Усього дослідженнями було охоплено 475 студентів, 92 викладачі, 24 керівники підрозділів вищих навчальних закладів.

Наукова новизна одержаних результатів дослідження полягає у тому, що автором дисертації:

вперше розроблено і обґрунтовано концептуальні засади діяльності випускаючої кафедри щодо організації ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем у технічних університетах;

виявлено і систематизовано особливості наукового напряму інформаційного і програмного забезпечення для технічних ВНЗ, зокрема технічних університетів;

запропоновано модель ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем, яка передбачає формування сукупності знань і вмінь з комп'ютеризованих систем;

уточнено сутність теоретичних моделей інформаційних процесів, що мають місце у технічних ВНЗ, зокрема, виявлення сукупності знань і вмінь з комп'ютеризованих систем і технологій, що формуються у процесі ступеневої підготовки майбутніх фахівців;

структуру і зміст системи інформаційного і програмного забезпечення ступеневої підготовки майбутніх фахівців зі спеціальностей напряму 6.0914 - комп'ютеризовані системи, автоматика і управління;

подальшої розробки набули методики: комплексного вивчення гуманітарних і технічних дисциплін; відбору, адаптації і використання у навчальному процесі фахових комп'ютеризованих систем; запровадження інтелектуалізованих навчальних комплексів до виявлення і підвищення рівня підготовки майбутнього фахівця;

виявлено перспективні напрями вдосконалення ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем і технологій.

Теоретичне значення результатів дослідження полягає в тому, що:

- обґрунтовано ознаки технічного ВНЗ як технічного університету;

- виявлено особливості сучасного стану і тенденцій підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем і технологій, зокрема, до створення і використання програм навчального і промислового призначення;

- визначено і розкрито зміст поняття “інформаційне і програмне забезпечення вищої технічної освіти”;

- обґрунтовано сутність, принципи, форми і методи ступеневої підготовки студентів технічного університету з комп'ютеризованих систем і технологій;

- визначено систему взаємопов'язаних рівнів і критеріїв готовності випускників технічного університету до професійної діяльності в галузі комп'ютеризованих систем і технологій.

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що розроблено та експериментально перевірено такі методики: формування системи знань і вмінь з комп'ютеризованих систем і технологій; виявлення порівняльних характеристик комп'ютеризованих програмних систем; методики наскрізного вивчення фахових дисциплін іноземною мовою; проектування інформаційного і програмного забезпечення ступеневої підготовки студентів; формування критеріїв оцінювання знань з комп'ютеризованих систем.

Розроблено та експериментально перевірено навчальні програми і навчальні посібники з дисциплін “Інформатика для студентів, які вивчають англійську мову”, “Комп'ютеризовані технології обробки ділової інформації”, “Основи автоматизованого проектування складних об'єктів і систем” для студентів і магістрантів технічних спеціальностей, які рекомендовано Міністерством освіти і науки України та використовуються в НТУУ-КПІ.

Одержані результати можуть бути застосовані при формуванні змісту концепцій діяльності загальнонаукових та випускаючих кафедр в технічних університетах, а також в інших ВНЗ 3-4 рівня акредитації; проектуванні навчальних програм спецкурсів, навчальних посібників, діагностичних засобів з комп'ютеризованих систем і технологій; опрацюванні інтелектуалізованих навчальних комплексів для ступеневої підготовки майбутніх фахівців з інших інженерних, гуманітарних і педагогічних спеціальностей.

Впровадження основних концептуальних положень і рекомендацій, викладених у дисертації, здійснювалося у навчальному процесі ступеневої підготовки фахівців у НТУУ-КПІ (довідка № 2000/1579 від 03.12.2004 р.), Університеті ”Україна” (довідка № 2 від 23.04.2004 р.), ДМетАУ (довідка № 0044 від 09.12.2004 р.), РДТУ (довідка № 103 від 09.12.2004 р.) тощо.

Автор особисто брала участь в апробації і практичній реалізації висунутих положень і рекомендацій, здійснюючи науково-дослідну, викладацьку, навчально-методичну, організаційну діяльність з підготовки майбутніх спеціалістів і магістрів у НТУУ-КПІ, а також у процесі надання науково-консультативної, організаційної і методичної допомоги керівникам і викладачам ВНЗ в ІСДО, ІЗМН Міністерства освіти України, ІПППО та ІВО Академії педагогічних наук України.

Особистий внесок автора у працях, що написані у співавторстві, полягає у: теоретичному обґрунтуванні та розробленні моделі ступеневої підготовки студентів до використання комп'ютеризованих систем і відповідного ІПЗ у навчальному процесі і майбутній професійній діяльності; розробленні методичних рекомендацій студентам щодо проектування і застосування ІПОНК і використання їх при виконанні лабораторно-дослідницьких практикумів, курсових і дипломних проектів; визначенні принципів класифікації і систематизації засобів навчання для вищої технічної освіти з урахуванням проблемної орієнтації їх на певний напрям підготовки; розробленні та впровадженні методики визначення рівнів готовності студентів до використання комп'ютеризованих систем у майбутній професійній діяльності.

Вірогідність результатів дослідження забезпечується теоретичною і методологічною обґрунтованістю вихідних теоретичних положень, застосуванням комплексу методів, адекватних об'єкту, предмету, меті, гіпотезі та завданням дослідження; репрезентативністю вибірки учасників експерименту; використанням сучасних методів обробки експериментальних даних; поєднанням кількісного та якісного аналізу здобутих результатів, а також позитивними наслідками їх впровадження. У ході наукового дослідження здійснювався ретроспективний аналіз понад 25-річного досвіду роботи дисертанта в НТУУ-КПІ.

Апробація результатів дослідження. Матеріали дисертаційної роботи, її основні положення, висновки, попередні та узагальнені результати доповідалися, обговорювалися та одержували схвалення:

на міжнародних наукових конференціях і семінарах: “Применение ЭВМ в учебном процессе высших и средних специальных учебных заведений” (Душанбе, 1987); Кримська осіння математична школа ”Спектральні та еволюційні задачі” (Сімферополь, Севастополь, 1991,1994,1996,2001,2002); Міжнародна конференція “EAST-WEST - Computer Technologies in Education” (Крим,Україна,1995); 21st Annual ACM Computer Science Conference (21-а Щорічна конференція з комп'ютерних наук, Індіанаполіс, США, 1993); 13th World Computer Congress - IFIP Congress'94 (Тринадцятий Всесвітній Комп'ютерний Конгрес - Гамбург,Німеччина,1994); Міжнародна конференція “Trends in Academic Information Systems in Europe - EUNIS'95” (Дюссельдорф, Німеччина, 1995); Міжнародна науково-практична конференція “Вища освіта в Україні: реалії, тенденції, перспективи розвитку” (Київ, 1996); Міжнародна наукова конференція “Порівняльний аналіз сучасних систем вищої освіти в реформуванні вищої школи України” (Київ,1996); ХУ і ХУІ Міжнародні наукові конференції “Inzeneria Procesova w Ochrone Srodowiska” (Ополе, Польща, 1998, 1999); Перша міжнародна науково-практична конференція “Теоретико-методичні засади вдосконалення підготовки кадрів у вищих закладах освіти І-ІІ рівнів акредитації” (Запоріжжя, 2000); V міжнародна науково-методична конференція “Проблеми та шляхи розвитку вищої технічної освіти” (Київ, 2000); Міжнародна науково-практична конференція “Університетська освіта України ХХІ століття: проблеми, перспективи, тенденції розвитку”(Харків, 2000); V міжнародна науково-методична конференція “Проблеми та шляхи розвитку вищої технічної освіти”(Київ, 2000); Міжнародний субрегіональний семінар “Всесвітня спадщина. Інтеграція в національні системи освіти (Бєларусь, Україна, Молдова)” (Мінськ, 2002); 4-а міжнародна міждисциплінарна конференція “Сучасні проблеми науки та освіти” (Харків,Ялта,2003); Міжнародна конференція “Інновації у вищій освіті” (International Conference on Higher Education, Київ, Ніжин, 2003); Міжнародні Синергетичні читання пам'яті Іллі Пригожина (Київ, 2003);

на всеукраїнських, міжрегіональних і міжвузівських конференціях, семінарах, педагогічних читаннях: “Методичні основи технічних засобів навчання та обчислювальної техніки у вищій школі”(Івано-Франківськ, 1991); “Удосконалення фундаментальної підготовки фахівців з вищою освітою” (Полтава, 1991); “Опыт и проблемы перестройки учебного процесса в вузе на основе взаимодействия “вуз - предприятие” (Суми, 1991); “Удосконалення методики викладання вищої математики у технічних вузах” (Київ, Комунарськ, 1991); “Нові технології навчання студентів” (Краматорськ, 1992); Всесвітній форум українців (Київ, 1993); “Використання персональних ЕОМ у навчальному процесі вищих та середніх навчальних закладів” (Львів, 1994,1998); “Науково-методичні засади використання дидактичних засобів і навчальної техніки у початкових класах” (Тернопіль, 1994); “Новые информационные технологии обучения в учебных заведениях Украины” (Одеса, 1992, 1993, 1994, 1995); “Програмно-технічні засоби інформатизації освіти” (Київ, 1995); Всеукраїнський семінар “Сучасні засоби навчання для гуманітарної освіти” (Дніпропетровськ, 1995); ”Новітні технології навчання у вищих та середніх учбових закладах” (Рівне, 1995, 1999); ”Комп'ютерні технології в організації та проведенні навчального процесу в технічному вузі” (Київ, 1995, 1997); Всеукраїнська нарада ”Соціально-гуманітарна освіта України та шляхи її розбудови” (Київ, 1997); “Ступенева система вищої освіти: досвід, проблеми, перспективи” (Київ, 1996); ”Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (Київ, 2000,2002,2004); Методологічний семінар АПН України “Філософія освіти ХХІ століття: проблеми і перспективи”(Київ, 2000); “Проблеми підручника для вищої школи” (Вінниця, 2001); “Комп'ютери у навчальному процесі” (Умань, 2002); “Наукові засади розвитку університетської освіти у малих містах України” (Умань, 2003); “Сучасні технології навчання: проблеми та перспективи” (Рівне, 2003); “Викладання психолого-педагогічних дисциплін у технічному університеті: методологія, досвід, перспективи” (Київ, 1999, 2001, 2003).

Автор безпосередньо брала участь в організації понад десятьох Всеукраїнських конференцій з проблеми дослідження (Полтава, 1990; Суми,1991; Івано-Франківськ,1992; Дніпропетровськ,1995; Київ,1995; Львів,1996; Одеса,1997; Львів,1998; Київ,1999; Вінниця,2001; Умань, 2003; Київ, 1999, 2001,2003).

Публікації. Основні теоретичні положення і висновки дисертації висвітлено в 73 наукових і науково-методичних працях (з них 36 одноосібні), у тому числі: 2 одноосібні монографії, 6 навчальних і методичних посібників, 7 методичних рекомендацій, 32 статті у провідних фахових і наукових виданнях, часописах і збірниках наукових праць, 25 тез доповідей у збірниках матеріалів конференцій, 6 публікацій у закордонних виданнях. Загальний обсяг особистого внеску складає 96,8 авт. арк.

Кандидатська дисертація на тему “Декомпозиційне розв'язання задач розподілу ресурсів в ієрархічних системах управління” захищена 1983 р. в Київському політехнічному інституті. Матеріали кандидатської дисертації у тексті докторської дисертації не використовувалися.

Обсяг і структура дисертації. Робота складається зі вступу, шести розділів, висновків до кожного розділу, загальних висновків, списку використаних джерел, додатків. Загальний обсяг дисертації 485 сторінок, з них 411 сторінок основного тексту. Робота містить 23 таблиці на 22 сторінках, 33 рисунки на 28 сторінках. Список літератури включає 571 найменування, з них 94 іноземними мовами. У додатках на 32 стор. подано матеріали, що використані під час проведення експериментальних досліджень.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність обраної проблеми, визначено об'єкт, предмет, мету, основні ідеї концепції дослідження, загальну і часткові гіпотези, завдання і методи дослідження, розкрито його методологічні і теоретичні основи, етапи, наукову новизну, теоретичне і практичне значення, відображено відомості про апробацію і впровадження результатів наукового пошуку.

У першому розділі “Концептуальні засади інформатизації ступеневої вищої технічної освіти” автором розглянуті особливості ступеневої вищої технічної освіти в Україні, сформульовано концепцію діяльності випускаючої кафедри технічного університету в умовах інформатизації суспільства.

На початку 90-х рр. за нашою участю укладено проект “Концепції вищої технічної освіти”, в якому, зокрема, зазначалося, що спеціальна освіта у технічному ВНЗ є основною ланкою у системі ступеневої освіти, яка включає вивчення дисциплін гуманітарного, фундаментального, загально-інженерного та спеціального фахового циклів.

Головною метою інженерної освіти є забезпечення підготовки фахівців, готових до виробництва конкурентноспроможних промислових виробів, підвищення конкурентноздатності продукції на базі сучасних технологій; забезпечення зв'язку підготовки інженерних кадрів із соціальним середовищем і сучасною технікою. Принципами інженерної освіти, як підсистеми загальної системи вищої освіти, є демократизація, послідовність і наступність у набутті фахових знань, взаємозв'язок викладання/вивчення фундаментальних, загальнонаукових і спеціальних дисциплін, орієнтація на загальносвітовий університетський рівень освіти.

Відповідно до Законів України “Про освіту”, “Про вищу освіту” у ВНЗ здійснюється ступенева підготовка фахівців за освітньо-кваліфікаційними рівнями: молодший спеціаліст; бакалавр; спеціаліст, магістр. Нова структура ступеневої вищої інженерної освіти включає: обов'язкові компоненти гуманітарної, фундаментальної і спеціальної освіти, варіативні компоненти названих видів підготовки, компоненти формування загальнолюдських цінностей при вивченні усіх навчальних дисциплін.

Навчальний процес у технічних ВНЗ здійснюється на основі науково-дослідного і навчально-методичного забезпечення, організації підготовки і перепідготовки науково-педагогічних кадрів, запровадження поновлюваної системи навчально-методичного, кадрового і фінансового забезпечення.

Оновлену систему навчально-методичного забезпечення вищої технічної освіти складають: нові підручники, навчально-методичні посібники; інформаційні, програмні і методичні матеріали до організації навчального процесу з відповідної спеціальності. Кадрове забезпечення вищої технічної освіти включає: заходи щодо підвищення рівня теоретичної і методичної підготовки професорсько-викладацького складу ВНЗ; здійснення заходів щодо післядипломної освіти викладачів на базі провідних університетів; планування та організацію психолого-педагогічної підготовки викладачів спеціальних дисциплін у ВНЗ, зокрема, у технічних університетах.

Аналіз досліджень з проблем розвитку університетської освіти (В.П.Андрущенко, О.В.Глузман, В.І.Луговий, Б.І.Мокін та інші) дає підстави визначити такі характеристики ВНЗ університетського типу:

~поглиблення фундаментальної та фахової підготовки студентів на основі значно меншої кількості дисциплін, що викладаються у більших обсягах порівняно з технічними інститутами;

~формування майбутнього фахівця як представника технічної інтелігенції засобами гуманізації та гуманітаризації вищої технічної освіти, висвітлення у навчальних дисциплінах досягнень світової культури і загальнолюдських цінностей;

~надання переваги тематиці науково-дослідних робіт, що здійснюються у сфері фундаментальних наук.

У наш час, коли активне запровадження комп'ютеризованих систем та інформаційних технологій спостерігається в усіх сферах діяльності суспільства і функціонування освітніх систем, до специфічних ознак технічного університету необхідно віднести такі характеристики:

~досягнення певного рівня інформатизації навчання, який ґрунтується на загально-університетській концепції діяльності в галузі інформатизації та реалізації цієї концепції в підрозділах університету;

~педагогізація вищої технічної освіти, тобто ВНЗ як технічний університет стає центром поширення психолого-педагогічних знань і післядипломної освіти науково-педагогічних кадрів для регіону, власних потреб та ВНЗ 1-2 рівнів акредитації певного фахового напряму;

~створення на базі технічного університету регіонального центру інформатизації навчання і запровадження дистанційної освіти, який стає осередком накопичення навчальних баз даних і розповсюдження передового досвіду викладачів.

Одну з перших концепцій інформатизації освіти в Україні створено у Харкові (ХПІ, 1994), пізніше у Києві (КПІ, 1995), Одесі (ОДМУ, 1995) та інших технічних університетах. Певним досягненням стали концепції інформатизації освіти в областях України (Дніпропетровська), а загалом в Україні створено біля двох десятків загальних і регіональних концепцій інформатизації освіти.

Наступним кроком реалізації цих положень стало опрацювання концепцій інформатизації окремих підрозділів університетів, а саме факультетів, бібліотек (Київ, КДЛУ), загальнонаукових і випускаючих кафедр. На наш погляд, концепція діяльності в галузі комп'ютеризації та інформаційних технологій для випускаючої кафедри ВНЗ має враховувати завдання республіканських, регіональних і галузевих програм інформатизації, досвід світових і вітчизняних досліджень, розповсюдження фірмових розробок комп'ютеризованих систем.

Вищенаведене дає підстави для визначення основних цілей інформатизації діяльності випускаючої кафедри технічного університету, а саме: організація ступеневої підготовки спеціалістів до професійної діяльності в умовах інформатизованого суспільства; освоєння майбутніми фахівцями необхідної сукупності знань і умінь використання спеціальних комп'ютеризованих систем; організація післядипломної освіти фахівців.

Аналіз функціонування випускаючої кафедри в технічному університеті показує, що інформаційні процеси охоплюють усі види діяльності кафедри (наукові дослідження, одержання і розповсюдження наукової інформації, управління кафедрою тощо), але серед них основним є навчальний процес. Тому постановка і розв'язання завдань інформатизації навчального процесу кафедри має здійснюватися поетапно, з диференціацією змісту цих завдань відповідно до конкретного ступеня навчання: абітурієнт, молодший спеціаліст, бакалавр, спеціаліст, магістр. Основу інфраструктури діяльності випускаючої кафедри в умовах інформатизації навчання мають складати такі підрозділи: кафедральні дисплейні класи; лабораторія навчальних інформаційних технологій; кафедральний фонд алгоритмів, програм і методичних розробок; лабораторія науково-технічної інформації; факультетська бібліотека тощо.

Інформаційне і програмне забезпечення (ІПЗ) визначимо як комплекс організаційних, інформаційних і програмних засобів, що призначені для підтримки процесів навчання, наукових досліджень та управління кафедрою за допомогою баз даних, баз знань, комп'ютеризованих систем і технологій. У подальшому розглядаємо ІПЗ лише для підтримки навчального процесу ступеневої підготовки фахівців випускаючою кафедрою.

До складу ІПЗ ступеневої підготовки майбутнього спеціаліста випускаючою кафедрою відносяться: освітньо-професійно програма напряму, освітньо-кваліфікаційна характеристика спеціальності, навчальні робочі плани підготовки бакалавра, спеціаліста, магістра, робочі програми обов'язкових і вибіркових дисциплін; навчальні посібники з обов'язкових і вибіркових дисциплін, методичні рекомендації до структури і змісту курсового і дипломного проектування; перелік наочних посібників, наукових приладів і комп'ютеризованих систем, які можна застосовувати у навчальному процесі з усіх споріднених спеціальностей.

Якщо вважати, що ІПЗ є автономним елементом навчального процесу, то закономірно визначити його як стабільно функціонуючу систему з наперед визначеними проміжними і кінцевими результатами роботи і наслідками. Тому при побудові ІПЗ бажано спиратися на формалізовані принципи системного управління з метою практичної реалізації організаційно-педагогічних передумов і закономірностей навчального процесу випускаючої кафедри в технічному університеті. Такими передумовами є: створення інформаційної бази даних певного фахового призначення; прогнозування педагогічних ситуацій, які можуть виникнути при використанні ІПЗ; забезпечення дискретного або неперервного інтерактивного зв'язку в системі “викладач-комп'ютер-студент”; передбачення можливостей раціонального виконання студентами навчальних завдань.

Відомо, що ефективність навчального процесу з використанням різноманітних дидактичних засобів, зокрема ІПЗ, залежить від їх вибору викладачем у кожній навчальній ситуації, а також форм і методів організації пізнавальної діяльності студентів. Правильність вибору визначається чітким розумінням інформаційно-пізнавальних функцій, дидактичної ролі і педагогічного призначення кожного виду ІПЗ.

Інформаційно-пізнавальна функція ІПЗ обумовлюється змістом навчальних баз даних, якими можна користуватися при виконанні студентських завдань та їх відповідністю до навчальної програми з конкретної дисципліни. Дидактична роль ІПЗ визначається у кожному конкретному випадку вагомістю або ступенем автономності ІПЗ у розв'язанні поставлених завдань. Педагогічне призначення ІПЗ характеризується переліком тих завдань, які можна виконувати за допомогою і при використанні конкретного елементу ІПЗ.

На наш погляд, для підтримки випускаючою кафедрою належного рівня готовності до здійснення навчального процесу і виконання основної функції (ступеневої підготовки фахівців) необхідно врахувати такі вимоги: по-перше, провести чітку систематизацію і структуризацію ІПЗ як засобів навчання з можливістю їх використання в межах ієрархічної гілки “університет - спеціальність - напрям підготовки - окрема дисципліна”; по-друге, надати перевагу створенню і використанню таких ІПЗ, які мають інваріантні властивості щодо дисциплін у споріднених спеціальностях та є універсальними відносно основних складових навчального процесу.

Відповідно до першої вимоги нами запропоновано варіант класифікації засобів навчання для вищої технічної освіти зі спеціальностей напряму 6.0914 - комп'ютеризовані системи, автоматика і управління. Ознаками класифікації стали: спосіб застосування (клас); призначення (вид); принцип відтворення або подання об'єктів вивчення (група); спосіб подання властивостей об'єктів вивчення (підгрупа); фізична реалізація (тип). Врахування другої вимоги поки що ускладнюється внаслідок використання у технічних ВНЗ розрізнених комп'ютерних навчальних програм і автоматизованих навчальних систем, створених у різний час для попередніх поколінь ЕОМ та операційних систем.

Розповсюдження персональних комп'ютерів типу Pentium 1,2 і вище з операційними оболонками типу Windows'95'98 уможливлює і вимагає від викладачів розроблення нового покоління програмних навчальних засобів і використання їх у ступеневій підготовці майбутніх фахівців. У нашій роботі обґрунтовано об'єднання цих засобів в інтелектуалізований проблемно-орієнтований навчальний комплекс (ІПОНК) або автоматизоване робоче місце (АРМ)викладача/студента.

У другому розділі “Порівняльний аналіз освітніх систем і напрямів застосування інформаційних технологій” розглядаються і порівнюються програми підготовки фахівців з технічних спеціальностей в університетах Європи, США, України. Зокрема, наголошується, що оновлення змісту, форм і методів навчання у технічних ВНЗ України можна здійснити на основі використання досвіду функціонування систем вищої освіти у розвинутих країнах.

З урахуванням сучасних потреб суспільства в університетах Європи, зокрема, Франції, ФРН, Італії, визначилася тенденція до скорочення номенклатури спеціальностей у підготовці фахівців з вищою технічною освітою. Лише огляд назв факультетів у провідних університетах США свідчить про те, що у складі університетів обов'язково є і гуманітарні, і технічні факультети. Цей досвід в останні роки визнано технічними інститутами України на етапі перетворення їх у технічні університети.

Опрацюванню і впровадженню інформаційних технологій у ВНЗ України приділяється увага багатьох науковців і викладачів, про що свідчать численні публікації в збірниках “Нові технології навчання”, “Проблеми освіти” тощо, і зростаюча кількість конференцій з цієї тематики (1993 - 5, 1994 - 12, 1995 - 25, 1996 - 21, 1997 - 18, 1998 - 17, 1999 - 16), які проводяться за планами Міністерства освіти і науки України. Аналіз матеріалів українських конференцій з проблем інформатизації освіті подано нами у порівнянні з матеріалами аналогічних конференцій у США і Німеччині.

Наприклад, зіставлення кількості тематичних напрямів конференції, кількості університетів-учасників, кількості замовлених і поданих доповідей здійснено на основі матеріалів конференцій у штаті Індіана (США,1993 р.), у містах Гамбург і Дюссельдорф (ФРН, 1994,1995 рр.), Ополе (Польща,1999 р.) та містах Київ, Львів, Одеса (Україна, 1995-2002 рр.), в яких безпосередньо брала участь автор дисертації. Здійснене порівняння дає підстави стверджувати, що: а) за рівнем матеріально-технічної бази ВНЗ України відстають від університетів Європи і США на 5-6 років; б) цей розрив є причиною і наслідком того, що науковці з різних країн подають на конференціях результати, які характерні для відповідного рівня підготовки фахівців і впровадження комп'ютерних засобів; в)покращання ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем в Україні сприятиме підвищенню конкурентної спроможності випускників на ринках праці.

На підставі порівняльного аналізу навчальних планів підготовки фахівців з групи спеціальностей “Автоматика і управління” нами запропоновано модель ступеневої професійної підготовки майбутнього спеціаліста (рис.1, с.18) для базового напряму 6.0914, яка стала узагальненням декількох таких планів.

Аналіз вітчизняних і закордонних навчальних програм підготовки фахівців зі споріднених груп спеціальностей, зокрема, інженерних, ускладнений наявністю різних підходів до формування таких програм, традиційно прийнятих в університетах різних країн. Тому зосередимося на порівнянні навчальних планів та ОПП підготовки фахівців з напряму “Автоматика і управління”, які стали вихідними для формування напряму “Комп'ютеризовані системи, автоматика і управління” у ВНЗ України.

Вперше ці плани було затверджено як типові у 1984 р., оновлено у 1988 р. і частково враховано під час опрацювання ОПП за напрямом 0694 комп'ютеризовані системи, автоматика і управління, що здійснено на замовлення Міністерства освіти України у 1995-96 рр.

У процесі ітераційного перетворення основних документів, відповідно до яких планується і здійснюється навчальний процес у ВНЗ, обов'язково відбуваються динамічні зміни також на етапі створення робочого навчального плану підготовки спеціаліста випускаючою кафедрою. В останніх навчальних планах (1998-1999 рр.) збільшено підготовку з фахових інженерних дисциплін, які забезпечують такі види професійної діяльності: проектно-технологічну, проектно-конструкторську, інженерно-дослідницьку та експериментальну діяльність, тобто надбання і накопичення наукових знань у відповідній галузі.

При побудові моделі виявлено три основних етапи (ступені) підготовки майбутніх фахівців: перший етап охоплює підготовку з комп'ютеризованих систем на рівні користувача-початківця (1-2 курси), другий - на рівні кваліфікованого користувача (3-4 курси), третій - на рівні користувача-професіонала (4-5 курси).

Відповідно до кожного ступеня систематизовано назви і обсяги викладання/вивчення відповідних дисциплін і види програмного забезпечення, які для цього використовуються.

Проектування навчального процесу ступеневої підготовки фахівців на основі запропонованої моделі співвіднесено нами на першому рівні з циклом вивчення гуманітарних дисциплін, на другому - з циклом математичних дисциплін, на третьому - з циклом спеціальних фахових дисциплін.

Виникає питання: яким чином визнати доцільність вивчення тієї або іншої комп'ютеризованої системи на різних ступенях навчання, при виконанні лабораторних, курсових і дипломних проектів, та включення її до структури ІПЗ конкретної навчальної лабораторії кафедри?

На основі вищезазначеної моделі опрацьовано порівняльну методику аналізу і відбору навчального матеріалу, формування структури і змісту ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем, яка включає здійснення таких етапів:

? огляд існуючих програмних продуктів, що використовуються у промисловості та наукових дослідженнях з відповідної галузі;

? визначення основних характеристик програмних пакетів (базові елементи, види формування основних структур, можливість спільного використання та обміну інформацією, кількісні параметри тощо);

? зіставлення основних і допоміжних характеристик програмних пакетів;

? дослідження ефективності використання окремого програмного пакету і системи ІПЗ в цілому у навчальному процесі за даним базовим напрямом;

? у залежності від можливого рівня використання програмних пакетів (інформативний, репродуктивний або творчий), обрання і рекомендація їх до включення у навчальні програми з конкретних дисциплін та комплексу ІПЗ навчальних лабораторій кафедри;

? опрацювання структури і змісту нових спецкурсів з комп'ютеризованих систем у складі ступеневої підготовки майбутніх фахівців.

У третьому розділі "Інформаційне і програмне забезпечення вивчення гуманітарних дисциплін" показано можливості розв'язання проблем гуманізації і гуманітаризації вищої технічної освіти за допомогою ІТН і відповідного ІПЗ. Вище зазначено, що однією з ознак ВНЗ як технічного університету є поглиблення гуманітарної складової у вивченні усіх дисциплін, зокрема, загальнонаукових, загально-інженерних і фахових.

Один з перших проектів гуманізації і гуманітаризації вищої технічної освіти в Україні було створено під керівництвом професора В.А.Козакова у Навчально-методичному кабінеті вищої освіти Мінвузу УРСР на початку 90-х років. Реальною формою підвищення ефективності гуманітарної освіти у технічних університетах є використання комплексів сучасної апаратури двох типів - стаціонарного, який постійно знаходиться у навчальній лабораторії, та мобільного типу "PODIUM", що ефективно застосовується в університетах штатів Delaware, Pensilvania (США).

Традиційно використання навчальної техніки у технічних ВНЗ здійснюється через факультетські технічні центри. Дослідження, проведено за нашою участю у середині 90-х рр., засвідчило, що в більшості технічних університетів України (НТУУ-КПІ, ДМетАУ, РДТУ, СевДТУ тощо) такі центри створено. Інженерно-педагогічний персонал центрів спільно з викладачами профілюючих кафедр організовує виготовлення, використання, оновлення інформаційних фондів та ефективне використання цих матеріалів.

Проте проблеми використання навчальної техніки і комп'ютеризованих систем набувають особливої актуальності при застосуванні їх викладачами гуманітарних дисциплін, тому що багато років у вищій школі існували практично "несумісні" навчальні програми підготовки фахівців з гуманітарних і технічних спеціальностей.