Методика навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

УДК 378.147:004.9

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ТЕХНОЛОГІВ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ КЕРУВАННЯ ТА ПРОЕКТУВАННЯ

13.00.02 - теорія та методика навчання (технічні дисципліни)

ВЕЛЬМА СВІТЛАНА ВОЛОДИМИРІВНА

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українській інженерно-педагогічній академії, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Науковий керівник:

Лазарєв Микола Іванович, доктор педагогічних наук, професор, Українська інженерно-педагогічна академія, проректор з наукової роботи, завідувач кафедри креативної педагогіки та інтелектуальної власності, м. Харків.

Офіційні опоненти:

Жалдак Мирослав Іванович, академік АПН України, доктор педагогічних наук, професор, Національний педагогічний університет ім. М.П. Драгоманова, директор Інституту інформатики, завідувач кафедри теоретичних основ інформатики, м. Київ;

Хоменко Віталій Григорович, кандидат технічних наук, доцент, Бердянський державний педагогічний університет, декан факультету комп'ютерних технологій та систем, завідувач кафедри комп'ютерних технологій в управлінні та навчанні, м. Бердянськ.

Захист відбудеться "24" березня 2010 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.108.01 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Української інженерно-педагогічної академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.

Автореферат розісланий "23" лютого 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.В. Кулешова.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Основним завданням державної політики України сьогодні є створення сучасного промислового комплексу України, здатного до інтеграції у світове виробництво, а також до самовдосконалення та саморозвитку. Для забезпечення відповідності вітчизняного хіміко-фармацевтичного виробництва сучасним вимогам світового ринку та науково-технічного прогресу необхідне широке впровадження обладнання з високим рівнем автоматизації і комп'ютеризації та використання новітніх інформаційних технологій, що обумовлює підвищення вимог до якості навчання майбутніх інженерів-технологів хіміко-фармацевтичних виробництв.

На підвищення якості навчання сучасних інженерів-технологів спрямоване реформування вищої технічної освіти України, яке відбувається в межах Болонського процесу. За його рекомендаціями при розробці методичних систем навчання технічних дисциплін у вищій школі слід враховувати наступні вимоги: створення умов для всебічного формування особистості студентів, розвитку їхніх професійно важливих якостей; організація ефективної самостійної роботи майбутніх фахівців через впровадження у процес навчання технічних дисциплін новітніх технологій, сучасних дидактичних методів та засобів тощо. Про необхідність підвищення значущості і збільшення обсягів самостійної роботи студентів свідчить стрімкий розвиток комп'ютерної техніки та швидке оновлення програмного забезпечення до неї, що обумовлюють постійне оновлення технічних знань та збільшення обсягів навчальної інформації в умовах обмеженого часу на її засвоєння.

Для забезпечення необхідного рівня якості навчання майбутніх інженерів призначена державна стандартизація вищої освіти, концептуальною основою якої є суб'єктно-діяльнісний підхід. Зазначений підхід та, відповідно, формування професійних умінь повинні бути основою будь-якої методичної системи навчання технічних дисциплін у вищому навчальному закладі.

Проблемам розробки теоретичних та практичних аспектів застосування суб'єктно-діяльнісного підходу в методичних системах навчання технічних дисциплін присвячені праці багатьох вчених-педагогів, серед яких чільне місце займають Г. Атанов, Г. Балл, В. Беспалько, І. Булах, П. Гальперін, С. Гончаренко, О. Коваленко, В. Козаков, Л. Ланда, І. Лернер, О. Матюшкін, Д. Пойа, С. Рубінштейн, Н. Тализіна, В. Шадріков та інші вчені.

Суттєвий внесок у процес розробки методичних систем навчання технічних дисциплін комп'ютерного профілю зробили В. Беспалько, В. Биков, Л. Білоусова, І. Булах, В. Вагнер, Б. Гершунський, А. Єршов, М. Жалдак, В. Клочко, В. Мадзігон, Ю. Машбиць, Н. Морзе, Є. Полат, Ю. Рамський, О. Спірін, Н. Тализіна, В. Хоменко та інші вчені.

Аналіз наукових праць зазначених вчених, а також стану навчання інформаційних технологій керування та проектування у вищих навчальних закладах показав, що якість навчання студентів технічних спеціальностей не відповідає сучасним запитам суспільства та вимогам державних стандартів вищої освіти. Це зумовлено недостатнім рівнем дослідження та розробки таких теоретичних і практичних аспектів реалізації суб'єктно-діяльнісного підходу, як відображення структури професійної діяльності інженера-технолога в методичній системі навчання та реалізація оперативного управління і контролю за навчально-пізнавальною діяльністю студентів.

Проведений аналіз виявив низку суперечностей між: необхідністю підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування у вищому навчальному закладі та недостатнім рівнем розробки теоретичних і практичних аспектів методичної системи навчання дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на засадах суб'єктно-діяльнісного підходу; зростаючими вимогами до рівня сформованості професійних умінь та недостатньою розробленістю методів і засобів їх формування на основі відображення (імітації) професійної діяльності інженера-технолога; необхідністю збільшення обсягів самостійної роботи студентів та обмеженими можливостями досягнення цього за допомогою існуючих дидактичних методів і засобів оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю майбутніх інженерів-технологів.

Ці суперечності обумовили необхідність дослідження проблеми підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

Отже, актуальність означеної проблеми, її недостатня розробленість та необхідність розв'язання виявлених суперечностей зумовили вибір теми дисертаційного дослідження: "Методика навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування".

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження було проведено у межах науково-дослідної роботи кафедри педагогіки і методики професійного навчання Української інженерно-педагогічної академії "Розроблення та впровадження моделей змісту навчання студентів технічних закладів освіти з метою інтенсифікації професійної підготовки" (РК №0104U002779), яка відповідає державному замовленню Міністерства освіти і науки України.

Тему дисертації затверджено на засіданні вченої ради Української інженерно-педагогічної академії (протокол №5 від 29.11.2005 р.) і узгоджено в Раді з координації наукових досліджень в галузі педагогіки та психології в Україні (протокол №2 від 28.02.2006 р.).

Мета дослідження - теоретично обґрунтувати, практично розробити та експериментально перевірити методичну систему навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування".

Відповідно до поставленої мети визначено наступні завдання дослідження:

1. Здійснити теоретичний аналіз психолого-педагогічних досліджень проблеми підвищення якості навчання студентів з метою визначення підґрунтя для розробки методичної системи навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

2. Теоретично обґрунтувати та розробити методичну систему навчання (цілі, зміст, методи, засоби, форми та технологію) майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування".

3. Експериментально перевірити ефективність розробленої методичної системи навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" та впровадити її у навчальний процес.

4. Впровадити у навчальний процес підготовки майбутніх інженерів-технологів навчальний посібник, розроблений на основі методики навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування.

Об'єкт дослідження - процес навчання майбутніх інженерів-технологів хіміко-фармацевтичних виробництв інформаційних технологій керування та проектування.

Предмет дослідження - методична система навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування".

Гіпотеза дослідження полягає в тому, що якість навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування підвищиться, якщо елементи методичної системи - цілі, зміст, методи, засоби, форми та технологію навчання - розробити на засадах суб'єктно-діяльнісного підходу, починаючи з рівня дій та операцій (мікродидактичний підхід).

Методологічна та теоретична основа дослідження ґрунтується на загальних положеннях теорії пізнання, основних положеннях теорії поетапного формування розумових дій (П. Гальперін, Н. Тализіна, Б. Бадмаєв, Д. Ельконін, Ю. Машбиць та ін.), положеннях суб'єктно-діяльнісного підходу до процесу навчання (Г. Атанов, Г. Балл, П. Гальперін, Л. Ітельсон, В. Козаков та ін.), технологічного підходу (В. Беспалько, О. Пєхота, Г. Селевко, С. Сисоєва, І. Якиманська та ін.), особистісно-орієнтованого підходу (І. Бех, В. Кремень, О. Пєхота, С. Подмазін, І. Унт, І. Якиманська та ін.), теорії змісту навчання (С. Гончаренко, О. Коваленко, В. Краєвський, М. Лазарєв, І. Лернер, В. Лозова та ін.), теорії оптимізації педагогічного процесу (Ю. Бабанський, Є. Голант, Л. Занков, В. Лозова, М. Скаткін, Н. Тализіна та ін.), когнітивної психології (Дж. Андерсон, В. Дружинін, Л. Ітельсон, Б. Ломов, Р. Солсо, І. Хофман та ін.), педагогіки вищої технічної школи (С. Архангельський, В. Беспалько, І. Булах, В. Загвязинський, Е. Зеєр, Н. Ничкало та ін.), інформатизації освіти та використання засобів інформаційно-комунікаційних технологій (В. Биков, Л. Білоусова, Б. Гершунський, М. Жалдак, В. Клочко, В. Мадзігон, Н. Морзе, Є. Полат, В. Хоменко та ін.).

Для вирішення завдань були використані такі методи дослідження:

- теоретичні: аналіз педагогічної, психологічної та методичної літератури з проблеми розробки методичної системи навчання майбутніх інженерів професійно-орієнтованих дисциплін комп'ютерного профілю для визначення напрямів дослідження та поняттєво-категоріального апарату; системний аналіз для визначення ієрархічної структури професійних умінь з інформаційних технологій керування та проектування; моделювання професійної діяльності фахівця для розробки методу та засобів навчання - імітаційно-діяльнісних моделей; логічне узагальнення отриманих результатів для формулювання висновків і рекомендацій щодо підвищення ефективності методичної системи навчання інформаційних технологій керування та проектування;

- емпіричні: педагогічний експеримент для визначення ефективності розробленої методичної системи навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування; опитування, анкетування, педагогічне спостереження за навчальною діяльністю майбутніх інженерів-технологів;

- методи математичної статистики (перевірка статистичних гіпотез, дисперсійний аналіз, критерії Стьюдента, Фішера, Кохрена) для аналізу результатів експериментальної роботи.

Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що:

вперше теоретично обґрунтовано, розроблено та експериментально перевірено:

- методичну систему навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування на основі імітаційно-діяльнісних моделей, відмінною рисою якої є реалізація мікродидактичного підходу при розробці цілей, змісту, методу, засобів, форм та технології навчання, що дозволяє за рахунок оперативності управління підвищити якість формування професійних умінь майбутніх інженерів-технологів;

- метод оптимізації змісту навчальної дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування", який побудовано на основі використання двохкоординатної мінімізації кількості професійних умінь дисципліни за рахунок визначення інваріантних професійних умінь як в межах одного програмного засобу (одна координата), так і міжпрограмних інваріантних професійних умінь (друга координата);

дістало подальшого розвитку:

- ієрархічна модель подання цілей та змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" за державними стандартами вищої освіти; подальший розвиток полягає в теоретичному обґрунтуванні та практичній реалізації введення двох додаткових рівнів професійних умінь - "Стратегічні професійні уміння навчальної дисципліни" і "Уміння розв'язувати навчальні професійно-орієнтовані завдання";

- мікродидактичний імітаційно-діяльнісний метод оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів на рівні навчальної дії; подальший розвиток полягає у поєднанні методів проблемного та програмованого навчання, що забезпечує підвищення якості формування професійних умінь як на репродуктивному, так і на продуктивному рівнях;

- засоби навчання - імітаційно-діяльнісні моделі, розроблені на основі імітації професійної діяльності інженера-технолога; подальший розвиток полягає в комплексному поєднанні процедурної і декларативної інформації в моделях, що забезпечує одночасне формування у студентів професійних умінь та знань.

Практичне значення одержаних результатів дослідження полягає у впровадженні в навчальний процес методичної системи навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування, що відповідає вимогам державних стандартів вищої освіти до професійної підготовки інженерів-технологів хіміко-фармацевтичних виробництв; дидактичних засобів управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів - імітаційно-діяльнісних моделей; навчального посібника "Практикум з інформаційних технологій в фармації (на основі інтенсивних методик навчання)", який рекомендовано Міністерством освіти і науки України для студентів вищих навчальних закладів.

Результати дослідження впроваджено у навчальний процес Національного фармацевтичного університету (довідка №2827/03 від 20.12.2005 р.), Української інженерно-педагогічної академії (довідка №106-03-13 від 19.12.2005 р.), Бердянського державного педагогічного університету (довідка №57/34-01.43 від 14.09.2009 р.).

Матеріали дослідження можуть бути використані для подальшого удосконалення процесу професійної підготовки студентів технічних та інженерно-педагогічних закладів освіти.

Вірогідність та обґрунтованість результатів дослідження забезпечено застосуванням комплексу методів дослідження, адекватних меті, об'єкту, предмету та завданням дослідження; відповідністю основних положень дисертації відомим результатам психолого-педагогічних досліджень; репрезентативністю вибірки студентів для педагогічного експерименту; статистичним аналізом експериментальних даних; апробацією і впровадженням результатів дослідження в практику роботи вищих навчальних закладів.

Особистий внесок здобувача. У працях, написаних у співавторстві, здобувачеві належать (відповідно до списку наукових праць): у роботі [1]- підготовка завдань та розробка системи імітаційно-діяльнісних моделей для розділів "Підготовка комплексних документів в галузі фармації засобами текстового процесору MS Word" та "Розробка фармацевтичних інформаційно-пошукових систем засобами СУБД MS Access"; у роботах [9, 10]- розробка імітаційно-діяльнісних моделей для оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів на рівні дій та операцій; у роботі [16]- підготовка контрольних завдань до змістових модулів, пов'язаних з вивченням системи математичного моделювання MathCAD та системи керування базами даних MS Access; у роботі [18]- визначення професійних умінь інженера-технолога хіміко-фармацевтичних виробництв з економічною складовою.

Апробація результатів дослідження. Основні положення та результати дисертаційного дослідження доповідалися і обговорювалися на міжнародній науково-методичній конференції "Сучасні технології вищої освіти" (Одеса, 2002 р.); міжнародних науково-практичних конференціях: "Проблеми розробки та впровадження модульної системи професійного навчання" (Харків, 2005 р.), "Внесок академіка В.С. Ледньова у становлення та розвиток теорії і структури змісту сучасної інженерно-педагогічної освіти" (Харків, 2009 р.); всеукраїнських науково-методичних конференціях: "Проблеми і шляхи удосконалення фундаменталізації і профілізації підготовки фахівців - випускників вищих технічних навчальних закладів" (Київ, 2000 р.), "Методика навчання з технічних дисциплін" (Харків, 2004 р.), "Теорія і методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі" (Кривий Ріг, 2005 р.); всеукраїнській науково-практичній конференції "Культура, свідомість, мова в інформаційному суспільстві" (Харків, 2007 р.), науково-методичній конференції "Сучасні проблеми підготовки фахівців у вищих медичних та фармацевтичних навчальних закладах України" (Луганськ, 2000 р.), науково-практичній конференції "Економічна освіта та наука: досвід та перспективи розвитку" (Харків, 2007 р.); Національних з'їздах фармацевтів України "Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті" (Харків, 1999 р.), "Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України" (Харків, 2005 р.).

Публікації. Основні теоретичні положення та результати дослідження опубліковано у 18 наукових і науково-методичних працях (13 одноосібних): 6 - у наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України; 1 - в інших наукових виданнях; 10 - у матеріалах наукових конференцій; 1 - навчальний посібник.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, 7 додатків на 83 сторінках, списку використаних джерел на 21 сторінці (229 найменувань). Повний обсяг дисертації складає 296 сторінок, з них основного тексту - 188 сторінок. Робота містить 18 таблиць на 12 сторінках та 55 рисунків на 22 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено його об'єкт, предмет, мету, гіпотезу, завдання, методологічні й теоретичні основи; розкрито наукову новизну, практичне значення, викладено особистий внесок дисертанта; наведено дані про впровадження результатів дослідження.

У першому розділі "Навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" як педагогічна проблема" визначено концептуальні засади навчання сучасних інженерів-технологів технічних дисциплін на основі державних стандартів вищої освіти, проаналізовано стан теоретичної розробки елементів методичної системи навчання технічних дисциплін у відповідності до державних стандартів вищої освіти, розглянуто стан практичної реалізації положень суб'єктно-діяльнісного підходу в методичних системах навчання інженерів інформаційних технологій керування та проектування, обґрунтовано концептуальну ідею розробки методичної системи навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування на засадах мікродидактичного підходу.

Основним завданням процесу навчання сучасного інженера-технолога у вищому навчальному закладі є формування його професійних умінь для забезпечення майбутньої ефективної професійної діяльності в умовах розбудови хіміко-фармацевтичного виробництва держави. В результаті аналізу основних нормативних документів вищої освіти було визначено, що для реалізації вимог державних стандартів вищої освіти концептуальною основою методичних систем навчання технічних дисциплін має бути поєднання суб'єктно-діяльнісного підходу з особистісно-орієнтованим та технологічним підходами, що забезпечує підвищення якості формування не тільки професійних умінь, а і професійно важливих якостей майбутніх фахівців. За цих умов окремого дослідження потребує проблема розробки цілей, змісту, методів, засобів, форм та технології навчання майбутніх інженерів-технологів.

Аналіз навчальної програми дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" показав, що її зміст не повністю забезпечує формування комплексних професійних умінь інженера-технолога з інформаційно-комп'ютерною складовою. Так, для формування професійного уміння "Складати технічні та технологічні креслення промислового виробництва" є недостатнім використання тільки вбудованих графічних засобів текстового процесору, а необхідне і використання спеціалізованої системи автоматизованого проектування, наприклад, AutoCAD; реалізація пошуку інформації за допомогою фільтрів значно обмежує можливості майбутніх фахівців щодо вибору обладнання технологічних процесів в інформаційних системах та професійних базах даних. Проведений аналіз обумовив необхідність систематизації та формування ієрархічної структури професійних умінь дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" для деталізації цілей та змісту в програмі дисципліни.

Для визначення раціональної основи методу навчання дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" згідно державних стандартів вищої освіти було проведено аналіз існуючих дидактичних методів, який засвідчив, що жоден з них не здатний в повній мірі забезпечити засвоєння знань студентами послідовно на орієнтовно-ознайомчому, понятійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях складності, оскільки методи навчання, зазвичай, відрізняються за рівнем включення в продуктивну діяльність. Отже, поєднання таких методів навчання, які забезпечують навчальний процес на репродуктивному та продуктивному рівнях, здатне забезпечити виконання вимог державних стандартів вищої освіти. Визначено, що методи програмованого і проблемного навчання можуть забезпечити реалізацію процесу навчання, відповідно, на репродуктивному та продуктивному рівнях складності. Тому саме ці методи визначено в якості основи для розробки методу навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

Для підвищення рівня оперативності управління процесом навчання студентів методична система навчання інформаційних технологій керування та проектування має спиратися на засоби управління навчальною діяльністю. Аналіз класифікацій дидактичних засобів показав, що засоби навчання інформаційних технологій керування та проектування мають бути ідеальними (матеріалізованими) засобами діяльності студентів. Поділ знань на декларативні та процедурні обумовлює необхідність комплексного поєднання в дидактичних засобах дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" декларативної та процедурної інформації. В результаті аналізу засобів представлення процедурної інформації визначено, що структура схем орієнтувальної основи дій (ООД) найбільш повно відповідає структурі професійної та навчальної діяльності студентів. Це обумовлює вибір схеми ООД як основи для розробки засобів навчання дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування". В результаті аналізу засобів представлення декларативної інформації визначено, що структурно-логічні схеми найбільш точно відображають структуру навчальної інформації з інформаційних технологій керування та проектування за допомогою графічного подання понять та співвідношень між ними. Тому ці схеми використані для представлення декларативної інформації дисципліни.

Проведений аналіз існуючих методичних систем навчання інженерів інформаційних технологій керування та проектування показав їхню недостатню відповідність вимогам державних стандартів вищої освіти, що обумовлено недостатнім рівнем реалізації суб'єктно-діяльнісного підходу (неможливість забезпечення належного рівня сформованості професійних умінь через недостатню кількість навчальних задач, неможливість досягнення продуктивно-синтетичного рівня засвоєння навчальної інформації внаслідок недостатньої кількості евристичних навчальних задач), неповною відповідністю змісту дисципліни професійним умінням інженера-технолога з інформаційних технологій керування та проектування, недостатнім рівнем використання методів продуктивного навчання та засобів оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів. Визначена проблема існуючих методичних систем призводить до зниження якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування. мікродидактичний імітаційний навчання засіб

Для вирішення визначеної проблеми було розроблено концептуальну ідею підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на засадах мікродидактичного підходу, який об'єднує суб'єктно-діяльнісний, особистісно-орієнтований та технологічний підходи, починаючи з рівня дій та операцій, що забезпечить підвищення рівня оперативності контролю та управління процесом навчання студентів.

У другому розділі "Теоретичні та методичні засади навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" теоретично обґрунтовано та розроблено цілі та зміст, метод, засоби і технологію навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування на засадах мікродидактичного підходу.

За системою державних стандартів вищої освіти основною метою процесу навчання у вищій школі є підготовка студентів до майбутньої професійної діяльності, яка відбувається через формування у них професійних умінь. Аналіз нормативної документації вищої освіти дозволив визначити рівні традиційної моделі подання цілей та змісту навчальної дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" за державними стандартами вищої освіти (рис. 1, а).

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рис. 1. Зіставлення традиційної та розробленої узагальненої моделей подання цілей та змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування": а) рівні традиційної моделі; б) рівні розробленої моделі

Для перевірки традиційної моделі подання цілей та змісту дисципліни на відповідність принципам неперервності, системності і повноти було визначено чотири умови логіко-математичної коректності декомпозиції професійних умінь за допомогою понять логіки відношень.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Структура уміння А в результаті декомпозиції

Наприклад, для певного професійного уміння А (рис. 2) умови логіко-математичної коректності декомпозиції мають вигляд:

1) отримані в результаті декомпозиції уміння В₁, В₂ та В₃ мають бути дефінітивними для вихідного уміння А: В₁А, В₂А, В₃А;

2) вкладені уміння не повинні бути порожніми: В₁ , В₂ , В₃ ;

3) уміння В ₁, В ₂ та В ₃ мають бути попарно несумісними: В₁ В₂ В₃;

4) вкладені уміння мають знаходитися у відношенні супідрядності до вихідного уміння А: В ₁ В ₂ В ₃ = А.

Одночасне виконання зазначених умов свідчить про логіко-математичну коректність процесу декомпозиції.

Аналіз традиційної моделі подання цілей та змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на логіко-математичну коректність теоретично довів порушення принципів неперервності, системності і повноти цілей та змісту дисципліни. Проблема традиційної моделі полягає у наявності розриву між ІІ рівнем "Професійні уміння згідно освітньо-професійної програми підготовки інженера-технолога" та ІІІ рівнем "Уміння виконувати навчальні вправи, орієнтовані на оволодіння програмним забезпеченням, згідно програми дисципліни", а також у відсутності сполучної ланки між множиною професійних умінь дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" та І рівнем моделі "Професійні уміння згідно освітньо-кваліфікаційної характеристики інженера-технолога". Для вирішення визначеної проблеми та реалізації неперервності процесу поетапної декомпозиції професійних умінь було розроблено узагальнену модель подання цілей та змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" (рис. 1, б). Доповнення традиційної моделі двома новими рівнями - "Стратегічні професійні уміння навчальної дисципліни" і "Уміння розв'язувати навчальні професійно-орієнтовані завдання" дозволило реалізувати принципи неперервності, системності і повноти цілей та змісту навчальної дисципліни.

На основі узагальненої моделі подання цілей та змісту дисципліни було розроблено ієрархічне дерево професійних умінь інженера-технолога з інформаційних технологій керування та проектування, що дозволило систематизувати професійні уміння дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" до рівня дій та операцій.

Для вирішення проблеми узгодження достатньо великого обсягу змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" і обмеженого навчального часу розроблено метод оптимізації змісту навчальної дисципліни. Для майбутньої професійної діяльності інженера-технолога важливі уміння практичної роботи на персональному комп'ютері з певним програмним забезпеченням. Тому першим етапом методу оптимізації змісту дисципліни є визначення інваріантних професійних умінь для кожного програмного засобу, володіння яким необхідно майбутнім інженерам-технологам на промисловому виробництві. Відповідно, другим етапом методу оптимізації змісту дисципліни є визначення інваріантних професійних умінь, спільних для кількох програмних засобів. Отже, метод оптимізації змісту дисципліни ґрунтується на двохкоординатній мінімізації кількості професійних умінь інженера-технолога: одна координата відповідає за визначення інваріантних професійних умінь в межах одного програмного засобу, а друга координата - за визначення міжпрограмних інваріантних професійних умінь.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Узагальнена структура навчальної дії

Аналіз державних стандартів підготовки інженера-технолога дозволив визначити основні вимоги до методу навчання інформаційних технологій керування та проектування: забезпечення поетапного засвоєння студентами навчальної інформації за трьома рівнями складності (орієнтовно-ознайомчому, понятійно-аналітичному, продуктивно-синтетичному); необхідність забезпечення оперативного управління навчальним процесом на дидактичному мікрорівні з обов'язковим поопераційним контролем засвоєння знань та сформованості умінь; забезпечення розвитку професійно важливих якостей інженера-технолога. Для реалізації визначених вимог в якості підґрунтя для розробки методу оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів було обрано структуру навчальної дії. Проведений аналіз методів програмованого та проблемного навчання показав, що структура навчальної дії за цими методами є неповною. Для отримання узагальненої структури навчальної дії мікродидактичного імітаційно-діяльнісного методу було поєднано структури навчальної дії за методами програмованого та проблемного навчання із використанням мікродидактичного підходу, який дозволив доповнити структуру навчальної дії локальними мотиваційно-цільовими компонентами для орієнтувальної (М_од-Ц_од), виконавчої (М_вд-Ц_вд), контрольної (М_кд-Ц_кд) та коригувальної (М_кор-Ц_кор) частин (рис. 3). Визначення у складі навчальної дії не лише базової мотиваційно-цільової частини, а й локальних мотиваційно-цільових компонентів сприяє підвищенню рівня оперативної мотивації навчальної дії та, як наслідок, забезпечує підвищення рівня оперативності управління не тільки навчальною дією, а й її структурними частинами.

На основі узагальненої структури навчальної дії було розроблено функціональну структуру мікродидактичного імітаційно-діяльнісного методу оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів, характерними ознаками якого є забезпечення: якісного формування професійних умінь та професійно важливих якостей майбутнього інженера-технолога за рахунок імітації структури навчальної дії; оперативного контролю та управління навчальною діяльністю студентів завдяки використанню мікродидактичного підходу; засвоєння студентами навчальної інформації на репродуктивному та продуктивному рівнях завдяки поєднанню методів програмованого та проблемного навчання.

Для реалізації мікродидактичного імітаційно-діяльнісного методу оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів було розроблено засоби навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування, а саме - імітаційно-діяльнісні моделі. Використання схем ООД П. Гальперіна та Н. Тализіної і структурно-логічних схем дозволило комплексно поєднати процедурну та декларативну інформацію в імітаційно-діяльнісних моделях. Розроблені імітаційно-діяльнісні моделі забезпечують: оперативне управління навчальною діяльністю студентів через визначення у змісті кожного навчального завдання окремих його складових (операцій) та застосування поопераційного контролю; досягнення продуктивного рівня навчально-пізнавальної діяльності студентів за рахунок наявності мікропроблемних ситуацій; одночасне формування професійних умінь та знань через комплексне поєднання процедурної та декларативної інформації; розвиток самостійності студентів під час навчання без допомоги викладача завдяки побудові дидактичних засобів на основі імітації професійної діяльності фахівця з одночасним наданням теоретичної інформації.

Теоретично обґрунтовано і розроблено комбіновану лінійно-концентричну технологію навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування на основі використання імітаційно-діяльнісних моделей, яка реалізує розроблені цілі, зміст, метод та засоби навчання і забезпечує формування професійних умінь інженера-технолога з інформаційних технологій керування та проектування.

У третьому розділі "Експериментальне дослідження методичної системи навчання студентів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" визначено організаційно-методичні основи експериментального дослідження, способи обробки та аналізу результатів.

Метою експериментального дослідження було визначення ефективності розробленої методичної системи навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування. Для оцінювання якості навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування було обрано три групи показників, які визначали рівень сформованості професійних умінь, професійно-важливих якостей інженера-технолога та елементів структури навчальної дії. Педагогічний експеримент складався з констатувального, формувального та порівняльного етапів.

У ході констатувального етапу експерименту було проаналізовано традиційну методичну систему навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування, яка ґрунтується на текстових описах послідовності команд з розв'язання навчального завдання, з метою визначення її ефективності. На цьому етапі в експерименті брало участь 111 студентів спеціальностей "Технологія фармацевтичних препаратів" і "Промислова біотехнологія" Національного фармацевтичного університету. Результати констатувального етапу експерименту показали, що традиційна методична система не забезпечує достатнього рівня якості навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування, оскільки середні значення показників ефективності методичної системи за трьохрівневою шкалою знаходяться в межах від низького до середнього рівня.

Метою формувального та порівняльного етапів педагогічного експерименту було перевірка ефективності розробленої методичної системи. На формувальному етапі педагогічного експерименту брало участь 191 студент Національного фармацевтичного університету (86 студентів в контрольній та 105 студентів в експериментальній групі). В контрольній групі процес навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування відбувався за традиційною методичною системою навчання дисципліни, а в експериментальній групі - за розробленою методичною системою на основі мікродидактичного підходу.

Результати порівняльного етапу в експериментальній та контрольній групах (табл. 1) дозволяють зробити висновок щодо переваг показників ефективності методичної системи у студентів експериментальної групи.

Таблиця 1. Результати порівняльного етапу експерименту

Аналіз даних табл. 1 показав суттєве підвищення якості навчання студентів: в експериментальній групі по відношенню до контрольної відносні витрати навчального часу зменшилися у середньому на 7,1 %; коефіцієнт сформованості умінь розробляти план операцій для розв'язання завдання збільшився на 9,7 %; коефіцієнт сформованості умінь виконувати операції збільшився на 7,6 %; приріст середніх значень показників впливу методичної системи на формування елементів структури навчальної дії склав 8,1 %; рівень впливу на формування професійної уважності, точності та виконавчої дисциплінованості збільшився на 7,5 %; рівень впливу на формування самостійності студентів збільшився на 9,6 %; рівень сприяння засобів навчання інтелектуальному розвитку особистості збільшився на 7,8 %.

Статистична значимість різниці між показниками контрольної та експериментальної груп визначалася за допомогою статистичних функцій та модулю "Аналіз даних" у середовищі електронних таблиць Microsoft Excel за такими критеріями, як: Y - критерій Кохрена, t - критерій Стьюдента, F - критерій Фішера. Результати дисперсійного аналізу експериментальних даних підтвердили статистично значиму різницю (на рівні значимості 0,05) показників ефективності методичної системи контрольної та експериментальної груп (експериментальне значення критерію Фішера знаходиться в межах від 9 до 26, що більше, ніж його критичне значення 4,3).

Таким чином, проведене дослідження підтвердило вірність гіпотези дослідження - розроблена методична система забезпечує більш високу якість навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

ВИСНОВКИ

У дисертації здійснено теоретичне узагальнення та запропоновано нове розв'язання наукової проблеми підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування. Вирішення цієї проблеми можливе за умови обґрунтування, розробки, експериментальної перевірки та впровадження цілей, змісту, методу, засобів, форм та технології методичної системи навчання дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на основі мікродидактичного підходу.

1. У результаті аналізу основних положень державних стандартів вищої освіти визначено основні вимоги до методичної системи навчання. Проведений аналіз традиційних методичних систем навчання інженерів інформаційних технологій керування та проектування показав, що вони не в повній мірі відповідають вимогам державних стандартів вищої освіти та не забезпечують належного рівня якості навчання. Для реалізації вимог державних стандартів вищої освіти було розроблено концептуальну ідею підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на засадах мікродидактичного підходу, який об'єднує суб'єктно-діяльнісний, особистісно-орієнтований та технологічний підходи, починаючи з рівня дій та операцій, що забезпечує підвищення рівня оперативності контролю та управління процесом навчання студентів.

2. Теоретично обґрунтовано та розроблено методичну систему навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування на основі мікродидактичного підходу. За допомогою системного аналізу для реалізації неперервності процесу поетапної декомпозиції професійних умінь інженера-технолога розроблено узагальнену модель подання цілей та змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування". Доповнення традиційної моделі двома новими рівнями - "Стратегічні професійні уміння навчальної дисципліни" і "Уміння розв'язувати навчальні професійно-орієнтовані завдання" дозволило реалізувати принципи неперервності, системності та повноти цілей та змісту навчальної дисципліни. Для узгодження значного обсягу змісту навчальної дисципліни та обмежених термінів навчального часу розроблено метод оптимізації змісту дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" на основі двохкоординатної мінімізації кількості професійних умінь інженера-технолога: одна координата відповідає за визначення інваріантних професійних умінь в межах одного програмного засобу, а друга координата - за визначення міжпрограмних інваріантних професійних умінь. Визначення інваріантних професійних умінь дозволило скоротити кількість професійних умінь дисципліни без втрати якості навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування. За допомогою методу моделювання професійної діяльності інженера-технолога обґрунтовано і розроблено мікродидактичний імітаційно-діяльнісний метод оперативного управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів. Розроблений метод забезпечує якісне формування професійних умінь на репродуктивному та продуктивному рівнях за рахунок поєднання методів програмованого і проблемного навчання, а також оперативний контроль та управління навчальною діяльністю студентів на рівні навчальної дії завдяки визначенню у її складі локальних мотиваційно-цільових компонентів, що сприяє підвищенню рівня оперативної мотивації. З використанням запропонованого методу розроблено засоби навчання інформаційних технологій керування та проектування - імітаційно-діяльнісні моделі, які є моделями професійної діяльності інженера-технолога та комплексно репрезентують процедурну і декларативну інформацію. Для реалізації розроблених цілей та змісту, методу і засобів навчання розроблено комбіновану лінійно-концентричну технологію, яка забезпечує формування професійних умінь інженера-технолога з інформаційних технологій керування та проектування.

3. Для оцінювання ефективності розробленої методичної системи навчання студентів інформаційних технологій керування та проектування обрано три групи показників, які визначали рівень сформованості професійних умінь, рівень впливу методичної системи на формування елементів структури навчальної дії та рівень впливу на формування професійно важливих якостей інженера-технолога. У результаті проведення експериментального дослідження встановлено, що розроблена і впроваджена методична система навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування обумовила підвищення якості навчання студентів (в експериментальній групі по відношенню до контрольної відносні витрати навчального часу зменшилися у середньому на 7,1 %; коефіцієнт сформованості умінь розробляти план операцій для розв'язання завдання збільшився на 9,7 %; коефіцієнт сформованості умінь виконувати операції збільшився на 7,6 %; приріст середніх значень показників впливу методичної системи на формування елементів структури навчальної дії склав 8,1 %; показників впливу методичної системи на формування професійно важливих якостей - 8,3 %). Це підтверджує гіпотезу дослідження та свідчить про виконання завдань і досягнення поставленої мети дослідження.

4. Теоретично обґрунтовані положення методичної системи навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування покладено в основу навчального посібника "Практикум з інформаційних технологій в фармації (на основі інтенсивних методик навчання)", рекомендованого Міністерством освіти і науки України для студентів вищих навчальних закладів. Зміст навчального посібника складають розроблені до кожної теми професійно-орієнтовані навчальні завдання та імітаційно-діяльнісні моделі з їхнього розв'язання, які забезпечують підвищення рівня оперативності управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів та, як наслідок, сприяють поліпшенню якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

Виконане дослідження не вирішує всіх аспектів розв'язання проблеми підвищення якості навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування.

Подальшого дослідження потребує обґрунтування теоретичних і методичних засад дистанційного навчання майбутніх інженерів-технологів інформаційних технологій керування та проектування через мережу Internet.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Навчальний посібник:

1. Лазарев Н.И. Практикум по информационным технологиям в фармации (на основе интенсивных методик обучения) / Н.И. Лазарев, С.В. Вельма. - Х.: НФАУ: Золотые страницы, 2002. - 264 с.

Статті у наукових фахових виданнях:

2. Вельма С.В. Подання понять дисципліни "Інформаційні технології в галузі" за допомогою інформаційних моделей / С.В. Вельма // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: зб. наук. праць. - Х.: УІПА, 2004. - Вип.6. - С. 148-156.

3. Вельма С.В. Система моделей представлення знань з комп'ютерної підготовки інженерів-технологів фармацевтичних виробництв / С.В. Вельма // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: зб. наук. праць. - Х.: УІПА, 2004. - Вип.8. - С. 106-113.

4. Вельма С.В. Метод формування змісту комп'ютерної підготовки / С.В. Вельма // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: зб. наук. праць. - Х.: УІПА, 2004. - Вип.9. - С. 113-121.

5. Вельма С.В. Психолого-дидактичні засади розробки імітаційних діяльнісних моделей як засобів навчання / С.В. Вельма // Теорія і практика управління соціальними системами. - 2005. - №4. - С. 29-34.

6. Вельма С.В. Система подання змісту технічних дисциплін згідно з державними стандартами вищої освіти / С.В. Вельма // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: зб. наук. праць. - Х.: УІПА, 2007. - Вип.18-19. - С. 69-75.

7. Вельма С.В. Мікродидактичний імітаційно-діяльнісний метод навчання дисципліни "Інформаційні технології керування та проектування" / С.В. Вельма // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: зб. наук. праць. - Х.: УІПА, 2009. - Вип. 24-25. - С. 324-333.

Статті в інших наукових виданнях:

8. Вельма С.В. Мікромодульні технології професійної комп'ютерної підготовки спеціалістів фармації / С.В. Вельма // Проблеми та перспективи формування національної гуманітарно-технічної еліти: зб. наук. праць. - Х.: НТУ "ХПІ", 2002. - Вип.4. - С. 190-195.

Матеріали конференцій:

9. Лазарєв М.І. Комбіновані системи управління пізнавальною діяльністю студентів / М.І. Лазарєв, С.В. Вельма // Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті: V нац. з'їзд фармацевтів України: тези доп. - Х.: УкрФА, 1999. - С. 33-34.

10. Лазарєв М.І. Методика інтенсивної комп'ютерної підготовки спеціалістів фармації / М.І. Лазарєв, С.В. Вельма // Сучасні проблеми підготовки фахівців у вищих навчальних закладах України: наук. -метод. конф., 26-27 жовт. 2000 р.: тези доп. - Луганськ: ЛДМУ, 2000. - С. 208-209.

11. Вельма С.В. Інтенсивні технології комп'ютерної підготовки спеціалістів фармації / С.В. Вельма // Сучасні технології вищої освіти: міжнар. наук. -метод. конф., 25-27 верес. 2002 р.: тези доп. - Одеса, 2002. - С. 7.

12. Вельма С.В. Система моделей декларативних знань дисципліни "Інформаційні технології в галузі" / С.В. Вельма // ХХХVII наук. -практ. конф.: зб. наук. пр. - Х., 2004. - С. 70.

13. Вельма С.В. Використання комп'ютерних технологій при підготовці інженерів-технологів хіміко-фармацевтичних виробництв / С.В. Вельма // Методика навчання з технічних дисциплін: всеукр. наук. -метод. студент. конф., 23-25 листоп. 2004 р.: тези доп. - Х.: УІПА, 2004. - С. 31.

14. Вельма С.В. Модульна технологія викладання дисципліни "Інформаційні технології" / С.В. Вельма // Проблеми розробки та впровадження модульної системи професійного навчання: третя міжнар. наук.-практ. конф., 18-21 квіт. 2005 р.: тези доп. - Х.: УІПА, 2005. - С. 34.

15. Вельма С.В. Формування змісту дисципліни "Інформаційні технології" для спеціалістів фармації / С.В. Вельма // Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України: VI нац. з'їзд фармацевтів України, 28-30 верес. 2005 р.: тези доп. - Х.: НФаУ, 2005. - С. 6-7.

16. Жук В.А. Контрольні заходи у викладанні дисципліни "Інформаційні технології у фармації" / В.А. Жук, С.В. Вельма, М.М. Нессонова // Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики: зб. наук. ст. - Запоріжжя: ЗДМУ, 2006. - Вип. XVI. - С. 95-96.