Сутність та роль застосування інформаційних систем організації навчання у закладах освіти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державний торговельно-економічний університет

Київський національний торговельно-економічний університет

СУТНІСТЬ ТА РОЛЬ ЗАСТОСУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ОРГАНІЗАЦІЇ НАВЧАННЯ У ЗАКЛАДАХ ОСВІТИ

Мірко Ігор Віталійович аспірант кафедри

інженерії програмного забезпечення та кібербезпеки

м. Київ

Анотація

Стаття розглядає питання доповнення педагогічної науки через зосередження на покращенні якості освітніх послуг, акцентуючи увагу на розвитку організаційних аспектів інформатизації та виборі ефективних інформаційних систем для управління освітнім процесом. Особливий інтерес до дистанційних форм освіти, що зростає у зв'язку з пандемією, спонукає вищі навчальні заклади посилити свої зусилля щодо залучення студентів через освітні інновації, перетворюючи їх на ключових постачальників онлайносвіти. Технологічний розвиток, особливо у сфері комп'ютерних технологій, відкриває нові можливості, зокрема через розвиток штучного інтелекту, що здатен імітувати когнітивні функції людини та обробляти великі обсяги даних. Освіта вважається ключовою галуззю, успіх якої залежить від встановлення чітких цілей, вибору відповідних методів і технологій, а також від здатності адаптувати освітній процес до індивідуальних потреб учнів. У контексті освіти важливо розвивати адаптивні системи навчання, базовані на штучному інтелекті, які враховують індивідуальні особливості кожного студента, такі як емоційний стан, стать, типи сприйняття інформації та навчальні здібності. Такі системи, аналізуючи дії студентів і вибрані ними методи розв'язання завдань, адаптують навчальний контент, регулюють складність матеріалу та оптимізують темп навчання. Застосування цифрових технологій в освіті веде до створення єдиного освітнього простору, де на одній платформі інтегровані всі необхідні засоби для навчання, управління та співпраці. Такі комплексні системи, що включають електронні деканати, розклади, залікові книжки, стають основою для ефективного та сучасного навчального процесу, що відповідає вимогам інформаційного суспільства. Розвиток інформаційних систем в освіті вимагає від університетів не лише технічної інфраструктури, а й кваліфікованих фахівців, здатних ефективно використовувати сучасні ІТрішення для підвищення якості освіти.

Ключові слова: заклад освіти, навчальний процес, освітнє середовище, інформаційна система, цифрова платформа, Big Data.

Annotation

Mirko Ihor Vitaliyovych Graduate student of the department of software engineering and cyber security, State University of Trade and Economics, Kyiv National University of Trade and Economics, Kyiv

THE ESSENCE AND ROLE OF THE APPLICATION OF INFORMATION SYSTEMS IN THE ORGANIZATION OF LEARNING IN EDUCATIONAL INSTITUTIONS

The article examines the issue of supplementing pedagogical science by focusing on improving the quality of educational services, focusing on the development of organizational aspects of informatization and the selection of effective information systems for managing the educational process. The special interest in distance education, which is growing in connection with the pandemic, prompts higher education institutions to increase their efforts to attract students through educational innovation, turning them into key providers of online education. Technological development, especially in the field of computer technology, opens up new opportunities, in particular through the development of artificial intelligence, which is capable of imitating human cognitive functions and processing large volumes of data. Education is considered a key industry, the success of which depends on setting clear goals, choosing appropriate methods and technologies, as well as on the ability to adapt the educational process to the individual needs of students. In the context of education, it is important to develop adaptive learning systems based on artificial intelligence that take into account the individual characteristics of each student, such as emotional state, gender, types of information perception and learning abilities. Such systems, analyzing the actions of students and the methods chosen by them to solve tasks, adapt the educational content, regulate the complexity of the material and optimize the pace of learning. The use of digital technologies in education leads to the creation of a single educational space, where all the necessary tools for learning, management and collaboration are integrated on one platform. Such complex systems, including electronic dean's offices, timetables, scorebooks, become the basis for an effective and modern educational process that meets the requirements of the information society. The development of information systems in education requires from universities not only technical infrastructure, but also qualified specialists who are able to effectively use modern IT solutions to improve the quality of education.

Keywords: educational institution, educational process, educational environment, information system, digital platform, Big Data.

Постановка проблеми

У сучасному світі, де цифрові технології стрімко розвиваються та змінюють традиційні підходи до освіти, актуальність застосування інформаційних систем в організації навчального процесу в закладах освіти стає безперечною. Це обумовлено рядом факторів, серед яких: необхідність підвищення ефективності освітнього процесу, глобалізація освіти, інтеграція інноваційних технологій у навчальні плани, а також зростаючі вимоги до індивідуалізації навчання та доступності освіти для широкого кола учнів.

Особливо важливим застосування інформаційних систем стає в контексті пандемії COVID-19, яка вимусила багато закладів освіти швидко адаптуватися до дистанційної форми навчання, показавши при цьому значні прогалини в існуючих підходах до управління навчальними процесами. Інформаційні системи дозволяють оптимізувати цей процес, забезпечуючи доступність та якість освіти для всіх категорій учнів, незалежно від їх географічного розташування чи соціально-економічного становища [4].

Дослідження сутності та ролі застосування інформаційних систем у організації навчання дозволить виявити потенційні переваги та можливі ризики, оцінити ефективність їх інтеграції в освітній процес, а також розробити рекомендації щодо покращення та оптимізації використання цих систем в освітніх закладах. Це сприятиме не тільки підвищенню якості освіти, але й забезпеченню її доступності, роблячи освітній процес більш гнучким, інтерактивним та ефективним. Таким чином, актуальність дослідження зумовлена необхідністю адаптації освітньої сфери до сучасних викликів, швидкої інтеграції цифрових технологій в навчальний процес та розробки ефективних стратегій застосування інформаційних систем для підвищення якості та доступності освіти.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Здійснений аналіз в роботі Шувер Р., Джаурена І. Г., Айдін Ч. Х., Костелло Е., Далсгаард Ч., Браун М., Тейшейра А. [15], відкриває можливості для розуміння специфіки та різноманітних методів цифрового переосмислення освітньої діяльності та її структури в нинішній діджиталізованій освіті. Основи розвитку інформаційної культури, здатності до роботи з інформацією, компетенції у сфері інформаційно-комунікаційних технологій, вміння оцінювати інформацію представлені в роботах: Македон В., Ільченко Н. [5], Бовілл К. [11]. У контексті діджиталізації освіти набувають розвитку методики цифрового управління навчальним процесом у вищих навчальних закладах (Бажанова М. [1]) та визначаються підходи до цифрового моніторингу, аналізу та прогнозування поведінки студентів.

Вже створені моделі та методики для формування персоналізованих освітніх траєкторій у навчальних середовищах та електронних освітніх системах представлені в роботах: Калашнікова С., Базелюк Н., Базелюк О. [2], Пінчук О. [9]. Інтеграція новітніх інформаційних технологій уможливлює модернізацію освітнього процесу, збільшення обсягу доступної інформації та підвищення значущості самостійної роботи студентів. При цьому ключовим аспектом є залучення інформаційні системи у навчальний процес вишів, що є важливим для прогресу освітньої системи. Наголошується на необхідності володіння викладачем навичками роботи з інформаційними технологіями незалежно від форми проведення занять.

Вже Гуржій А., Глазунова О., Волошина Т. [3]; Гуржій А., Гуревич Р., Коношевський Л. [4] в своїх працях підкреслюють, що застосування інформаційні системи у освітньому секторі має спрямовуватися на досягнення таких цілей, як підтримка дисциплінованого мислення учнів, сприяння усім видам пізнавальної активності студентів для засвоєння знань, утвердження та вдосконалення навичок і вмінь, а також реалізація принципу індивідуалізації навчання з урахуванням його цілісності. У сучасних умовах виникає потреба в розробці моделей активного управління освітнім процесом, що сприяють педагогічній взаємодії між усіма учасниками навчального процесу та допомагають формувати персоналізовані освітньо-розвивальні шляхи, враховуючи індивідуальні особливості кожного студента.

Мета статті

інформаційний система організація навчання

Метою дослідження є комплексний аналіз сутності та ролі інформаційних систем організації навчання у закладах освіти, а також визначення шляхів їх ефективного застосування для підвищення якості освітнього процесу.

Завдання дослідження:

- обґрунтувати сутність інформаційних систем організації навчання;

- визначити роль інформаційних систем у сучасних освітніх процесах;

- розробити рекомендації щодо оптимізації використання інформаційних систем у закладах освіти.

Виклад основного матеріалу

Останнім часом педагогічна наука все активніше фокусується на вдосконаленні якості освітніх послуг, де ключовими напрямками є розвиток організаційних аспектів інформатизації та вибір найбільш ефективних інформаційних систем організації навчання у закладах освіти. Значний інтерес до цих питань викликаний, зокрема, поширенням дистанційних форм освіти у вишах, що стало особливо актуальним в умовах пандемії. Заклади освіти все частіше згадуються у ЗМІ та наукових статтях як постачальники онлайн-освіти, що є відображенням їхніх зусиль залучити більше студентів через впровадження освітніх інновацій. Очікується, що у найближчому майбутньому такі постачальники електронного навчання займуть домінуючу позицію на світовому освітньому ринку завдяки здатності пропонувати більш якісні та різноманітні навчальні послуги. Технологічний прогрес у сфері комп'ютерних технологій сприяє виникненню нових технологій та можливостей їх застосування [3]. Розвиток штучного інтелекту, зокрема, пов'язаний із спроможністю комп'ютерів імітувати розумові процеси людини та обробляти великі обсяги даних за допомогою різних математичних методів, таких як статистичний, кібернетичний, оптимізаційний та експертний аналіз. Освіта, нарівні з медициною та інженерією, є критично важливою галуззю, де успіх залежить від чітко визначених цілей, вибору адекватних методів і засобів для їх досягнення, а також від аналізу виконаної роботи та своєчасного внесення корективів. Сьогодні особливу увагу приділяють можливостям прогнозування, які з'явилися завдяки технологіям обробки великих даних та Data Mining, дозволяючи адаптувати навчальний процес до індивідуальних потреб студентів. Ці технології здатні виконувати широкий спектр завдань від аналізу та класифікації інформації до розробки нетривіальних рішень і прогнозування на основі накопиченого досвіду, що відкриває нові перспективи для підвищення ефективності навчання [6].

У процесі освіти студенти зустрічаються з великими масивами інформації, але не кожен може ефективно її опанувати, особливо без зовнішньої допомоги. У цьому контексті важливо розгортати адаптивну систему навчання, яка налаштовується під індивідуальні особливості кожного студента з використанням технологій штучного інтелекту. Адаптивне навчання -- це підхід, що дозволяє використовувати новітні технології для підвищення освітнього рівня студента, враховуючи його особистісні характеристики, такі як емоційний стан, стать, сприйняття різних типів інформації та навчальні здібності. Навчальний процес адаптується до інтелектуальних можливостей студента, оцінюючи його знання та формуючи персоналізований навчальний маршрут [13].

До переліку адаптивних платформ належать такі сервіси як: 2U, Wiley, Canvas, Loud Cloud, Blackboard, Knewton, RealizelT, Adaptcourseware, Anewspring, Geekie, та Smart Sparrow. Розроблені з використанням штучного інтелекту, ці платформи аналізують кожен крок студентів, інформуючи викладача про їхній прогрес. Студенти спочатку проходять вступний тест, який допомагає системі визначити вихідний рівень знань та мету навчання, після чого програма підбирає відповідний навчальний контент. Це дозволяє студентам повернутися до матеріалів для повторення, якщо вони щось не зрозуміли або пропустили, та адаптує складність контенту відповідно до їх рівня засвоєння [16]. Студенти самостійно встановлюють темп навчання, а програма постійно збирає дані для подальшого вдосконалення навчальних матеріалів, дозволяючи викладачам оперативно вносити необхідні корективи.

Зокрема, освітній цифровий сервіс Knewton спеціалізується на персоналізації навчання, розробляючи програми та додатки з адаптивною функцією. Його аналітична система допомагає відповісти на питання про знання студента, причини помилок у завданнях, важливі теми для вивчення та прогнозувати його успішність. Впровадження таких платформ значно покращило результати складання іспитів, перетворюючи цю технологію на ефективного помічника в навчальному процесі.

Технологія адаптивного інтелектуального навчання аналізує дії кожного студента та застосовувані ними методи розв'язання завдань, після чого програма адаптує навчальний контент, складність матеріалу, кількість підказок, обирані теми та швидкість проходження курсу [15]. Викладач отримує інструменти для налаштування індивідуального зворотного зв'язку зі студентом, включаючи можливість надання підказок (через відео, графіки чи додаткові матеріали), що допомагає при труднощах із відповідями на питання або під час бездіяльності.

Програма збирає обширні дані про взаємодію студентів з матеріалом, включаючи частоту перегляду завдань та вибір змісту. Завдяки адаптивності, зміст завдання може варіюватися для різних студентів, забезпечуючи персоналізований підхід до навчання. Ця система дозволяє визначити, коли і які теми потребують повторення, дозволяючи викладачу налаштовувати навчання відповідно до потреб студентів, планувати лекції та прогнозувати успішність студентів у іспитах або освоєнні матеріалу [10].

Ця освітня платформа пропонує створення відкритих онлайн-курсів і уроків з адаптивними рекомендаціями, дозволяючи генерувати інтерактивні навчальні сесії з автоматизованою перевіркою та зворотним зв'язком. Такий підхід має кілька переваг: по-перше, він дозволяє студентам не починати вивчення матеріалу з самого початку, заощаджуючи час, по-друге, історія дій студента зберігається в системі, що дозволяє використовувати ці дані для подальшого аналізу.

Сучасні технології цифрової обробки даних, такі як Big Data, Data Mining, та Learning Analytics, дозволяють обробляти великі масиви структурованої та неструктурованої інформації, вирішуючи завдання збору, зберігання та аналізу даних для оптимізації процесу навчання. Саме Big Data являє собою технологію в сфері програмного забезпечення та обладнання, спрямовану на аналіз, структурування та управління обсягами даних. Data Mining, у свою чергу, займається аналізом в основному структурованих даних, зосереджуючись на виявленні прихованих зв'язків у великих масивах інформації, прогнозуванні та класифікації. Технологія Learning Analytics застосовується для збору та аналізу великих обсягів даних про освітню діяльність з метою її оптимізації, враховуючи детальний аналіз впливу різних факторів [1].

В області дистанційної освіти програмне забезпечення представлене у широкому спектрі, від простих HTML-сторінок до комплексних платформ з розширеними функціональними можливостями. Так платформа організації навчання Moodle являє собою одну з найвідоміших і повністю безкоштовних платформ, доступних в Інтернеті, яка пропонує [7]:

- реєстрацію і персоналізацію учнів та налаштування доступу до навчальних матеріалів;

- створення та керування онлайн-курсами;

- ведення статистики та звітності протягом навчального процесу;

- оцінювання знань студентів;

- інтеграцію з іншими сучасними інформаційними технологіями.

Платформа Moodle зарекомендувала себе як одна з найбільш популярних безкоштовних платформ для дистанційного навчання, не поступаючись функціоналом платним аналогам.

Сьогодні заклади освіти активно використовують інформаційні системи для управління навчальним процесом, прийому студентів, електронного документообігу, ведення електронних журналів і залікових книжок. Інтеграція цих процесів в єдине програмне середовище вимагає часу та сучасного підходу до розробки, де компоненти будуть з'єднуватися відповідно до потреб користувачів, немов елементи конструктора Lego.

Це програмне забезпечення буде вирізнятися наступними характеристиками [14]:

1. Інтеграція: здатність до об'єднання різноманітних освітніх компонентів та інструментів для ефективного обміну даними між програмами.

2. Персоналізація: програма буде адаптована до потреб кожного користувача (чи то студент, викладач, або батько), спрощуючи процес встановлення індивідуального освітнього шляху.

3. Оцінювання, аналіз, рекомендації: наявність функцій для автоматичного оцінювання досягнень студентів, аналізу їх успішності та налаштування навчального процесу відповідно до потреб.

4. Колаборація: можливість для спільної роботи та досягнення спільних освітніх цілей, а також управління доступом до інформації.

5. Доступність: інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, який забезпечує легкий доступ до інформації для всіх учасників освітнього процесу.

Впровадження такої інформаційної системи організації навчання сприятиме [8]:

- урахуванню індивідуальних особливостей учнів і підходу до навчання;

- зростанню мотивації студентів до самостійної роботи;

- особистісному розвитку студентів;

- професіоналізму у власній сфері в умовах інформаційного розвитку;

- ефективній обробці та організації великої кількості інформації;

- прискоренню проєктної та дослідницької діяльності студентів.

Важливо пам'ятати, що інформаційні системи не можуть повністю замінити традиційний навчальний процес і необхідно знаходити баланс у їх використанні залежно від освітніх завдань. Студентам слід надавати доступ до всіх інформаційних ресурсів, використаних під час навчання, а використовувані інформаційні продукти мають відповідати стандартам освітньої установи [3].

Автором сформовано таблицю, яка відображає різні види інформаційних технологій, застосованих у закладах освіти, з описом кожної технології та її перевагами для закладу освіти, викладачів та студентів (табл. 1).

Таблиця 1