З метою реалізації оновленої концепції викладання гуманітарних дисциплін у технічних університетах та виконання проекту комплексної програми “Дидактичні засоби і навчальна техніка” [11], запропоновано комплекс заходів, а саме: 1)створення на конкурсних засадах проектів університетських кабінетів гуманітарних дисциплін з переліками типового офісного і наочного обладнання; 2)укладання систематизованих переліків наявних і необхідних дидактичних засобів (відповідно до затверджених проектів навчальних кабінетів); 3)видання анотованих збірників педагогічних програмних засобів з урахуванням спеціалізації, досвіду роботи гуманітарних університетських центрів, кращого світового і вітчизняного досвіду.

Університетський рівень викладання/навчання у технічних ВНЗ серед інших видів гуманітарної освіти потребує поглибленої підготовки майбутніх фахівців з іноземних мов, яка уможливлює професійне спілкування з іноземними колегами та опрацювання іноземної фахової документації. У галузі комп'ютерних наук міжнародною робочою мовою є англійська, що дає підстави актуалізувати проблему розробки навчальних курсів з вивчення спеціальних дисциплін або їх розділів англійською мовою. Опрацювання відповідних методик спільного подання фахового і філологічного матеріалу визначено нами як важливий напрям розв'язання завдань ступеневої підготовки майбутніх фахівців у технічному університеті.

Нами визначено, що поглибити знання з іноземної мови студенти технічних спеціальностей можуть за допомогою використання таких методичних і програмних засобів: іноземні інформаційно-навчаючі системи (після відповідної їх адаптації), комп'ютерні програми-перекладачі, вітчизняні навчаючі комп'ютерні програми та спеціально підготовлені навчальні посібники за фахом. Зокрема, для напряму 6.0914 це можуть бути посібники з інформатики і програмування, які відповідають вітчизняним вимогам до навчальних програм і навчальної літератури. Підготовка згаданих посібників вимагає високої кваліфікації викладача.

Можливі такі варіанти підготовки викладачів до викладання фахових дисциплін іноземною мовою: а)базова освіта - філологічна, післядипломна - з фаху; б)базова освіта - фахова, післядипломна - філологічна; в)одночасна підготовка в університеті за фахом і поглиблена мовна підготовка. Педагогічний досвід автора дозволяє стверджувати, що найбільш результативним є останній варіант, що дозволило нам підготувати навчальні посібники [6,9] і спрямувати їх на поєднання в комплексному викладанні/вивченні гуманітарних і фахових дисциплін. Під час використання даних навчальних посібників на факультативних заняттях зі студентами 1-2 курсів факультету інформатики та обчислювальної техніки НТУУ-КПІ підтверджено ефективність використання розроблених сценаріїв організації і проведення навчальних занять, які сприяють підвищенню мотивації і успішності навчання студентів молодших курсів за обраною спеціальністю.

Даний етап навчання у технічному університеті нами визначено як перший ступінь опанування комп'ютеризованих систем і технологій, тобто підготовку майбутнього фахівця на рівні користувача-початківця. Відповідно до цього рівня визначено базовий перелік знань і умінь, якими має володіти студент для успішного подальшого навчання.

У четвертому розділі "Застосування комп'ютеризованих систем до математичної підготовки майбутнього інженера" обґрунтовується, що математична освіта є основою підготовки фахівця у вищій технічній школі, а тому проблеми вдосконалення вищої математичної освіти є актуальними для усіх технічних університетів.

На початку 90-х рр. виникла гостра дискусія стосовно ролі ЕОМ у математиці та її впливу на зміст математичних дисциплін у навчальних програмах ступеневої підготовки майбутніх інженерів. Типова програма з математики для технічних ВНЗ, зорієнтована на застосування ЕОМ при розв'язанні прикладних задач, була затверджена ще у 1989 р. У цей час створювалися перші автоматизовані навчальні курси (АНК), але їх розроблення здійснювали програмісти, тому такі курси мали обмежене навчальне застосування. Перші АНК на базі персональних комп'ютерів створено в Україні у Львівському державному університеті імені Івана Франка, Одеському політехнічному інституті, Дніпропетровському металургійному інституті тощо.

З появою персональних комп'ютерів виникла нова проблема: яким чином вони впливатимуть на навчання вищої математиці студентів у ВНЗ?” Для відповіді на це запитання необхідно було визначити, навіщо майбутньому інженеру вища математика і використання ЕОМ в обраній галузі діяльності.

Частково відповідь на це запитання подано у навчальній програмі з вищої математики для технічних ВНЗ України (1995 р., укладачі професори В.В.Пак і Ю.Л.Носенко), яку покладено до основи формування блоку математичної підготовки студентів у більшості інженерних ОПП.

Основним завданням під час вивчення вищої математики, інших спеціальних математичних дисциплін для майбутнього інженера стає не лише уміння правильно обрати спосіб розв'язування задачі, але і уміння виконати професійну постановку задачі, здійснити аналіз обраних математичних моделей і визначити способи отримання оптимальних результатів. Тому включення до програм ступеневої підготовки майбутніх інженерів лише алгоритмічних мов програмування зовсім недостатньо для розв'язання зазначеної проблеми.

На нашу думку, до практичного розв`язання цих проблем необхідно залучити комплекси ІПЗ, спеціально призначені для математичної освіти майбутнього інженера. Основною метою створення і використання таких комплексів (пакетів навчаючих і контролюючих програм з вищої математики) є: подання, вивчення, повторення і закріплення навчального матеріалу; забезпечення багаторазового повернення і повторення вихідного матеріалу в діалоговому режимі; організація контролю знань тощо

Нами проаналізовано структуру комплексних навчаючих програм за темами "Подвійний інтеграл", "Матриці і визначники", "Системи лінійних алгебраїчних рівнянь", що створено творчим колективом під керівництвом професора А.В.Павленка за консультативною участю автора. Робота студентів з кожної теми розпочинається з вивчення основного меню, яке надає чотири можливих режими роботи: теоретичні відомості, приклади обчислень, самостійна робота, контрольна робота. Послідовна подача текстового матеріалу (текстові файли) супроводжується ілюстраціями (графічні файли), усі приклади мають демонстраційний характер.

Аналіз результатів контролю знань студентів і завдань, які вони обирають самостійно, уможливлює корегування процесу навчання і адаптацію АНС до особливостей кожного студента. Запропонований сценарій використано на практиці до створення навчаючих програм з інших розділів вищої математики, які запроваджено у навчальному процесі Національної металургійної академії.

У наш час важливе значення для ступеневої підготовки майбутніх інженерів має вивчення математичних комп'ютеризованих систем EURЕKA, MATHCAD, MATLAB, MAPLE, STATISTICA тощо, спілкування з якими здійснюється майже природною мовою на належному інтелектуальному рівні.

Множина прикладів і задач, які можна розв'язати за допомогою цих пакетів програм, охоплює майже все, що передбачено навчальними програмами вивчення математичних дисциплін у технічному ВНЗ.

Порівняльний аналіз та узагальнення можливостей комп'ютеризованих систем, що використовуються при викладанні математичних дисциплін у технічному університеті, дозволили нам зробити висновок, що при цьому створюються сприятливі умови до розподілу вивчення математичних дисциплін у просторі і часі; розширюються можливості індивідуалізації навчання, неперервного та об'єктивного автоматизованого контролю за успішністю кожного студента; підвищується ефективність навчання порівняно з традиційними формами за рахунок широкого застосування візуальних і графічних можливостей сучасних програмних засобів.

На основі вищезазначеного нами зроблено висновок про доцільність опрацювання окремого розділу у складі робочих навчальних програм з математичних дисциплін для студентів технічних спеціальностей або створення окремої дисципліни за вибором з назвою “Математичні комп'ютеризовані системи у підготовці інженера”. Нами обґрунтовано структуру навчальної програми спецкурсу з даної дисципліни, яка побудована на основі порівняння характеристик математичних комп'ютерних систем, названих вище, та особливостей їх використання в інженерно-технічних розрахунках.

Даний етап навчання у технічному університеті нами віднесено до другого ступеня опанування студентами комп'ютеризованих систем і технологій, тобто підготовку студента на рівні кваліфікованого користувача. Відповідно до цього визначено базовий перелік знань і умінь, якими має володіти студент, якщо він планує навчатися на старших курсах і підвищувати рівень професійної підготовки з комп'ютеризованих систем.

У п'ятому розділі “Інтелектуалізація і проблемна орієнтація спеціальної підготовки майбутнього фахівця” досліджено зміст і методику реалізації навчальних програм ступеневої підготовки фахівців з галузі комп'ютеризованих систем у технічних університетах. Оновлення цих програм має особливе значення для спеціальностей з підвищеним рівнем знань з комп'ютерних наук та інформаційних технологій, у тому числі при викладанні/вивченні загально-інженерних і фахових дисциплін.

Аналіз наявних фірмових програмних пакетів, які після відповідної адаптації можна було б рекомендувати при вивченні/викладанні дисциплін проектно-конструкторського і проектно-технологічного циклу, дозволив нам сформулювати основні вимоги до змісту і структури ІПЗ ступеневої професійної підготовки майбутніх спеціалістів з галузі комп'ютеризованих систем. Ця підготовка має включати вивчення таких програмних систем як AutoCAD, ProEngineer, КОМПАС тощо. Методичні підходи до відбору навчального матеріалу узагальнено нами у новому навчальному курсі “Основи автоматизованого проектування складних об'єктів і систем”, що пройшов апробацію у 2002-2003 рр. в НТУУ-КПІ.

Формування структури ІПЗ для вищої технічної освіти за напрямом 6.0914 базується на представленні навчального плану будь-якої спеціальності у вигляді певної кількості блоків базових дисциплін, які логічно пов'язані між собою входами, виходами та методично узгоджені. Такі блоки дисциплін забезпечують наскрізну підготовку спеціаліста з даного напряму, що є цілком природним при виявленні множини необхідних для даної спеціальності програмних засобів та об'єднанні їх у вигляді блокової проблемно-орієнтованої сукупності. Такий підхід, на нашу думку, є раціональним, тому що окремі інженерні спеціальності або їх групи мають ідентичні за проблемною орієнтацією блоки підготовки в ОПП і робочих навчальних планах.

Вищенаведене свідчить, що у сукупності програмні засоби, які застосовуються у ступеневій підготовці студентів зі споріднених спеціальностей, певною мірою співпадають між собою за структурою і навчальним призначенням. Це уможливлює розв'язання загальних і проблемно-орієнтованих навчальних завдань за допомогою ідентичного обладнання або комп'ютеризованої системи.

Для підтвердження цього нами проаналізовано блок дисциплін, що складають цикл проектно-технологічної підготовки (ПТП) у спеціальностях машино- і приладобудівного профілю. Цей напрям підготовки також присутній в ОПП і робочих навчальних планах спеціальностей напряму 6.0914 - комп'ютеризовані системи, автоматика і управління, а саме: 7.091403 - комп'ютеризовані інтегровані системи і робототехніка та 7.091406 - інтегровані інтелектуалізовані системи.

Структуризація навчального плану за циклами підготовки спеціалістів у межах даного фахового напряму є основою для систематизації та скорочення кількості базових навчальних і програмних засобів, необхідних у комплектуванні навчальних лабораторій та об'єднаних в інтегрований проблемно-орієнтований навчальний комплекс (ІПОНК). Цим комплексом уможливлюється виконання двох важливих функцій ступеневої фахової підготовки: інтелектуалізація навчання і формування рейтингової оцінки професійної підготовки студентів.

Визначення “інтегрований” передбачає об'єднання в одному комплексі таких складових: основних навчаючих підсистем з теоретичних знань, процедур набуття практичних умінь і навичок при виконанні лабораторно-дослідних практикумів і проектно-розрахункових завдань, системи рейтингової оцінки ступеневої підготовки майбутніх фахівців.

ІПОНК уможливлює здійснення таких функцій навчального процесу: інформаційної, консультаційної, навчально-дослідницької, контролюючої та атестаційної. Остання базується на системі об'єктивно визначених рівнів теоретичної підготовки (РТП), практичних навичок (РПН), творчих здібностей (РТЗ) і логіко-аналітичного мислення (РЛАМ) студентів з формуванням узагальненої рейтингової оцінки і рекомендацій про подальше їх навчання на рівні спеціаліста або продовження навчання в магістратурі (аспірантурі).

Процеси набуття і контролю знань є найбільш важливими у загальній структурі ступеневої підготовки, зокрема, у формі рейтингової оцінки знань студентів. Наші дослідження показують, що цей процес доцільно здійснювати у вигляді окремих логічно взаємопов'язаних етапів. Якщо цикл дисциплін (наприклад, ПТП) включає всі елементи навчального процесу (лекції, лабораторно-дослідницький практикум (ЛДП), практично-розрахункові завдання (ПРЗ), консультації, заліки, екзамени), то технологічна схема набуття знань, умінь, навичок і контролю їх засвоєння складається з таких етапів:

перший включає процедури інформування, або послідовного перегляду теоретичного матеріалу на екрані комп'ютера за визначеними обсягами однієї навчальної дози, послідовності останніх і форми їх зображення; рівень засвоєння теоретичного матеріалу (РТП) визначається контрольним тестуванням;

другий базується на перевірці готовності студентів до застосування набутих знань при виконанні ЛДП, коли процедури поглибленого інформування й опитування чергуються у межах і послідовності, необхідних для виконання окремих задач і комплексних завдань до кожного ЛДП;

третій полягає в набутті студентами навичок і умінь самостійного розв'язання ПРЗ підвищеної складності, наближеної до реальних умов майбутньої фахової діяльності, розвинення здатностей готувати логічні висновки за результатами проведених досліджень. Одночасно на цьому етапі виконується перевірка РТЗ і РЛАМ студента.

Технічним середовищем для побудови ІПОНК є комп'ютери з процесорами Intel 80486 і вище, з монітором VGA, застосування єдиного блоку знань (навчальних даних), розгалужених локальних кафедральних та університетських комп'ютерних мереж.

Як універсальний навчальний засіб, ІПОНК має вигляд інтегрованого програмного пакету (ІПП). Застосування у ньому гіпертекстових структур уможливлює подання інформації у вигляді фреймів, упорядкованих за рівнем абстракції, які утворюють логічне дерево структури текстової інформації. Використання технологій гіпертексту створює ієрархічні і мережні зв'язки між взаємопов'язаними частинами текстів, забезпечує швидкий доступ до фрагментів інформації на вимогу користувачів. Структуру ІПОНК складають такі функціонально незалежні частини: гіпертекстова інформаційно-довідкова система теоретичного курсу; гіпертекстова розрахунково-моделююча система програмування сценаріїв і виконання ЛДП та ПРЗ; адміністративна система контролю знань, супроводження та оновлення навчальних баз даних.

Під час проведення групових занять ІПП орієнтований на роботу в складі локальної комп'ютерної мережі з використанням мережної операційної системи NetWare. З метою забезпечення розподіленого доступу передбачається блокування записів/файлів, при цьому застосовується архітектура мережі типу “зірка” або “спільна шина” на базі адаптерів зв'язку типу EtherNet. У всіх програмних системах передбачено “віконну” технологію подання інформації та меню-орієнтовану технологію організації діалогу користувача з ІПОНК. Позначений етап ступеневої підготовки майбутніх фахівців з комп'ютеризованих систем у технічному університеті нами визначено як третій ступінь опанування комп'ютеризованих систем і технологій, тобто підготовку майбутнього фахівця на рівні користувача-професіонала. Відповідно до цього визначено базовий перелік знань і умінь, якими має володіти студент для подальшого визначення траєкторії навчання.

У табл.1 узагальнено кількість базових знань і умінь на кожному ступені підготовки майбутнього фахівця з комп'ютеризованих систем.

Таблиця 1. Узагальнена таблиця знань і умінь з комп'ютеризованих систем

Запропоновані структура і методики формування сукупності базових знань студентів з комп'ютеризованих систем і технологій знайшли схвальні відгуки експертів - викладачів НТУУ-КПІ і використані при укладанні освітньо-кваліфікаційної характеристики бакалавра з напряму 6.0914.

У шостому розділі "Перспективні напрями вдосконалення ступеневого навчання у технічних університетах” на основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень щодо можливостей, форм і методів ступеневої підготовки майбутнього фахівця з комп'ютеризованих систем, автором дисертації визначено і обґрунтовано необхідність подальших перспективних досліджень з даної проблематики.

Експериментальна апробація методики вивчення дисципліни “Основи інформатики” англійською мовою здійснювалася в НТУУ-КПІ на факультативних заняттях зі студентами факультету інформатики та обчислювальної техніки (ФІОТ) першого і другого курсу (1996-1999 рр.). У експерименті взяли участь студенти з поглибленою довузівською підготовкою з англійської мови. Після завершення програми факультативних занять проведено опитування студентів за наведеною у додатках анкетою.

Анкетування проводилося анонімно, але за його результатами можна судити про рівень професійної спрямованості як окремого студента, так і студентської групи у цілому. У табл. 2 (* е - експериментальна група,** к - контрольні групи) подано кількість студентів, яким за результатами анкетування рекомендовано діяльність: (1) системного програміста, (2) комп'ютерного користувача або (3) продавця комп'ютерної техніки.

Виявлено, що, в експериментальній групі орієнтованість на обрану професійну діяльність виду (1) і (2) майже у двічі більша, ніж у контрольних групах.

Таблиця 2. Результати анкетування студентів