Застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів

Размещено на http://www.allbest.ru/

АКАДЕМІЯ ПЕДАГОГІЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ВИЩОЇ ОСВІТИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

13.00.04 - теорія та методика професійної освіти

Застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів

Кокарєва Анжеліка Миколаївна

Київ 2006

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті вищої освіти АПН України, м. Київ

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор, Козлакова Галина Олексіївна, Інститут вищої освіти АПН України, провідний науковий співробітник відділу теорії та методології інженерної та природничої освіти, м. Київ.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Тверезовська Ніна Трохимівна Інститут професійно-технічної освіти АПН України, завідувач лабораторії інноваційно-інформаційних систем і технологій та дистанційного навчання м. Київ.

кандидат фізико-математичних наук, доцент Лапінський Віталій Васильович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, доцент кафедри інформатики , м. Київ.

Провідна установа: Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, кафедра педагогіки і психології управління соціальними системами, м. Харків

Захист відбудеться " 2 " листопада 2006 року о 16.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.456.02 в Інституті вищої освіти АПН України за адресою: 01014 м. Київ, вул. Бастіонна, 9, 9-й поверх, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту вищої освіти АПН України за адресою: 01014 м. Київ, вул. Бастіонна, 9.

Автореферат розісланий 30 вересня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.В. Уваркіна

1. Загальна характеристика роботи

соціальний педагогічний навчання природничий

Актуальність дослідження. Входження України до світового освітнього співтовариства докорінно змінює ситуацію в системі вищої освіти країни, що зумовлюється, по-перше, поширенням ідей європейської інтеграції освітніх систем різних країн, по-друге, необхідністю розвитку освіти на основі сучасних педагогічних парадигм і концепцій, по-третє, впровадженням у навчально-виховний процес технічних університетів особистісно-розвивальних і діяльнісних педагогічних технологій, застосуванням у навчально-виховному процесі інформаційних технологій.

Питання підвищення рівня природничої підготовки випускників підготовчих відділень є особливо актуальним на сучасному етапі розвитку суспільства (Національна доктрина розвитку освіти, Державна Концепція професійної освіти, Закони України “Про освіту”, “ Про вищу освіту”, Державна національна програма “Освіта” (Україна ХХІ століття), Концепція та Національна програма інформатизації). Воно пов'язане з необхідністю формування висококваліфікованого фахівця, особистості, яка розуміє життя як найвищу цінність, може свідомо оцінювати і розв'язувати проблеми, які постають перед конкретним індивідуумом, його оточенням і людством взагалі.

Перехід загальноосвітніх навчальних закладів на 12-річний термін навчання та профілізацію старшої школи, вищих навчальних закладів на модернізований зміст, структуру, освітньо-кваліфікаційні рівні, зумовлює оновлення структури та змісту природничої освіти на підготовчих відділеннях технічних університетів і потребує застосування ефективних форм, методів і засобів підготовки фахівців нової генерації. Розв'язання таких задач у практиці все частіше здійснюється за рахунок використання інформаційних технологій, віртуальних лабораторних робіт, мультимедійних презентацій, дистанційного навчання тощо. З огляду на це актуалізується проблема застосування інформаційних технологій і на підготовчих відділеннях технічних університетів.

Проблемою інформатизації освіти займалися та займаються вітчизняні та зарубіжні вчені, а саме: процес впровадження інноваційних технологій навчання досліджують А.М. Алексюк, І.М. Богданова, Н.Б. Булгакова, В.М.Галузинський, Н.Т. Тверезовська, Е.В. Лузік, В.В. Лапінський, О.Г. Ярошенко та ін.; інформатизація освіти представлена в наукових роботах В.Ю.Бикова, С.У. Гончаренка, Р.С. Гуревича, М.І. Жалдака, Ю.О. Дорошенка, Г.О. Козлакової, І.І. Мархель, Ю.І. Машбиця, Р.Сміта, І.П. Підласого, Р. Нортона, Р. Тайлера, Є. Толмана, Є. Торндайка; управлінські, філософсько-соціологічні аспекти довузівської освіти та підготовки абітурієнтів до конкретних видів майбутньої професійної діяльності досліджують А.Р. Ганопольский, М.В. Гімранов, Н.І. Дідусь, Л.П. Добровольська, М.І. Дьяченко, Л.А. Кандибович, А.Ф. Ліненко. Процес формування готовності слухачів факультету довузівської підготовки до навчання у вищому технічному закладі освіти вивчав Л.І. Григорчук; організаційно-педагогічні засади навчання слухачів підготовчого відділення (на матеріалах дисциплін природничого циклу) - І.І. Бичкова; адаптацію студентів перших курсів вищих навчальних закладів - В.С. Штифурак; активізацію пізнавальної діяльності слухачів підготовчого відділення - Л.Л. Ройко, довузівську підготовку в умовах безперервної педагогічної освіти - В.Л. Федяєва, організаційно-педагогічні засади управління центром довузівської підготовки - Е.М.Фатєєва.

Але, незважаючи на те, що проблеми навчання майбутніх студентів широко досліджувались і досліджуються вченими, педагогами, психологами, методистами, до цього часу існує недостатня кількість робіт, в яких би комплексно розкривались питання підготовки абітурієнтів на підготовчих відділеннях у процесі вивчення спеціальних дисциплін природничого циклу.

Як свідчить практика, в умовах зростання соціальної ролі вищої освіти підготовка учнів і абітурієнтів з природничих дисциплін на підготовчих відділеннях є недостатньою для подальшого навчання слухачів у вищому навчальному закладі.

Існує низка суперечностей між: процесом інформатизації природничої освіти і відсутністю чітких вимог до знань, умінь і навичок використання інформаційних технологій у процесі вивчення навчальних дисциплін природничого циклу; потребами суспільства у сформованості високого рівня інформаційної культури фахівців і швидким застаріванням знань у галузі інформаційних технологій; високим рівнем розвитку сучасних інформаційних технологій, реалізація можливостей яких детермінує шляхи вдосконалення природничої підготовки, і недостатнім рівнем використання цих можливостей у науково-методичних розробках, призначених для підтримки процесу вивчення природничих дисциплін; різноманітними можливостями використання абітурієнтами інформаційного ресурсу Інтернет, практично необмеженими можливостями інформаційної взаємодії між суб'єктами навчально-виховного процесу в Інтернеті й обмеженою кількістю релевантної науково-педагогічної, навчально-методичної й культурно-освітньої інформації в мережі.

Оскільки комп'ютери стають усе більше доступними в системі освіти, то в найближчому майбутньому комп'ютерно-інформаційні моделі навчання стануть одними з основних, що передбачає широке використання інформаційних технологій, не обмежуючись, при цьому, тільки використанням нових інформаційних технологій у навчанні як технічних засобів навчання.

Соціальна необхідність розв'язання актуальної проблеми педагогіки вищої школи, якою є професійна підготовка слухачів підготовчого відділення в умовах формування інформаційного суспільства, зумовили вибір теми дисертаційної роботи “Застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів”.

Тему дослідження затверджено вченою радою Інституту вищої освіти АПН України 4 березня 2002 р. (протокол № 2) і узгоджено Радою з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології в Україні 15 червня 2004 року (протокол № 9).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації входить до тематичного плану науково-дослідних робіт як складова колективних тем Інституту вищої освіти АПН України, відділу теорії і методології природничої та інженерної освіти у вищих закладах освіти: “Теоретичні і методичні засади вдосконалення природничої та інженерної освіти у вищих закладах освіти України” (РК №0100U000346; 2000-2002 рр.) та „Теоретичні і методичні засади підвищення якості природничої та інженерної освіти” (РК №0103U000958; 2003-2005).

Об'єкт дослідження - навчальний процес на підготовчих відділеннях технічного університету.

Предмет дослідження - змістовно-технологічні основи застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів (на матеріалі дисципліни “Біологія” ).

Гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні, що застосування інформаційних технологій у процесі вивчення природничих дисциплін суттєво підвищить ефективність навчального процесу та забезпечить підготовку майбутнього студента на рівні сучасних вимог суспільства, якщо:

- застосування інформаційних технологій в процесі навчання слухачів на підготовчому відділенні технічного університету здійснюватиметься з урахуванням соціально-економічних тенденцій інформатизації педагогічних моделей;

- проектування дидактичної моделі навчального процесу ґрунтуватиметься на системному підході, який передбачає поєднання особистісно-діяльнісного, контекстного, комунікативного, соціокультурного, наукових підходів;

- навчальний процес на підготовчих відділеннях буде здійснюватись за умов сформованості: інформаційно-навчального середовища, інформаційної компетенції викладача та слухача; стійкої мотивації навчання; психологічної готовності у викладача та слухача до застосування інформаційних технологій; комп'ютерної безпеки процесу навчання;

- традиційний процес навчання слухачів природничих дисциплін буде перебудований завдяки системному застосуванню комп'ютерно-інформаційних методів.

Мета дослідження полягає в теоретичному обґрунтуванні, розробці та експериментальній перевірці ефективності моделі навчання слухачів із застосуванням інформаційних технологій у процесі вивчення природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів (на матеріалі навчальної дисципліни “Біологія” ).

Мета, предмет і гіпотеза дослідження визначили такі завдання:

1. Здійснити науково-педагогічний аналіз проблеми застосування інформаційних технологій у теорії та практиці навчання слухачів інституцій довузівської освіти.

2. Здійснити аналіз видів інформаційних технологій, з'ясувати їх характерні ознаки і способи застосування в навчальному процесі підготовчого відділення технічного університету.

3. Проаналізувати сучасний стан розробленості, та визначити критерії вибору програмних засобів навчального призначення (ПЗПН) для навчання біології на підготовчих відділеннях.

4. Теоретично обґрунтувати і розробити модель процесу навчання природничих дисциплін на підготовчому відділенні технічного університету і експериментально перевірити ефективність її функціонування.

5. Визначити та перевірити соціально-педагогічні умови ефективного застосування інформаційних технологій у процесі навчання природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічного університету.

6. Розробити методичні рекомендації щодо застосування інформаційних технологій при вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічного університету для викладачів і слухачів.

Методологічну основу дослідження становлять загальнотеоретичні та методологічні принципи теорії наукового пізнання; концептуальні положення філософії, психології, педагогіки; Національна доктрина розвитку освіти України у ХХІ столітті, Закони України „Про освіту”, „Про вищу освіту”, „Про професійно-технічну освіту”, Концепція та Національна програма інформатизації.

Теоретичну основу дослідження склали: теоретико-методологічні та культурологічні аспекти формування нового покоління фахівців (В.П. Андрущенко, С.І. Архангельський, Ю.К. Бабанський, Н.М. Бібік, С.У. Гончаренко, М.Б. Євтух, І.А. Зязюн, В.Г. Кремень, В.І. Луговий, В.С. Лутай, М.І. Михальченко); концепції розвитку освіти, виховання та навчання в сучасних умовах (А.М. Алексюк, Н.Б.Булгакова, Н.М. Дем'яненко, В.А. Козаков, Е.В. Лузік, Н.Г. Ничкало С.О. Сисоєва, В.А. Семиченко,); концепція інформатизації суспільства та освіти (Б.С. Гершунський, O.K. Тіхоміров, Н.В. Апатова та ін.); теорія навчання з використанням комп'ютера, положення про зміст інформаційних технологій, розроблені в педагогіці, психології, методиці навчання (Ю.І. Машбиць, А.Я. Лернер, Г.Л. Ільїн, В.П. Беспалько, С. Пейпер, Є.С. Полат, І.В. Роберт, Г.А. Селевко, П. Нортон, Ж. Піаже та ін.); теорії системного та особисто-діяльністного підходів до вивчення педагогічних процесів (Б.Г. Ананьєв, І.Д. Бех, Л.С. Виготський, А.Н. Леонтьєв, С.Л. Рубінштейн, Б.М. Теплов); теорія створення електронних навчальних видань (А.І. Башмаков, Т.С. Буторіна, Т.В. Капустіна, Н.Ф.Тализіна, Л.Х. Зайнутдінова, Г.А. Краснова, А.В. Піддубний С.А. Христочевський та ін.); теорія комп'ютерно-опосередкованої комунікації (Ф. Кумбс, Р. Фідлер, І.І. Розіна та ін.). Методи дослідження: теоретичні - аналіз філософської, педагогічної, соціологічної, психологічної літератури з проблеми дослідження; вивчення нормативних документів; порівняння та узагальнення; систематизація теоретичних і дослідних даних; аналіз і синтез результатів дослідження, осмислення їхньої наукової новизни; емпіричні - тестування, опитування (інтерв'ю, бесіди, анкетування) слухачів, викладачів, учнів; педагогічне спостереження за навчально-виховним процесом, самоспостереження, самооцінка; рейтингова система оцінювання знань; педагогічний експеримент для перевірки гіпотези та ефективності розробленої методики; статистичні - для опрацювання результатів педагогічного експерименту.

Організація та основні етапи дослідження. Дослідження здійснювалося у три етапи протягом 2001-2006 рр.

На першому етапі (2001-2002 рр.) вивчався стан розробки даної проблеми в теоретичному та практичному аспектах. Розроблено програму дослідження, визначено об'єкт, предмет, мету, гіпотезу, завдання; сформовано навчально-методичну документацію та методику констатуючого експерименту, проведено констатуючий експеримент згідно з розробленою програмою.

На другому етапі (2002-2004 рр.) проводився формуючий експеримент, здійснювалася експериментальна перевірка ефективності методики застосування інформаційних технологій при вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів (на матеріалі дисципліни “Біологія” ).

На третьому етапі (2005-2006 рр.) здійснювалася систематизація та обробка експериментальних даних, підсумовувалися одержані результати, розроблялися методичні рекомендації, формулювалися основні висновки та перспективи вивчення проблеми, здійснювалося літературне оформлення дисертаційної роботи.

Вірогідність одержаних результатів і висновків забезпечується методологічним і теоретичним обґрунтуванням вихідних положень, опорою на сучасні досягнення теорії педагогіки, інформатики та психології, врахуванням даних передового педагогічного досвіду, використанням комплексу взаємодоповнюючих методів і прийомів, адекватних предмету, меті та завданням дослідження; кількісним та якісним аналізом теоретичного і емпіричного матеріалу, його математичною обробкою; дослідно-експериментальною перевіркою висунутої гіпотези і теоретичних положень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- вперше розроблено та теоретично обґрунтовано модель навчання природничих дисциплін із застосуванням інформаційних технологій на підготовчих відділеннях технічних університетів; визначено сукупність соціально-педагогічних умов, які забезпечують технологію навчання слухачів природничим дисциплінам на підставі розробленої моделі;

- удосконалено технології навчання природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів;

- подальшого розвитку, удосконалення та доопрацювання дістало вивчення проблеми застосування інформаційних технологій на підготовчих відділеннях в контексті інтеграції професійної та природничої підготовки фахівців.

Практичне значення дослідження полягає в тому, що:

1) визначені соціально-педагогічні умови дозволяють подолати суперечності, пов'язані з відсутністю відповідної моделі застосування інформаційних технологій, і сприяють якісному підвищенню підготовки слухачів до вступу в технічний університет;

2) розроблено та впроваджено методичні матеріали для забезпечення проведення семінарських та практичних занять для слухачів, на яких формуються продуктивні знання та інтегровані уміння, які включено в робочу програму з біології підготовчого відділення;

3) розроблено методичні рекомендації з біології для слухачів підготовчого відділення.

Результати дослідження можуть бути використані викладачами підготовчих відділень технічних університетів при підготовці слухачів з природничих дисциплін.

Наукові положення, навчальні матеріали, методичні рекомендації впроваджено в Інституті довузівської підготовки Національного авіаційного університету (довідка від 14.12.2004 р. № 549); у Таврійській державній агротехнічній академії (довідка від 17.01.2005 р. № 01-39).

Особистий внесок здобувача полягає у: теоретичному обґрунтуванні соціально-педагогічних умов застосування інформаційних технологій при вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів (на матеріалі дисципліни “Біологія”); розробці моделі застосування інформаційних технологій у процесі вивчення природничих дисциплін; підготовці та впровадженні методичних рекомендацій з біології у навчальний процес на підготовчому відділенні Національного авіаційного університету. На всіх етапах наукового пошуку автор особисто брала участь в організації та проведенні експериментальної роботи, впровадженні розроблених рекомендацій, здійснюючи викладацьку діяльність з природничих дисциплін за допомогою інформаційних технологій на підготовчому відділенні.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертації викладено автором на Всеукраїнській науково-практичній конференції “Інформаційні технології в освіті” (Мелітополь, 2001), на Всеукраїнській студентській науковій конференції “Політ-2001” (Київ, 2001), ІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції “Комп'ютери в навчальному процесі” (Умань, 2002), ІV, V Всеукраїнській науково-практичній конференції “Актуальні проблеми формування особистості студента - майбутнього лікаря” (Київ, 2004-2005), ІV Міжнародній науковій конференції студентів та молодих учених “Політ-2004” (Київ, 2004), V Всеукраїнській науково-практичній конференції “Гуманітарна освіта в технічних вищих навчальних закладах: проблеми та перспективи” (Київ, 2004), VІ Всеукраїнській науково-практичній конференції “Гуманітарна освіта в профільних вищих навчальних закладах: проблеми та перспективи” (Київ, 2005), VІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції “Гуманітарні проблеми становлення сучасного фахівця” (Київ, 2006), ІV науково-методичній конференції „Викладання психолого-педагогічних дисциплін у технічному університеті: методологія, досвід, перспективи” (Київ,2005), ІV Науково-практичній конференції „Полікультуротворча діяльність” (Київ, 2006), Міжнародній науково-практичній конференції „Модернізація освіти: пошуки, проблеми, перспективи” (Київ, 2006), Міжнародній науково-практичній конференції „Теорія та практика розвиваючого навчання” (Луганськ, 2006), Всеукраїнській конференції „ Інформаційні технології в освіті” (Мелітополь, 2006), на засіданнях відділу теорії і методології природничої та інженерної освіти Інституту вищої освіти АПН України (2001-2005рр.), на засіданнях кафедри професійної педагогіки і психології Національного авіаційного університету (2002-2004 рр.), на засіданнях кафедри педагогіки Національного авіаційного університету (2004-2006 рр.)

Експериментальна база дослідження. Експериментальна робота проводилася на підготовчих відділеннях Національного авіаційного університету (м.Київ) та Таврійської державної агротехнічної академії (м. Мелітополь). Всього дослідженням було охоплено 742 слухача, 27 викладачів.

Публікації. Основні положення та висновки дисертаційного дослідження висвітлені у 20 публікаціях, з них - 15 без співавторів, у тому числі: 6 статей у провідних фахових виданнях (5 - одноосібні), затверджених ВАК України, 10 публікацій у збірниках наукових праць та матеріалів конференцій, 4 з методичними рекомендаціями. Загальний обсяг особистого внеску складає 9,4 авт. арк.

Структура роботи. Робота складається зі вступу, трьох розділів та висновків до них; загальних висновків; списку використаних джерел і додатків. Основний зміст дисертації - 186 сторінки, 30 рисунків, 12 таблиць. У дисертації використано 396 літературних джерела, з них 12 зарубіжних авторів, та 15 web-сайтів.

2. Основний зміст дисертації

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження з обраної проблеми, визначено об'єкт, предмет, мету, завдання, гіпотезу, методологічні та теоретичні засади дослідження, розкрито його наукову новизну, теоретичне й практичне значення, представлено апробацію результатів дослідження.

У першому розділі - "Теоретико - методичні аспекти застосування інформаційних технологій у процесі вивчення природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів" - проведено психолого-педагогічний аналіз теоретичних засад та особливостей навчання на підготовчих відділеннях технічних університетів із застосуванням інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін. Аналізуються зміст і структура програмних засобів навчального призначення, результати наукових досліджень, присвячених застосуванню комп'ютерно-орієнтованих систем навчання природничих дисциплін.

На основі ретроспективного аналізу становлення та розвитку інституцій довузівської підготовки, показано, що система довузівського навчання стає усе більш ефективним педагогічним засобом підготовки слухачів до вступу в вищі навчальні заклади і допрофесійної підготовки майбутніх спеціалістів.

Довузівську підготовку, спираючись на результати аналізу наукових і науково-практичних розробок, можна охарактеризувати як складне утворення, яке ми визначаємо як процес і результат оволодіння слухачами системою наукових знань, пізнавальних умінь і навичок, формування, у результаті цілеспрямованого навчально-виховного процесу в навчальному середовищі центру довузівської підготовки. Специфіка довузівської підготовки зумовлює необхідність розробки особливих методик навчання і визначення рівня навчальних досягнень слухачів із використанням підходів кількісного й якісного аналізу результатів навчання.

Аналіз наукових досліджень вказує на необхідність розробки змістового та діяльнісного компонентів навчання на підготовчих відділеннях, факультетах довузівської підготовки. Констатуючи відсутність навчальних програм та підручників, затверджених Міністерством освіти і науки України, ми прийшли до висновку про необхідність комплексної розробки навчально-методичного забезпечення навчання для слухачів, які за своєю структурою і змістом повинні враховувати особливості вищого навчального закладу.

Узагальнюючи результати аналізу результатів досліджень, ми сформулювали наступне:

1. У розглянутих напрямах педагогічних досліджень переважає теорія і методика навчання. Інші напрями представлені значно меншим обсягом досліджень, що свідчить про актуальність проблеми.

2. Серед розглянутих напрямів досліджень найбільшою популярністю в педагогіці користаються ті, які пов'язані з фізичними навчальними дисциплінами. На другому місці зі значним розривом (у 55,8%) знаходяться біологічні.

3. Серед досліджень, присвячених навчанню біологічних і загально природничих дисциплін з незначним відривом переважають дослідження на рівні вищої освіти, у той час як з фізичних і хімічних - зі значним розривом переважає частка середньої освіти. Питанням середньої фахової освіти у всіх випадках приділяється недостатньо уваги.

4. Хронологічний аналіз робіт за 1993 - 2002 роки свідчить про підвищення активності педагогічних досліджень наприкінці 1990-х років.

5. Запропонований розподіл розглянутих дисциплін за тематичною спрямованістю показав, що в дослідженнях з біологічних та загально природничих дисциплін основна увага приділяється інтеграції різних напрямів навчання. До недоліків можна віднести недостатнє використання інформаційних технологій у процесі вивчення досліджуваних дисциплін.

Аналіз особливостей функціонування інститутів допрофесійної підготовки свідчить, що їх розвиток стримується в силу цілого ряду об'єктивних і суб'єктивних причин. Разом з тим, на основі ретроспективного аналізу становлення та розвитку інституцій підготовки, нами показано, що система навчання стає усе більш ефективним засобом підготовки слухачів до вступу в вищі навчальні заклади і допрофесійної підготовки майбутніх спеціалістів.

У другому розділі - "Теоретико-прикладні основи процесу навчання природничих дисциплін з використанням інформаційних технологій на підготовчих відділеннях технічних університетів" - наведено результати досліджень, які вказують на те, що, підтримуючи інтеграційні тенденції пізнання закономірностей розвитку навколишнього середовища, процес інформатизації освіти актуалізує використання потенціалу інформаційних технологій для розвитку особистості слухачів, підвищення рівня креативності їх мислення, формування умінь розробляти стратегію пошуку вирішення як навчальних, так і практичних задач, прогнозувати результати реалізації рішень на основі моделювання об'єктів, явищ, процесів.

На нашу думку, не менше важливо в процесі навчання на підготовчому відділенні допомогти кожному слухачу вибудувати свою індивідуальну траєкторію навчання. Впровадження інформаційних технологій у навчально-виховний процес може стати основою для становлення принципово нової форми неперервної освіти, яка спирається на особистісну мотивацію, підтримується технологічними засобами та вмотивовується результатами самооцінки.

Розробка дидактичних аспектів створення та використання інформаційних технологій (ІТ) не встигає сьогодні за розвитком технічних засобів, оскільки в методичному плані ПЗНП інтегрують в собі знання таких різнорідних наук як психологія, педагогіка, математика, кібернетика, інформатика, причому психолого-педагогічний базис є визначаючим в цій інтеграції. Відставання в розробці дидактичних проблем слід, на нашу думку, вважати головними причинами розриву між потенційними можливостями та реальним ефектом від використання ІТ.

Однією з основних причин такого положення є відсутність єдиної методології використання ІТ у системі професійної підготовки фахівців, що, у свою чергу, породжує проблеми майже у всіх областях, починаючи від створення інфраструктури інформатизації технічного університету і закінчуючи використанням наявних педагогічних програмних продуктів у навчально-виховному процесі. Розв'язання цієї задачі можливе лише на основі комплексних досліджень психолого-педагогічних проблем навчання і виховання в умовах широкого використання ПЗНП, а також прогнозування соціальних наслідків інформатизації вищої освіти.

Розроблена нами та описана у другому розділі методика аналізу наукових робіт з частинних методик навчання природничих дисциплін може бути з успіхом використана з метою відстеження розвитку тенденцій дисертаційних досліджень в Україні за іншими науковими спеціальностями.

Суперечність, що об'єктивно склалася, між гострою необхідністю інформатизації навчально-виховного процесу на основі широкого використання ПЗНП і неопрацьованістю психолого-педагогічних аспектів їх використання у закладах довузівського навчання, може бути частково ліквідована шляхом застосування нової моделі навчально-виховного процесу підготовчого відділення, заснованої на врахуванні специфічних цілей навчання. Розроблена модель включає такі компоненти: концептуальний, змістовий, технологічний, результативно - оцінковий:

· концептуальний компонент запропонованої моделі процесу навчання включає, крім складових, визначених соціальним замовленням (сформульованих у відповідних нормативних документах), авторське бачення доцільності застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін

· змістовий компонент навчання модифіковано з урахуванням специфічних цілей навчання - пріоритетам професійної спрямованості змісту і форм його подання та систематизації та узагальнення знань.

· технологічний компонент спроектовано з урахуванням обов'язкового досягнення цілей навчання і передбачає гнучке управління діяльністю конкретного суб'єкта навчання, враховуючи можливу необхідність компенсації “прогалин” у знаннях.

· результативно-оцінковий компонент виконує дві основні функції - моніторингову, яка за умов застосування інформаційних технологій набуває властивості квазінеперервної, і створення бази прийняття рішення про вступ до технічного університету слухача.

Суттєвою складовою запропонованої моделі є комплекс соціально-педагогічних умов застосування інформаційних технологій у формі ПЗНП і засобів телекомунікацій у навчально-виховному процесі підготовчих відділень. Іншими складовими моделі є: модифікований зміст навчання, у якому підсилено профорієнтаційну складову; надання переваг узагальненню та систематизації знань, що є необхідною передумовою формування світогляду майбутнього фахівця; формуванню уміння самостійно набувати знання з використанням інформаційних технологій.

У третьому розділі - "Організація, проведення та результати педагогічного експерименту" - на основі аналізу результатів проведеного експериментального дослідження нами було визначено ефективність запропонованої моделі навчання біології на підготовчому відділенні технічного університету. На етапі констатуючого експерименту було розроблено методику вивчення рівня сформованості знань та вмінь і проведено комп'ютерне тестування, контрольні заходи в контрольних та експериментальних групах. Отримані, в результаті експерименту, дані довели правильність компонування експериментальних та контрольних груп та були використані як вхідні для оцінки ефективності розробленої моделі навчання. Репрезентативність даних експерименту підтверджено з використанням критерію 2.

В результаті аналізу даних формувального експерименту встановлено підвищення рівня сформованості знань та вмінь слухачів експериментальних груп (ЕГ) у порівнянні зі слухачами контрольних груп (КГ). Результати вихідного контролю для першого потоку свідчать, що середня оцінка для слухачів ЕГ вище на 9,2%, ніж для слухачів КГ1, та на 6,6% вище, ніж для слухачів КГ2.

Кількість слухачів в експериментальній групі з високим рівнем сформованості знань та вмінь зросла майже на 8%, а з достатнім _ на 15%; для слухачів з першої контрольної групи показник високого рівня знизився порівняно з результатами, отриманими на початку, на 7%, а достатнього - 5%, а в другій контрольній групі - кількість слухачів з високим та достатнім рівнем знань зменшилась майже на 2%.

Для другого потоку середня оцінка для слухачів ЕГ вище на 6%, ніж для слухачів групи КГ1, та на 6,4% вище, ніж для слухачів КГ2. Кількість слухачів в експериментальній групі з високим та достатнім рівнем сформованості знань та вмінь зросла майже на 14%; в першій контрольній групі показники високого та достатнього рівня знань залишились незмінними, а в другій контрольній групі - показник високого рівня знань зріс на 2,4%, а достатнього - знизився на 2,4%. На рис. 1 показано результати, отримані порівнянням даних успішності абітурієнтів (КГ1), слухачів ПВ, що навчались за традиційною методикою (КГ2) і слухачів експериментальних груп ПВ (ЕГ).



Рис. 1 Порівняльна діаграма результатів початкового, підсумкового та відстроченого контролю

Для побудови розподілу „Експеримент” використано дані, отримані об'єднанням результатів контрольних зрізів рівнів навченості, проведених безпосередньо після завершення навчання і результати відстроченого контролю.

Дані, використані для побудови розподілу „Контроль”, отримані об'єднання результатів контрольних зрізів, отриманих для всіх контрольних груп обох потоків.

На рис. 2 подано результати статистичного опрацювання даних, отриманих для всіх етапів експерименту і всіх його учасників. Для унаочнення використано подання даних у вигляді відносних частот рівнів навчальних досягнень (літерою „А” позначено зміщення максимуму теоретичного розподілу).



Рис. 2 Порівняння розподілів відносних частот рівнів навчальних досягнень

Методом анкетування викладачів технічного університету додатково визначено фактори, що впливають на ефективність навчального процесу з використанням інформаційних технологій , зокрема, рівень мотивації та активності слухачів, навички роботи з комп'ютерною технікою та з комп'ютерною мережею Інтернет, підготовленість викладача до використання комп'ютерно-орієнтованих систем навчання. Аналіз анкет також однозначно підтвердив позитивний вплив використання нової моделі навчання на підготовчому відділенні на соціалізація слухачів.

Встановлено, що застосування, розробленої на основі структурно-функціонального підходу, моделі навчання позитивно впливає на формування вмінь самостійної навчальної роботи. Відстрочене тестування дозволило констатувати, що навчання за розробленою моделлю дає кращі показники міцності знань, ніж традиційне навчання.

В цілому, результати проведеного дослідження свідчать про ефективність моделі навчання, за якою навчалися слухачі експериментальних груп, оскільки її використання дозволило підвищити в подальшому якість знань слухачів, сформувати у них навички самостійної роботи та підвищити рівень професійної мотивації.

Таким чином, можна вважати доведеною гіпотезу про те, що застосування розробленої на основі структурно-функціонального підходу моделі навчання, орієнтованої на інтенсивне застосування засобів інформаційно-комунікаційних технологій, забезпечує суттєве підвищення рівня сформованості знань та вмінь, сприяє адаптації слухачів до навчання у технічному університеті.

Висновки

1. Питання підвищення рівня природничої підготовки випускників підготовчих відділень особливо є актуальним на сучасному етапі розвитку суспільства. Воно пов'язане з необхідністю формування висококваліфікованого фахівця, особистості, яка розуміє життя як найвищу цінність, може свідомо оцінювати та розв'язувати проблеми, які постають перед конкретним індивідуумом, його оточенням і людством взагалі. Результати аналізу проблеми застосування інформаційних технологій у теорії та практиці навчання слухачів інституцій довузівської освіти однозначно вказують на її актуальність і пріоритетність для дослідження. Встановлено, що впровадження інформаційних технологій поки що не розглядалося з точки зору пошуку оптимальних методик навчання, а мало, технологічну основу, тому застосування інформаційних технологій у навчанні не завжди супроводжується очікуваним ефектом.

2. Проведений аналіз можливостей застосування різних видів інформаційних технологій дозволив визначити характерні особливості цього процесу при вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів, зокрема, виділити спрямованість застосування інформаційних технологій навчання на активізацію пізнавальної активності слухачів, орієнтацію на максимальне практичне використання інформаційних технологій для розв'язування професійних завдань у майбутньому.

3. Проаналізовано сучасний стан розробленості програмних засобів навчального призначення можна сформулювати наведені нижче критерії відбору програмних засобів навчального призначення для навчання біології на підготовчих відділеннях:

1) максимально можливе структурування навчального матеріалу, поєднане з розвинутою гіпертекстовою (гіпермедійною) довідниковою системою;

2) забезпечення проведення віртуальних лабораторних і практичних робіт, послідовність виконання і зміст яких може бути модифікований як викладачем, так і самим слухачем;

3) наявність підсистеми контролю рівня навчальних досягнень, обов'язковою опцією якої повинен бути режим самоконтролю, використання якого забезпечує підтримку самостійної навчальної діяльності;

4) україномовний інтерфейс, можливість використання у локальній мережі.

4. Розроблено модель процесу навчання природничих дисциплін на підготовчому відділенні технічного університету повинна проектуватись з урахуванням специфічних цілей навчання, які відрізняються від цілей навчання у загальноосвітніх навчальних закладах перенесенням уваги на формування узагальнень, систематизацію предметних знань. Головним пріоритетом у формуванні моделі навчання, орієнтованої на інтенсивне застосування засобів інформаційно-комунікаційних технологій, визнано використання структурно-функціонального підходу до вдосконалення змісту, форм і засобів навчання.

5. Сьогоднішні пріоритети розвитку вищої школи та системи освіти України в цілому визначають соціально-педагогічні умови застосування інформаційних технологій у процесі навчання природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічного університету як спрямованих на забезпечення широкого доступу до вищої технічної освіти через вирівнювання підготовленості абітурієнтів, що забезпечує гуманістичність самої системи довузівського навчання. Застосування інноваційних форм і методів навчання, якими є навчання з використанням інформаційних технологій , викликаючи появу додаткових, побічних цілей навчання, є соціально-обумовленими, оскільки сприяє соціальній адаптації.

6. Розроблені у процесі виконання дисертаційного дослідження методичні рекомендації для викладачів і слухачів щодо застосування інформаційних технологій при вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічного університету є достатньо повними, вичерпними та можуть бути рекомендовані для використання у навчальному процесі споріднених навчальних закладів.

7. Результати дисертаційного дослідження в цілому дають підстави вважати, що гіпотеза дослідження підтвердилась, обрані теоретичні засади та методи експериментального дослідження є правильними.

Перспективність розробки дослідженої проблеми полягає у можливості створення спеціалізованих програмних засобів навчального призначення, призначених для підготовчих відділень і створення навчальних комплексів на їх основі.

Подальшого дослідження потребують: проблеми орієнтації предметного наповнення навчальних курсів, у тому числі комп'ютеризованих, на розвиток професійних складових довузівського навчально-виховного процесу, забезпечення формування перспективних ліній поведінки слухачів підготовчих відділень на професійне самовдосконалення, на реалізацію спрямованості їхньої особистості на дійсно неперервну освіту протягом життя.

Список опублікованих праць

1. Кокарєва А.М. Методика організації і проведення практичних робіт з природничих дисциплін // Вища освіта України. - К.: Педагогічна преса. -2002. - № 4(6). - С. 91-95.

2. Кокарєва А.М. Практичні заняття з дисциплін природничого циклу при підготовці абітурієнтів до вступу у ВНЗ // Нові технології навчання: науково-метод. збірник. - К.: НМЦ ВО, 2002. - Вип. 23. - С. 191-199.

3. Козлакова Г.О., Кокарєва А.М. Педагогічні дослідження з природничої освіти: аналітичний огляд авторефератів // „Вісник НТУУ-КПІ. - К.: ІВЦ „Політехніка”, 2002. -№3 (6). - С. 161-171.

4. Кокарєва А.М. Особливості вивчення природничих дисциплін за допомогою інформаційних технологій навчання // „Вісник НТУУ-КПІ. - К.: ІВЦ „Політехніка”,2003. -№3 (9). - С. 155-160.

5. Кокарєва А.М. Інформаційні технології у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів (на прикладі біології ) // Педагогіка і психологія. - К.: Педагогічна преса. - 2005. - № 1 (46). - С. 13-18.

6. Кокарєва А.М. Організація і проведення занять з використанням інформаційних технологій у слухачів підготовчих відділень технічних університетів. (на прикладі природничих дисциплін) // „Вісник НТУУ-КПІ. - К.: ІВЦ „Політехніка”, 2005. - №3 (15). - С. 155-161.

7. Довідник абітурієнта / Уклад.: О.М. Акмалдінова, В.Д. Гулівець, В.В.Давиденко, А.М. Кокарєва, В.І. Мазур, Т.І. Олешко - К.: НАУ, 2003. - 88 с. Особистий внесок автора - 11 с.

8. Довідник абітурієнта / Уклад.: О.М. Акмалдінова, В.В.Давиденко, А.М. Кокарєва та ін. - К.: НАУ, 2004.- 86 с. Особистий внесок автора - 13 с.

9. Довідник абітурієнта / Уклад.: Т.О. Вакуленко, В.В.Давиденко, А.М. Кокарєва та ін. - К.: НАУ, 2005. - 96 с. Особистий внесок автора - 18 с.

10. Біологія. Загальні методичні вказівки до виконання контрольних робі для слухачів факультету довузівської підготовки: Навчально-методичне видання. / Уклад. А.М. Кокарєва. - К.: НАУ, 2004. - 54 с.

11. Кокарєва А.М. Застосування комп'ютера при вивчені природничих дисциплін (на прикладі дисципліни “Біологія” // Зб. Матеріалів 2-ї Всеукраїнської науково-практичної конф. Комп'ютери в навчальному процесі / Під ред.. М.В. Дудика. - Умань: Алмі, 2002. - С. 32-33.

12. Кокарєва А.М. Підвищення ефективності лабораторних і практичних робіт з біології // Політ - 2001: Тез.доп. Всеукраїнської студентської наукової конференції. К.: НАУ, - 2001. - С. 38-39.

13. Кокарєва А.М. Сучасний підхід до лабораторно -практичних робіт з біології в ВНЗ // Сучасні педагогічні технології в сфері освіти: Зб. Наук.пр. МДПУ. - Мелітополь, 2001. - Випуск І. - С. 22-23.

14. Кокарєва А.М. Формування біологічних понять на ФДП за допомогою інформаційних технологій навчання // Актуальні проблеми формування особистості студента - майбутнього лікаря: Тез.доп. ІV Всеукраїнської науково-практичної конференції. - К. - 2004. - С. 81-82.

15. Кокарєва А.М. Інформаційні технології навчання при вивченні природничих дисциплін на факультеті довузівської підготовки НАУ // Політ - 2004: Тез.доп. ІV Міжнародної наукової конференції слухачів та молодих учених. К.: НАУ, - 2004. - С. 336.

16. Кокарєва А.М. Інновації в системі довузівської підготовки НАУ (на прикладі природничих дисциплін) // Гуманітарна освіта в технічних вищих навчальних закладах: проблеми та перспективи: Тез.доп. V Всеукраїнської науково-практичної конференції. - К.: НАУ, - 2004. - С. 130-131

17. Кокарєва А.М. Використання інформаційних технологій на підготовчих відділеннях при вивченні біології // Актуальні проблеми формування особистості студента - майбутнього лікаря: Тез.доп. V Всеукраїнської науково-практичної конференції. - К. - 2005. - С. 85-87.

18. Кокарєва А.М. Методика застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів // Гуманітарна освіта в профільних вищих навчальних закладах: проблеми та перспективи: Тез.доп. VІ Всеукраїнської науково-практичної конференції. - К.: НАУ, - 2005. - С. 79-80.

19. Кокарєва А.М. Особливості застосування мультимедійних засобів навчання у вивченні природничих дисциплін // Гуманітарні проблеми становлення сучасного фахівця: Тез.доп. VІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції. - К.: НАУ, - 2006. - С. 105-107.

20. Кокарєва А.М. Педагогічні умови використання інформаційних технологій на підготовчих відділеннях технічних університетів. // Модернізація освіти, пошуки, проблеми, перспективи: Тез.доп. Міжнародної конференції. К.: - 2006. - С. 140-141.

Анотація

Кокарєва А. М. Застосування інформаційних технологій у вивченні природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.04 - теорія та методика професійної освіти. - Інститут вищої освіти АПН України, Київ, 2006.

У дисертації здійснено науковий аналіз і теоретично обґрунтовано соціально - педагогічні умови застосування інформаційних технологій навчання природничих дисциплін на підготовчих відділеннях технічних університетів. Описано систему навчання, яка відрізняється застосуванням інформаційних технологій, фаховою спрямованістю. Доведено доцільність запропонованої системи на формування професійних і особистих якостей слухача.

Отримані результати можуть бути використані для забезпечення бази прийняття рішення про ефективність (або неефективність) застосування частинної методики та дозволяють зробити кілька узагальнень, які вказують на необхідність розробки програмних засобів навчального призначення та методик їх застосування, які є специфічними на підготовчих відділеннях технічних університетів.

Ключові слова: інформаційні технології, природничі дисципліни, технічний університет, підготовчі відділення, електронні навчальні посібники, віртуальні лабораторні роботи, тестування, спеціалізація, професійна спрямованість.

Аннотация

Кокарева А.Н. Применение информационных технологий при изучении естественных дисциплин на подготовительных отделениях технических университетов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук, специальность 13.00.04 - теория и методика профессионального образования. - Институт высшего образования Академии педагогических наук Украины, Киев, 2006.

В диссертации приведены результаты научного анализа проблемы использования средств информационно-коммуникационных технологий в учебно-воспитательном процессе и теоретическое обоснование педагогических условий использования информационных технологий обучения естественным дисциплинам на подготовительных отделениях технических университетов. В работе приводятся результаты ретроспективного анализа научных исследований, посвященных созданию программных средств учебного назначения и использованию их в учебном процессе естественных дисциплин, выполненных в Украине на протяжении 80-х - 90-х годов и производимых в настоящее время.

Качественный и количественный анализ результатов указанных выше исследований проведен с использованием критериев и методов представления результатов, позволяющих достаточно адекватно оценить степень разработанности проблемы. Данные, полученные и обобщенные на означенном выше этапе исследования, позволили сделать выводы об актуальности проблемы.

В первом разделе - "Теоретико-методические аспекты применения информационных технологий в процессе изучения естественных дисциплин на подготовительных отделениях технических университетов" - проведен психолого-педагогический анализ теоретических основ и особенностей применения информационных технологий в учебном процессе подготовительных отделений технических университетов.

Во втором разделе - "Теоретико-прикладные основы процесса обучения естественных дисциплин с использованием информационных технологий на подготовительных отделениях технических университетов" поданы результаты исследований, которые указывают на то, что, поддерживая интеграционные тенденции познания закономерности развития окружающей среды, процесс информатизации образования актуализирует разработку подходов к использованию потенциала информационных технологий для развития личности слушателей, повышение уровня креативности их мышления, формирование умений разрабатывать стратегию поиска решения как учебных, так и практических задач, прогнозировать результаты реализации решений на основе моделирования объектов, явлений, процессов. Описана система обучения, отличающаяся использованием информационных технологий, совершенствованным содержанием, профессиональной направленностью. Методика проведения педагогического эксперимента, проведенного с привлечением данных по двум потокам испытуемых, разделенных на три группы (абитуриенты, поступившие в вуз без обучения на подготовительных курсах, обучавшиеся на подготовительных курсах по традиционной методике - группы КГ1, КГ2 и экспериментальная группа, обучавшаяся по новой методике) содержит определенные элементы новизны, определенные спецификой объекта и предмета исследования. В частности, использованы данные, полученные не только непосредственно экспериментаторами, но и в результате ретроспективного анализа данных, в качестве источников которых использованы результаты вступительных экзаменов.

Отличием от традиционных схем проведения педагогического эксперимента может считаться использование данных, полученных от субъектов обучения на этапах поступления в вуз (сдачи вступительных экзаменов), окончания подготовительных курсов и сдачи семестровых экзаменов. Такой подход дал возможность учитывать не только результаты мониторинга учебного процесса, но и уровни первичной подготовленности абитуриентов, влияние использования разработанной методики на скорость и успешность адаптации слушателей подготовительного отделения к специфике учебно-воспитательной работы в ВУЗе.

Результаты, полученные в исследовании, могут быть использованы не только для обеспечения базы принятия решения об эффективности (или неэффективности) использования частной методики, но и позволяют сделать несколько обобщений, указывающих на необходимость разработки программных средств учебного предназначения и методик их применения, специфических для обучения на подготовительных отделениях технических университетов.

Предложенная в работе модель организации учебно-воспитательного процесса включает совокупность целей, содержания форм и методов обучения, которые обеспечивают не только формирование знаний, но и создают основы для успешной адаптации слушателей к учебному процессу.

Ключевые слова: информационные технологии, естественные дисциплины, технический университет, подготовительное отделение, электронные учебные пособия, виртуальные лабораторные работы, тестирование, специализация, профессиональная направленность.

Summary

Kokareva A.M. The Application of Information Technologies in Studying of Natural Sciences in Preparatory Departments of Technical Universities. - Manuscript.

The thesis for the Candidate Degree in Pedagogical Sciences, specialty 13.00.04. - Theory and Methods of Professional Education. - Institute of Higher Education of the Academy of Pedagogical Sciences of Ukraine, Kyiv, 2006.

The scientific analysis and social pedagogical conditions of information technologies application in studying of natural sciences in preparatory departments of technical universities have been theoretically revealed in the thesis. Education system which differs by information technologies application and specialized direction has been described. The appropriateness of the given system on professional forming and personal qualities of the listener has been proved.

The received results can be used for the base provision of decision-making about the efficiency (or inefficiency) of special methods use and allow to make several general conclusions which point out the necessity of program means development of education designation and methods of their application, which are specific in preparatory departments of technical universities.

Key words: information technologies, natural sciences, institution of higher technical education, preparatory department, electronic educational aids, virtual laboratory works, testing, specialization, professional direction.

...