Алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників вищих технічних навчальних закладів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ПЕДАГОГІКИ І ПСИХОЛОГІЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ АКАДЕМІЇ ПЕДАГОГІЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

УДК 577.4.348 (043)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

АЛГОРИТМІЧНИЙ ПІДХІД У НАВЧАННІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ГІРНИКІВ ВИЩИХ ТЕХНІЧНИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

13.00.04 - Теорія і методика професійної освіти

РУСАНОВА ОЛЕНА ОЛЕКСАНДРІВНА

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Донецькому національному технічному університеті, Міністерство освіти і науки України, м. Донецьк.

Науковий керівник:

Стефаненко Павло Вікторович, доктор педагогічних наук, професор, Донецький національний технічний університет, декан радіотехнічного факультету, м. Донецьк.

Офіційні опоненти:

Гуревич Роман Семенович, доктор педагогічних наук, професор, Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, директор Інституту перспективних технологій, економіки і фундаментальних наук, м. Вінниця;

Литвин Андрій Вікторович, кандидат педагогічних наук, старший науковий співробітник, Львівський науково-практичний центр професійно-технічної освіти АПН України, вчений секретар, м. Львів.

Провідна установа - Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, кафедра педагогіки, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Захист відбудеться "26" грудня 2006 року. о 15-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.451.01 в Інституті педагогіки і психології професійної освіти АПН України за адресою: 04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9, 5-й поверх, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України (04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9).

Автореферат розісланий: "25" листопада 2006 року.

Вчений секретар спеціалізованої ради С.В. Лапаєнко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність і доцільність дослідження. В умовах переходу України до ринкової економіки в усіх сферах виробництв, в тому числі і у вугільній галузі, виникають певні вимоги до якості професійної підготовки кадрів, зокрема інженерів-гірників: вільне володіння фундаментальними та спеціальними знаннями щодо сучасних вугільних технологій; здатність до аналітичного мислення, комп'ютерного моделювання та творчої діяльності, пов'язаної з функціями інженера-гірника. Тенденції активного впровадження у вугільне виробництво сучасних автоматизованих систем та робото-технічних технологій потребують підвищення рівня спеціальної комп'ютерно-інформаційної підготовки студентів гірничих спеціальностей у вищих технічних навчальних закладах на засадах широкого застосування у професійному навчанні комп'ютерно-інформаційних ресурсів та мереж.

Реальний стан, взаємопов'язаних потреб вугільного виробництва та процесу професійного навчання його кадрів - майбутніх інженерів-гірників, має низку суперечностей: непристижність роботи інженера-гірника на вугільній шахті спричиняє безконкурсний набір студентів на гірничі спеціальності, на яких студенти першого курсу мають невисоку якість базових фундаментальних знань та вмінь, для навчання у вищому технічному навчальному закладі; більша частина студентів гірничого профілю має слабкі уявлення щодо професійної діяльності інженера-гірника на вугільній шахті, що послаблює мотивацію до навчання. В таких умовах викладачі, які навчають майбутніх інженерів-гірників, здійснюють пошук ефективних підходів у професійному навчанні студентів гірничих спеціальностей з урахуванням вимог ринку праці, тенденцій розвитку загальноєвропейського освітнього простору та загальної комп'ютеризації.

Відповідно до Болонського процесу в Україні відбувається трансформація національної системи професійної освіти за освітньо-кваліфікаційними рівнями вищої освіти: бакалавр, спеціаліст і магістр з кредитно-модульною організацією навчального процесу. Важливу роль у цьому складному процесі відведено пошуку ефективних технологій навчання, заснованих на використанні кращих традиційних та інноваційних форм організації професійного навчання.

Однією з таких технологій, що забезпечує підвищення ефективності кредитно-модульної системи, якості засвоєння навчального матеріалу та контролю знань студентів є алгоритмічне навчання, яке сприяє упорядкуванню навчального процесу та навчальної діяльності викладачів і студентів із застосуванням комп'ютерних засобів.

Наукові дослідження з означеного напряму навчання студентів проводилися науковцями у різні часи. За характером ці дослідження можна розподілити на теоретико-методологічні (С.І. Архангельський, Ю.К. Бабанський, С.У. Гончаренко, Г.О. Ільїна, І.Я. Лернер, М.М. Скаткін та ін.), дидактичні (В.П. Безпалько, М.О. Данилов, І.Т. Огородніков, М.Д. Никандров, Л.Н. Ланда та ін.) і психологічні (Г.О. Балл, В.С. Виготський, П.Я. Гальперін, О.Н. Матюшкін, Н.Ф. Тализіна, В.В. Рибалка, Н.А. Менчинська, Б.О. Федоришина та ін.).

Різні аспекти цього питання знайшли висвітлення у дослідженнях вітчизняних спеціалістів Н.В. Кузьміної, Н.І. Дідусь, Н.С. Журавської, М.О. Лозовської, Р.В. Олійника, Р.С. Гуревича, П.В. Стефаненка та інших. Окремі аспекти зарубіжного досвіду професійної підготовки у контексті проблеми дослідження висвітлено у роботах Н.В. Абашкіної, Т.С. Кошманової, М.П. Лещенко, Л.П. Пуховської та інших.

Аналіз стану науково-методичних праць, пов'язаних з алгоритмічним навчанням у вищій школі показав, що поряд із певними досягненнями ця педагогічна проблема потребує подальшого вивчення, оскільки на цей час не в достатній мірі розкриті його дидактичні особливості у системі сучасної вищої технічної освіти, у т.ч. підготовки майбутніх інженерів-гірників. Не повною мірою виявлені теоретичні передумови організації алгоритмічного навчання, заснованого на використанні сучасних комп'ютерних засобів, не розроблені практичні рекомендації для викладачів із організації алгоритмічного навчання; у теорії і практиці вищої школи недостатньо висвітлені умови використання алгоритмічного підходу у вивченні студентами фундаментальних та спеціальних дисциплін.

Актуальність проблеми, її недостатня дослідженість, потреби практики зумовили вибір теми дисертаційного дослідження "Алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників вищих технічних навчальних закладів".

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалася згідно планів науково-дослідних робіт відділу педагогічних технологій неперервної професійної освіти Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України "Психолого-педагогічні технології навчання у вищій школі" (РК № 0199И 000390), "Психолого-педагогічні засади реформування організації змісту діяльності вищої школи в Україні (теоретико-методологічний аспект)" (РК № 0196U008876), а також за планом держбюджетної теми НДЧ ДонНТУ (Н 6-99 "Дослідження екологічних аспектів проблеми захисту навколишнього середовища під час реструктуризації вугільної промисловості…"), де досліджувалися питання підготовки інженерів-гірників для процесів трансформації національної вугільної галузі.

Тема дисертації затверджена на засіданні вченої ради Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України (протокол № 2 від 26.02.2004) та на засіданні бюро Ради з координації наукових досліджень у галузі педагогіки та психології в Україні (протокол № 4 від 28.04.2004).

Об'єкт дослідження - процес навчання майбутніх інженерів-гірників у вищих технічних навчальних закладах.

Предмет дослідження - форми і методи професійно-спрямованого навчання майбутніх інженерів-гірників на основі алгоритмічного підходу.

Мета дослідження - теоретично обґрунтувати і розробити технологію організації професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу для підвищення якості їх професійної освіти.

Концептуальні ідеї дослідження. Процес професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей доцільно організувати так, щоб вся навчальна робота студентів стала органічно цілісною шляхом комплексної алгоритмізації навчання із застосуванням комп'ютерних засобів. Це дає змогу викладачам координувати навчальну діяльність студентів у традиційному та віртуальному навчальному середовищі, в якому робочі навчальні місця пов'язані комп'ютерними інформаційними мережами, створювати гнучкий графік навчальної діяльності викладачів та студентів на основі відпрацювання алгоритмів навчальної інформації. Вирішення означених задач забезпечує необхідну гуманітарну, соціально-економічну, екологічну, природничо-наукову, загально-технічну та спеціальну підготовку інженера-гірника відповідно до стандартів вищої освіти та сучасних вимог до інженерних кадрів вугільних виробництв.

Загальна гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні, що якість професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей у вищих технічних навчальних закладах значно підвищиться за умови впровадження технології алгоритмічного навчання.

Загальну гіпотезу конкретизовано в таких часткових гіпотезах: професійно-спрямоване навчання, засноване на алгоритмах навчання із застосуванням комп'ютерних засобів створює нову дидактичну систему, що є більш результативною, ніж традиційна; якість професійно-спрямованого навчання підвищиться, якщо будуть реалізовані інтегровані алгоритми інформації дисциплін у навчанні студентів на основі комплексного алгоритмічного підходу.

Відповідно до предмета, мети та гіпотези визначено основні завдання дослідження:

1. Провести теоретико-методологічний аналіз стану дослідженості проблем професійно-спрямованого алгоритмічного навчання студентів у вищих технічних навчальних закладах.

2. Науково обґрунтувати форми і методи комплексної алгоритмізації процесу навчання майбутніх інженерів-гірників із застосуванням комп'ютерних засобів.

3. Теоретично обґрунтувати та експериментально перевірити ефективність технології комплексного алгоритмічного підходу у професійно-спрямованому навчанні майбутніх інженерів-гірників.

4. Розробити методичні рекомендації для викладачів вищих технічних навчальних закладів щодо організації професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу.

Методологічну основу дослідження становлять загальнотеоретичні та методологічні принципи наукового пізнання; концептуальні положення педагогіки щодо розвитку та всебічного гармонійного формування особистості спеціаліста; принципи єдності теорії і практики, цілісного дослідження дидактичних процесів та комплексного використання педагогічних методів. Основою дослідження є системний та діяльнісний підходи, за яких формується комплексний алгоритмічний підхід у професійній підготовці студентів, як ефективна технологія навчання на основі інтегрування навчальних складових та сучасних комп'ютерно-інформаційних засобів, що дають змогу підвищити якість педагогічної діяльності відповідно до вимог часу.

Теоретичну основу дослідження становлять положення та висновки щодо теоретико - методичних основ безперервної професійної освіти (С.У. Гончаренко, І.А. Зязюн, В.Г. Кремень, Н.Г. Ничкало); сучасних педагогічних технологій (Г.К. Селевко, С.О. Сисоєва, І.Є. Булах, М.І. Жалдак, О.М. Коваль, Г.О. Козлакова, В.В. Олійник); педагогічних умов інформатизації освіти (Б.С. Гершунський, М.І. Жалдак, Ю.І. Машбиць, Р.С. Гуревич, Є.С. Полат, П.В. Стефаненко); теорії педагогічних систем (Ю.К. Бабанський, В.П. Беспалько, Т.О. Ільїна, В.А. Козаков, Н.В. Кузьміна, М.М. Фібула, П. Юцявіченє); психології особистісно-орієнтованого навчання (Б.Г. Ананьєв, Г.О. Балл, Л.С. Виготський, О.М. Леонтьєв, В.О. Моляко, В.В. Рибалка, І.В. Роберт, С.Л. Рубінштейн, Н.Ф. Тализіна).

Методи дослідження. Для розв'язання визначених завдань, досягнення мети, перевірки гіпотези використовувався комплекс взаємодоповнюючих методів дослідження, зокрема: а) теоретичні - аналіз, синтез, порівняння, узагальнення, систематизація теоретичних та дослідних даних для розгляду стану досліджуваної проблеми алгоритмічного підходу у технологіях вищого професійного навчання студентів, визначення і характеристики основних понять дослідження з комплексної алгоритмізації навчального процесу; методи прямого структурного аналізу для розгляду будови й особливостей алгоритмів навчання, як взаємопов'язаної системи щодо визначеного комплексу дисциплін; б) емпіричні: спостереження за педагогічним процесом, анкетування, хронометраж, бесіди зі студентами і викладачами гірничих спеціальностей, тестування та діагностичний контроль, констатувальний і формувальний педагогічні експерименти, статистичні методи обробки експериментальних даних (кореляційний аналіз).

Організація дослідження. Дисертаційна робота виконувалася в період 1999-2006 рр. і пройшла ряд етапів науково-педагогічного дослідження.

На першому етапі (1999-2001 рр.) проведено аналіз стану професійної підготовки майбутніх інженерів-гірників у вищих навчальних закладах на основі літературних науково-педагогічних джерел і реального стану навчального процесу гірничих спеціальностей провідних університетів (Національний гірничий університет (НГУ), м. Дніпропетровськ, Донецький національний технічний університет (ДонНТУ), м. Донецьк, Донбаський державний технічний університет (ДДТУ), м. Алчевськ та ін.). На підставі цього визначено напрями дослідження, об'єкт, предмет, мету і завдання роботи в контексті загального змісту і прийнятої методики.

На другому етапі (2001-2002 рр.) проведено констатувальний експеримент з метою з'ясування реального стану досліджуваної проблеми на практиці, виявлення специфіки професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей, визначення форм і методів навчальної діяльності викладачів. Узагальнено дослідні результати констатувального експерименту і здійснено підготовку до формувального експерименту.

На третьому етапі (2002-2004 рр.) проведено формувальний експеримент з перевірки гіпотези та концептуальних положень щодо ефективності застосування запропонованих педагогічних умов забезпечення комплексного алгоритмічного навчання студентів гірничих спеціальностей; визначалися критерії ефективності в застосуванні розроблених алгоритмів навчання з визначеного комплексу дисциплін; перевірялися шляхи вдосконалення, форм, методів і засобів організації професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу; впроваджувалася технологія комплексного алгоритмічного навчання студентів гірничих спеціальностей із застосуванням комп'ютерних засобів та розроблених програмних інформаційних ресурсів.

На четвертому етапі (2004-2006 рр.) здійснено систематизацію та опрацювання експериментальних даних, підведені підсумки отриманих результатів, сформульовано основні висновки, розроблені та видані методичні рекомендації для викладачів вищих технічних навчальних закладів щодо організації професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу.

Експериментальна база дослідження. Дослідно-експериментальна робота проводилась на факультеті організації і технології виробництва Красноармійського індустріального інституту ДонНТУ на кафедрах: "Загальнонаукові дисципліни", "Природничі науки", "Розробка корисних копалин". Усього дослідженнями у 1999-2006 рр. було охоплено 486 студентів і 32 викладачі.

Наукова новизна й теоретичне значення одержаних результатів полягають у тому, що вперше теоретично обґрунтовано та розроблено технологію комплексної алгоритмізації навчального процесу підготовки майбутніх інженерів-гірників, засновану на використанні комп'ютерних засобів; удосконалено зміст, форми та методи формування алгоритмів навчання фундаментальним та гуманітарно-соціальним дисциплінам; дістали подальшого розвитку положення щодо технології алгоритмічного навчання на основі комп'ютерно-інформаційних засобів і кредитно-модульної організації навчального процесу.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що розроблено та впроваджено в навчальний процес вищих технічних навчальних закладів технологію комплексної алгоритмізації навчання із застосуванням комп'ютерно-інформаційних засобів, методичні рекомендації для викладачів вищих технічних навчальних закладів з організації комплексного алгоритмічного навчання студентів гірничих спеціальностей; форми і методи навчальної діяльності викладачів з питань розробки і застосування інтегрованих алгоритмів навчання та міжпредметного поєднання дисциплін; дидактичні матеріали з формування професійно-спрямованої інформації дисциплін для застосування у розробці алгоритмів навчання.

Отримані результати можуть бути використані в організації навчального процесу підготовки майбутніх інженерів різних спеціальностей за освітньо-кваліфікаційними рівнями вищої освіти: бакалавр, спеціаліст та магістр, здатних до якісного виконання професійних обов'язків інноваційного характеру з навичками застосування автоматизованих та комп'ютеризованих систем.

Впровадження результатів дослідження. Основні теоретичні положення та рекомендації щодо комплексного алгоритмічного навчання впроваджено в практику роботи викладачів Донбаського державного технічного університету (довідка № 2694-03 від 22.12.2005 р.) та Хмельницького національного університету (№ 11-06 від 21.02.2006 р.).

Особистий внесок здобувача в одержанні наукових результатів полягає у формулюванні науково-педагогічної проблеми, мети, ідеї та задач дослідження з питань алгоритмічного навчання та професійної підготовки майбутніх інженерів-гірників, з обґрунтування дидактичних умов реалізації комплексного алгоритмічного навчання студентів гірничих спеціальностей із застосуванням комп'ютерних засобів; у розробці методики та проведенні дослідно-експериментальної роботи з перевірки ефективності комплексного алгоритмічного підходу у професійно спрямованому навчанні майбутніх інженерів-гірників, розробці методичних рекомендацій для викладачів вищих технічних навчальних закладів гірничого профілю з реалізації технології алгоритмічного навчання.

Вірогідність результатів дослідження забезпечується використанням у ході роботи фундаментальних дидактичних і психологічних концепцій навчання та розвитку професійної підготовки; комплексним застосуванням методів науково-педагогічного дослідження, вибором процедур, адекватних меті і завданням роботи; репрезентативністю вибірки експериментальної роботи, кількісним та якісним аналізом одержаних даних, статистичною обробкою отриманих даних експериментального матеріалу, позитивними наслідками впровадження результатів дослідження.

На захист виносяться:

1. Теоретично обґрунтовані положення щодо професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу, що містить фрактальну визначеність навчальних алгоритмів дисциплін.

2. Науково обґрунтовані та експериментально перевірені форми і методи комплексної алгоритмізації процесу навчання майбутніх інженерів-гірників із застосуванням комп'ютерно-інформаційних засобів.

3. Розроблена та практично перевірена методика організації професійно-спрямованого навчання студентів гірничого профілю на основі комплексного алгоритмічного підходу.

Апробація результатів дослідження здійснювалась безпосередньо у педагогічній діяльності автора та його колег, у процесі експерименту в умовах Красноармійського індустріального інституту ДонНТУ (1999-2006 рр.).

Основні положення і результати дослідження доповідалися, обговорювалися і дістали позитивну оцінку вчених і педагогів-практиків на міжнародних та всеукраїнських науково-практичних конференціях: Міжнародній науково-практичної конференції "Перспективні розробки науки і техніки" (м. Бєлгород, 2004 р.), Міжнародній науково-практичній конференції "Науковий потенціал світу 2004" (м. Дніпропетровськ, 2004 р.), Науково-практичній конференції "Проблеми і шляхи вдосконалення науково-методичної та навчально-виховної роботи" (м. Донецьк, 2005 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції "Біосферно-ноосферні ідеї В.І. Вернадського та еколого-економічні проблеми розвитку регіонів" (м. Кременчук, 2005 р.), ХІ Регіональному науково-методичному семінарі "Застосування та удосконалення методики викладання математики" (м. Донецьк, 2005 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції "Комп'ютерна підтримка навчальних дисциплін у середній і вищій школі" (м. Луганськ, 2005 р.), а також висвітлені у збірниках наукових праць і науково-методичних журналах.

Основні результати дослідження опубліковано у 16 наукових працях, з них 11 написано без співавторів, у тому числі: 1 брошура з методичними рекомендаціями, 4 статті у провідних наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України, 7 статей у збірниках наукових праць, 4 статті у збірниках матеріалів конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел 245 назв, з них 15 іноземними мовами, 5 додатків на 8 сторінках. Загальний обсяг дисертації - 218 сторінок, основний текст - 186 сторінок. Робота містить 7 таблиць на 7 сторінках, 20 рисунків на 20 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність та доцільність дослідження, визначено об'єкт, предмет, мету, сформульовано гіпотезу і завдання дослідження; розкрито його методологічну та теоретичну основи, методи і етапи дослідження, наукову новизну, теоретичне й практичне значення напрями впровадження й апробації результатів експериментальної роботи; сформульовані основні положення, що виносяться на захист.

У першому розділі - "Педагогічні проблеми професійного навчання студентів гірничих спеціальностей у теорії та практиці вищої технічної школи" проаналізовано методологічні й дидактичні проблеми щодо професійної підготовки студентів гірничих спеціальностей у вищих технічних навчальних закладах, з'ясовано функції алгоритмів навчання в системі професійної освіти, розкрито складові структур навчальних алгоритмів, розкрито специфіку алгоритмічного навчання та міжпредметних зв'язків.

На основі теоретичного аналізу наукової літератури щодо дидактичних аспектів професійної підготовки студентів гірничих спеціальностей у вищих технічних навчальних закладах, встановлено існування низки педагогічних проблем. Перша проблема пов'язана з введенням кредитно-модульної системи навчання та індивідуальних навчальних планів студентів, що зумовлює пошук таких підходів та технологій навчання, які б сприяли процесу підвищення якості професійної підготовки майбутніх спеціалістів.

Друга проблема полягає в тому, що дисципліни (навчальні модулі) стають об'єктом вибору студента, тому навчальний матеріал і методичні рекомендації повинні бути доступні для студента, особливо в електронному вигляді, наприклад, на кафедральних та університетських комп'ютерних порталах локальної мережі. Це вимагає істотно підвищити відповідальність викладачів за якість своєї роботи, зокрема, із щорічного оновлення змісту лекцій, методичних рекомендацій щодо вивчення дисциплін. Зрозуміло, що без розробки електронних варіантів раціонального викладання та вивчення матеріалів дисциплін із використанням комп'ютерно-інформаційних засобів навчання розв'язати цю проблему на сучасному рівні неможливо.

Третя проблема зумовлена тим, що у зв'язку з посиленням ролі у навчальному процесі індивідуальної роботи студента, необхідно розробити і впровадити спеціальну технологію контролю та управління якістю засвоєння знань і умінь студента, особливо у напрямі його професійної підготовки з використанням сучасних комп'ютерних засобів. Отже, потрібні такі підходи у навчальному процесі, які б стимулювали та підвищували його ефективність. Це неминуче накладе відбиток і на інші складові процесу навчання. Щоб ефективно вирішити ці питання, треба реструктурувати процес вищого професійного навчання, раціонально організувавши працю викладачів та студентів із застосуванням сучасних комп'ютерно-інформаційних ресурсів.

Теоретичне дослідження даних проблем дозволило сформувати уявлення, що сприяти їх вирішенню буде технологія алгоритмічного навчання із застосуванням комп'ютерних засобів, що передбачає структурне алгоритмічне упорядкування навчального процесу у існуючому комп'ютерно-інформаційному навчальному просторі.

Термін "алгоритм" прийшов у педагогіку з математики. І якщо виходити не з його математичного поняття, а із загальних позицій, то в основі алгоритмізації процесу лежать правила, що упорядковують діяльність людини під час вирішення якої-небудь специфічної проблеми у тому числі і педагогічної.

У якості складових формування структури навчальних алгоритмів професійно-спрямованого навчання розглядаються позиції відомих психологів О.М. Леонтьєва, Б.М. Теплова, які полягають у тому, що в процесі професійного навчання йде глибоке усвідомлення цілей майбутньої діяльності. Саме постійне прагнення до мети через алгоритмічне структурування професійного навчання студента визначає для нього психологічну фахову спрямованість його особистості.

Як наголошується в дослідженнях А.Р. Білопольської, застосування навчальних алгоритмів є ефективним, оскільки структуризація інформації підсилює встановлені норми та правила вивчення дисципліни. Розглядаючи алгоритмізацію у навчанні, Л.М. Ланда зазначає, що при цьому виді організації навчальної діяльності, ті хто навчаються опановують методами раціонального мислення і шляхами оптимального отримання інформації.

Алгоритмічний підхід у навчальному процесі вищої професійної школи висвітлено у дослідженнях Ю.М. Іванова, В.В. Гузєєва, Н.В. Кузьміна, М. Лазарева та ін. Зокрема, Ю.М. Іванов відзначає, що алгоритмічний підхід може бути використаний у підготовці інженерів багатьох галузей, особливо тих, що вимагають чіткої послідовності і регламентації дій. Багато елементів алгоритмічного підходу впроваджені в систему навчального процесу вищої професійної освіти. Як стверджує В.Ф. Паламарчук питання про застосування алгоритмів навчання залежить від цілей навчання. Алгоритм викладу та вивчення дисципліни розвиває і поглиблює професійні знання. Дослідження А.Р. Білопольської, С.І. Шапіро, Л.Б. Наумова, Н.М. Розенберг, А.Г. Мірошниченко доводять, що навчання алгоритмам систематизують знання, покладені в основу професійної діяльності.

Алгоритмічний підхід дає можливість структурувати інформацію навчальних модулів відповідно до кінцевої мети професійного навчання. Проте його застосування у підготовці майбутніх інженерів-гірників вимагає аналізу і узагальнення питань, що повинні знайти віддзеркалення у навчальному процесі та в алгоритмах модулів фундаментальних, загально-інженерних і спеціальних дисциплін. Окрім цього необхідно розробити методичне забезпечення конструювання матеріалу навчальних модулів на основі алгоритмів дисциплін і сучасних комп'ютерно-інформаційних засобів навчання.

Поділ навчального матеріалу на алгоритмічні елементи дозволяє ширше використовувати можливості комп'ютерних засобів у підвищенні якості навчальної діяльності викладачів і студентів. До того ж слід враховувати, що найефективнішою формою навчального процесу є індивідуальна робота студента, яку викладач повинен організувати і перевірити. На наш погляд, для підвищення ефективності цього процесу він повинен бути алгоритмізованим, тобто йому необхідно надати форми, які характерні для індивідуальної роботи, але структурованої вказівками викладачів за алгоритмами навчальних модулів інформації з використанням сучасних комп'ютерних засобів.

Впровадженню комп'ютерних засобів в навчальний процес значну увагу приділяли Н.В. Апатова, В.Ю. Биков, І.Є. Булах, А.Ф. Верлань, Р.С. Гуревич, М.І. Жалдак, М.Ю. Кадемія, Г.О. Козакова, О.М. Коваль, В.П. Науменко, І.Т. Богданов, О.В. Сергєєв та ін. На основі теоретичного аналізу наукової інформації можна зазначити, що комп'ютерні технології навчання застосовують комп'ютер як засіб для досягнення певних цілей процесу навчання.

Комп'ютерні засоби створюють унікальні можливості для підвищення ефективності навчального процесу, забезпечують реалізацію навчально-методичних заходів щодо візуалізації навчальної інформації, архівного збереження її великих обсягів з легким доступом користувача, організаційного керування навчально-виховною роботою і контролю за результатами якості навчального процесу. На думку багатьох науковців (Р.С. Гуревич, М.І. Жалдак, Н.В. Морзе, Н.П. Козачук, Л.О. Лісіна, О.О. Тинюк та ін.), комп'ютери роблять процес навчання більш цікавим та захопливим.

Дидактичні умови створення сучасного комп'ютерного підручника розглянуто в дослідженні Л.Е. Гризуна, який зазначає, що підручник у сучасному варіанті завдяки застосуванню комп'ютерних засобів перетворюється на принципово нове джерело навчально-пізнавального середовища. Формування готовності студента до професійної діяльності із застосуванням комп'ютерних засобів розкрито у працях А.С. Сіцінського, який стверджує, що комп'ютерні засоби дають можливість кожному учаснику навчального процесу самостійно обирати, обробляти необхідну інформацію у навчальному процесі. Інформаційно-телекомунікаційні технології у навчальному процесі та наукових дослідженнях, як підкреслює Р.С. Гуревич, підвищують ефективність і якість науково-педагогічної діяльності викладачів та професійного навчання студентів.

Отже, сучасні комп'ютерні засоби досить широко використовуються у навчальному процесі і представляють суттєвий педагогічний інтерес, але на жаль, аналіз досліджень показує, що методичні аспекти застосування комп'ютерних засобів у підготовці майбутніх інженерів-гірників практично не обґрунтовані. Це стосується питань підготовки бакалаврів та магістрів гірничої справи, для яких навчання спеціальним дисциплінам із застосуванням комп'ютерних засобів є одним із шляхів підвищення якості та результативності професійної підготовки.

Комп'ютеризація процесу навчання потребує розробки та застосування алгоритмів у викладенні та вивченні матеріалів навчальних дисциплін. Недостатня дослідженість дидактичних аспектів щодо впровадження алгоритмічного навчання майбутніх інженерів-гірників уповільнює застосування комп'ютерних засобів у процесі професійної підготовки бакалаврів, спеціалістів та магістрів гірничої справи.

Теоретичний огляд даних проблем дозволив констатувати, що сприяти їх вирішенню буде алгоритмічний підхід, заснований на використанні сучасних комп'ютерно-інформаційних засобів, та такий, що вирішує комплекс завдань (комплексний алгоритмічний підхід) і передбачає упорядкування всього навчального процесу, всіх видів навчальної діяльності студентів гірничих спеціальностей.

Отже, для ефективної підготовки майбутніх інженерів-гірників ми поставили за мету визначити дидактичні характеристики та умови реалізації технології комплексного алгоритмічного підходу у навчальному процесі студентів гірничих спеціальностей і розробити його організаційно-методичні складові.

У другому розділі - "Методичне забезпечення навчання майбутніх інженерів-гірників на основі комплексного алгоритмічного підходу" - теоретично обґрунтовано педагогічні умови та сутність комплексної алгоритмізації процесу професійної підготовки спеціалістів вищої кваліфікації, змісту модулів навчання студентів гірничих спеціальностей, визначені головні дидактичні компоненти алгоритмічного структурування навчальної інформації дисциплін, складові методичного забезпечення комплексної алгоритмізації навчання студентів гірничого профілю.

Теоретичний аналіз і практика вищої гірничотехнічної школи показують, що ще не встановлений органічний зв'язок у процесі навчання між фундаментальними та спеціальними дисциплінами. Тому, як альтернативний традиційній системі навчання студентів гірничих спеціальностей, ми розробили комплексний алгоритмічний підхід (КАП), у якому навчальний матеріал має професійну спрямованість і алгоритмічну структурованість для комплексу програмних дисциплін (наприклад, за циклами: природничо-науковий - фізика, математика, інформатика; гуманітарний - іноземна мова (англійська мова), ділова українська мова; спеціальний - охорона праці у галузі гірництва, шахтна вентиляція, проектування шахт). Для навчального процесу підготовки майбутніх інженерів-гірників мова йде про педагогічні умови та методичні основи щодо розробок алгоритмів із дисциплін, процесів і явищ як складових фундаменту гірничотехнічної освіти. Це дозволить забезпечити нову якість підготовки спеціалістів із застосуванням комп'ютерно-інформаційних технологій.

Стрижнем комплексного алгоритмічного підходу є структурна визначеність і послідовність у часі, змісті всього матеріалу, що вивчається, у конкретних алгоритмах, які відображають методологію дисциплін і сучасне гірниче виробництво. Цільовою основою розробки КАП є встановлення дидактичних характеристик, які дозволяють сформувати ефективний алгоритмічний підхід у навчальному процесі підготовки інженерів-гірників із застосуванням комп'ютерних засобів та інформаційних ресурсів згідно новітнім стандартам освіти.

Враховуючи, що майбутній гірничий інженер за час навчання вивчає близько 50 дисциплін за циклами соціально-гуманітарної, природничо-наукової, загально-інженерної і спеціальної підготовки, треба вирішити питання: "Як ці предмети підготувати до навчання і що стане єдиною платформою для формування знань, умінь і навичок майбутнього професіонала?". Для цього ми запропонували наступний дидактичний ланцюжок, складовими компонентами якого є: комплексна алгоритмізація, наочно - функціональна структурованість і інтеграційно-інформаційна комунікативність дисциплін у технології комп'ютерного навчання. Нами визначено, що поняття "алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників" є комплексним і складається з предметно-функціональної структурованості та інтегративно-інформаційної комунікативності навчального матеріалу дисциплін, які викладаються, вивчаються та контролюються за алгоритмами із застосуванням комп'ютерних засобів.

Отже, у навчальному процесі застосовується структура алгоритмічного підходу у викладі й організації вивчення навчального матеріалу, побудова якого відповідає фрактальній (самоподібній) композиції, а інформаційна комунікація виконується у часі інтеграцією елементів та модулів навчального матеріалу дисциплін єдиним комплексним алгоритмом цільової професійної підготовки майбутніх інженерів-гірників.

Головною дидактичною компонентою комплексного алгоритмічного підходу є алгоритмічна структура навчальної інформації модуля дисципліни у процесі підготовки кваліфікованого інженера-гірника. Ця компонента вимагає від викладача чіткого розуміння того, як його дисципліна формує студента у якості майбутнього інженера-гірника. У зв'язку з цим ми розширили функціональне призначення алгоритму від "алгоритму дії" до "алгоритму змісту". Алгоритм інформації, наприклад, алгоритм інформації навчального модуля дисципліни (скорочено, "алгоритм модуля", "алгоритм дисципліни") - це визначена послідовність змісту інформації, від структури якої залежить її сприйняття, розуміння і враження.

На основі цього першим кроком у вивченні дисципліни нами запропоновано "Алгоритмічний вступ", де конкретно роз'яснюються задачі дисципліни, у вирішенні проблем гірничої справи, які спроможні будуть вирішувати студенти після її вивчення. Другий крок алгоритмічного підходу є структурним щодо послідовності вивчення навчальних алгоритмів для якісного засвоєння цієї дисципліни із застосуванням комп'ютерних засобів. Реальність розглянутих питань стає якнайкращою рекламою кожної програмної дисципліни. Третій крок алгоритмічного підходу торкається структури елементів інформації навчальних алгоритмів щодо висновків та рекомендацій дисципліни стосовно гірничої справи. Цей крок дидактично важливий тому, що є зворотним зв'язком між конкретною дисципліною та загальним проявом її у дипломній роботі студента гірничої спеціальності, а далі у його діяльності як майбутнього спеціаліста вугільного виробництва.

У дослідженні встановлено, що комплексний алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників є певною концентрацією взаємопов'язаних дидактичних принципів: цілісність (інтегральна) системи професійно-спрямованого навчання в поєднанні фундаментальності і професійності; структурна визначеність у часі і просторі навчальної діяльності викладачів і студентів в університеті з урахуванням гірничотехнічної спеціалізації і семестрових планів.

Згідно з комплексним алгоритмічним підходом навчальна дисципліна, що вивчається студентом гірничої спеціальності, обов'язково повинна мати алгоритмізовані модулі навчальної професійно-спрямованої інформації щодо майбутньої інженерної діяльності спеціаліста вугільної промисловості.

Основна програмна інформація дисципліни та додатковий професійно значущий матеріал у алгоритмізованому вигляді взаємно підсилюють один одного, загострюють сприйняття студента, здійснюють певну індивідуалізацію навчання в процесі опрацювання інформації із застосуванням комп'ютерних засобів.

Для дослідження педагогічних питань комплексного алгоритмічного підходу ми розробили інтегральну модель студента у процесі формування його інформаційних знань. У цій роботі було застосовано типові дидактичні прийоми, діалектично пов'язані компонентами - мети та змісту навчання, форм і засобів його реалізації. Відповідно до цього було сформовано інтегральну модель спеціаліста і студента гірничої спеціальності. Алгоритмічний шлях формування моделі такий: від виявлення типології професійних задач інженера-гірника і адекватної йому діяльності до алгоритмічної методики навчання студента за алгоритмами навчальної інформації з подальшою експериментальною перевіркою ефективності навчального процесу та майбутньої виробничої діяльності.

Головне у комплексному алгоритмічному професійно-спрямованому навчанні - не просто повідомити студентам гірничих спеціальностей певну суму знань, а навчити їх користуватися алгоритмами цих знань на практиці. Студент повинен показати свої уміння оперувати алгоритмами отриманих знань з дисциплін. Концептуальною позицією розробки методичного забезпечення комплексного алгоритмічного підходу є формування змістовних та процесуальних алгоритмів навчальних модулів для реалізації навчання з використанням сучасних комп'ютерних засобів та інформаційних ресурсів. Виходячи з цього, було розроблено алгоритм модуля навчальної інформації, структура якого така: 1) вступ (головна теза теми з програми дисципліни із професійно-спрямованою навчальною інформацією); 2) основні поняття, що необхідні для розкриття теми; 3) конструкція та послідовність елементів навчального матеріалу; 4) висновки (приклади професійно значущих та практичних застосувань); 5) кінець (загальні висновки та рекомендації, напрями подальшого розвитку ідей теми у навчанні та спеціалізації).

Алгоритмічний підхід у процесі професійно-спрямованого навчання майбутніх інженерів-гірників під час лабораторного практикуму здійснювався за алгоритмом: 1) вступ (модуль формування експерименту - цілі; завдання); 2) операторний блок: модуль методики лабораторної роботи та її етапів згідно теорії планування експерименту, моделі пошуку системи зв'язків елементів експериментальної роботи та накопичення експериментальної інформації; модуль опису спеціальних розробок з використанням методів та засобів комп'ютерного моделювання; модуль обробки експериментальних даних; 3) висновки (на підставі одержаних результатів та відповідно до цілі лабораторної або експериментальної роботи).

Розробка алгоритмів для самостійної роботи студентів (СРС) проводилась за такою алгоритмічною структурою: 1) вступ (тема, мета і задачі СРС гірничих спеціальностей); 2) операторний блок: технологічна карта завдань для СРС та індивідуальної роботи; модулі самостійних теоретичних досліджень (аналітичні та графічні дослідження навчальних питань); комп'ютерне моделювання та обробка інформації; аналіз та пошук раціональних (оптимальних) рішень; 3) висновки (напрями використання результатів самостійної роботи та досліджень у питаннях спеціальної підготовки). алгоритмічний підхід навчальна гірничий

Виявлено, що дослідна професійно-спрямована робота студента стає більш ефективною за такою послідовністю дій: 1) визначення навчально-пізнавальної сторони питання та кола дисциплін, за алгоритмами яких воно може бути вирішено, тобто формування шляхів та етапів відповідної роботи; 2) обґрунтування вибору засобів, у тому числі й комп'ютерних, для досягнення поставленої мети; 3) виконання операції щодо обробки та аналізу результатів роботи.

Комплексний алгоритмічний підхід раціонально формує дидактичні уміння студента, що забезпечує ефективність процесу індивідуальної роботи з вивчення інформаційного матеріалу дисциплін із застосуванням комп'ютерних засобів та інформаційних ресурсів.

Для реалізації комплексного алгоритмічного навчання майбутніх інженерів-гірників найбільш відповідною є програма MathCad (версія DOS), що дозволяє вести розробку навчальних алгоритмів з професійно спрямованим змістом навчальної інформації. У процесі підготовки студентів до алгоритмізованих занять, кожен студент може самостійно за комп'ютером вивчати навчальну інформацію за алгоритмами, тобто активно опрацьовувати навчальний матеріал. Крім того, ця програма має невеликий обсяг і висуває мінімальні вимоги до комп'ютера. Після остаточного опрацьовування матеріалу всього курсу дисципліни у студента формується масив алгоритмів навчальної інформації її змісту.

Процес розробки алгоритмів навчальної інформації дисциплін підпорядковується питанням щодо розвитку у студента творчо-професійного ставлення до вивчення дисципліни. Попередньо, освоївши навчальні алгоритми дисципліни, студент отримує завдання, виконання яких потребує творчого застосування набутої інформації для самостійного вирішення проблемних питань. До кожного творчого завдання додаються алгоритми за наступною структурою: мета, короткий виклад теорії; опис програми; послідовність інформації відповіді на запитання завдань; форми представлення висновків та звітів.

Таким чином, головною складовою методичного забезпечення навчання майбутніх спеціалістів на основі комплексного алгоритмічного підходу є алгоритмізація усіх сторін навчального процесу з використанням комп'ютерних засобів. Комплексна алгоритмізація навчання студентів гірничого профілю полягає передусім у алгоритмічній структуризації та систематизації дисциплін за циклами підготовки з використанням сучасних комп'ютерних та інформаційних засобів. Реалізація комплексного алгоритмічного підходу (КАП) у викладі та організації вивчення навчального матеріалу виконується у часі інтеграцією алгоритмів інформаційних модулів та етапів навчального процесу.

Вище зазначені теоретичні положення КАП зумовили експериментальну перевірку на ефективність навчання студентів гірничих спеціальностей в реальних умовах. Певної перевірки потребують розроблені методичні рекомендації для викладачів вищих технічних навчальних закладів гірничого профілю з реалізації технології комплексного алгоритмічного навчання.

У третьому розділі - "Організація та результати дослідно-експериментальної роботи" - викладено методику експериментальної роботи, результати констатувального й формувального експериментів з перевірки ефективності професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей на основі комплексного алгоритмічного підходу із застосуванням комп'ютерних засобів.

Розробка та впровадження експериментальної технології КАП здійснювались у декілька етапів науково-педагогічного дослідження. На першому та другому етапах було здійснено аналіз практичного стану професійної підготовки майбутніх інженерів-гірників у провідних університетах, проведено констатувальний експеримент з метою з'ясування реальних проблем та специфіки професійно-спрямованого навчання студентів гірничих спеціальностей, визначення форм і методів навчальної діяльності викладачів і особливості щодо реалізації алгоритмів навчання студентів на початкових курсах. Для проведення констатувального експерименту було розроблено навчальні завдання, що мали професійно-спрямований матеріал модулів фундаментальних та загально інженерних дисциплін. Алгоритми навчання мали професійно-спрямовану навчальну інформацію, однакову будову - фрактальність за алгоритмом інформації. Алгоритми вивчення навчальної інформації надавали можливість студентам працювати самостійно (індивідуально) із застосуванням комп'ютерів на доступному для них рівні у зручний для них час.

На третьому етапі проведено формувальний експеримент з перевірки гіпотези та концептуальних положень щодо ефективності застосування запропонованих педагогічних умов забезпечення комплексного алгоритмічного навчання студентів гірничих спеціальностей, здійснювалась доробка технології алгоритмізованого навчання на основі комплексного підходу для старших курсів, де використовувались виявлені особливості алгоритмів побудови інформації навчальних модулів дисциплін з урахуванням досвіду алгоритмічного навчання на перших семестрах.

Для проведення формувального експерименту було розроблено структурну основу фрактальної будови комплексних навчальних алгоритмів та прийоми їх застосування. Такий підхід дозволив викладачам творчо за алгоритмами викладати інформаційні матеріали навчальних модулів, формувати завдання, здійснювати контроль та надавати студентам індивідуальні консультації, застосовуючи комп'ютерні засоби.

На підставі узагальнюючих результатів формувального експерименту було визначено особливості технології КАП щодо процесу алгоритмізованого навчання майбутніх інженерів-гірників: 1) доцільно створювати інтегровані алгоритми фундаментальних дисциплін, інформація модулів яких має професійну спрямованість, а для алгоритмів спеціальних дисциплін - фундаментальне наукове обґрунтування, принципи, що реалізуються у гірничих технологіях та механізмах; 2) загальним для всіх навчальних алгоритмів є наявність спеціальної цілеспрямованої інформації модулів та фрактальна їх будова; 3) контроль та оцінка навчальної діяльності студентів, що працюють з однаковими алгоритмами та модулями є об'єктивною та незалежною, тому що здійснюється комп'ютерними засобами, навчальні програми яких побудовані за відповідними алгоритмами.

Для аналізу та оцінки ефективності розробленої технології КАП щодо навчання студентів гірничих спеціальностей було залучено студентів Красноармійського індустріального інституту ДонНТУ, які склали експериментальні та контрольні групи у 1999-2006 рр.

Оцінка ефективності навчальної діяльності студентів під час експерименту проводилась на основі порівняльного аналізу результатів навчальної роботи в експериментальних та контрольних групах за вказаний час експерименту, відповідно до навчальних років.

Якісний та кількісний аналіз результатів педагогічного експерименту свідчить, що за показниками середньорічних результатів іспитів в експериментальних групах показник підвищився в середньому на 37 %.

Аналіз результатів експерименту за технологією КАП свідчить, що основний критерій ефективності - якість навчання студентів за експериментальною технологією навчання вища порівняно з традиційною в середньому на 34 %.

Застосування кореляційного аналізу дозволило встановити взаємозв'язок між показниками ефективності експериментальної технології КАП, розвитком творчо-професійних якостей та самостійною роботою студентів, які суттєво поліпшились. Результати експерименту були враховані в процесі розробки методичних рекомендацій для викладачів із технології КАП.

Реалізація розробленої технології комплексного алгоритмічного підходу у навчанні майбутніх інженерів-гірників в умовах вищого технічного навчального закладу здійснювалася в рамках встановленого бюджету навчального часу, без додаткових матеріальних витрат за рахунок інтенсифікації та раціоналізації процесу навчання.

ВИСНОВКИ

У дисертаційному дослідженні проведено теоретичне узагальнення і дано нове вирішення науково-педагогічної та соціально-економічної проблеми, що виявляється у визначенні та обґрунтовані дидактичних характеристик і методичних умов реалізації алгоритмічного підходу у професійно-спрямованому навчанні майбутніх інженерів-гірників у вищих технічних навчальних закладах для підвищення якості професійної підготовки спеціалістів вугільної галузі в сучасних ринкових умовах і розвинутого комп'ютерно-інформаційного простору.

Проведений теоретичний аналіз довів, що проблеми професійного навчання студентів гірничого профілю та дидактичних питань спеціальної підготовки інженерів-гірників у системі вищої технічної освіти досить широко досліджуються у педагогічному та психологічному аспектах. Незважаючи на деякі розбіжності, які визначаються особливостями організації навчального процесу, підходами та окремими авторськими позиціями, більшість дослідників єдині в погляді на те, що в сучасних умовах розвитку національної вугільної галузі існує проблема удосконалення процесу підготовки інженерних кадрів та впровадження у навчання технологій, які б забезпечили відповідний рівень мобільності спеціаліста щодо оволодіння професійно значущими знаннями, вміннями та необхідними навичками.

Теоретичний аналіз даних проблем дозволив констатувати, що сприяти їх вирішенню буде алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників, заснований на застосуванні сучасних комп'ютерних засобів та інформаційних ресурсів, та такий, що вирішує комплекс завдань (комплексний алгоритмічний підхід) і передбачає алгоритмічне структурування навчального процесу та упорядкування навчальної діяльності викладачів і студентів в умовах вищого технічного навчального закладу та сучасного інформаційного простору. Комплексний алгоритмічний підхід у навчанні майбутніх інженерів-гірників в сучасних умовах здатен ефективно та раціонально вирішувати важливі завдання, що стоять на шляху удосконалення технології професійної освіти з урахуванням тенденції Болонського процесу і всебічного застосування комп'ютерно-інформаційних та робототехнічних систем.