ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ

ФІЛЕНКО ЛЮДМИЛА ВАСИЛІВНА

УДК: 796.011.3-057.36

ІНФОРМАТИЗАЦІЯ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ З УРАХУВАННЯМ КОГНІТИВНИХ ЯКОСТЕЙ СТУДЕНТІВ

24.00.02 – фізична культура, фізичне виховання різних груп населення

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата наук з фізичного виховання і спорту

Харків – 2007

Дисертацію є рукопис.

Роботу виконано у Харківській державній академії фізичної культури Міністерства України у справах сім’ї, молоді та спорту.

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, доцент

Ашанін Володимир Семенович,

Харківська державна академія фізичної культури,

проректор з науково-дослідної роботи,

завідувач кафедри інформатики і біомеханіки.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор

Шиян Богдан Михайлович,

Тернопільський національний педагогічний

університет імені Володимира Гнатюка,

завідувач кафедри теоретичних основ

і методики фізичного виховання;

доктор біологічних наук, професор

Друзь Валерій Анатолійович

Харківський національний університет

внутрішніх справ

Міністерства внутрішніх справ України,

професор кафедри прикладної психології.

Провідна установа: Луганський національний педагогічний

університет імені Тараса Шевченка,

Міністерство освіти і науки України,

м. Луганськ.

Захист відбудеться 24 квітня 2007 року о 13.00 на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.862.01 у Харківській державній академії фізичної культури за адресою: 61022, м. Харків, вул. Клочківська, 99.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківської державної академії фізичної культури (61022, м. Харків, вул. Клочківська, 99).

Автореферат розіслано 23 березня 2007 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ашанін В.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. Сучасний розвиток інформаційного суспільства вимагає застосування нових інформаційних технологій навчання в вищих навчальних закладах (ВНЗ) фізичної культури. Державні документи (Закон України про фізичну культуру і спорт, Закон України про національну програму інформатизації, Державна програма розвитку фізичної культури і спорту в Україні, наказ Міністерства освіти і науки України “Про проведення педагогічного експерименту з кредитно-модульної системи організації навчального процесу”) створюють правову основу для стратегії рішення проблем забезпечення інформаційних потреб освіти, науки, фізичної культури та спорту.

Аналіз літературних джерел та практичних розробок свідчить про наявність досліджень, присвячених використанню комп’ютерних технологій у навчальному процесі ВНЗ фізичної культури (І.В. Огірко, 2000; В.Ю. Волков, 2001; Б.М. Шиян, 2002; В.О. Кашуба, 2005 та ін.). У науковій літературі пропонується широкий спектр комп’ютерних програм для вирішення завдань різних напрямків фізичного виховання, в тому числі в навчальному та тренувальному процесі.

У працях Р.Т. Раєвського (1994), О.В. Скалія (2002), Г.Р. Генсерук (2005), Свістельник І.Р. (2006) обґрунтовані теоретико-методичні аспекти інформатизації освіти вищих навчальних закладів фізичної культури, дидактичні основи розробки комп’ютерних навчальних програм та методики їх використання при підготовці студентів ВНЗ фізичної культури.

Пошуком оптимальних шляхів рішення проблеми розвитку пізнавальних процесів у студентів вищих фізкультурних навчальних закладів займаються багато вчених (В.А. Друзь, 2000; В.С. Ашанін, 2004; Г.В. Коробейніков, 2005; Г.В. Ложкін, 2005; О.С. Куц, 2006 та ін.). Вони встановили, що рівень розвитку інтелектуальних здібностей у студентів залежить від застосування викладачем засобів та методів навчання, адекватних їх індивідуальним можливостям.

Разом з цим, особливої актуальності набувають теоретичні та практичні аспекти розробки інформаційних технологій навчання, які б враховували індивідуальні когнітивні якості студентів та сприяли підвищенню якості підготовки фахівців у вищих навчальних закладах фізичної культури.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконано відповідно до Зведеного плану науково-дослідної роботи у сфері фізичної культури і спорту на 2001-2005 рр., за темою 2.1.15. “Розробка єдиного інформаційного середовища навчання у вищих фізкультурних навчальних закладах як засобу підвищення ефективності навчально-тренувального та навчально-оздоровчого процесу” (номер держреєстрації №0101U006473) та на 2006-2010 рр., за темою 1.2.4. “Науково-методичні основи використання інформаційних технологій при підготовці фахівців галузі ФКС” (номер держреєстрації №0106U011994).

Роль автора у виконанні тем полягала в обґрунтуванні інформаційно-алгоритмічної моделі навчання, розробці та впровадженні в навчальний процес вищих навчальних закладів фізичної культури комп’ютерних навчальних програм, дослідженні рівня розвитку когнітивних якостей студентів ВНЗ фізичної культури.

Мета дослідження: теоретичне та практичне обґрунтування ефективності інформаційних технологій навчання з урахуванням когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури.

Завдання дослідження:

1. Проаналізувати проблему використання інформаційних технологій в навчальному процесі вищих навчальних закладів фізичної культури.

2. Дослідити взаємозв’язок індивідуальних когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури з рівнем засвоєння навчального матеріалу.

3. Обґрунтувати інформаційно-алгоритмічну модель навчання студентів засобами комп'ютерних технологій з урахуванням їх когнітивних якостей.

4. Експериментально обґрунтувати ефективність створених комп’ютерних навчальних програм та розробити практичні рекомендації з індивідуалізації навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури з урахуванням когнітивних якостей студентів.

Об’єктом дослідження є інформатизація навчального процесу в вищих навчальних закладах фізичної культури.

Предметом дослідження є використання інформаційних технологій в навчальному процесі вищих навчальних закладів фізичної культури з урахуванням індивідуальних когнітивних якостей студентів.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань використовувалися такі методи дослідження: аналіз літературних джерел; структурно-логічний аналіз; педагогічні спостереження; психологічне тестування; педагогічний експеримент; математична статистика.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше теоретично обґрунтовано інформаційно-алгоритмічну модель навчання з урахуванням когнітивних якостей студентів;

- розроблено алгоритм створення інформаційно-комп’ютерних навчальних програм, спрямованих на індивідуалізацію навчання;

- встановлено залежність сприйняття навчального матеріалу студентами ВНЗ фізичної культури від рівня розвитку їх когнітивних якостей;

- підтверджені та доповнені дані про те, що використання інформаційних комп’ютерних навчальних систем в вищих навчальних закладах фізичної культури сприяє оптимізації навчального процесу, підвищує мотивацію до нього у студентів, надає нові технічні можливості викладачам при підготовці та викладанні навчальних курсів.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці: методик створення комп’ютерних навчальних програм; варіації методик побудови занять з використанням комп’ютерних навчальних програм, адаптованих до навчального процесу ВНЗ фізичної культури; методичних рекомендацій щодо використання інформаційних технологій в процесі навчання та тестування за кредитно-модульною системою.

Результати дослідження впроваджені до навчального процесу Харківської державної академії фізичної культури, Харківського Національного університету радіоелектроніки, Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”, Харківського державного медичного університету при викладанні навчальних дисциплін: “Комп’ютерні системи навчання в фізичному вихованні та спорті”, “Нові інформаційні технології”, “Комп’ютерна техніка та математичні методи в спорті”, “Інформаційне забезпечення спеціальності”, що підтверджено актами впровадження (від 21.10.2005, 17.11.2006, 30.11.2006, 12.2006).

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні актуальності теми дослідження, постановці мети, завдань, організації дослідження, обґрунтуванні інформаційно-алгоритмічної моделі розробки комп’ютерних навчальних посібників та її використання в навчальному процесі ВНЗ фізичної культури, в аналізі та узагальненні отриманих результатів і впровадженні їх в практику.

У статтях, опублікованих у співавторстві, автору належать наукові дані педагогічного експерименту, дані, що стосуються виявлення взаємозв’язку між когнітивними якостями студентів вищих навчальних закладів фізичної культури та їх рівнем знань.

Апробація результатів дисертації. Результати дослідження були представлені та обговорені на засіданнях кафедри інформатики та біомеханіки Харківської державної академії фізичної культури, на міжнародних, всеукраїнських науково-практичних конференціях: “Фізична культура, спорт і здоров’я” (Харків, 1999, 2000, 2001, 2005, 2006), “Спортивна наука на рубежі століть” (Київ, 2000), “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова” (Харків, 2001), “Сучасні педагогічні технології у сфері освіти” (Мелітополь, 2001), “Молода спортивна наука” (Львів, 2001, 2002), “Психолого-педагогічні аспекти фізичного виховання” (Донецьк, 2003); науково-методичних семінарах Харківської державної академії фізичної культури.

Публікації. Результати дослідження відображені у 13 працях, 6 з яких опубліковані у фахових виданнях ВАК України, 5 статей – у збірниках наукових праць, матеріалах міжнародних науково-практичних конференцій, навчальному посібнику та авторському свідоцтві.

Структура. Дисертаційна робота викладена на 202 сторінках, складається зі вступу, 5 розділів, висновків, практичних рекомендацій, списку використаних джерел, додатків. Робота містить 12 таблиць, 38 рисунків. У дисертації використані 296 літературних джерела, з яких 30 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, визначено мету, завдання, об’єкт, предмет, методи дослідження, розкрито наукову новизну і практичне значення дисертаційної роботи, відображено особистий внесок здобувача, описано сферу апробації результатів дослідження, подано структуру та обсяг дисертації.

У першому розділі “Інформатизація навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури” проведено аналіз науково-методичної літератури, в якій розглядається проблема та особливості використання інформаційних технологій навчання при підготовки фахівців з фізичної культури та спорту.

Аналіз літературних джерел виявив теоретичні засади для практичного розв’язання завдань навчального процесу у ВНЗ фізичної культури засобами застосування інформаційно-комп’ютерних навчальних технологій та необхідності варіювання методик навчання в залежності від індивідуальних та когнітивних якостей студентів. У дослідженні проаналізовано когнітивні якості (увага, сприйняття, мислення, уява, пам’ять), які мають найбільший вплив на рівень засвоєння навчального матеріалу. Визначення рівня розвитку когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури є важливим при індивідуалізації навчального процесу з урахуванням різних рівнів сприйняття та осмислення навчального матеріалу. По літературним даним розрізняють студентів-спортсменів, які володіють різними репрезентативними системами (аудіали, візуали й кинестетики), що пов’язано з різними механізмами сприйняття інформації.

В літературних даних були виявлені різноманітні інформаційні технології, які включали програми для створення автоматизованих та експертних систем, комп’ютерні навчальні програми, бази даних зі спортивної інформації, програми контролю навчального процесу студентів. Проте кількість аналітичних (5%) та інтерактивних навчальних (11%) програм складає незначну частину від загальної кількості програмних продуктів при підготовці фахівців з фізичного виховання та спорту і потребує їх збільшення при використанні в навчальному процесі вищих навчальних закладів фізичної культури. Інформаційних комп’ютерних навчальних програм, які враховують когнітивні індивідуальні якості студентів, нами виявлено не було.

Теоретичний аналіз та узагальнення науково-методичної літератури дав можливість визначити стан досліджуваної проблеми, визначити ступінь актуальності питань, що вивчаються, а також обґрунтувати мету та завдання дослідження.

У другому розділі “Методи та організація дослідження” представлено зміст і спрямованість використаних методів дослідження та процес організації дослідження.

Теоретичний аналіз та узагальнення літературних джерел було проведено для аналізу стану використання інформаційних технологій у начальному процесі ВНЗ фізичної культури і визначення основних когнітивних якостей студентів, які впливають на рівень засвоєння навчального матеріалу.

Структурно-логічний аналіз застосовувався як методологія дослідження процесу навчання з метою моделювання його основних структурних компонентів та взаємозв’язків. Даний метод використовувався для розробки інформаційно-алгоритмічної моделі процесу навчання та створення навчально-контролюючих комп'ютерних програм.

Педагогічне спостереження та тестування знань студентів використовувалось з метою визначення ефективності комп’ютерних навчальних технологій при підготовці фахівців фізичної культури та рівня їх знань.

Психологічне тестування когнітивних якостей студентів проводилося засобами комп’ютерного психодіагностичного комплексу за методиками:

- коректурна проба для дослідження характеристик вибіркової уваги;

- методика ілюзії установки на виявлення рівня сприйняття матеріалу;

- “Словесний лабіринт” для визначення лабільності-ригідності розумових процесів;

- оцінка яскравості-чіткості уявлень (за методом саморанжуваня);

- методика “Пам'ять на числа”.

Педагогічний експеримент проводився для визначення ефективності розроблених інформаційно-алгоритмічних моделей побудови навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури з використанням комп’ютерних навчальних програм, які враховують когнітивні індивідуальні якості студентів.

Методи математичної статистики включали базову статистику, кореляційний та регресійний аналіз. Комп’ютерна обробка експериментальних даних здійснювалась за допомогою стандартних пакетів статистичної обробки даних Excel та Statgraphics.

Дослідження проводилися на базі Харківської державної академії фізичної культури. У ньому брали участь 236 студентів різних курсів та спеціалізацій, з яких було сформовано контрольну та експериментальну групи, що містили по 3 підгрупи студентів відповідно досліджуваним курсам “а” – студенти 4 курсу; “б” – 3 курсу; “в” – 1 курсу.

Вирішення поставлених завдань дослідження здійснювалось в чотири етапи протягом 2001-2005 рр.

Перший етап (2001-2002 рр.) було присвячено обґрунтуванню проблеми дослідження, формуванні мети, завдань дослідження, а також узагальненню напрямків та методів дослідження. На даному етапі використовувалися такі методи дослідження, як теоретичний аналіз і узагальнення літературних джерел, педагогічне спостереження за навчальним процесом студентів різних спеціалізацій та курсів (n=236).

На другому етапі (2002-2003 рр.) проводилось обґрунтування та розробка інформаційно-алгоритмічної моделі побудови навчального процесу з урахуванням когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури, створення комп’ютерних навчальних програм із загальноосвітніх, спортивних дисциплін, дисциплін інформаційного профілю.

Третій етап (2003-2005 рр.) був присвячений проведенню педагогічного експерименту в ході якого досліджувалися когнітивні якості студентів та їх вплив на рівень отриманих знань при використанні комп’ютерних навчальних програм. Використовувалися такі методи дослідження: психологічне тестування, педагогічний експеримент, математичної статистики.

У контрольній групі студентів (n=70) заняття проводилися за традиційною системою без використання комп’ютерних навчальних програм, у студентів експериментальної групи (n=70) підгрупи “в” заняття проводилися з використанням комп’ютерних навчальних програм, які не враховували когнітивні чинники досліджуваних, в той час як в підгрупах “а” і “б” використовувалися розроблені комбінована безперервна (підгрупа “а”) та комбінована дискретна (підгрупа “б”) моделі побудови навчального процесу вузів фізичної культури з використанням комп’ютерних навчальних програм, які враховують когнітивні якості студентів.

На четвертому етапі (2005-2006 рр.) здійснювався аналіз та узагальнення результатів дослідження, формулювання висновків, оформлення актів впровадження та авторських свідоцтв, підготовка навчального посібника.

У третьому розділі “Вплив когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури на рівень засвоєння навчального матеріалу” визначено ступінь впливу індивідуальних когнітивних якостей студентів ВНЗ фізичної культури на рівень засвоєння навчального матеріалу засобами комп’ютерних технологій.

Аналіз результатів попереднього дослідження рівня знань студентів з комплексу інформаційних дисциплін (рис. 1) показав, що у студентів 1 курсу достовірно більша (р<0,05) кількість (23%) відмінників у порівнянні з іншими курсами. У студентів 3 та 4 курсів спостерігається зменшення кількості досліджуваних, які володіють інформаційними технологіями на високому рівні, що пояснюється двома факторами: на другому курсі у студентів вищих навчальних закладів фізичної культури не передбачені навчальним планом дисципліни для практичного освоєння інформаційних технологій, що відмічається на відсутності в досліджуваній вибірці студентів 2 курсу, а також тим, що ці студенти закінчували школу в 2000 та 2001 році і не мали достатньої практики роботи з комп’ютерними технологіями при навчанні в школі, що обумовлюється недостатньою комп’ютеризацією навчального процесу в загальноосвітній школі.

Рис. 1. Порівняння результатів попереднього тестування знань студентів у відсотковому співвідношенні оцінок

Для виявлення впливу комп’ютерних навчальних програм на рівень знань студентів було проведено формуючий експеримент, при якому студенти контрольної підгрупи “в” (n=24) навчались за традиційними методиками, а студенти експериментальної підгрупи “в” отримували навчальний матеріал за допомогою комп’ютерних програм. Після проведення формуючого експерименту було виявлено достовірний приріст рівня знань у студентів контрольної та експериментальної підгруп “в”, які навчались з використанням комп’ютерних програм, не адаптованих до їх когнітивних якостей.

Отримані результати (рис. 2) свідчать про приріст рівня знань студентів контрольної групи протягом вивчення дисципліни на 7,6% (р<0,05), а експериментальної на 15,8% (р<0,01). Це пояснюється тим, що студенти експериментальної групи, на відміну від контрольної, по-перше, за одне заняття встигали засвоїти більший обсяг навчального матеріалу за допомогою комп’ютерних навчальних програм, по-друге, використовували аналогічні програми для самостійного опрацювання матеріалу та його контролю. Отримані дані підтверджують ефективність використання комп’ютерних навчальних програм при підготовці фахівців з фізичної культури.

Рис. 2. Порівняння результатів тестування рівня знань студентів 1 курсу (підгрупа “в”) при попередньому та формуючому експерименті

Для дослідження когнітивних якостей студентів використовувався пакет комп’ютерних психодіагностичних програм, розроблених на основі традиційних методик тестування уваги, сприйняття, мислення, уяви, пам’яті. Порівняння результатів тестування когнітивних якостей студентів експериментальної підгрупи “а” і “б” з максимально можливими встановило відсоткове співвідношення досліджуваних чинників (табл. 1).

Аналіз рівня розвитку когнітивних якостей груп студентів різних спеціалізацій, які брали участь у дослідженні, встановив, що всі студенти спортивних спеціалізацій мають високий рівень сприйняття матеріалу (78,2% – 83,1%) та уяви (55,0% – 74,5%), але низький рівень мислення (25,7% – 31,3%), що свідчить про домінування у досліджуваних груп студентів образної форми протікання пізнавальної діяльності над аналітично-логічною.

Таблиця 1

Рівень розвитку когнітивних якостей студентів

експериментальних підгруп “а” і “б” (n=46)

Спеціалізація | % від мах

увага | мислення | уява | сприйняття | пам’ять

Не спортивні спеціалізації | 67,9% | 31,3% | 55,0% | 82,9% | 53,1%

Ігрові види спорту | 71,6% | 25,7% | 74,3% | 83,1% | 54,8%

Одноборства та складно координаційні види спорту | 67,3% | 30,0% | 74,5% | 82,7% | 42,4%

Циклічні види спорту | 66,0% | 28,5% | 69,2% | 78,2% | 54,5%

Аналіз отриманих чинників кожної групи дозволив розробити когнітивні та регресійні моделі досліджуваних груп різних спортивних спеціалізацій. Для прикладу на рис. 3 представлена когнітивна модель групи студентів ігрових видів спорту, яка вказує на високий рівень розвитку сприйняття матеріалу, уяви, уваги, що є характерним для даного комплексу спортивних спеціалізацій та свідчить про наявність переваги студентів-кінестетиків у досліджуваній групі. Це потребує використання в навчальному процесі наглядних демонстрацій, динамічних та мультимедійних роликів, відеокільцівок або інших засобів активізації пізнавальної діяльності у кінестетиків, до групи яких належать досліджувані.

Рис. 3. Когнітивна модель групи студентів ігрових видів спорту

Індивідуальні когнітивні моделі студентів представлені в процентному співвідношенні досліджуваних показників від їх максимальних значень (рис. 4).

За цією моделлю викладач аналізує студента як творчу людину з високим показником уяви (80%), вираженого кінестетика з домінуючим образним сприйняттям матеріалу (73,3%) та уважного студента (71%). Це дозволяє при навчанні даного студента використовувати динамічні наглядні засоби (відеокільцівки, мультимедійні ролики, презентації та ін.), надавати йому завдання для творчого розвитку (встановити ігроків на полі в заданій тактичній ситуації, закінчити комбінацію, вибрати нестандартний варіант виконання елементу, тощо), стимулювати розвиток мислення та пам’яті засобами повторень та відтворень навчального матеріалу, його важливих фрагментів.

В дослідженні були розроблені когнітивні моделі для кожного студента експериментальної групи (n=46).

Рис. 4. Індивідуальна когнітивна модель студента спеціалізації “футбол” Забашта В.

По результатам дослідження були розроблені для різних спеціалізацій багатомірні регресійні моделі, які свідчать про вплив на рівень знань студентів (Z) досліджуваних когнітивних якостей (сприйняття, х1; уяви, х2; уваги, х3; пам’яті, х4; мислення, х5). Так для студентів ігрових видів спорту: Z = 6,295 + 0,041х1 + 0,256х2 + 2,476х3 + 0,047х4 + 0,382х5, (р<0,05); для студентів складно координаційних видів спорту та одноборств характерною виявлено таку регресійну залежність Z = 1,057 + 0,08х1 + 0,316х2 + 7,29х3 + 0,049х4 + 0,222х5, (р<0,01); для студентів циклічних видів спорту – Z = 0,657 + 0,001х1 + 0,102х2 + 1,948х3 + 0,364х4 + 0,021х5, (р<0,05).

При проведенні дослідження взаємозв’язку рівня знань та когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури було встановлено, що найбільш тісна залежність існує між рівнем знань та мисленням (r=0,76; р<0,001), сприйняттям матеріалу (r=0,69; р<0,01), пам’яттю (r=0,59; р<0,01). Це пояснюється тим, що для успішного оволодіння знаннями студент має сприйняти матеріал за допомогою вербальної, невербальної або символьної системи, осмислити його, зрозуміти, а також запам’ятати. При цьому виявлена кореляційна залежність між сприйняттям навчального матеріалу та увагою (r=0,56; р<0,05) і мисленням (r=0,51; р<0,05), що пояснюється механізмами когнітивних процесів, адаптованих до специфіки навчання досліджуваних студентів. Тобто, студенти краще сприймають той навчальний матеріал, на якому фокусується увага та відбувається його осмислення.

У четвертому розділі “Побудова навчальних занять на основі інформаційно-алгоритмічних моделей із використанням комп’ютерних навчальних програм” обґрунтовано інформаційно-алгоритмічні моделі побудови навчальних занять з використанням комп’ютерних програм, адаптованих до когнітивних якостей студентів та експериментально доведено ефективність їх використання при підготовці фахівців з фізичної культури та спорту.

Побудова структури комп’ютерної програми як інформаційної моделі навчального процесу включає: логічне представлення навчального матеріалу й розробку переліку базових понять дисципліни, виявлення зв'язків між поняттями та побудова їх ієрархії, розробку в текстових, логічних і образних форм подання матеріалу, підготовку дидактичних коментарів, систему попереднього, поточного та підсумкового контролю оцінки знань.

При розробці інформаційно-алгоритмічних моделей комп’ютерного навчання враховувався чинник індивідуального підходу до кожного студента, з урахуванням його когнітивних якостей. Порівняльний аналіз розроблених комбінованої безперервної та комбінованої дискретної моделі навчального процесу з використанням комп’ютерних програм підтвердив, що ефективність обох методик залежить від врахування когнітивних якостей студентів.

Алгоритм побудови занять за комбінованою безперервною моделюю включає етапи:

- тестування когнітивних якостей студентів, результати якого заносяться до електронної бази даних;

- викладення навчального матеріалу за традиційною формою;

- практичне освоєння навчального матеріалу за допомогою комп’ютерних навчальних програм, адаптованих до показників когнітивних якостей;

- контроль засвоєння навчального матеріалу за новою темою та його закріплення з використанням коментарів та підказок;

- проведення тестування знань за матеріалом теми попереднього навчального заняття;

- пояснення наступної теми.

Комбінована безперервна модель поєднувала традиційну форму викладання навчального матеріалу з комп’ютерними програмами на одному занятті, а комбінована дискретна модель передбачала на першому занятті традиційну форму представлення матеріалу викладачем, а на другому – закріплення цього ж матеріалу засобами комп’ютерних навчальних програм.

Алгоритм навчального заняття за комбінованою дискретною моделлю має таку структуру:

- тестування когнітивних якостей студентів, результати якого заносяться до електронної бази даних;

- викладення навчального матеріалу на першому занятті;

- проведення поточного комп’ютерного контролю в кінці першого заняття з метою закріплення навчального матеріалу, та на початку другого для його повторення;

- опрацювання знань, отриманих на першому занятті за допомогою комп'ютерних навчальних програм;

- проведення оцінювального контролю знань студентів.

Для оцінки ефективності розроблених моделей проведений педагогічний експеримент, в якому у студентів контрольної групи заняття проводилися за традиційною системою навчання, а студентам експериментальних підгруп “а” і “б” перед початком констатуючого експерименту було надано тестуючий психодіагностичний комп’ютеризований комплекс. Даний комплекс дозволив виявити рівень розвитку когнітивних якостей студентів, на основі яких створені індивідуальні моделі пізнавальної сфери студентів, до яких були адаптовані комп’ютерні навчальні програми.

При проведенні навчального процесу студентів за комбінованою безперервною моделлю спостерігалося підвищення рівня засвоєння навчального матеріалу на 30,4% в експериментальній групі та достовірна різниця між контрольною й експериментальною групами (р<0,01); при впровадженні комбінованої дискретної моделі навчання також спостерігався приріст якості знань на 22,6% при достовірності різниці між контрольною та експериментальною групами р<0,05 (рис.5). Це пояснюється тим, що студенти експериментальної підгрупи “а”, які навчалися за безперервною комбінованою моделлю мали змогу більш детального розгляду навчального матеріалу та його закріплення.

Порівняльний аналіз ефективності використання пропонованих моделей побудови навчального процесу з використанням комп’ютерних навчальних програм представлено в таблиці 2.

Дані свідчать про те, що використання комп’ютерних навчальних програм є ефективним, але комп’ютерні навчальні програми, розроблені з урахуванням індивідуальних когнітивних якостей студентів, використані в комбінованій безперервній моделі побудови навчального процесу, є більш ефективні, ніж в комбінованій дискретній (р<0,05).

Результати впровадження в навчальний процес комп’ютерних навчальних програм свідчать, що ефективнішими виявились ті, в яких було враховано індивідуальні когнітивні якості студентів. Це підтверджує відсоток приросту рівня якості знань у студентів підгрупи “а”, які навчалися за комбінованою безперервною моделлю з використанням комп’ютерних навчальних програм, на 30,4%, у студентів підгрупи “б”, які навчалися за комбінованою дискретною моделлю з використанням комп’ютерних навчальних програм, на 22,6% та у студентів підгрупи “в”, які навчались з використанням комп’ютерних навчальних програм без урахування когнітивних індивідуальних якостей, на 15,8%.

Рис. 5. Порівняння рівня знань попереднього та констатуючого експериментів у студентів, які навчалися за комбінованою дискретною (підгрупа “б” n=23) та комбінованою безперервною (підгрупа “а” n=23) моделлю навчання

Таблиця 2

Порівняння ефективності комп’ютерних навчальних програм у студентів експериментальної групи

Експериментальна група

(n=70) | підгрупа “а”

(n=23) | підгрупа “б”

(n=23) | підгрупа “в”

(n=24)

підгрупа “а” – комбінована безперервна модель (n=23) | 4,87 ± 0,07

підгрупа “б” – комбінована дискретна модель (n=23) | р<0,05 | 4,35 ± 0,11

підгрупи “в” – комп’ютерні програми без урахування когнітивних якостей

(n=24) | p<0,01 | p<0,05 | 4,08 ± 0,10

У п’ятому розділі “Аналіз та узагальнення результатів дослідження” охарактеризовано повноту рішення завдань досліджень. Показано, що інформатизація навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури залежить від використання комп’ютерних навчальних програм, адаптованих до когнітивних якостей студентів.

Розробка комп'ютерних навчальних програм актуальна для ВНЗ фізичної культури у зв'язку з тим, що специфіка навчання в спортивних вищих навчальних закладах пов'язана з частими від'їздами і зборами студентів-спортсменів, їм доводиться примусово пропускати певну кількість аудиторних занять. Навіть у такому режимі навчальний процес може бути безперервним, якщо спортсмен має у своєму розпорядженні навчальні та контролюючі комп'ютерні програми з основних дисциплін своєї спеціалізації. Врахування когнітивних якостей може бути використано і при організації самостійних занять з використанням комп’ютерних навчальних програм.

У ході дисертаційного дослідження було отримано три групи даних: підтверджувальні, доповнюючі та абсолютно нові результати з проблеми.

У результаті досліджень було підтверджено літературні дані про недостатній стан використання інформаційних технологій при підготовці фахівців в навчальних закладах фізичної культури; ефективність використання комп’ютерних навчальних програм; позитивний вплив врахування когнітивних якостей на рівень засвоєння навчального матеріалу студентами.

Доповнено та розширено дані про взаємозв’язок індивідуальних когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури з рівнем засвоєння навчального матеріалу засобами комп’ютерних технологій; вплив репрезентативних систем на процеси обробки навчального матеріалу студентами.

До абсолютно нових результатів належить: теоретичне обґрунтування інформаційно-алгоритмічних моделей навчання з урахуванням індивідуальних когнітивних якостей студентів; технологія створення інформаційно-комп’ютерних навчальних програм, спрямованих на індивідуалізацію навчання; створення комплексу комп’ютерних навчальних та тестуючих програм з урахуванням когнітивних якостей студентів.

Впровадження розроблених комп’ютерних програм, які враховують когнітивні якості студентів, дозволило підвищити ефективність навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз стану впровадження комп’ютерних технологій в навчальний процес вищих навчальних закладів фізичної культури встановив, що використання інформаційних технологій в навчальному процесі є ефективним засобом оптимізації та підвищення якості підготовки студентів. Порівняльний аналіз розробок програмного забезпечення в галузі фізичного виховання і спорту в нашій країні та за кордоном показав, що використання таких програм як аналітичні (5%), інтерактивні навчальні (11%) складає незначну частину від загальної кількості програмних продуктів при підготовці фахівців з фізичного виховання та спорту і потребує поширення їх залучення до навчального процесу студентів вищих навчальних закладів фізичної культури.

2. Досліджено взаємозв’язок індивідуальних когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури з рівнем засвоєння навчального матеріалу засобами комп’ютерних технологій та підтверджено їх безпосередній вплив на рівень засвоєння навчального матеріалу. Встановлено тісну залежність між рівнем знань та мисленням (r=0,76; р<0,001), сприйняттям матеріалу (r=0,69; р<0,01), пам’яттю (r=0,59; р<0,01).

Найбільший показник рівня розвитку когнітивних якостей у студентів різних спеціалізацій спостерігався при аналізі сприйняття навчального матеріалу (78,2% – 83,1%) та уяви (55,0% – 74,5%), а найменший при аналізі лабільності мислення (25,7% – 31,3%), що свідчить про домінування у них наглядних механізмів пізнавальної діяльності та відносно низький рівень аналітичного мислення.

3. Отримані результати дозволили створити групові та індивідуальні когнітивні та регресійні моделі, які використовувались для індивідуалізації навчального процесу з використанням комп’ютерних програм та планування методик та засобів навчання. Когнітивні моделі, представлені в відсотковому співвідношенні досліджуваних чинників від їх максимальних значень, дозволяють викладачеві скорегувати форму представлення матеріалу відповідно груповим або індивідуальним чинникам кожного студента. Експериментальні дослідження свідчать, що використання когнітивних та регресійних моделей студентів в індивідуалізації комп’ютерних навчальних програм є фактором оптимізації та інтенсифікації засвоєння знань.

4. Теоретично обґрунтовані моделі побудови навчального процесу вузів фізичної культури з використанням інформаційних технологій, які враховують когнітивні якості студентів. Запропоновано комбіновану безперервну та комбіновану дискретну модель побудови навчального процесу у студентів спортивних вузів, які поєднують традиційні методи з новітніми технологіями. Експериментальне впровадження розроблених інформаційно-алгоритмічних моделей, адаптованих до когнітивних якостей студентів, свідчить про їх позитивний вплив на якість знань студентів експериментальної групи. Достовірно покращилися показники рівня знань у студентів, які навчались за комбінованою безперервною моделлю навчання (=4,87±0,07; p<0,01) та комбінованою дискретною моделлю (=4,35±0,11; р<0,05). Проведені дослідження дозволили розробити необхідні елементи комп’ютерних навчальних програм, які враховують індивідуальні когнітивні особливості студентів. Так, для студентів з домінуючою візуальною репрезентативною системою доцільно використовувати переважно наочні засоби навчання, для студентів-аудиалів – звуковий супровід, а для кінестетиків підключати динамічні відео та мульмедійні ролики і презентації.

5. Експериментально обґрунтовано ефективність використання розроблених методик та встановлено, що якість знань студентів, які займалися за комбінованою безперервною моделлю навчання достовірно вища, ніж у тих, хто займався за комбінованою дискретною моделлю (р<0,01). Тестування виявило приріст якості знань у студентів експериментальної групи, які навчались за комбінованою безперервною моделлю на 30,4% (p<0,01), а у студентів, які навчались за комбінованою дискретною моделлю – 22,6% (p<0,05).

6. Отримані результати дослідження розроблених комбінованої дискретної та комбінованої безперервної моделі побудови навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури з використанням комп’ютерних навчальних програм дозволяють адаптувати інформаційні технології навчання до індивідуальних якостей студентів.

7. Розроблені практичні рекомендації для організації навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури з використанням комп’ютерних навчальних програм, адаптованих до індивідуальних когнітивних якостей студентів можуть використовуватись для проведення занять з різних навчальних дисциплін.

Проведене дослідження не претендує на вичерпне вивчення усіх аспектів означеної проблеми. Пропонується лише один із багатьох шляхів залучення комп’ютерних технологій у навчальний процес ВНЗ фізичної культури. Подальшого дослідження потребує розробка комп’ютерних навчальних програм з урахуванням креативних якостей студентів та спортсменів; залучення інформаційних технологій не лише в навчальному процесі вузів фізичної культури, а й в тренувальнувальному процесі з різних видів спорту.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Кравченко Л.В., Скляров Д.І. Удосконалення сучасної системи підготовки фахівців у вузах фізичної культури засобами комп'ютерних методів навчання i тестування // Молода спортивна наука України: Зб. наук. пр. Вип.5. – Львів: ЛДІФК, 2001. – Т.1. – С.97-99.

2. Кравченко Л.В. Информационно-компьютерное моделирование учебного процесса с учетом когнитивных свойств личности // Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів. – Харків: ХДІФК, 2001. – С.8.

3. Кравченко Л.В. Разработка и внедрение структуры создания компьютерных учебников как информационной модели учебного процесса // Вісник Харківського університету №506: Серія актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова. Частина 2. – Харків, 2001. – С.35.

4. Кравченко Л.В. Розробка та впровадження до процесу навчання учбово-контролюючого комп’ютерного підручника з дисципліни ”Математичні основи спортивної інформатики” // Матеріали II Всеукраїнської науково-практичної конференції: Тези доп. – Харків: ХДІФК, 2000. – С.88.

5. Кравченко Л.В., Скляров Д.И., Максименко А.П. Об использование компьютерных обучающих и тестирующих систем // Сучасні педагогічні технології: збірка наукових праць / Мелітопольський державний педагогічний університет – Випуск 1. – Мелітополь, 2001. – С.170-174.

6. Філенко Л.В. Дидактические и педагогические аспекты развития познавательных и интеллектуальных способностей у студентов-спортсменов средствами внедрения компьютерных обучающих технологий в учебный процесс вузов физической культуры / /Слобожанський науково-спортивний вісник: Зб. наук. ст. – Харків: ХДАФК, 2003. – №7. – С.44-47.

7. Філенко Л.В. Інформаційні шляхи рішення проблем викладання учбового матеріалу в вузах фізичної культури // Психолого-педагогічні аспекти фізичної культури / Під ред. Ермакова С.С. / Зб. наук. ст. – Харків, 2004. – №5. – С.36-40.

8. Філенко Л.В. Оптимізація навчального процесу з інформаційного забезпечення спеціальності студентів – спортсменів з урахуванням когнітивних якостей //Слобожанський науково-спортивний вісник: Зб. наук. ст. – Харків: ХГАФК, 2006. – №9. – С.155-157.

9. Філенко Л.В. Теоретичні основи концепції створення комп’ютерних програм навчання для ВНЗ фізичної культури // Молода спортивна наука України: збірник наукових статей з галузі фізичної культури та спорту, Вип.6. – Львів: ЛДІФК, 2002. – Т.1. – С.130-132.

10. Філенко Л.В., Нестеренко М. Інформаційне забезпечення тестування знань при підготовці фахівців з фізичної культури та спорту в умовах кредитно-модульної системи // Роль фізичної культури та спорту в становленні та зміцненні генофонду України: Збірник наукових статей. – Полтава, 2006. – С.10-14.

11. Філенко Л.В., Нікіфоров Д.С. Модернізація тренувального процесу юних баскетболістів 11 – 12 років засобами інформаційних технологій навчання з урахуванням рівня розвитку психологічних якостей особистості // Матеріали VI Всеукраїнської науково-практичної конференції для студентів та аспірантів: Тези доп. – Київ: НУФВС, 2005. – С.88.

12. Філенко Л.В., Ашанін В.С. Комп’ютерна техніка та математичні методи в спорті. Навчальний посібник. – Харків: ХДАФК, 2006. – 178 с.

13. Комп’ютерна програма, яка дозволяє тестувати обсяг зорової уваги: А.с. Україна / В.С. Ашанін, Л.В. Філенко. – № 19094; Заявл. 07.11.2006; Опубл. 09.01.2007, Бюл. №1. – 2 с.

АНОТАЦІЇ

Філенко Л.В. Інформатизація навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури з урахуванням когнітивних якостей студентів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата наук з фізичного виховання і спорту за спеціальністю 24.00.02 – фізична культура, фізичне виховання різних груп населення. – Харківська державна академія фізичної культури, Харків, 2007.

У дисертаційній роботі відображені дані про використання інформаційних технологій при підготовці студентів вищих навчальних закладів фізичної культури та здійснено дослідження впливу когнітивних якостей студентів на рівень засвоєння знань з використанням комп’ютерних навчальних програм. Інформатизація навчального процесу вищих навчальних закладів фізичної культури полягає в розробці та впровадженні інформаційно-алгоритмічних моделей навчання з урахуванням когнітивних якостей студентів.

Мета дослідження – теоретичне та практичне обґрунтування інформаційних технологій навчання з урахуванням когнітивних якостей студентів вищих навчальних закладів фізичної культури.

Експериментально встановлено рівень впливу когнітивних якостей студентів різних спортивних спеціалізацій на засвоєння навчального матеріалу та створено їх групові та індивідуальні когнітивні моделі. Розроблено та впроваджено комбіновану безперервну та дискретну модель побудови навчального процесу з використанням комп’ютерних навчальних програм, які базуються на когнітивних моделях студентів.

Ключові слова: інформаційні технології, когнітивні якості, комп’ютерні навчальні програми, інформаційно-алгоритмічні моделі.

Филенко Л.В. Информатизация учебного процесса высших учебных заведений физической культуры с учетом когнитивных качеств студентов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук по физическому воспитанию и спорту по специальности 24.00.02 – физическая культура, физическое воспитание различных групп населения. – Харьковская государственная академия физической культуры, Харьков, 2007.

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме внедрения современных информационных технологий обучения в учебный процесс высших учебных заведений физической культуры с учетом когнитивных качеств студентов. Информатизация учебного процесса подразумевает разработку инновационных моделей построения занятий с использованием компьютерных обучающих программ, которые учитывают когнитивные модели студентов.

Во введении обоснованы актуальность темы, определены цель, задачи, объект, предмет и методы исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы, отображены личный вклад диссертанта и сфера апробации результатов исследований.

Цель исследования – теоретическое и практическое обоснование информационных технологий обучения с учетом когнитивных качеств студентов высших учебных заведений физической культуры.

В первом разделе проведен анализ и обобщение научно-методической литературы с целью изучения применения информационных технологий обучения при подготовке специалистов по физической культуре. Предоставлена общая характеристика когнитивных качеств; дан аналитический обзор современных взглядов на процесс индивидуализации обучения студентов различных спортивных специальностей.

Во втором разделе “Методы и организация исследований” отражена информация об организации исследований и о содержании и направленности использованных методов, таких как: теоретический анализ и обобщение научно-методической литературы, структурно-логический анализ, педагогические наблюдения, психологическое тестирование, педагогический эксперимент, математическая статистика.

В третьем разделе представлены данные об уровне знаний по комплексу информационных дисциплин у студентов различных спортивных специализаций и проведен их сравнительный анализ. Внедрение компьютерной обучающей программы в учебный процесс повлияло на повышение качества знаний у студентов экспериментальной группы на 15,8% (p<0,01).

Анализ индивидуальных особенностей развития когнитивных качеств студентов позволил составить когнитивные модели групп студентов различных спортивных специализаций, а также их индивидуальные когнитивные модели, использование которых является фактором оптимизации учебного процесса и усвоения знаний. Степень влияния каждого из изученных когнитивных качеств, таких как: внимание, восприятие, мышление, воображение, память, определены посредствам корреляционного, обратного пошагового регрессионного анализа и регрессионных моделей исследуемых групп студентов. Полученные данные указывают на тесную зависимость уровня усвоения учебного материала от уровня развития таких когнитивных качеств студентов, как мышление (r=0,76; р<0,001), восприятие (r=0,69; р<0,01), память (r=0,59; р<0,01).

В четвертом разделе предоставлено теоретическое обоснование разработанных информационно-алгоритмических комбинированной непрерывной и комбинированной дискретной модели построения учебных занятий у студентов высших учебных заведений физической культуры и отражены результаты их практического внедрения в учебный процесс. Сравнительный анализ показал достоверный прирост уровня знаний у студентов экспериментальной группы, занимающихся по комбинированной непрерывной модели на 30,4% и по комбинированной дискретной модели на 22,6% соответственно. Показатели степени прироста уровня знаний свидетельствуют, что наиболее эффективными выявлены модели построения занятий с использованием компьютерных обучающих программ, адаптированных под индивидуальные когнитивные модели студентов (р<0,01–0,05).

В пятом разделе приведены три группы данных: подтверждающие, дополняющие и новые результаты по исследуемой проблеме.

Основные