НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ М. П. ДРАГОМАНОВА

СЕЙДАМЕТОВА Зарема Сейдаліївна

УДК 378.147:004.588

МЕТОДИЧНА СИСТЕМА РІВНЕВОЇ ПІДГОТОВКИ
МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ПРОГРАМІСТІВ
ЗА СПЕЦІАЛЬНІСТЮ “ІНФОРМАТИКА”

13.00.02 – теорія та методика навчання (інформатика)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора педагогічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі інформатики в Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова, Міністерство освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор педагогічних наук, професор,

академік АПН України

ЖАЛДАК Мирослав Іванович,

Національний педагогічний університет

ім. М.П. Драгоманова, завідувач кафедри

інформатики.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор

МОРЗЕ Наталія Вікторівна,

Національний аграрний університет,

проректор з навчально-наукових питань

інформатизації та телекомунікаційних

систем в АПК

доктор педагогічних наук, професор

ТРИУС Юрій Васильович,

Європейський університет, проректор з

навчально-методичної роботи

доктор педагогічних наук, доцент

РАКОВ Сергій Анатолійович,

Український центр оцінювання якості освіти,

радник директора з наукових питань

Захист відбудеться “22” січня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.053.03 у Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова, 01601, м. Київ, вул. Пирогова, 9.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова, 01601, Київ, вул. Пирогова, 9.

Автореферат розісланий “05” грудня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.О.Швець

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останніх десятиліть у вищій освіті багатьох країн світу відбувалися значні зміни. Ці зміни, перш за все, виявлялися в розвинених країнах, потім хвилі змін розповсюдилися і на інші держави.

Можливо, найважливіша з цих змін полягає в наростаючій масовості вищої освіти. Вища освіта перестала носити елітний або елітостворюючий характер. Вона стає доступною і майже обов'язковою для все більш широких верств населення. Ця зміна в освітніх кругах усвідомлюється з деяким запізнюванням. Вона означає, перш за все, суттєву зміну методик навчання, і, можливо, самого стилю взаємостосунків між викладацьким корпусом, студентством і суспільством. Певною мірою викладацький корпус повинен визнавати обдарованими всіх студентів, дозволяючи в рівній мірі розвиватися кожному, хоч і різними темпами. Сучасна вища освіта повинна поєднувати масовість і стандартизацію з дуже високим рівнем індивідуалізації навчання, із збільшенням часу на самостійну навчально-пізнавальну діяльність.

Процеси глобалізації по-різному проявляють себе для різних секторів економіки. З максимальною інтенсивністю глобалізація проявляється у сфері інформаційних і комп'ютерних технологій. У будь-якій країні вищий навчальний заклад повинен забезпечити випускникам відповідних спеціальностей приблизно однаковий рівень підготовки. Ця вимога обумовлена високою рухливістю робочої сили у сфері інформаційних і комп'ютерних технологій. Фахівці цієї сфери вільно змінюють робочі місця, змінюючи не тільки фірми і організації, в яких вони працюють, але і вільно перетинаючи кордони між країнами – іноді реально, іноді віртуально, в режимі аутсорсингу. Підготовка фахівців у сфері інформаційних і комп'ютерних технологій повинна бути досить гнучкою, оскільки професійні навички, які можуть бути затребувані роботодавцями, досить швидко змінюються протягом тих років, які молода людина витрачає на професійне навчання. У таких умовах питання підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” стають вельми актуальними і важливими.

Інформатика як навчальна дисципліна розглянута в багатьох наукових дослідженнях. Системам підготовки вчителів інформатики, а також аналізу концепцій навчання інформатики як навчальної дисципліни в загальноосвітній школі, присвячені роботи учених Т.В. Добудько, М.І. Жалдака, М.П. Лапчика, О.А. Кузнєцова, Е.І. Кузнєцова, Н.І. Пака, В.І. Пугач, М.І. Рагуліной, Л.В. Смоліной і ін.

Основи розробки методичних систем навчання інформатики в середній школі і педагогічному вузі закладені в роботах А.М. Пишкало (1975), М.І. Жалдака (1989), О.А. Кузнєцова (1989), Е.І. Кузнєцова (1990) та ін. Ці дослідження відображають стан методичної системи навчання інформатики, що склався до кінця 90-х років минулого століття. Розвиток інформатики після 90-х років минулого століття у змісти навчання інформатики був відображений в дослідженнях учених Н.В. Апатової, А.Ф. Верланя, Є.П. Веліхова, А.П. Єршова, М.І. Жалдака, В.І. Клочка, О.А. Кузнєцова, Е.І. Кузнєцова, М.П. Лапчика, В.М. Монахова, Н.В. Морзе, С.А. Ракова, Ю.С. Рамського, Ю.В. Триуса та ін.

Приєднання України до Болонського процесу дає можливість системі вищої освіти України провести модернізацію освітніх структур, освітніх підходів, реформувати освітню систему. Головний зміст Болонської декларації полягає в створенні умов для мобільності студентів і викладачів, поліпшенні якості освіти і формуванні єдиного освітнього простору. Застосування новацій, пов'язаних з Болонським процесом, особливо корисно і необхідно для комп'ютерних спеціальностей.

У навчанні студентів комп'ютерних спеціальностей, зокрема спеціальності “Інформатика”, особливо важливі дисципліни “фундаментального ядра”, що закладають базисні знання майбутнього фахівця, а також методики їх навчання.

Не менш важлива в підготовці студентів комп'ютерних спеціальностей тонка професійна спрямованість майбутнього фахівця, так званий професійний тюнинг, на професійну область комп’ютинга. Ця спрямованість проводиться з використанням командного і проектного підходів в процесі навчання, вона здійснюється в рамках курсового проектування і виробничої практики, а також при виконанні підсумкових кваліфікаційних робіт.

Аналіз стану методичних систем підготовки майбутніх інженерів-програмістів у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації дає підстави для висновків про недостатній рівень розробки зазначених проблем.

Залишаються не вирішеними проблеми врахування при побудові методичної системи підготовки майбутніх інженерів-програмістів тенденцій сучасної освіти: стандартизації, гуманізації, безперервності, відкритості, інформатизації та ін.; врахування міжнародних освітніх стандартів в галузі комп’ютинга, сучасних тенденцій і напрямів розвитку комп’ютинга; відсутність теоретичного і методичного забезпечення підготовки в галузі сучасного програмування майбутніх інженерів-програмістів. Актуальність проблеми обумовила вибір теми дисертаційної роботи, визначила її мету та завдання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконувалося у відповідність з напрямом науково-дослідної роботи кафедр інформатики, інформаційно-комп'ютерних технологій Кримського інженерно-педагогічного університету “Теоретико-методичне обґрунтування і розробка педагогічної технології енкаридж” – автором визначено фундаментальне ядро спеціальності “Інформатика”, розроблена педагогічна технологія енкаридж для дисциплін фундаментального ядра. Також пов'язано з науково-дослідними програмами кафедри інформатики Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова “Теоретичне обґрунтування та розробка комп’ютерно-орієнтованих методичних систем навчання математики та інформатики у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах” (код державної реєстрації 0198U001678) – автором досліджувалися методичні системи навчання інформатики, вивчався та адаптувався к умовам вищої освіти України міжнародний освітній досвід у сфері комп’ютинга; “Комп’ютерно-орієнтовані методичні системи навчання природничих дисциплін в середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах” (код державної реєстрації 0101U002751) – автором розроблені методики навчання дисциплін фундаментального ядра та методика професійного тюнинга; обґрунтована ефективність методичної системи підготовки інженерів-програмістів.

Тема дисертації затверджена і уточнена на засіданнях Вченої ради НПУ імені М.П.Драгоманова (протокол № 7 від 24 березня 2005 року; протокол № 9 від 30 березня 2007 року), а також узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології в Україні (протокол № 2 від 27 лютого 2007 року).

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування і побудова методичної системи рівневої підготовки інженерів-програмістів на основі всестороннього аналізу стратегічних цілей і перспектив розвитку комп’ютинга.

Досягнення поставленої мети дослідження зумовило необхідність вирішення таких теоретичних і практичних завдань:

теоретичні

- вивчити стан проблеми розвитку методичної системи підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації в умовах входження України в європейський освітній простір і в умовах сучасного розвитку інформаційно-комунікаційних технологій;

- проаналізувати соціальні умови в суспільстві, що викликають трансформацію різних галузей, у тому числі і освіти; а також сформулювати сучасні форми адаптації освіти до нових умов;

- розробити і науково обґрунтувати теоретичну концепцію методичної системи підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації і дослідити умови її реалізації в реальному навчальному процесі, зокрема за допомогою дисциплін фундаментального ядра і процесів професійного тюнинга;

- визначити психолого-педагогічні основи методичної системи підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації;

- побудувати концептуальну модель випускника, яка розкриває структуру знань і умінь інженера-програміста в галузі комп’ютинга, а також структуру методичної підготовки майбутніх інженерів-програмістів у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації в умовах рівневої освіти;

- розробити технологію проектування методичної системи навчання дисциплін фундаментального ядра, засновану на дидактичній концепції “енкаридж”;

- визначити шляхи забезпечення активізації навчально-пізнавальної діяльності майбутніх інженерів-програмістів на основі орієнтації на розвиток особливостей студента і підтримці його індивідуальності, використання кредитно-модульної системи організації навчального процесу;

практичні

- розробити основні компоненти методичної системи дворівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації;

- розробити карту професійної підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації;

- розробити і запровадити в навчальний процес методику цілісного, комплексного вивчення дисциплін фундаментального ядра спеціальності “Інформатика”, що включає методики вивчення дисциплін: “Введення в спеціальність”, “Конкретна математика”, “Програмне забезпечення SOHO”, “Структури даних і аналіз алгоритмів”, “Технологія проектування”;

- розробити і впровадити в навчальний процес методику професійного тюнинга майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика”, що включає методику організації колективних студентських проектів, науково-виробничої практики, курсового проектування, підготовки підсумкових кваліфікаційних робіт.

Об'єкт дослідження – процес рівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” в умовах стрімкого розвитку інформаційних і комп'ютерних технологій.

Предмет дослідження – методична система рівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації.

Методи дослідження. Теоретичною основою дослідження послужили теоретико-методологічні положення і наукові джерела: праці філософів, в яких розглядаються проблеми становлення людини як суб'єкта власної життєдіяльності (Р.Ф.Абдєєв, В.П.Андрущенко, С.У.Гончаренко, П.С.Гуревич, В.Г.Кремень, К.В.Корсак, М.М.Моісєєв, А.І.Ракітов, А.П.Суханов, А.Д.Урсул і ін.); дослідження психологів, педагогів, дидактиків, в яких вивчені проблеми педагогічної діяльності, питання проектування педагогічного процесу і структуризації системи педагогічного знання (А.М.Алексюк, С.І.Архангельський, Б.С.Гершунський, В.П.Беспалько, А.А.Вербицький, П.Я.Гальперін, Р.С.Гуревич, В.В.Давидов, Е.С.Заир-Бек, Л.В.Занков, Н.В.Кузьміна, В.С.Лєднев, І.Я.Лернер, Ю.І.Машбіць, Н.Г.Ничкало, Я.О.Понамарьов, А.В.Петровський, В.Е.Радіонов, В.В.Рибалка, Н.Ф.Тализіна, Д.В.Чернилевський, Д.Б.Ельконін і ін.); роботи в галузі професійної підготовки фахівців (А.Т.Ашеров, Ю.К.Бабанський, Г.О.Балл, І.А.Зязюн, О.Я.Савченко, С.О.Сисоєва, М.І.Шкіль і ін.); роботи в галузі інформатики і методології інформатики (О.М.Білоцерковський, В.Ю.Биков, І.Є.Булах, Є.П.Веліхов, В.М.Глушков, А.М.Гуржій, А.П.Єршов, М.І.Жалдак, С.С.Лавров, В.М.Монахов, Є.С.Полат, Ю.С.Рамський, В.Н.Редько, К.Л.Ющенко, Г.Є.Цейтлін і ін.); роботи в галузі методики навчання інформатики (Н.В.Апатова, Л.І.Білоусова, А.Ф.Верлань, М.І.Жалдак, А.П.Єршов, В.Н.Касаткін, В.І.Клочко, Е.І.Кузнєцов, О.А.Кузнєцов, М.П.Лапчик, Н.В.Макарова, В.М.Монахов, Н.В.Морзе, Ю.С.Рамський, С.А.Раков, О.В.Співаковський, Ю.В.Триус і ін.); роботи, в яких піднімалися питання підготовки інженерів-програмістів, а також актуальні питання комп’ютинга (П.Денінг, Д.Кнут, Т.Ю.Морозова, Н.Нєграпонте, В.Л.Павлов, С.Паппер, В.І.Перекатов, М.О. Сідоров, В.О.Сухомлін, В.В.Сухомлін, А.А.Тєрехов, А.М.Тєрехов і ін.); Національна доктрина розвитку освіти України в XXI столітті, Законі України “Про освіту”, “Про вищу освіту”, Державна національна програма “Освіта (Україна XXI століття)”; концептуальні засади розвитку педагогічної освіти в Україні і її інтеграції в європейський освітній простір; галузеві стандарті вищої освіти, інші нормативні документі, в яких враховується вітчизняний і зарубіжний досвід підготовки майбутніх інженерів-програмістів; міжнародні стандарті серії Computing Curricula.

Для досягнення поставленої в роботі мети використано систему загальнонаукових і спеціальних методів дослідження: вивчення і аналіз філософської, психолого-педагогічної, спеціальної і методичної літератури з проблем дослідження (розділ 2, 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, 3.1.4 – тут и далі підрозділи дисертації); узагальнення вітчизняного і зарубіжного педагогічного досвіду (розділ 3, розділ 4); аналіз освітніх стандартів в галузі комп’ютинга (розділ 1); теоретичне моделювання (1.4.1, 1.4.2); проектування і конструювання (розділ 3, розділ 4, 5.1.2, 5.1.3); педагогічне спостереження, бесіди з програмістами, випускниками, викладачами і студентами, анкетування, аналіз результатів самостійних, контрольних робіт, захисту проектів (розділ 4, розділ 5); обґрунтування концепції методичної підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” і прогноз її розвитку (розділ 5); цілеспрямований педагогічний експеримент з метою апробації запропонованої методичної системи і впровадження в навчальний процес основних положень дослідження; якісний і кількісний аналіз результатів проведеного педагогічного експерименту (5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4).

Дослідження здійснювалося впродовж одинадцяти років (1996–2007). Воно охоплювало три етапи науково-педагогічного пошуку.

На першому етапі (1996–1999) вивчалася філософська, психолого-педагогічна, методична література, а також нормативні документи, пов'язані з підготовкою студентів у вищих навчальних закладах. Детально вивчалася і аналізувалася спеціальна література з комп’ютингу. Особлива увага приділялася обґрунтуванню проблеми дослідження, аналізу стану і її дослідженості в теорії і практиці підготовки фахівців в галузі комп’ютинга. Розроблялася програма дослідження, визначалися об'єкт, предмет і цілі дослідження. Проводився констатуючий експеримент, результати якого дали можливість сформувати основні напрями дисертаційного дослідження і підготувати пошуковий і формуючий експерименти.

На другому етапі (1999–2003) уточнювався науковий апарат дослідження, теоретично обґрунтовувалися основні концептуальні підходи до створення методичної системи дворівневої (бакалавр–магістр) підготовки майбутніх інженерів-програмістів; розроблялися навчальні плани спеціальності “Інформатика” Кримського інженерно-педагогічного університету; створювалися навчальні програми, навчальні посібники, методичні рекомендації з дисциплін фундаментального ядра спеціальності “Інформатика”; розроблялися структура і зміст професійного тюнинга. Проводився пошуковий експеримент, готувалися матеріали для організації і проведення формуючого експерименту.

На третьому етапі (2003–2007) проводилося впровадження в педагогічну практику розроблених здобувачем теоретичної концепції і методичної системи підготовки інженерів-програмістів; завершувався формуючий експеримент перевіркою загальної гіпотези дослідження в процесі підготовки інженерів-програмістів; визначалися перспективи і умови розвитку методичної системи підготовки інженерів-програмістів. Підводилися підсумки, формулювалися основні висновки і методичні рекомендації, визначалися перспективи подальшого дослідження проблеми.

Педагогічний експеримент проводився здобувачем самостійно на факультеті інформатики Кримського інженерно-педагогічного університету (довідка №07-08/543 від 03.07.2007). Всього в експериментальній роботі брали участь понад 400 студентів спеціальності “Інформатика”.

Наукова новизна одержаних результатів. Результати дослідження являють собою нове вирішення науково-прикладної проблеми побудови методичної системи рівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика”. Наукова новизна полягає у наступному:

вперше:

- запропоновано цілісну методичну систему дворівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації, в якої враховуються сучасні тенденції розвитку комп’ютинга і яка заснована на базисних тематиках спеціальності “Інформатика”;

- запропоновано концепцію фундаментального ядра спеціальності як сукупності дисциплін орієнтованих на формування основ спеціальності;

- запропоновано концепцію професійному тюнингу як процесу, що є спрямований на підготовку соціально-відповідальних фахівців, здатних до командної роботи і до виконання великих проектів;

- представлена педагогічна технологія “енкаридж”, що заснована на створенні дружнього і підтримуючого середовища навчання і поєднанні сучасних інформаційних технологій з традиційними методами навчання.

удосконалено:

- теоретична модель побудови дисциплін фундаментального ядра і зміст теоретичного матеріалу, що використовується при навчанні дисциплін фундаментального ядра;

- базова тріада фінального етапу навчання інженерів-програмістів сучасним методам програмування, компонентами якої є робота в команді, участь в реальному проекті, врахування гуманітарних та соціальних вимог.

дістало подальшого розвитку:

- положення про систематичне оновлення змісту, методів і форм організації процесу підготовки майбутніх інженерів-програмістів в умовах сучасного розвитку комп’ютинга, а також підходи к формуванню змісту університетської освіти;

- підходи формування стратегії професійної спрямованості процесу підготовки інженерів-програмістів, активізації навчально-пізнавальної діяльності студентів при вивченні дисциплін, орієнтованих на формування базисних основ спеціальності, що містять набір фундаментальних концепцій комп’ютинга;

Практичне значення одержаних результатів роботи полягає у наступному:

1. Отримані результати складають принципову основу фахової підготовки інженерів-програмістів і створюють нові підходи до побудови процесу навчання студентів.

2. Розроблена концепція фахової підготовки майбутніх інженерів-програмістів в умовах дворівневої вищої освіти.

3. Розроблена карта професійної підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика”.

4. Розроблені навчально-методичні комплекси дисциплін фундаментального ядра підготовки інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика”: “Введення в спеціальність”, “Конкретна математика”, “Програмне забезпечення SOHO”, “Структури даних і аналіз алгоритмів”, “Технологія проектування”.

5. Розроблені процедури професійного тюнинга, що включає виконання реальних групових проектів, курсове проектування, виробничу практику і підсумкові проектування.

Результати дисертаційного дослідження впроваджено в навчально-виховний процес Кримського інженерно-педагогічного університету (довідка №07-08/544 від 03.07.2007), Донецького національного університету (довідка №837/01-26/6.1.0 від 30.07.2007), Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського (довідка №402-05.01/2006 від 31.08.2007), Кіровоградського державного педагогічного університету імені В. Винниченка (довідка № 201-и від 06.09.2007), Харківського національного педагогічного університету імені Г. Сковороди (довідка № 01-527 від 06.09.2007), навчального центру фірми “Каліостро ПРО” (довідка №15-У від 03.09.2007).

Результати дослідження використовуються в усіх формах функціонування системи спеціальної підготовки майбутніх інженерів-програмістів: на лекціях, лабораторних і практичних заняттях, під час курсового і випускного підсумкового проектування, проходження науково-виробничої і педагогічної практик; у самостійній і науково-дослідній роботі студентів; при організації і проведенні поточного і підсумкового контролю знань.

Особистий внесок здобувача в одержанні наукових результатів визначається розробкою здобувачем методичної системи дворівневої підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” і її реалізацією в навчальному процесі, а також впровадженням результатів дослідження в процес навчання сучасних методів програмування у вищих навчальних закладах III–IV рівнів акредитації.

У працях, написаних у співавторстві, усі ідеї та розробки, що стосуються проблеми дослідження, належать здобувачеві.

У наукових і методичних статтях, матеріалах і тезах до конференцій, написаних у співавторстві, внесок здобувача полягає у визначенні загальної ідеї, теоретичному аналізі проблеми, доборі і систематизації матеріалу, загальному редагуванні.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційного дослідження доповідались автором і знайшли схвалення на наукових конференціях різного рівня: на І і V Всеукраїнських конференціях молодих вчених “Інформаційні технології в науці і освіті” – Черкаси, 1997, 2006; Міжнародній науково-практичній конференції “Університет і регіон” – Луганськ, 1997; науково-методичному семінарі “Інформаційні технології в навчальному процесі” – Одеса, 1999, 2007; V, VI Міжнародних науково-методичних конференціях викладачів України, Росії, Білорусії “Методи вдосконалення фундаментальної освіти в школах і вищих навчальних закладах” – Севастополь, 1999, 2000; І Міжнародній науково-практичній конференції “Теоретико-методичні основи вдосконалення підготовки кадрів у вищих навчальних закладах І–ІІ рівнів акредитації” – Київ, Запоріжжя, 2000; Всеукраїнській науково-практичній конференції “Інформатика і комп'ютерно-орієнтовані технології навчання” – Хмельницький, 2001; ІХ і Х Міжнародних конференціях “Библиотеки и ассоциации в изменяющемся мире: новые технологии и новые формы сотрудничества” – Москва, ДПНТБ, Росія, 2002, 2003; ІІІ, ІV Міжнародних міждисциплінарних науково-практичних конференціях “Сучасні проблеми науки і освіти” – Ужгород, 2002; Ялта, 2003; Міжнародній науково-практичній конференції “Дистанційне навчання – основа нової освітньої парадигми” – Дніпропетровськ, 2002; науково-методичній конференції “Впровадження нових інформаційних технологій навчання” – Харків, 2004; ХХХ Міжнародній конференції “Assessment in the Service of Learning” – Філадельфія, США, 2004; ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми розробки і впровадження модульної системи професійного навчання” – Харків, 2005; VII Міжнародній науково-практичній конференції “Вища технічна освіта: проблеми і перспективи розвитку в контексті Болонського процесу” – Київ, 2005; ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Професійне становлення особистості: проблеми і перспективи” – Хмельницький, 2005; Всеукраїнській науково-практичній конференції “Американська філософія освіти: погляд українських дослідників” – Полтава, 2005; Міжнародні семінари в рамках міжнародної програми “RE:FINE” “Вплив зовнішнього оцінювання на забезпечення якості і підзвітності в освіті”, “Ефективне використання результатів іспитів для освітньої політики” – Київ, 2005, 2007; Всеукраїнською і Міжнародною науково-практичних конференціях “Проблеми інженерно-педагогічної освіти. Теорія і практика”. – Алупка, 2005, 2007; VI і VII Міжнародних конференціях AUDEM – Ялта, 2005; Катовіце, Польща, 2006; Всеукраїнській науково-методичній конференції “Використання інформаційних технологій в процесі проведення іспитів в навчальних закладах” – Тернопіль, 2005; Всеукраїнській науково-методичній конференції “Професійне становлення педагога в умовах модернізації вищої освіти” – Одеса, 2005; Міжнародній науково-методичній конференції “Евристичне навчання математики” – Донецьк, 2005; Міжнародній науково-методичній конференції “Сучасна радіоелектроніка: наукові дослідження, підготовка кадрів”. – Мінськ, Білорусія, 2006; VII Міжнародній науково-методичній конференції “Сучасні інформаційні технології і інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми” – Вінниця, 2006; ІІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції “Математика, економіка, інформатика: актуальні проблеми і методика викладання” – Кіровоград, 2007; Всеукраїнській науково-практичній конференції “Виклик для України: розробка рамкових основ змісту (національного куррикулуму) загальноосвітньої середньої освіти для 21-го століття” – Київ, 2007. Результати досліджень були обговорені на наукових семінарах кафедр інформатики КДІПУ (1995–2004), інформаційно–комунікаційних технологій КІПУ (2005–2007), інформатики НПУ ім. М.П.Драгоманова (2004–2007), а також апробовані шляхом публікацій.

Публікації. Основні положення і найважливіші результати дисертаційного дослідження опубліковані автором самостійно і у співавторстві в 97 наукових працях, серед яких особисто автору належить 82 друк. арк., у тому числі: 1 монографія (30 друк. арк.), 5 навчальних посібників для студентів (21 друк. арк.), три з яких без співавторів (10,75 друк. арк.), 40 статей в наукових фахових виданнях, 33 статті в інших наукових виданнях, 18 матеріалів і тез доповідей та виступів на конференціях.

Структура і обсяг роботи. Структура дисертації і логіка подання матеріалу відображає послідовність розв’язування основних завдань дослідження. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (595 найменувань, з них 147 – іноземною мовою), 10 додатків на 112 сторінках. Повний обсяг дисертації складає 559 сторінок. Основний зміст дисертації поданий на 395 сторінках. Дисертація містить 74 рисунків, 31 таблиць, які розміщені на 44 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито актуальність теми дисертації, визначено її мету і завдання, методологічні й методичні основи, предмет і об'єкт дослідження, показано його наукову новизну та практичне значення. Наведені відомості про зв'язок роботи з науковими планами і програмами, особистий внесок автора, апробацію і впровадження результатів, публікації за темою дисертації, вказані обсяг і структура дисертації.

У першому розділі “Освітні стандарти підготовки фахівців в комп'ютерних науках” досліджені освітні стандарти, що використовуються для підготовки студентів у сфері комп’ютинга, вивчений розвиток і становлення напрямів університетської освіти, пов'язаних з комп'ютерними дисциплінами.

Впродовж сорока останніх років питаннями розробки рекомендацій до складання університетських навчальних планів спеціальностей, пов'язаних з комп’ютингом, займаються чотири професійні асоціації: ACM, AIS, AITP, IEEE-CS. У 90-і роки минулого століття кожна з перерахованих організацій розробляла свої власні рекомендації (curriculum recommendations); згодом вони стали співробітничати, створюючи галузеві освітні стандарти (curriculum standards).

У світовій університетській освіті у сфері комп’ютинга на сьогоднішній день склалася наступна п'ятикомпонентна взаємозв'язана структура (рис. 1а): computer science (комп'ютерні науки), computer engineering (комп'ютерна інженерія), software engineering (програмна інженерія), information systems (інформаційні системи), information technology (інформаційні технології). Всі компоненти освітньої структури комп’ютинга мають загальну кореневу систему, теоретичну базу, а також відповідні програми підготовки. Взаємозв'язок дисциплін і спеціальностей комп’ютинга, що формується в даний час, представлений на рис. 1b.

Стрімкі зміни в комп’ютинзі, що мають місце в останнє десятиліття, вплинули на підходи до програмування, розробки програмного забезпечення, а також знайшли своє відображення в міжнародних стандартах: Computing Curricula Computer Science 2001 (CC 2001), Information Systems 2002 (IS 2002), Computer Engineering 2004 (CE 2004), Software Engineering 2004 (SE 2004), попередній версії Information Technology 2005 (IT 2005), Computing Curricula 2005 (огляд стану комп’ютинга і його відображення в університетських програмах підготовки).

Значних змін зазнав і базисний корпус знань комп’ютинга BOK (Body of Knowledge). Зіставлення списків BOK 1989 і 2001 років, проведене автором, вказує на появу нових галузей знань в BOK 2001 (рис. 2).

Міжнародний освітній стандарт СС 2001 структурований на чотирнадцять галузей знань BOK 2001, що є базисними для спеціальностей комп’ютинга: (1) дискретні структури (DS), (2) основи програмування (PF), (3) алгоритми і їх складність (AL), (4) архітектура і організація (AR), (5) операційні системи (OS), (6) мережевий комп’ютинг (NC), (7) мови програмування (PL), (8) робота людини з комп'ютером (HC), (9) графіка і візуальний комп’ютинг (GV), (10) інтелектуальні системи (IS), (11) інформаційний менеджмент (IM), (12) соціальні і професійний питання (SP), (13) програмний інжиніринг (SE), (14) обчислювальні науки і обчислювальні методи (CN). В цілому список, що відображає базисний корпус знань, містить 132 дискретних частини сукупності необхідних знань, серед яких обов'язковими для вивчення є 64 одиниці, що складає приблизно 280 годин навчальних занять (мінімальна кількість годин рекомендована розробниками СС 2001 в аудиторно-лекційному форматі). Для ранжирування тематик базисного корпусу знань в дисертації введений спеціальний параметр – індекс значущості IоS (Index of Significance), під яким розуміється представлене у процентах відношення кількості обов'язкових лекційних годин, виділених в СС 2001 на вивчення базисної тематики, до загальної кількості лекційних годин, відведених на вивчення всього BOK 2001. Індекс значущості IоS на рис. 3 є Парето-діаграмою “лекційної ємності” базисних тематик. Відмітимо, що числові характеристики Парето-діаграми IоS можуть залишатися незмінними протягом кількох десятиліть, навіть якщо самі базисні тематики змінюватимуться в результаті неминучих змін в комп’ютинзі.

В СС 2001 допускаються три рівні вивчення дисциплін – ввідний, проміжний, поглиблений; також пропонуються різні моделі і стратегії навчання: для ввідного рівня – імперативна, об'єктна, функціональна, широка, алгоритмічна, апаратна стратегії; для проміжного – тематична, стисла, системна, веб-орієнтована стратегії; для поглибленого рівня вивчення рекомендована індивідуальна, креативна стратегія, що розробляється для конкретної групи студентів. Така структура підходів до навчання дає велику гнучкість при складанні навчальних планів в конкретному навчальному закладі. Безсумнівно, що окрім запропонованих в СС 2001 підходів існує безліч інших моделей, які університети можуть використовувати в навчальному процесі. Разом з тим, яку б модель університет не вибрав, вона повинна охоплювати всі базисні тематики BOK 2001.

Проведене в першому розділі дисертації зіставлення міжнародного освітнього стандарту СС 2001 і існуючих вітчизняних галузевих стандартів вищої освіти ОКХ і ОПП спеціальності “Інформатика” напряму підготовки 0802 “Прикладна математика” показує істотну і об'єктивну відмінність в методології, принципах формування цих стандартів. Разом з тим розробка навчальних планів за спеціальностями комп’ютинга (напрями підготовки 0403, 0501, 0502, 1701) в Україні повинна вестися узгоджено, з врахуванням міжнародного досвіду і наявних міжнародних освітніх стандартів.

Аналіз міжнародного освітнього стандарту СС 2001, аналіз міжнародної і вітчизняної педагогічної практики дозволили розробити Карту професійної підготовки студентів спеціальності “Інформатика” (рис. 4) для освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр”, яка реалізується у варіативній частині навчального плану в Кримському інженерно-педагогічному університеті. У цю карту включені дисципліни, вивчення яких безпосередньо формує професійні компетентності у студентів, які навчаються за спеціальністю “Інформатика”. Перший верхній рівень Карти професійної підготовки представляють дисципліни ввідного циклу, освоєння яких закладає фундамент для вивчення професійно-орієнтованих дисциплін. Далі йдуть дисципліни проміжного циклу, на базі яких починається поглиблене вивчення дисциплін професії, скомпонованих з базисних тематик.

У представленому в даному розділі навчальному плані спеціальності “Інформатика” для освітньо-кваліфікаційного рівня “магістр”, використовуваному в Кримському інженерно-педагогічному університеті, враховані сучасні вимоги в галузі комп’ютинга, відображені в серіях Computing Curricula, а також вимоги до розробки галузевих освітніх стандартів вищої освіти в Україні. Опрацьовування деталей навчальних предметів і особливо процедур організації науково-виробничих практик вимагає ясного розуміння поточних вимог ринку праці для майбутніх програмістів.

У другому розділі “Елективність, кредити і тести – інструментарій формування освітньої траєкторії” проаналізований зміст Болонської декларації, вивчені деякі кредитно-трансферні системи, системи накопичення кредитів, взаємозв'язок кредитно-модульної системи і вибору навчальної траєкторії.

В основних завданнях, сформульованих в Болонської декларації, особливе значення надається забезпеченню відкритості національних систем вищої освіти, мобільності студентів і викладачів, відкритості ринків праці. Діяльність з урахуванням Болонської декларації дає можливість вищим навчальним закладам України не лише виходити на міжнародний ринок праці, але і дозволяє модернізувати пострадянську вищу освіту. Як головний інструмент забезпечення мобільності студентів зазвичай рекомендуються європейська кредитно-трансферна система ECTS і загальноєвропейський Додаток до дипломів.

У світовій педагогічній науці є галузі, звані освітнім оцінюванням (educational assessment) і освітнім вимірюванням (educational measurement). Ці розділи педагогіки почали складатися в США більше ста років тому. Стимулом до цього послужило прагнення забезпечити справедливий, рівний доступ до здобування якісної університетської освіти незалежно від доходів сім'ї. На сьогоднішній день в США є велика кількість стандартизованих тестів, використовуваних у вищій освіті, наприклад, тест CLEP для оцінювання ступеня самостійного освоєння студентом дисципліни університетського рівня, тест GMAT для вступу до магістратури або аспірантури з економічних спеціальностей, тест GRE для вступу до магістратури або аспірантури з більшості інших спеціальностей (для вимірювання вербальних, кількісних і аналітичних здібностей пропонується загальний тест – General, і тести з предметів для вимірювання навчальних досягнень студентів з 16 дисциплін), тест TOEFL для вимірювання міри володіння англійською мовою індивідуумами, для яких вона не є рідною.

Базовий документ, за яким регулюються принципи розробки, оцінювання, документування і застосування освітніх і психологічних тестів в США створений спільними зусиллями трьох освітніх і дослідницьких організацій: Американської асоціації освітніх досліджень AERA, Американської психологічної асоціації APA і Національною радою з вимірювань в освіті NCME. У спільно підготовленому документі під назвою “Стандарти для освітнього і психологічного тестування” стандарти структуровані за п'ятнадцятьма темами (наприклад, “вірогідність і похибки вимірювань”, “розробка і переробка тестів”, “шкали, норми і порівнянність оцінки”, “адміністрування, оцінювання і звітність” і ін.).

В Україні починає складатися культура освітнього зовнішнього тестування, проте поки що тільки в режимі експерименту при переході із загальноосвітньої школи у вищі навчальні заклади. Доцільне введення загальнонаціональних стандартизованих тестових процедур в “критичних точках” освітньої траєкторії студента, точках “фазового переходу” від одного ступеня освіти до іншого: від бакалаврського рівня до магістерського, з магістратури до аспірантури.

У третьому розділі “Дисципліни фундаментального ядра спеціальності “Інформатика”” виділено фундаментальне ядро дисциплін спеціальності “Інформатика”, орієнтоване на формування базисних основ спеціальності і містить набір фундаментальних концепцій комп’ютинга. У фундаментальне ядро включені навчальні дисципліни “Введення в спеціальність”, “Конкретна математика”, “Програмне забезпечення SOHO”, “Структури даних і аналіз алгоритмів”, “Технологія проектування”. Дуже важливими є не тільки зміст цих дисциплін, але і атмосфера навчання, спрямована на підтримку і розвиток індивідуальності студента, його здібностей і творчого потенціалу.

Для успішного навчання в сучасних умовах використовуються педагогічні технології стимулювання студентів до розвитку здатності самонавчання впродовж всього життя, а також розвитку незалежного і критичного мислення. В дидактичній концепції “Енкаридж”, запропонованій в дисертації, передбачається виконання цих функцій. В цій концепції передбачається на створення дружнього і підтримуючого середовища навчання і поєднання сучасних інформаційних технологій з традиційними методичними системами навчання. Особливо важливе використання концепції “Енкаридж” при роботі із студентами першого року навчання, оскільки перехід від шкільної системи освіти до системи вищої освіти є складною соціально-психологічною проблемою для молоді.

У третьому розділі дисертації обговорюються проблеми адаптації до професії, зокрема, проблеми першого курсу для студентів комп'ютерних спеціальностей; наведена концепція і зміст енкаридж-технології і її дидактика, описано місце енкаридж-технології в освітньому процесі.

Навчальна дисципліна “Введення в спеціальність” є однією з найважливіших дисциплін для першокурсників, її освоєння дозволяє студентам адаптуватися до навчання у вищому навчальному закладі, зрозуміти основні професійні завдання, які їм доведеться вирішувати впродовж всього життя. Головне призначення цієї дисципліни полягає, за словами В.І.Арнольда, в перетворенні “малограмотних” першокурсників в “прекрасних”, мотивованих до навчання і оволодіння своєю професією студентів. У третьому розділі представлені педагогічні цілі, зміст, модульна структура, джерела дисципліни “Введення в спеціальність”, а також методика навчання цієї дисципліни. Відмічено, що ця дисципліна і спосіб її подання є важливими компонентами педагогічної технології “Енкаридж”.

Теоретичними основами розуміння важливих ідей комп’ютинга є математичні методи і формально-логічні міркування. Вивчення дисципліни “Конкретна математика” формує математичну базу майбутніх інженерів-програмістів, а також сприяє засвоєнню наукових методів роботи, розумінню способів використання обчислювальних методів і базових концепцій комп’ютинга на практиці. Зміст дисципліни “Конкретна математика”, педагогічні цілі, джерела дисципліни, модульна структура, методика навчання, роль цього навчального предмету в підготовці студентів за спеціальністю “Інформатика” представлені в третьому розділі.

В процесі вивчення дисципліни “Програмне забезпечення SOHO” формуються уміння оформлення проектної документації і розвиваються професійні комунікаційні навички у студентів спеціальності “Інформатика”. Головне завдання цієї дисципліни – навчити студентів: (1) висловлювати свої думки і ідеї в усній і письмовій формах; (2) готувати і проводити презентації проектів; (3) оформляти проект, вбудовуючи в нього професійно підготовлену довідкову систему; (4) готувати інсталяційну версію розробленого студентом або групою студентів програмного продукту; (5) підготувати CD/DVD, що самозапускається, з програмним продуктом. У третьому розділі представлена докладна структура дисципліни “Програмне забезпечення SOHO”, вказані джерела цієї дисципліни, описані програмні ресурси SOHO, що допускають використання в навчальному процесі.

Важливими для формування фундаментальної і професійної бази підготовки майбутніх інженерів-програмістів за спеціальністю “Інформатика” є базисні тематики BOK 2001 “Дискретні структури” і “Алгоритми і її складність”. Навчальна дисципліна “Структури даних і аналіз алгоритмів” включає теоретичний і практичний матеріал вищезазначених базисних тематик, а також дозволяє розкрити значення теорії алгоритмів як основи програмної інженерії; дозволяє показати процес розробки і аналізу алгоритмів; формує уміння оцінювати алгоритми, застосовувати різні класичні алгоритми залежно від контексту поставленого завдання; покращувати професійну підготовку в галузі програмування і структур даних; дає студентам знання і досвід використання алгоритмів і демонструє методи розв’язування задач, незалежні від мови програмування, парадигми програмування, апаратного забезпечення і інших аспектів реалізації алгоритмів і структур даних. У третьому розділі дисертації сформульована мета вивчення дисципліни “Структури даних і аналіз алгоритмів”; вказані джерела цієї дисципліни; детально описана модельна організація цього навчального предмету.

Підготовка майбутніх інженерів-програмістів має на увазі навчання розроблювати програмні системи. Одним з найважливіших принципів процесу розробки є “проектування програмного продукту, орієнтованого на зручність використання”, який покладений в основу систематичного підходу до процесу проектування і веде до розробки програмного продукту, відповідного реальним запитам клієнтів і користувачів. На основі цього підходу можне описати роботу користувача з програмною системою за допомогою простих моделей, передбачити події, які можуть відбуватися в програмній системі, і відповідні реакції на них з боку користувача. Ці питання розглядаються в рамках університетських навчальних дисциплін старших курсів “Технологія проектування”, “Програмна інженерія” і вимагають підготовленості студентів на ввідному і проміжному рівнях процесу навчання.

Головна мета вивчення навчальної дисципліни “Технологія проектування” полягає у формуванні професійних навичок і умінь розробляти програмне забезпечення. Навчання цієї дисципліни формує студента не як програміста, що займається написанням коду за заданими інструкціями, а як компетентного розробника, що вносить всесторонній внесок до розробки якісного програмного продукту.

Зміст навчальної дисципліни “Технологія проектування” включає два головні модулі: (1) “Процес розробки програмного забезпечення” і (2) “Тестування і супровід програмного продукту”, що відповідає вимогам BOK 2001 і SWEBOK, розроблених професійними асоціаціями ACM і IEEE. Надалі на базі отриманих студентами в рамках цієї навчальної дисципліни знань і навичок формують здатність до самостійного освоєння нових розділів програмної інженерії.

У третьому розділі дисертації викладена основна проблематика навчальної дисципліни “Технологія проектування”, що включає питання програмної архітектури, класифікації архітектури і моделей програмних систем; детально обговорюються педагогічні аспекти дисципліни “Технологія проектування” – зокрема представлено застосування таксономії Блума при вивченні цієї дисципліни; детально описані практичні і лабораторні заняття з дисципліни “Технологія проектування” і методика їх проведення; подана методика організації самостійної роботи і індивідуальних проектів з дисципліни “Технологія проектування”.

У четвертому розділі “Методика організації професійного тюнинга майбутніх інженерів-програмістів” розглядаються питання тонкого спрямування (тюнинга) студентів під стандарти професії, адаптація до професійних умов подальшої роботи – ефективного для роботодавця і замовника і такого, що приносить задоволення самому виконавцеві.

Для успішної кар'єри майбутнього інженера-програміста важливе значення має запроваджена автором “базова тріада” фінального етапу професійної підготовки (рис. 5), компонентами якої є: (1) робота в команді; (2) участь в реальному проекті; (3) врахування гуманітарних вимог. Головна мета базової тріади – підготовка соціально-відповідальних професіоналів, придатних до командної роботи над великими реальними проектами.

Для формування професійних практичних навичок майбутніх інженерів-програмістів в процесі навчання важливими є виділені автором три технології навчання – індивідуальні лабораторні заняття, навчальні групові проекти, реальні комерційні проекти. Ці три технології і різні їх комбінації можуть застосовуватися на різних етапах навчання, що дозволяє суттєво підвищувати кваліфікацію випускників.

Принципи і методика формування командних і проектних умінь подані в четвертому розділі дисертації. Формування командних і проектних умінь майбутніх інженерів-програмістів необхідно вести в рамках дисциплін фундаментального ядра спеціальності “Інформатика”, які пронизують увесь період навчання: з першого до останнього дня перебування у вищому навчальному закладі. При вивченні дисциплін першого року навчання “Введення в спеціальність” і “Конкретна математика” розвивається інтерес до вибраної спеціальності, розвивається алгоритмічне мислення, формуються ази комунікативних і професійних вмінь. Вивчення дисципліни другого року навчання “Програмне забезпечення SOHO” розвиває у студентів навички оформлення проектів і продовжує формування комунікативних і професійних вмінь. Проектне мислення розвивається і на старших курсах при вивченні навчальної дисципліни “Технологія проектування”.

Крім базової тріади фінального етапу професійної підготовки і трьох технологій навчання, професійний тюнинг втілюється за допомогою курсового проектування. Курсове проектування дозволяє в підготовці майбутніх інженерів-програмістів враховувати сучасний стан комп'ютерних і педагогічних технологій. Курсове проектування дозволяє гнучко реагувати на будь-які зміни у сфері комп’ютинга. Представляється важливим введення в навчальні плани