УКРАИНСКАЯ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ
Сажко Галина Іванівна
УДК 378.147.2:372.865
МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ
ергономічних знань та умінь майбутніх інженерів-педагогів в галузі комп’ютерних технологій
13.00.02 – теорія та методика навчання (технічні дисципліни)
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата педагогічних наук
Харків - 2006
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Українській інженерно-педагогічній академії, Міністерство освіти і науки України, м. Харків
Науковий керівник | доктор педагогічних наук, професор Коваленко Олена Едуардівна, Українська інженерно-педагогічна академія, завідувач кафедри педагогіки і методики професійного навчання
Офіційні опоненти: | доктор педагогічних наук, доцент
Сусь Богдан Арсентійович,
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ, професор кафедри загальної і теоретичної фізики;
кандидат педагогічних наук, доцент
Головань Микола Степанович,
Українська академія банківської справи Національного банку України, м. Суми, доцент кафедри вищої математики і інформатики
Провідна установа | Харківський національний педагогічний університет ім. Г.С. Сковороди, кафедра теорії і методики професійної освіти, Міністерство освіти і науки України, м. Харків
Захист відбудеться “19” травня 2006 року о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К .108.01 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, .
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Української інженерно-педагогічної академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, .
Автореферат розісланий “18” квітня 2006 року
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Плохіх В.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність і доцільність дослідження. Ринок праці, що інтенсивно формується, пред'являє нові вимоги до змісту і процесу підготовки спеціалістів. Сьогодні потрібен спеціаліст “нового типу”, який має глибокі знання не тільки у сфері професійної діяльності, але й в галузі інформаційних технологій і комп'ютерної техніки. Тому актуальною стає підготовка таких фахівців, що досконала володіють базовими знаннями в цій галузі і вміють їх відтворювати.
Серед проблем підготовки спеціалістів постала і проблема ергономічної підготовки. З огляду на це найважливішою є Постанова N37 Кабінету Міністрів України “Про першочергові заходи щодо розвитку національної системи дизайну та ергономіки i впровадження їхніх досягнень у промисловому комплексі, об'єктах житлової, виробничої i соціально-культурної сфер”. Враховуючи значення дизайну і ергономіки в поліпшенні якості промислової продукції, а також її конкурентоспроможність на світовому ринку, в створенні сучасних умов праці і життєдіяльності людей, Всеукраїнській ергономічній асоціації, Міністерству освіти і науки та іншим міністерствам пунктом 5 цієї Постанови наголошувалась і пропонувалась необхідність розробки пропозицій щодо формування системи підготовки та перепідготовки фахівців в галузі дизайну та ергономіки та затверджувався перелік базових навчальних закладів, які цим займатимуться.
Таким чином, на перетині двох актуальних напрямів виникла проблема ергономічної підготовки майбутніх інженерів-педагогів в галузі комп'ютерних технологій, які повинні готувати кадри для комп’ютеризованих і роботизованих виробництв. Дотепер ця проблема в педагогіці розглядалась недостатньо, що і визначило вибір теми цього дослідження “Методика формування ергономічних знань та умінь майбутніх інженерів-педагогів в галузі комп’ютерних технологій”.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконане у відповідності до науково_дослідницької теми №ДЗ/26–2004 “Розроблення та впровадження моделей змісту навчання студентів технічних закладів освіти з метою інтенсифікації професійної підготовки” (РК 0104U002779, ОК 0205U007044) та “Формування ергономічної підготовки майбутніх інженерів–педагогів комп`ютерних дисциплін”, яку внесено до цільової комплексної програми досліджень науково–дослідницької лабораторії проблем інженерно–педагогічної освіти, створеної на базі Української інженерно–педагогічної академії спільно з Інститутом педагогіки і психології професійної освіти АПН України (рішення Вченої ради Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України від 25 березня 2004 р., протокол №3). Тема дослідження затверджена Вченою радою УІПА (протокол №8 від 16.03.2004 р.) і погоджена з Радою по координації наукових досліджень в галузі педагогіки і психології в Україні (протокол №6 від 15.06.2004, лист №497 - ДО).
Об'єктом дослідження є процес підготовки майбутніх інженерів–педагогів у галузі комп'ютерних технологій для системи професійно–технічної освіти.
Предметом дослідження є методика формування ергономічних знань і умінь у майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій.
Метою дослідження є розробка, теоретичне обґрунтування і експериментальна перевірка цілей, змісту, методів, організаційної форми і навчальних засобів формування у майбутніх інженерів–педагогів ергономічних знань і умінь в галузі ергономічної оцінки, ергономічного проектування і ергономічної експертизи комп'ютерних технологій і систем.
Відповідно до об'єкту, предмету і мети дослідження була сформульована така наукова гіпотеза. Якщо зміст навчальної дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” буде визначено виходячи з необхідності вирішування актуальних завдань ергономічної оцінки, проектування і експертизи компонентів інформаційних технологій, що виникають в практичній діяльності інженерів–викладачів комп'ютерних дисциплін на майбутніх первинних посадах, структуру і послідовність викладання навчального матеріалу дисципліни буде визначено з урахуванням всіх дидактичних вимог і буде розроблено метод перевірки реальної структури дисципліни і послідовності викладання навчального матеріалу у відповідності до вимог, цілі, організація, навчальні засоби і технології навчального процесу будуть науково обґрунтовані, то, використовуючи теоретичний базис дидактики, досягнення в галузі методики професійного навчання, можна сформувати у майбутніх інженерів–педагогів в комп'ютерній галузі ергономічні знання і уміння, передбачені освітньо–кваліфікаційною характеристикою і необхідні для виконання випускниками своїх обов'язків на первинних посадах.
Відповідно до гіпотези дослідження для розв’язання суперечності і досягнення цієї мети були поставлені такі завдання дослідження:
1. Аналіз психолого–педагогічної, науково–технічної, методичної літератури і нормативних документів з метою з’ясування ступеню розробленості проблеми дослідження.
2. Визначення змісту і структури ергономічних знань і умінь майбутніх інженерів-педагогів в галузі комп'ютерних технологій.
3. Розробка графоаналітичного методу формування і аналізу структурно-змістовної моделі навчального матеріалу, а також раціональної послідовності його викладання.
4. Вибір організаційних форм, методів і засобів для модульної і мотиваційної технологій навчання з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”.
5. Експериментальна перевірка ефективності методики формування ергономічних знань і умінь у майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій.
Теоретичну основу дослідження становлять ідеї, положення, висновки і результати існуючих досліджень з проблем організації навчального процесу у вищій школі (В.П. Андрущенко, С.І. Архангельський, Ю.К. Бабанський, В.П. Беспалько, А.П. Верхола, О.В. Глузман, І.А. Зязюн, В.А. Козаков, Б.І. Мокін та ін.), раціонального вибору структури і змісту навчання (Б.С. Гершунський, С.У. Гончаренко, С.С. Ледньов, І.Я. Лернер, Є.В. Лузик, Н.Г. Ничкало, О.М. Новіков, І.П. Підласий, І.Ф. Прокопенко, М.М. Скаткін, Н.Ф. Тализіна, В.П.Бабак, О.В. Шестопалюк та ін.), інформатизації освіти (В.М. Глушков, В.Ю. Биков, В.І. Гриценко, О.М. Довгялло, А.П. Єршов, М.І. Жалдак, М.З. Згуровський, В.І. Клочко, Т.В. Крилова, І.І. Мархель, Ю.І. Машбиц, О.Я. Савельєв та ін.), теорії психолого-педагогічної підготовки (Р. Аткінсон, Г.О. Балл, О.М. Леонтьєв, Н.Ф. Тализіна, Т.С. Яценко та ін.), створення сучасних дидактичних засобів для вищої школи (А.Н. Гуржій, В.М. Попов, С.М. Гончаров, О.Є. Денисов та ін.), теорії змісту та педагогічні технології підготовки спеціаліста (П.М. Воловик, Р.С. Гуревич, І.О. Зимня, А.С. Нисимчук, О.С. Падалка, О.М. Пєхота, С.О. Сисоєва та ін.); з проблеми професійної діяльності інженера-педагога і його підготовки (С.Ф. Артюх, О.Е. Коваленко, В.С. Ледньов та ін.); з проблем організації модульної технології в навчанні (А.М. Алексюк, В.М. Аніщенко, В.Л. Бєлова, І.М. Богданова, М.І. Лазарев, А.М. Михайличенко, О.І Смолюк, А.В. Фурман та ін.).
Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань застосовано такі методи:
- загальнонаукові: теоретичний пошук (аналіз наукової літератури і документів, вивчення і узагальнення практичного досвіду), системно-структурний (порівняння, класифікація і систематизація) з метою визначення стану дослідження вибраної наукової проблеми; концептуально-порівняльний аналіз по виявленню понятійно-категоріального апарату, визначенню теоретичних і прикладних аспектів дослідження, визначенню структури і змісту підготовки;
- емпіричні: (аналіз діяльності майбутніх спеціалістів на первинних посадах, анкетування, контрольні тести і завдання, метод рейтингового оцінювання, констатуючий і формуючий експерименти) з метою виявлення ефективності створених методичних підходів і навчальних програм;
- математичні: теорії графів, теорії вірогідності, причинно-наслідкового аналізу, регресійний та кореляційний аналізи з метою побудови і аналізу структурно-змістовної моделі, раціональної послідовності викладання навчального матеріалу, побудови моделей процесу навчання і моделей викладання навчального матеріалу;
- методи створення програмних засобів навчального призначення (побудови автоматизованих навчальних курсів, використовування концепцій гіпертексту і інструментальних системних оболонок, побудови баз даних).
Обробка експериментальних даних здійснювалась за допомогою методів математичної статистики, використовування електронних таблиць, регресійного і кореляційного аналізів.
Розв’язання поставлених завдань дозволило отримати і винести на захист такі наукові результати:
- зміст навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” і метод його визначення ;
- комп'ютерно–орієнтований метод визначення структури і раціональної послідовності викладання навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”;
- вибір організаційних форм, методів і способів для модульної і мотиваційної технологій навчання з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
- вперше теоретично обґрунтовано і розроблено зміст навчального матеріалу в предметній галузі “Ергономіка інформаційних технологій”, що базується на авторському методі визначення актуальних завдань ергономічного забезпечення систем “людина – техніка – середовище” і на авторському методі формування вимог до ергономічних знань і умінь майбутнього спеціаліста;
- вперше теоретично обґрунтовано і розроблено комп'ютерно–орієнтований метод побудови і аналізу структурно–змістовної моделі навчального матеріалу, яка дозволяє визначати і, у разі потреби, оперативно корегувати послідовність викладання навчального матеріалу;
- вперше теоретично обґрунтовано і експериментально перевірено в навчальному процесі елементи методики формування ергономічних знань і умінь у майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій;
- одержала подальший розвиток теорія модульної системи навчання, що знайшло відображення в обґрунтуванні й побудові модульної структури дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”, адекватної до вимог змісту діяльності фахівця в комп’ютерній галузі; формулюванні мети дидактичних модулів; в організації навчального процесу з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” з використанням модульної і мотиваційної технологій навчання; детальній розробці мети, організаційних форм і засобів навчання навчаючих модулів підвищеної складності.
Теоретичне значення роботи. В результаті дослідження розроблено теоретичні й методичні основи формування ергономічних знань і умінь майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій, що дозволяє надавати майбутнім спеціалістам необхідний для роботи в сучасному комп’ютеризованому і роботизованому виробництві обсяг знань і умінь з урахуванням “людського фактору”. Окремі одержані результати мають самостійне значення також для підготовки інженерів–педагогів некомп'ютерних профілів. До них належать метод формування вимог до ергономічних знань і умінь майбутніх спеціалістів, який може бути використаний для формування вимог до знань і умінь в інших предметних галузях; графоаналітичний метод структуризації навчального матеріалу з програмним забезпеченням, що дозволяє будувати структуру навчального матеріалу з певної дисципліни у вигляді графа в ярусно-паралельній формі й на його основі визначати раціональну послідовність викладання матеріалу. Розроблений метод і програма є універсальними для використання їх в будь-яких дисциплінах і предметних галузях; комп'ютерно-орієнтована технологія дасть можливість корекції структурно-змістовної моделі та послідовності викладання навчального матеріалу; запропонований методичний комплекс з програмним забезпеченням для вивчення помилок діяльності людини, яка виконує операторські функції. Останнє твердження базується на визначенні теми “Помилки людини - оператора” як міжпредметної в інженерній і психолого–педагогічній підготовці інженера–педагога; створення методичного комплексу з програмним забезпеченням для навчання ергономічній експертизі нещасних випадків на виробництві як необхідний компонент підготовки інженера–педагога будь-якого профілю.
Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:
- розроблені методи формування вимог, визначення змісту навчального матеріалу та побудови структурно–змістовної моделі дозволили внести відповідні розділи до “Освітньо-кваліфікаційної характеристики” (ОКХ) і “Освітньо-професійної програми” (ОПП) бакалавра спеціальності 6.010100.36 “Професійне навчання. Комп'ютерні технології в управлінні і навчанні”, одержати структурно-змістовну модель (СЗМ) і раціональну послідовність викладання навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” для вказаної спеціальності;
- на озброєнні викладачів, які розробляють нові навчальні курси, з'явився ефективний інструмент – графоаналітичний метод з програмним забезпеченням, що дозволяє будувати структуру навчального матеріалу з певної дисципліні у вигляді графа в ярусно-паралельній формі й на основі аналізу графа одержувати раціональну послідовність викладання матеріалу; розроблений метод і програма є універсальними, що дозволяє використовувати їх для будь-яких дисциплін і для будь-яких предметних галузей;
- використання комп'ютерної програми дозволяє як вводити нові поняття і зв'язки, так і видаляти поняття і зв'язки з моделі й оперативно одержувати нові СЗМ і послідовності викладання навчального матеріалу. Необхідність у таких змінах може виникати при зміні кількості навчальних годин, що відводяться на вивчення дисципліни, а також при необхідності перегляду обсягу навчального матеріалу, його корекції для підвищення якості засвоєння тими, що навчаються. Використання запропонованої комп’ютерної програми особливо актуальне при формуванні інформаційних пакетів за умов перебудови навчального процесу відповідно до вимог Болонської декларації;
- знання і уміння, що формуються при вивченні модуля “Помилки оператора”, дозволять майбутнім інженерам–педагогам в галузі комп'ютерних технологій готувати більш кваліфікованих операторів комп'ютерного набору і робітників комп’ютеризованого і роботизованого виробництв;
- знання і уміння, що формуються при вивченні модуля “Ергономічна експертиза. Основні поняття”, дозволять майбутнім інженерам–педагогам в галузі комп'ютерних технологій відділяти ергономічні причини нещасних випадків на виробництві від суб’єктивних причин і тим самим сприяти встановленню об'єктивної вини персоналу в нещасних випадках;
- розроблений навчальний курс “Ергономіка інформаційних технологій” дозволяє внести ергономічні знання в комп'ютерну освіту студентів вищих навчальних закладів, що є одним із засобів гуманізації освіти.
Впровадження результатів дослідження. Результати дисертації впроваджено в навчальний процес для спеціальності 8.010104.36 “Професійне навчання. Комп'ютерні технології в управлінні і навчанні” в Українській інженерно–педагогічній академії (акти впроваджень № 2/04 від 19.05.04 р.; № 3/04 від 28.05.04 р.; № 3 від 20.01.05 р.); Бердянському державному педагогічному університеті (акти впроваджень № 8 від 17.06.04 р.; №9 від 14.06.04 р.); Луцькому державному технічному університеті (акт впровадження № 14 від 23.06.04 р.); Тернопільському державному педагогічному університеті (акт впровадження № 1 від 19.01.06 р.).
Крім того, результати дисертації впроваджено в навчальний процес внесенням змін і доповнень в робочі програми дисциплін:
- “Охорона праці в галузі” для спеціальностей 7.010104.48 “Технологія і обладнання автоматизації виробництва в машинобудуванні та приладобудуванні” і 7.010104.35 “Експлуатація і ремонт промислового транспорту” в Українській інженерно–педагогічній академії (акт впровадження № 7/05 від 18.11.05 р.);
- “Ергономіка”, “Інформаційні системи”, “Інформаційне забезпечення і інструменти управління”, “Інформаційні системи і технології на підприємствах”, “Комп'ютерні мережі і телекомунікації” в Сумському національному аграрному університеті (акт впровадження № 34 від 11.12.05 р.);
- “Ергономіка” в Харківській національній академії міського господарства (акт впровадження № 18 від 26.12.04 р.);
- “Надійність, ергономіка і якість АСОІУ”, “Ергономіка і інженерна психологія”, “Педагогіка”, “Психологія і педагогіка вищої школи” в Обнінському державному технічному університеті атомної енергетики (Росія) (акт впровадження від 24.01.06 р.);
- “Надійність, якість і ергономіка автоматизованих систем обробки інформації та управління” для спеціальності 220220 – “Автоматизовані системи обробки інформації і управління” в Санкт–Петербурзькому державному електротехнічному університеті (акт впровадження від 27.01.2006 р.
За результатами дисертації підготовлено і видано з грифом Міністерства освіти і науки України навчальний посібник “Ергономіка інформаційних технологій: оцінка, проектування, експертиза” (лист МОН №14/18.2 – 293 від 09.02.05 р.); підготовлено навчальний посібник “Ергономіка інформаційних технологій в прикладах і задачах”; поставлено передбачені навчальним планом лабораторні роботи, видано до них методичні вказівки і розроблено програмне забезпечення; розроблено гіпертекстовий електронний підручник для самостійного вивчення з автоматизованим самоконтролем знань з теми “Оцінка якості діяльності людини в інформаційних технологіях”.
Достовірність та обґрунтованість результатів дослідження забезпечена: обраними методологічними основами дослідження; відповідністю методів дослідження його меті і завданням; відповідністю основних положень дисертації відомим результатам психолого-педагогічних і дидактичних досліджень; використанням апробованого математичного апарату для вирішення окремих завдань; статистично достатнім обсягом емпіричних даних педагогічного експерименту. Достовірність результатів дослідження підтверджується позитивними результатами впровадження експериментальної методики формування ергономічних знань і умінь в педагогічну практику декількох вищих навчальних закладів.
Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати роботи, що виносяться на захист, отримані автором особисто. А саме: зміст навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” і метод його визначення; комп'ютерно–орієнтований метод визначення структури і раціональної послідовності викладання навчального матеріалу, вибір організаційних форм, методів і способів для модульної і мотиваційної технологій навчання з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”. У роботах, написаних в співавторстві, здобувачеві належать (згідно зі списком наукових робіт, поданим в кінці реферату): у роботі [1] - опис мотиваційної технології навчання, дескриптивна модель навчального процесу і вивчення теми “Помилки оператора”; у роботі [2] – вибір ключових понять, послідовність викладання, зміст п.п. 1, 3-9, 14-16; у роботах [3,5,12] _постановка завдань, вибір та розробка методів рішення, розробка методики експерименту; у роботах [8,13,14,17] – постановка завдань та розробка методів, участь у розробці програмного забезпечення.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались і обговорювались на міжнародній науково-методичній конференції “Інтернет-освіта-наука” (Вінниця, в 1999 р.); на IV міжнародній конференції “Вплив людського фактору на безпеку руху на залізничному транспорті” (Львів, в 2001 р.); Ingenieur des 21. Jahrhundersts: Referate des 31. Internationalen Symposiums “Ingenieur des 21/”/ Das Sankt-Peterburg staatliche Bergbauinstitut (Technische Universitat), 2002 (С.-Петербург, 2002 р.); II міжнародній науково-практичній конференції “Управління якістю професійної освіти” (Донецьк, 2002 р.); Всеукраїнській конференції “Теорія і методика навчання математиці, фізиці, інформатиці” (Кривий Ріг, 2003 р.); XXXVI науково-практичній конференції УІПА (Харків, 2004 р.); Міжнародній науково-методичній конференції “Проблеми інженерно-педагогічної освіти” (Харків, 2005 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми інженерно-педагогічної освіти. Теорія і практика” (Алупка, 2005 р.).
Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 31 наукову працю (12 без співавторів), з них 8 статей опубліковано в спеціалізованих виданнях, які входять до переліку ДАК, 9 статей опубліковано в інших наукових виданнях, 7 статей опубліковано в зарубіжних виданнях, 5 тез доповідей, 1 монографія (у співавторстві), 1 навчальний посібник (у співавторстві).
Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (142, з них 8 _іноземною мовою) і 15 додатків (обсягом 112 сторінок). Повній зміст роботи викладено на 208 сторінках. Робота в цілому містить 29 таблиць на 18 сторінках і 61 рисунок на 15 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено об'єкт, предмет, мету і гіпотезу дослідження, розкрито його наукову новизну, достовірність, теоретичне і практичне значення одержаних результатів, сформульовано основні положення, які виносяться на захист, визначено особистий внесок здобувача у роботах, написаних у співавторстві, зроблено висновки про апробацію і впровадження результатів дослідження.
У першому розділі “Аналіз стану проблеми, опис предметної галузі, огляд літератури і формулювання завдань дослідження” проведено аналіз стану проблеми ергономічної освіти у світі й в Україні, наведено характеристику інженера–педагога в області комп'ютерних технологій. Аналіз науково–технічної літератури, міжнародного досвіду розвитку ергономіки, сучасних концепцій ергономічної освіти в Україні, аналіз нормативних документів дозволив виявити і обґрунтувати доцільність ергономічної підготовки майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій. Встановлено, що ергономічна підготовка повинна бути обов'язковою складовою професійної підготовки майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій і повинна бути спрямована на вирішення актуального завдання – формування у них ергономічних знань і умінь, необхідних для якісної підготовки робітників комп’ютеризованого і роботизованого виробництв. Вирішення цього завдання на відміну від традиційних навчальних планів підготовки спеціалістів для системи професійно–технічної освіти дозволяє формувати такий вид професійних знань і умінь, як знання “людського фактору” і уміння використовувати їх для підвищення якості підготовки робітників.
Проведена робота дозволила розробити структуру методичної системи формування ергономічних знань і умінь у майбутніх інженерів–педагогів і сформулювати актуальні задачі розробки її елементів.
У другому розділі “Визначення змісту і структури ергономічних знань та умінь майбутніх інженерів-педагогів комп'ютерних дисциплін” розроблено зміст навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”, що базується на авторських методах виявлення актуальних задач ергономічного забезпечення систем “людина – техніка – середовище”, формування вимог до ергономічних знань і умінь майбутнього спеціаліста, а також комп'ютерно–орієнтованому методі визначення послідовності його викладання.
Метод визначення змісту, структури і послідовності викладання навчального матеріалу дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” базується на: концепції інженерно–педагогічної освіти в Україні; концепції ергономічної освіти в Україні; на прийнятому в педагогіці понятті структурно–змістовної моделі навчального матеріалу. Метод, що викладається, враховує не тільки швидку зміну поколінь інформаційних технологій і пов'язане з цим постійне оновлення і ускладнення ролі людини в інформаційних технологіях, а і необхідність розробки комп'ютерно–орієнтованого методу створення і модернізації програми дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”. Виділення ключових понять для навчальної дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” проводилося за наступною логічною схемою: виділення поколінь ІТ – ергономічний аналіз кожного покоління ІТ – змістовний аналіз актуальних задач опису, оцінки, оптимізації системи “людина – техніка – середовище” стосовно первинних посад майбутніх інженерів–педагогів комп'ютерних дисциплін. В ході цієї роботи було виділено 155 ключових понять дисципліни з розрахунку на 32 години лекційного матеріалу. Подальша деталізація понять проводилася в процесі написання курсу лекцій з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”.
З метою побудови структурно-змістовної моделі навчального матеріалу у вигляді графа в ярусно-паралельній формі здійснено такі кроки:
- розроблено алгоритми аналізу вихідних даних (матриці взаємозв'язків) з метою виявлення контурів;
- розроблено процедури пошуку ядра графа, що дозволяє представити СЗМ в ярусно–паралельній формі, і графів досяжності, що дозволяє визначити раціональну послідовність викладання навчального матеріалу;
- всі алгоритми методу сформульовані з урахуванням можливості отримання їх програмної реалізації. У відомих методах структуризації формулювання алгоритмів носять емпіричний характер і орієнтовані на розрахунки вручну. На основі розроблених алгоритмів і програм сформована СЗМ дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” і одержана раціональна послідовність викладання навчального матеріалу цієї дисципліни, яка використана для складання робочої програми. Розроблено також комп'ютерно-орієнтований метод корекції структурно-змістовної моделі й послідовності викладання навчального матеріалу. Використання цього методу актуальне при формуванні інформаційних пакетів за умов перебудови навчального процесу згідно з вимогами Болонської декларації.
У третьому розділі “Цілі, організація, технології і засоби навчання з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” сформульовано цілі, розроблено модульну організацію, технології і засоби навчання з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”. На основі результатів розділу 2 в дисципліні виділено шість дидактичних модулів, в кожному з яких виділено 2-3 навчаючі модулі. Цілі модулів визначено виходячи з вимог до знань і умінь, закладених в “Освітньо-кваліфікаційну характеристику” (ОКХ).
Засобами контролю досягнень дидактичних цілей модулів є закриті тести з альтернативним вибором для періодичного контролю і білети з тестовими завданнями для підсумкового контролю. Для кожного учбового модуля питання в білетах сформовані за допомогою датчика випадкових чисел з масиву в 30 питань. В цілому з дисципліни розроблено 90 білетів для періодичного контролю і 30 для підсумкового контролю.
З метою здійснення майбутніми інженерами-педагогами саморегуляції навчально-пізнавальної діяльності необхідно сформувати в них зовнішню мотивацію. Ця мотивація формується з урахуванням потреби студентів у досягненні, яка визначена нами як потреба заробити вищу оцінку на кожному занятті, вищий рейтинг з предмета в кожному семестрі, вищий рейтинг з предмета за період навчання. Цей рейтинг двічі враховується при вирішенні питання про продовження навчання (освітньо-кваліфікаційний рівень спеціаліста або магістра); форму оплати (бюджетна або контрактна). Розроблена мотиваційна технологія модульної організації навчання містить модель процесу навчання, критичну до показників навчально–пізнавальної діяльності того, хто навчається; програмний комплекс, що дозволяє прогнозувати якість навчально–пізнавальної діяльності (якість навчання) на основі характеристик моделі; реалізує інструктивний зворотний зв'язок і дозволяє включати механізми мотивації якості навчання кожного студента для підвищення навчально–пізнавальної діяльності. При цьому саморегуляція полягає в зміні тим, хто навчається, рівня своєї пізнавальної активності. Як дескриптивна модель процесу навчання, яка пов'язує рівень успішності навчання студента з рівнем його навчальних зусиль, прийнята і обґрунтована регресійна модель виду:
У = f(x),
де x– кількість всіх відхилень від навчального графіка, У – середній бал (рейтинг) студента. Наприклад, для однієї групи модель мала вид Y=4,35 – 0,11*x (коефіцієнт парної кореляції Ry|x=0,996), для іншої _Y=4,47*exp(–0,036*x) (коефіцієнт парної кореляції Ry|x=0,9714). Моделі вищезазначеного типу зручні для формування короткочасної мотиваційної дії. Для формування довготривалої мотиваційної дії використана регресійна модель зв'язку рейтингу і порушень графіка навчального процесу, наприклад, модель У134,8 – 3,42*x (Ry|x = 0,966). Модель означає те, що кожне порушення графіка навчального процесу зменшує семестровий рейтинг з дисципліни майже на 3,5 бали.
Найбільш складними в дисципліні “Ергономіка інформаційних технологій” є навчаючі модулі “Помилки оператора” і “Ергономічна експертиза. Основні поняття”. Ці модулі розглянуто в дисертації детально. Для першого модуля як навчальні засоби використовуються: навчальна база даних “Помилки оператора”, електронний підручник з теми “Оцінка якості діяльності людини в ІТ”, тестові завдання (з множинним вибором, альтернативні, на відновлення послідовності, на відповідність частин, на порівняння і співставлення, на визначення причинної залежності), навчальні задачі на розрахунок показників безпомилковості діяльності. Методика проведення ергономічної експертизи відпрацьовується на прикладах експертизи комп'ютерних аудиторій, робочих місць оператора комп'ютерного набору і реальних обставин нещасних випадків на виробництві. Як навчальні засоби використовуються: описи реальних обставин нещасних випадків на виробництві і результатів судово–технічних експертиз, проведених за цими випадками; навчальна система підтримки прийняття рішень експертом–ергономістом; електронний підручник з теми “Вимоги до організації роботи з візуальними дисплейними терміналами ЕОМ”.
У четвертому розділі “Організація, проведення та результати педагогічного експерименту і впровадження методичної системи” описано експеримент з перевірки і реалізації наукових результатів, а також наведено відомості про їхнє впровадження. Для доказу достовірності й практичної цінності одержаних наукових результатів експеримент проводився за наступними напрямками:
1. Анкетування серед провідних ергономістів України і Росії з метою виявлення доцільності навчальної дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” і повноти її програми.
2. Впровадження методичної системи дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” у навчальний процес Української інженерно-педагогічної академії (УІПА) та інших вузів.
3. Програмна реалізація графоаналітичного методу структуризації навчального матеріалу і методу визначення раціональної послідовності його викладання.
4. Перевірка методу структуризації навчального матеріалу і методу визначення раціональної послідовності його викладання і комп'ютерної програми при розробці нового навчального курсу “Ергономіка інформаційних технологій”.
5. Оцінка корисності та ергономічності вищезазначених методів викладачами і виявлення їхніх переваг над тими курсами, що вже існують.
6. Оцінка педагогічної ефективності окремих навчаючих модулів.
Педагогічний експеримент проходив у три етапи: 1–й етап – пошуковий (2000-2001 р.р.); 2–й етап: констатуючий експеримент (2002-2004 р.р.); 3–й етап _формуючий і контрольний експеримент (2004-2005 р.р.). На пошуковому етапі виконувалися вищезгадані п.п. 1 і 3; на 2–му етапі виконувалися п.п. 2 і 4; на 3–му етапі – п.п. 5 і 6.
1. З 14 спеціалістів – фахівців в галузі ергономіки, на необхідність дисципліни вказали 100%, з повнотою курсу погодилися 63,6%, із структурою курсу _80,9%, з кількістю навчального часу, відведеного на засвоєння дисципліни, погодилися 81,8%. Було визначено, що дисципліну доцільно викладати на 3–му курсі.
2. Методи побудови і аналізу структурно–змістовної моделі (СЗМ) навчального матеріалу і визначення раціональної послідовності його викладання були перевірені при підготовці курсу лекцій і навчального посібника з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”; при побудові СЗМ шести дисциплін кафедри інформатики та комп’ютерних технологій УІПА, наприклад, “ІВТ” “Проектування і експлуатація інформаційних систем”; при побудові СЗМ п'яти дисциплін кафедри інформатики і кібернетики Сумського національного аграрного університету, що відображене у відповідному акті впровадження, наданому університетом.
3. Організація навчального процесу з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” в УІПА. Відповідно до навчального плану УІПА у весняному семестрі 2003/2004 н. р. почалось викладання дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”. Викладання велося згідно з робочою програмою відповідно до раніше розробленої СЗМ. Найоб'ємнішим і найскладнішим для сприйняття студентами виявився навчальний матеріал дидактичного модуля “Надійність діяльності людини – оператора в ІТ”, що містить 49 ключових понять, і модуля “Проектування діяльності оператора в ІТ”, що містить 37 ключових понять. За наслідками поточних контролів були виявлені поняття, не засвоєні студентами. Аналіз результатів тестування дав такі результати: коефіцієнт засвоєння знань Ка = 0,78, коефіцієнт сформованості умінь Кт = 0,66, коефіцієнт стабільності знань Кс = 0,75. Були встановлені причини недостатнього засвоєння навчального матеріалу. На етапі формуючого експерименту перед початком 2004/2005 н. р. викладання курсу “Ергономіка інформаційних технологій” велося вже за новою навчальною програмою, що базувалася на скорегованій СЗМ, а тестування і оцінка засвоєних знань студентів здійснювалися за тими ж критеріями, що й раніше. Аналіз результатів тестування дав наступні результати: коефіцієнт засвоєння знань Ка0,86, коефіцієнт сформованості умінь Кт = 0,74, коефіцієнт стабільності знань Кс = 0,82. Отже, моделювання процесу викладання курсу на основі застосування корегуючої СЗМ дозволило підвищити ефективність викладання на 13%.
4. Організація і проведення експерименту з впровадження дидактичного модуля “Помилки оператора”. Констатуючий експеримент проводився у 2002/2003 н. р. зі студентами 2–го і 4_го курсів, що вивчають дисципліну “Програмування і комп'ютерні технології рішення економічних задач” (ПКТРЕЗ), на базі Української інженерно-педагогічної академії. У експерименті брало участь 108 студентів. Експеримент охоплював 12 годин лабораторних робіт з вивчення MS Excel на 2–му курсі і 12 годин лабораторних робіт з формування умінь виконувати регресійний і кореляційний аналіз техніко-економічних показників і вирішувати задачі виробничого планування за допомогою MS Excel на 4–му курсі. Вибір спеціальності був обумовлений тим, що ці студенти одержували робочу професію оператора комп'ютерного набору. Вибір дисципліни був обумовлений тим, що студенти, незважаючи на попереднє ознайомлення з матеріалом на лекціях і достатню забезпеченість методичними вказівками до лабораторних робіт, не встигали виконувати запропоновані завдання за відведений час через велику кількість помилок. У зв'язку з цим було розроблено бланк обліку помилок, і на подальших лабораторних роботах викладачами проводився облік помилок, допущених студентами в процесі виконання завдань. На етапі формуючого експерименту була скорегована робоча програма дисципліни ПКТРЕЗ, і до неї було введено теми “Помилки оператора” (2 години лекцій і 2 години лабораторних робіт) і “Надійнісне проектування технологічних процесів обробки інформації” (2 години лекцій і 2 години лабораторних робіт, одне домашнє завдання). У 2003/2004 н. р. на етапі формуючого експерименту викладання дисципліни ПКТРЕЗ проводилося за скорегованою робочою програмою. У експерименті брало участь 135 студентів. Як і в 2002/2003 н. р., в бланках обліку фіксувалися помилки, допущені студентами в процесі виконання тих же лабораторних робіт. Середній бал успішності, підрахований на основі МРС, зріс: у групах 2–го курсу – на 10,3(з 3,9 до 4,3); у групах 4–го курсу – на 13,6(з 4,05 до 4,6). Опитування студентів після іспиту дозволило встановити причини поліпшення. Для визначення однорідності контрольних і експериментальних груп використовувався метод непараметричної статистики на основі двостороннього критерію Вілкоксона–Манна–Уітні. Вибір цього критерію визначався тим, що потрібно порівняти незалежні вибірки. Достовірність змін у рівнях професійних умінь безпомилкової роботи підтверджена з довірчою вірогідністю 0,95 за t – критерієм Стьюдента.
Таким чином, підтверджено ефективність розробленої методики формування ергономічних знань та умінь майбутніх інженерів-педагогів в галузі комп’ютерних технологій, а результати наведено на рис. . Впровадження результатів дисертації описано в розділі “Загальна характеристика роботи”.
5. Організація і проведення експерименту по використанню гіпертекстового електронного підручника (ЕП) “Надійність діяльності людини-оператора в ІТ” в навчальному процесі. Як контрольна була взята група 3-го курсу ДРЕ-К1–1 (28 осіб) в 2003 н. р., як експериментальна _група 3-го курсу ДРЕ-К2–1 (18 осіб) в 2004 н. р. Для визначення однорідності контрольних і експериментальних груп використовувався метод непараметричної статистики на основі двостороннього критерію Вілкоксона–Манна–Уітні. Вибір цього критерію визначався тим, що потрібно порівняти незалежні вибірки. Достовірність змін у рівнях професійних умінь безпомилкової роботи підтверджена з довірчою вірогідністю 0,95 за t – критерієм Ст’юдента.
Ефективність використання електронного підручника підтверджується показниками, наведеними на рис. .
Таким чином можна вважати, що проведене дослідження дозволило розв’язати поставлені на початку роботи завдання; аналіз результатів констатуючого і формуючого експериментів дають підставу зробити висновки, які в цілому підтверджують правильність висунутої гіпотези дослідження.
ВИСНОВКИ
1. Аналіз робочих навчальних програм дисциплін комп'ютерного напряму, розроблених відповідними кафедрами УІПА і одержаних з інших університетів, що готують інженерів–педагогів, показав наступне: у жодній з дисциплін комп'ютерного напряму навчального плану підготовки майбутніх інженерів–педагогів комп'ютерного профілю не розглядаються загальні поняття ергономіки взагалі і ергономіки інформаційних технологій (ІТ) зокрема; у студентів не формуються уявлення, про роль людини в сучасних ІТ. Отже, постає необхідність розробки нового курсу “Ергономіка інформаційних технологій” для студентів вузів.
2. Розроблено, теоретично обґрунтовано, експериментально перевірено і реалізовано в навчальному процесі метод визначення змісту навчального матеріалу в предметній галузі “Ергономіка інформаційних технологій”, що базується на виявленні актуальних задач ергономічного забезпечення систем “людина – техніка – середовище” і на авторському методі формування вимог до ергономічних знань і умінь майбутнього спеціаліста. Метод формування вимог до ергономічних знань і умінь майбутніх інженерів–педагогів комп'ютерних дисциплін розвиває теоретичні основи положення Міністерства освіти і науки України про порядок розробки складових частин нормативного і навчально–методичного забезпечення підготовки спеціалістів. Розвиток полягає у тому, що на етапі визначення моделей діяльності спеціаліста на первинних посадах використано метод ергономічного аналізу поколінь інформаційних технологій, що дозволив врахувати в моделі діяльності ергономічну складову. Метод формування вимог до ергономічних знань і умінь дозволяє виділяти ключові поняття предметної галузі.
3. Розроблено, теоретично обґрунтовано, експериментально перевірено і реалізовано в навчальному процесі формалізований комп'ютерно–орієнтований метод побудови, аналізу і корекції структурно–змістовної моделі навчального матеріалу. Запропонований метод розвиває відомі інженерно–інтуїтивні підходи до структуризації навчального матеріалу на основі графів і на основі матриць. Метод дозволяє визначати раціональну послідовність викладання навчального матеріалу і оперативно її корегувати в разі потреби, що особливо актуально для формування інформаційних пакетів за умов перебудови навчального процесу згідно з вимогами Болонської декларації. На основі методу і технології побудована СЗМ дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” і одержана раціональна послідовність викладання навчального матеріалу цієї дисципліни. Розроблений метод і програмне забезпечення є універсальними, що дозволяє використовувати їх для будь-яких дисциплін і для будь-яких предметних циклів.
Достовірність одержаних результатів забезпечується: їх опорою на відомі положення педагогічної науки, на відомі положення і методи теорії графів; обґрунтованим вибором основних допущень і обмежень, прийнятих як початкові при формулюванні постановки задачі. Достовірність одержаних результатів підтверджується реалізацією методу побудови СЗМ при організації конкретного навчального процесу; дієвістю програмного комплексу і його використання для побудови і аналізу СЗМ моделі конкретних дисциплін в УІПА та інших вузах.
4. Набула подальшого розвитку теорія модульної системи навчання, що полягає в обґрунтуванні й побудові модульної структури дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій”, адекватної до вимог і змісту діяльності фахівця в комп’ютерній галузі, формулюванні мети всіх дидактичних модулів, формуванні психолого–педагогічних умов організації навчального процесу з дисципліни “Ергономіка інформаційних технологій” з використанням модульної і мотиваційної технологій навчання, розробці мотиваційної технології модульного навчання, детальній розробці мети, організаційних форм і засобів навчання дидактично найскладніших навчаючих модулів “Помилки оператора” і “Судово-ергономічна експертиза. Основні поняття”. Знання і уміння, що забезпечуються навчаючим модулем “Помилки оператора”, дозволять випускникам інженерно–педагогічних комп'ютерних спеціалізацій готувати більш кваліфікованих операторів комп'ютерного набору і робітників комп’ютеризованого і роботизованого виробництва. Методичний комплекс з програмним забезпеченням для вивчення помилок діяльності людини-оператора, що виконує операторські функції, має самостійне значення для педагогіки. Це твердження базується на визначенні теми “Помилки людини-оператора” як міжпредметної в інженерній і психолого–педагогічній підготовці інженера–педагога. Знання і уміння, що забезпечуються навчаючим модулем “Судово-ергономічна експертиза. Основні поняття”, дозволять випускникам інженерно–педагогічної спеціальності відділяти ергономічні причини нещасних випадків на виробництві від інших причин і тим самим сприяти встановленню об'єктивної вини персоналу у виникненні нещасних випадків. Методичний комплекс з програмним забезпеченням для навчання ергономічної експертизи нещасних випадків на виробництві також має самостійне значення для педагогіки. Це пов'язано з тим, що зазначена тема має бути обов’язковим компонентом підготовки інженера–педагога будь-якого профілю.
Достовірність одержаних результатів забезпечується їх теоретичною обґрунтованістю, тобто опорою на відомі положення педагогічної науки, на відомі положення і методи ергономіки як науки і методи теорії ефективності, надійності і якості систем “людина – техніка – середовище”, на відомі положення теорії мотивації діяльності, обґрунтованим вибором основних допущень і обмежень, прийнятих як початкові при розробці дескриптивної моделі процесу навчання, відповідністю одержаних результатів положенням дидактики. В той же час достовірність одержаних результатів підтверджується реалізацією мотиваційної технології модульної організації навчання на декількох спеціальностях протягом трьох років, позитивними результатами впровадження експериментальної методики формування ергономічних знань і умінь в педагогічну практику декількох вищих навчальних закладів.
5. Вперше теоретично обґрунтовано і експериментально перевірено в навчальному процесі всі елементи методики формування ергономічних знань і умінь майбутніх інженерів–педагогів в галузі комп'ютерних технологій. Розроблений навчальний курс “Ергономіка інформаційних технологій” дозволяє внести ергономічні знання в комп'ютерну освіту студентів вузів, що є одним із засобів гуманізації освіти.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ
Монографії
1. Ашеров А.Т., Коваленко О.Е., Громов Є.В., Ящун Т.В., Сажко Г.І. Педагогічна спрямованість навчального процесу в інженерій педагогіці: Монографія. - Харків: Вид. УІПА, 2005. – 122 с. (Особистий вклад полягає в описанні психолого-педагогічних умов для модульної організації навчального
