Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Українська інженерно-педагогічна академія павленко Максим Петрович

Скачати 371.89 Kb.

Українська інженерно-педагогічна академія павленко Максим Петрович




Скачати 371.89 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації10.06.2017
Розмір371.89 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ


Павленко Максим Петрович
УДК 378.147.1:004.9

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ МЕРЕЖЕВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
СТУДЕНТІВ ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

13.00.02 – теорія та методика навчання (технічні дисципліни)



Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

Харків – 2009

Дисертацією є рукопис.

Навча́льний заклад (осві́тній заклад) - організація, що на постійній і безперервній основі здійснює освітній процес з метою навчання, виховання, розвитку і самовдосконалення особистості.
Мето́дика (від грец. μέθοδος - «шлях через») навчання окремої навчальної дисципліни (предмета) - галузь педагогічної науки, що являє собою окрему теорію навчання (приватну дидактику).

Робота виконана в Бердянському державному педагогічному університеті, Міністерство освіти і науки України, м. Бердянськ.



Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент

Хоменко Віталій Григорович,

Бердянський державний педагогічний університет,

декан факультету комп’ютерних технологій та систем, завідувач кафедри комп’ютерних технологій в управлінні та навчанні, м. Бердянськ.


Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Єремєєв Володимир Сергійович,

Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького, завідувач кафедри інформатики і кібернетики, м. Мелітополь;

кандидат педагогічних наук, доцент

Спірін Олег Михайлович,

Інститут інформаційних технологій і засобів навчання АПН України, заступник директора з наукової роботи, м. Київ.



Захист відбудеться «15» грудня 2009 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.108.01 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м.
Міністе́рство осві́ти і нау́ки Украї́ни (МОН України) - центральний орган виконавчої влади України.
Українська інженерно-педагогічна академія - державний вищий навчальний заклад IV рівня акредитації, підпорядкований Міністерству освіти і науки України та розташований у Харкові. До 1990 р. - Український заочний політехнічний інститут, з 1990 по 1994 - Харківський інженерно-педагогічний інститут.
 Харків, вул. Університетська, 16, зал засідань.

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

Автореферат розісланий «12» листопада 2009 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради



В.В. Кулешова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. У державній національній програмі «Освіта» («Україна ХХІ століття») пріоритетною визначено підготовку кваліфікованих кадрів, здатних до творчої праці, професійного розвитку, освоєння та впровадження наукоємних та інформаційних технологій, конкурентоспроможних на ринку праці.

Інформаці́йні техноло́гії, ІТ (використовується також загальніший / вищий за ієрархією термін інформаційно-комунікаційні технології (Information and Communication Technologies, ICT) - сукупність методів, виробничих процесів і програмно-технічних засобів, інтегрованих з метою збирання, опрацювання, зберігання, розповсюдження, показу і використання інформації в інтересах її користувачів.
Водночас в умовах стрімкого розвитку мережевих технологій та виділення їх в окрему галузь посилюється вплив ринку праці, що інтенсивно формується та висуває нові вимоги до змісту і процесу підготовки інженерно-педагогічних та робітничих кадрів. Ця обставина суттєво впливає на систему вищої інженерно-педагогічної освіти. Виникає необхідність удосконалення методики навчання мережевих технологій у відповідності до сучасних тенденцій розвитку мережевого програмного та апаратного забезпечення глобальних та локальних мереж.

Процес засвоєння навчального матеріалу з мережевих технологій має свої особливості. Науково-технічний прогрес саме для сфери комп’ютерних мереж приводить до змін, що обумовлюють постійне оновлення технічних знань та збільшення обсягів навчальної інформації в умовах обмеження часу на їх засвоєння.

Апара́тне забезпе́чення (англ. hardware; сленг. залі́зо) - комплекс технічних засобів, який включає електронний пристрій і, зокрема, ЕОМ: зовнішні пристрої, термінали, абонентські пункти тощо, які необхідні для функціонування тієї чи іншої системи; фізична частина ЕОМ.
Науко́во-техні́чний прогре́с - це поступальний рух науки і техніки, еволюційний розвиток усіх елементів продуктивних сил суспільного виробництва на основі широкого пізнання і освоєння зовнішніх сил природи; це об'єктивна, постійно діюча закономірність розвитку матеріального виробництва, результатом якої є послідовне вдосконалення техніки, технології та організації виробництва, підвищення його ефективності.
Розуміння та засвоєння інформації з мережевих технологій майбутніми інженерами-педагогами передбачає не тільки знайомство з новими протоколами та програмно-апаратними засобами, а й з базовим змістом.

Перспективним напрямком удосконалення існуючих методик навчання мережевих технологій є реалізація надійного формування базового змісту шляхом обґрунтованого динамічного його повторення (на основі модульної структури навчального матеріалу з використанням ієрархічних інформаційних контурів), оптимізації різнорідних практичних задач на основі виділення базового інваріанту, використання можливостей комп’ютерних мереж, як засобу навчання, що має такі переваги: миттєвий зворотній зв’язок, позитивна мотивація, можливості інтеграції компонентів системної діяльності.

Дослідження, пов’язані з розробкою основ методики навчання мережевих технологій в Україні започатковані академіком В. Глушковим знайшли своє відображення у працях А. Ашерова, Л. Брескіної, А. Верлань, М. Жалдака, А. Єршова, О. Мелещенка, Н. Морзе, С. Ракова, В. Хоменко, Ю. Якусевича та ін.

Особливості професійної підготовки інженера-педагога знайшли відображення в дослідженнях Б.

Професі́йна підгото́вка - здобуття кваліфікації за відповідним напрямом підготовки або спеціальністю.
 Арпентьєва, С. Артюха, А. Ашерова, В. Безрукової, О. Бєлової, Е. Зеєра, О. Коваленко, М. Лазарєва, О. Маленка, А. Мелецинека, Н. Ничкало та ін.

Аналіз педагогічної теорії та практики вищих навчальних закладів доводить, що дотепер немає цілісної методики навчання дисциплін, пов’язаних із вивченням комп’ютерних мереж та мережевих технологій з урахуванням сучасного етапу їх розвитку, потреб сучасного суспільства та вимог щодо підготовки студентів інженерно-педагогічних спеціальностей до практичної діяльності.

Таким чином, актуальність обраного дослідження обумовлена суперечностями між:


  • зростаючими вимогами ринку праці до рівня професійної підготовки інженерів-педагогів комп’ютерного профілю в умовах стрімкого розвитку мережевих технологій з одночасним скороченням навчального часу та недостатнім рівнем підготовки цих фахівців;

  • необхідністю формування у майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю знань та умінь з сучасних мережевих технологій та недостатньою розробленістю теоретичних і практичних засад методики їх формування.

Ці суперечності зумовлюють проблему дослідження – теоретичне обґрунтування, практичну розробку, експериментальну перевірку та впровадження методики навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю.

Отже, актуальність означеної проблеми, її недостатня розробленість та необхідність розв’язання означених суперечностей обумовили вибір теми дисертаційного дослідження «Методика навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів».



Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження було проведено в межах комплексної теми кафедри комп’ютерних систем та мереж Бердянського державного педагогічного університету «Розробка мережевих технологій навчання» (на основі комплексної теми дослідження факультету комп’ютерних технологій та систем «Розробка комп'ютерно-орієнтованих систем навчання у школі та педагогічному ВНЗ»), затвердженої протоколом №1 від 2 лютого 2004 р.
Бердянський державний педагогічний університет - вищий навчальний заклад IV рівня акредитації в Бердянську Запорізькій області. Сучасна назва з 2002 року.
; продовженої в межах комплексної теми кафедри комп’ютерних систем та мереж «Розробка комп’ютерно-орієнтованих методик навчання студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю» (протокол №5 засідання вченої ради Бердянського державного педагогічного університету від 01 березня 2006 р.).

Тему дисертації затверджено на засіданні вченої ради Бердянського державного педагогічного університету (протокол № 3 від 1 квітня 2003 р.) та узгоджено в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки та психології в Україні (протокол № 5 від 25 травня 2004 р.).

Дослі́дження, до́сліди - (широко розуміючи) пошук нових знань або систематичне розслідування з метою встановлення фактів; (вузько розуміючи) науковий метод (процес) вивчення чого-небудь.



Мета дослідження полягає в теоретичному обґрунтуванні, розробці та експериментальній перевірці методики навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю.

Завдання дослідження:

Здійснити аналіз стану розробленості проблеми навчання студентів інженерно-педагогічних спеціальностей мережевим технологіям.



  1. Теоретично обґрунтувати цілі, зміст, методи та засоби навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю.

  2. Розробити методику навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю.

  3. Здійснити експериментальну перевірку ефективності розробленої методики навчання мережевих технологій.

Об’єкт дослідження – процес навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів.

Предмет дослідження – методика навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю.

Гіпотеза дослідження полягає у припущенні, що якість формування знань умінь та навичок в галузі мережевих технологій у майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю підвищиться за умови реалізації методики, в основі якої знаходиться модульна побудова змісту навчального матеріалу з використанням динамічного його повторення на основі системи ієрархічних інформаційних контурів n-го порядку, які послідовно охоплюють частини змісту різного рівня вкладеності.

Методологічна та теоретична основа дослідження ґрунтується на загальних положеннях теорії пізнання, філософських положеннях про взаємозв’язок та взаємозумовленість явищ і процесів, основних положеннях системного підходу (І.
Систе́мний підхі́д (англ. Systems thinking - системне мислення) - напрям методології досліджень, який полягає в дослідженні об'єкта як цілісної множини елементів в сукупності відношень і зв'язків між ними, тобто розгляд об'єкта як модель системи.
Гносеологія (від грец. γνώσις - «пізнання» і λόγος - «вчення, наука») - теорія пізнання, розділ філософії. Термін «гносеологія» був уведений і активно застосовувався у німецькій філософії XVIII ст.
 Блауберг, В. Кушнір, А. Лігоцький та ін.), теоретичних підходах щодо організації навчального процесу у вищій школі (А. Алексюк, Ю. Бабанський, В. Беспалько, Т. Дмитренко, М. Лазарєв, М. Скаткін, В. Сластьонін, В. Ягупов та ін.), основних положеннях професійної діяльності інженера-педагога та його підготовки (Е. Зеєр, О. Коваленко, М. Лазарєв, А. Мелецинек та ін.), раціонального вибору структури і змісту навчання (Б. Гершунський, С. Ледньов, І. Лернер, Н. Ничкало, М. Скаткін, О. Спірін, Н. Тализіна та ін.), концепції інформатизації освіти (А.Ашеров, В.Беспалько, Т.Богданова, Б.Гершунський та ін.), положеннях про використання комп’ютерних засобів навчання (А. Ашеров, О. Башмаков, І. Башмаков, М. Жалдак, В. Єремєєв, Ю. Машбиць та ін.), положення теорії модульного навчання (А. Алексюк, В. Зінкевічус, М. Лазарєв, О. Спірін, А. Фурман та ін.).

Для вирішення завдань були використані такі методи дослідження:



  • теоретичні: аналіз філософської, педагогічної, методичної, психологічної літератури з метою вивчення проблеми та визначення теоретико-методологічних основ дослідження; вивчення й узагальнення педагогічного досвіду з метою вибору педагогічного інструментарію для розробки методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю вищих навчальних закладів, методи теорії графів з метою побудови й аналізу системи змісту навчання;
    Теорія графів - розділ математики, що вивчає властивості графів. Наочно граф можна уявити як геометричну конфігурацію, яка складається з точок (вершини) сполучених лініями (ребрами). У строгому визначенні графом називається така пара множин G = (V, E), де V є підмножина будь-якої зліченної множини, а E - підмножина V × V.


  • емпіричні: методи збору інформації (тестування, опитування) для виявлення якості засвоєння знань з мережевих технологій у інженерів-педагогів комп’ютерних спеціальностей; педагогічний експеримент з метою перевірки методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів;

  • методи математичної статистики (перевірка статистичних гіпотез, критерій Пірсона, точковий бісеріальний розподіл) для аналізу результатів експериментальної роботи.
    Математична статистика - розділ математики та інформатики, в якому на основі дослідних даних вивчаються імовірнісні закономірності масових явищ. Основними задачами математичної статистики є статистична перевірка гіпотез, оцінка розподілу статистичних імовірностей та його параметрів, вивчення статистичної залежності, визначення основних числових характеристик випадкових вибірок, якими є: вибіркове середнє, вибіркові дисперсії, стандартне відхилення. Прикладом перевірки таких гіпотез є з'ясування питання про те, змінюється чи не змінюється виробничий процес з часом. Прикладом оцінки параметрів є оцінка середнього значення статистичної змінної за дослідними даними. Для вивчення статистичної залежності використовують методи теорії кореляції. Загальні методи математичної статистики є основою теорії похибок.


Наукова новизна дослідження:

  • удосконалено спосіб представлення структури змісту навчання за допомогою графів у вигляді системи інформаційних контурів n-го порядку, удосконалення полягає у використанні n вкладених ієрархічних інформаційних контурів з динамічною зміною елементів та додаткових інформаційних контурів для забезпечення багаторазового модифікованого повторення інформації;

  • вперше запропонована модульна побудова змісту навчального матеріалу на основі використання системи інформаційних контурів n-го порядку з метою підвищення рівня засвоєння навчальної інформації та формування навичок;

  • дістали подальшого розвитку:

  • практичні методи навчання у підготовці інженерів-педагогів комп’ютерного профілю за рахунок введення поетапного виконання дій з програмування на основі оптимізації різнорідних задач з мережевих технологій шляхом визначення базового інваріанту та варіативної частини завдання;

  • комп’ютерні мережі як засіб навчання майбутніх інженерів-педагогів, подальший розвиток полягає у використанні системної інтеграції когнітивного, операційного, контрольно-корегуючого компонентів у межах мережевого навчального середовища.
    Систе́мна інтегра́ція в інженерії - поєднання компонентів підсистем в єдину систему та забезпечення роботи окремих підсистем як єдиної системи. В області інформаційних технологій системна інтеграція є процесом об'єднання різних обчислювальних систем і програмних застосунків фізично або функціонально.


Практичне значення одержаних результатів дослідження полягає у тому, що обґрунтовано, розроблено, експериментально перевірено та впроваджено методику навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей, яка дозволяє підвищити ефективність навчання.

Удосконалено та впроваджено у навчальний процес студентів напряму підготовки 6.010104 «Професійна освіта. Комп’ютерні системи та мережі» дисципліну «Комп’ютерні мережі» та навчально-методичний посібник до нього.

Методику навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів упроваджено в Бердянському державному педагогічному університеті (акт № 57/1902 від 3 грудня 2007 р.), Бердянському університеті менеджменту і бізнесу (акт № 01-02 від 15 січня 2008 р.).

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



Вірогідність та обґрунтованість результатів дослідження забезпечено застосуванням комплексу методів, адекватних об’єкту, предмету, меті, гіпотезі й завданням дослідження; практичним аналізом стану досліджуваної проблеми в теорії та практиці; кількісною обробкою та якісним аналізом результатів експериментальної роботи; апробацією й упровадженням результатів дослідження в практику роботи вищих навчальних закладів.

Особистий внесок здобувача. У працях, написаних у співавторстві, здобувачеві належать (відповідно до списку наукових праць): концептуальні підходи реалізації методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів [2]; методичні основи структурування тестових завдань з мережевих технологій та процес їх валідизації [8]; визначення системи контурів n-го порядку [9].

Апробація результатів дисертації. Основні результати дослідження доповідалися на міжнародних науково-практичних конференціях: «Проблеми прийняття рішень в умовах невизначеності» (Бердянськ, 2005 р.), «Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі» (Луганськ, 2006 р.), «Інформаційні технології в наукових дослідженнях і навчальному процесі» (Луганськ, 2007 р.); всеукраїнській науково-практичній конференції: «Актуальні проблеми підготовки педагогічних кадрів до творчої професійної діяльності» (Мелітополь, 2006 р.).

Публікації. Основні теоретичні положення та результати дослідження опубліковані у 14 наукових і науково-методичних працях (11 одноосібних): 9 – у наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України;
Нау́ка - сфера діяльності людини, спрямована на отримання (вироблення і систематизацію у вигляді теорій, гіпотез, законів природи або суспільства тощо) нових знань про навколишній світ. Основою науки є збирання, оновлення, систематизація, критичний аналіз фактів, синтез нових знань або узагальнень, що описують досліджувані природні або суспільні явища та (або) дозволяють будувати причинно-наслідкові зв'язки між явищами і прогнозувати їх перебіг.
Наукове дослідження - процес дослідження певного об'єкта (предмета або явища) за допомогою наукових методів, яке має на меті встановлення закономірностей його виникнення, розвитку і перетворення в інтересах раціонального використання у практичній діяльності людей.
В Україні наукове фахове видання - це періодичне або продовжуване видання (у тому числі - електронне), внесене до затвердженого Департаментом атестації кадрів МОН України (раніше це була компетенція ВАК України) переліку видань, у яких можуть публікуватися результати дисертаційних досліджень на здобуття наукових ступенів доктора та кандидата наук.
4 – матеріали наукових конференцій, 1 – навчально-методичний посібник.
Наукова конференція - форма організації наукової діяльності, при якій дослідники (не обов'язково вчені чи студенти) представляють і обговорюють свої роботи. Зазвичай заздалегідь (в інформаційному листі або стендовій оголошенні) повідомляється про тему, час і місце проведення конференції.


Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, 8 додатків на 88 сторінках, списку використаних джерел на 31 сторінці (299 найменувань). Загальний обсяг дисертації складає 315 сторінок, з них основного тексту – 196 сторінок. Робота містить 31 таблицю на 20 сторінках і 49 рисунків на 23 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

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

У першому розділі «Навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів як педагогічна проблема» проведено аналіз навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів, досліджено розвиток мережевих технологій та їх вплив на методику навчання студентів зазначених спеціальностей комп’ютерного профілю.

Аналіз сучасних тенденцій у галузі інженерно-педагогічної освіти (А. Ашеров, Є. Громов, О. Коваленко, М. Лазарев, А. Мелецинек, С. Хоменко та ін.) свідчить, що підготовка фахівців інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю повинна спиратися на поглиблення теоретичної і практичної підготовки у галузі мережевих технологій відповідно до сучасного рівня науки і техніки, оволодіння знаннями та уміннями використання мережевих технологій у професійній діяльності і визначається замовниками ураховуючи напрямки трудової діяльності.

Практи́чна підгото́вка - обов’язковий компонент освітньо-професійної програми для здобуття кваліфікаційного рівня і має на меті набуття студентом професійних навичок та вмінь.
Проведений аналіз освітньо-кваліфікаційної характеристики інженерів-педагогів комп’ютерного профілю показав, що цілі навчання мережевих технологій потребують конкретизації. Вивчення змісту навчального матеріалу з мережевих технологій для студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю. Це дозволило визначити ряд причин зниження якості навчально-пізнавальної діяльності студентів: відсутність обґрунтованої системи організації повторення навчальної інформації, порушення послідовності викладання (відставання або випередження у вивченні понять), розриви між засвоєнням студентами окремих понять (втрата логічного зв’язку між темами), втрата цілісності навчального матеріалу як завершеної структури. Це зумовило необхідність обґрунтувати та розробити спосіб представлення структури змісту дисципліни «Комп’ютерні мережі» на основі урахування внутрішніх логічних зв’язків між поняттями та інформаційних контурів між ними для реалізації модифікованого повторення навчальної інформації. Вивчення підходів до модульного структурування змісту навчального матеріалу з мережевих технологій показав, що чинне структурування не дозволяє досягти у повному обсязі самостійності і логічної завершеності модулів, що є не достатнім для організації відображення фактів повторного викладення навчального матеріалу вже засвоєних понять, на більш конкретному рівні при вивченні нових наукомістких понять, тобто реалізації керованої структури змісту для реалізації повторення навчального матеріалу на основі динамічної зміни елементів з метою формування навичок та підвищення рівня засвоєння навчальної інформації. Проведений аналіз існуючих методик навчання мережевих технологій у вищих навчальних закладах виявив відсутність цілісності та системності у виборі методів навчання з урахуванням змісту дисципліни «Комп’ютерні мережі» та цілей підготовки майбутніх фахівців інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю та підтвердив необхідність розробки й обґрунтування засобів навчання мережевих технологій на основі системного використання комп’ютерних мереж.
Вищий навчальний заклад (ВНЗ,, виш, вуз) - окремий вид установи, яка є юридичною особою приватного або публічного права, діє згідно з виданою ліцензією на провадження освітньої діяльності на певних рівнях вищої освіти, проводить наукову, науково-технічну, інноваційну та/або методичну діяльність, забезпечує організацію освітнього процесу і здобуття особами вищої освіти, післядипломної освіти з урахуванням їхніх покликань, інтересів і здібностей.

Аналіз наукових досліджень у галузі мережевих технологій (В. Антонов, Т. Валецька, А. Гуржій, М. Жалдак, І. Жуков, С. Захарченко, В. Олифер, В. Поліщук, В. Хоменко, В. Швидкий, В. Юринець, Ю. Якусевич та ін.) та їх впливу на методику навчання студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю показав, що подальше вдосконалення змісту навчального матеріалу повинного ґрунтуватися на виділенні двох стеків мережевих протоколів: Open Systems Interconnection Reference Model (ISO/OSI) та Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) та відповідній їм ієрархії мережевих рівнів як основи проектування та побудови мереж відповідності сучасних вимог;

Мережний протоко́л у комп'ютерних мережах - набір правил, що визначає комп'ютери у мережі. Протокол також задає загальні правила взаємодії різноманітних програм, мережевих вузлів чи систем і створює таким чином єдиний простір передачі.
IP-протокол (від англ. Internet Protocol; тж «інтернет протокол», «міжмережевий протокол») - протокол мережевого рівня для передавання датаграм між мережами.
Модель OSI (ЕМВВС) (базова еталонна модель взаємодії відкритих систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model, 1978 р.) - абстрактна мережева модель для комунікацій і розробки мережевих протоколів.
Transmission Control Protocol, TCP (укр. Протоко́л керува́ння переда́чею) - разом із протоколом IP є стрижневим протоколом Інтернету, який дав назву моделі TCP/IP. Протокол призначений для управління передачею даних у комп'ютерних мережах, працює на транспортному рівні моделі OSI.
локальних мережах на основі технології Ethernet та бездротовій передачі даних; глобальних мережах на основі комутації пакетів та прикладних протоколах як основи для створення єдиного інформаційного простору.
Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.
Глоба́льна мере́жа - англ. Wide Area Network,(WAN)- комп'ютерна мережа, що охоплює величезні території (тобто будь-яка мережа, чиї комунікації поєднують цілі мегаполіси, області або навіть держави і містять у собі десятки, сотні а то і мільйони комп'ютерів).
Комутація пакетів - принцип комутації, при якому інформація розділяється на окремі пакети, які передаються в мережі незалежно один від одного. В таких мережах, по одній фізичній лінії зв'язку, можуть обмінюватися даними багато вузлів.
Інформаці́йний про́стір (англ. Information space) - сукупність результатів семантичної діяльності людства.
Це дозволить найбільш повно досягти цілей навчання з урахуванням інформаційного ядра мережевих технологій і сучасних тенденцій розвитку науки та підготувати спеціаліста, здатного орієнтуватися в різноманітних технологіях локальних, глобальних, регіональних та об’єднаних мереж.

Проведена робота дозволила зробити висновок про доцільність розробки методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю та визначити можливі шляхи розв’язання цієї проблеми, що полягають у теоретичному обґрунтуванні та розробці змісту методів та засобів навчання.

У другому розділі «Теорія та методика навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів» визначено теоретичні засади методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей та розкрито основні її складові, а саме мету, зміст, методи і засоби навчання.

На основі положень системного та діяльнісного підходів до навчання, вимог до становлення майбутнього інженера-педагога, теоретично обґрунтована методика навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю, яка містить мету навчання, зміст навчання, засоби навчання, організаційні форми навчання і методи навчання. Цільовий компонент методики навчання сформовано на основі положень щодо постановки цілей навчання, розроблених С. Артюхом, Н. Брюхановою, О. Коваленко, А. Мелецинеком та ін. і представлено у вигляді таксономії цілей формування умінь з мережевих технологій через визначення загальної мети, та побудови структурованого дерева цілей, заснованого на стратегічних, тактичних та операційних цілях відповідно до вимог диференційованості та діагностичності.

На основі аналізу праць з відображення в теорії змісту положення про єдність змістового та процедурного аспектів навчання (В. Краєвський, І. Лернер, В. Ледньов і М. Скаткін та ін.), функціонального аналізу змісту (І.

Функціона́льний ана́ліз - математична дисципліна, яка фактично є поширенням лінійної алгебри на нескінченновимірні простори. З другого боку, характер питань, які при цьому розглядаються, дозволяє вважати цю науку частиною математичного аналізу.
 Лернер, А. Сохор та ін.), положень професійної діяльності інженера-педагога (Н. Брюханова, О. Коваленко та ін.), підходів до структурування навчального матеріалу технічних дисциплін та методів побудови змісту (А. Ашеров, Н. Лазарєв, Г. Сажко, А. Сохор) встановлено, що ефективним засобом формування знань та умінь з мережевих технологій є представлення структури змісту навчального матеріалу у вигляді системи інформаційних контурів n-го порядку. У розробленій структурі змісту використані інформаційні контури n-го порядку ієрархії з динамічною зміною елементів та додаткові інформаційні контури. Запропоноване структурування змісту навчального матеріалу за модульною технологію, на основі використання системи інформаційних контурів n-го порядку, що полягає у виділенні груп ключових понять кожного змістовного модуля залікового кредиту. Ці поняття утворюють ієрархію інформаційних контурів з динамічною зміною елементів, використання яких дозволяє здійснювати модифіковане повторення навчальної інформації з метою підвищення рівня її засвоєння та формування навику. Визначення додаткових інформаційних контурів здійснюється на кожному рівня ієрархії для організації логічних зв’язків інформаційних контурів.

Розробка модульної структури змісту навчального матеріалу складається з декількох етапів. Перший – побудова системи інформаційних контурів першого порядку (інформаційний контур всієї дисципліни). Наступним етапом є виділення інформаційних контурів понять на рівні змістовного модуля (контур другого порядку), залікового кредиту (контур третього порядку), теми (контур четвертого порядку). Розроблена система є наскрізною, це пояснюється тим, що контури різного порядку пов’язані між собою за рахунок повторення спільних понять дисципліни. Включення понять у контури різного порядку приводить до посилення зв’язків навчальних модулів, міжтемних зв’язків; визначені інформаційні контури використовуються як на рівні всього навчального матеріалу, так і окремих тем.

Система методів на основі положень щодо формування професійних умінь в умовах навчального процесу (В. Жигірь, О. Ільїна та ін.) реалізована поетапно: формування умінь з використання та налагодження мережевих технологій шляхом розв’язання задач на основі програмування як практичного методу навчання та введенні завдань з інваріантною та варіативною частинами для забезпечення багаторазового модифікованого повторення навчальної інформації. Під час вивчення теми з використанням програмування на етапі постановки задачі здійснюється попередній аналіз проблеми. На етапі моделювання виділяються важливі елементи задачної системи і синтезується їх взаємодія на основі оптимізації задачі шляхом визначення базового інваріанту та варіативної частини. На етапі експерименту перевіряються алгоритми поведінки елементів та системи загалом. На цьому ж етапі перевіряється функціонування алгоритму в умовах конкретного програмного середовища. На етапі аналізу отриманих результатів визначається коло задач, де може бути застосоване розроблене мережеве програмне забезпечення.

Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.
Базовий інваріант завдання використовується для окреслення тієї частини, що встановлюється інформаційним контуром та описує спільну функцію мережевого програмного забезпечення. Варіативна частина завдання реалізує додатковий інформаційний контур та дозволяє виконати модифіковане повторення навчальної інформації.

Як головний засіб навчання обґрунтовано використання комп’ютерних мереж на основі реалізації підтримки представлення навчальної інформації та відображення систем додаткових контурів n-го порядку для представлення змісту навчання з використання комп’ютерних мереж. Це дає можливість викладачеві публікувати теоретичні та практичні матеріали в мережевому навчальному середовищі та створювати інтерактивні зв’язки між ними для реалізації органічного поєднання когнітивного та операційного компонентів навчання. Залежно від одержаних результатів з теоретичного та практичного навчання викладач здійснює керівництво діяльністю студентів. Використання мережевих технологій як засобу навчання дозволяє якісно змінити контроль за діяльністю студентів, забезпечуючи при цьому гнучкість управління навчальним процесом.

Авторська методика побудована відповідно до кваліфікаційних вимог професійної підготовки майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю, теорії цілепокладання та визначених рівнів засвоєння знань з мережевих технологій. Сформульовано цілі засвоєння знань і формування умінь та навичок з мережевих технологій. Згідно цілей розроблено зміст дисципліни «Комп’ютерні мережі»: установлені додаткові інформаційні контури n-го порядку, на основі яких розроблена динамічна система контурів та реалізована модульна побудова змісту висвітлена у робочій програмі з дисципліни.

Динамі́чна систе́ма - математична абстракція, призначена для опису і вивчення систем, що еволюціонують з часом. Прикладом можуть служити механічні системи (рухомі групи тіл) або фізичні процеси.

Експериментальна методика передбачає таксономію цілей, зміст, методи та засоби навчання мережевих технологій. Модульна структура змісту представлена у вигляді системи інформаційних контурів n-порядку, розроблена програма дисципліни «Комп’ютерні мережі» для студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю, яка містить теми: «Стеки протоколів TCP/IP та ISO/OSI. Архітектура фізичного рівня моделі ISO/OSI», «Архітектура канального рівня комп’ютерних мереж. Протоколи канального рівня», «Мережевий рівень моделей протоколів ISO/OSI та TCP/IP», «Транспортний рівень моделей протоколів ISO/OSI та TCP/IP», «Прикладні протоколи Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) та File Transfer Protocol (FTP)», «Прикладні протоколи (Simple Mail Transfer Protocol) SMTP, Post Office Protocol Version 3 (POP3) та Telnet».

Кана́льний рівень (англ. Data Link layer) - рівень мережної моделі OSI, призначений для передачі даних вузлам, що знаходяться в тому ж сегменті локальної мережі. Також може використовуватися для виявлення і, можливо, виправлення помилок, що виникли на фізичному рівні.
Протокол передачі файлів (англ. File Transfer Protocol, FTP) - дає можливість абоненту обмінюватися двійковими і текстовими файлами з будь-яким комп'ютером мережі, що підтримує протокол FTP. Установивши зв'язок з віддаленим комп'ютером, користувач може скопіювати файл з віддаленого комп'ютера на свій, або скопіювати файл зі свого комп'ютера на віддалений.
Post Office Protocol (Поштовий Офісний Протокол) - це протокол, що використовується клієнтом для доступу до повідомлень електронної пошти на сервері. Остання версія протоколу - третя. POP3 дозволяє клієнтові мати вибірковий доступ до повідомлень на сервері.
HTTP - протокол передачі даних, що використовується в комп'ютерних мережах. Назва скорочена від Hyper Text Transfer Protocol, протокол передачі гіпер-текстових документів

Методику навчання мережевих технологій майбутніх інженерів-педагогів побудовано на основі використання пояснювально-ілюстративних, проблемних, програмованого та практичних методів навчання. Розроблені практичні завдання з таких тем: «Мережевий рівень моделей протоколів ISO/OSI та TCP/IP», «Прикладні протоколи HTTP та FTP», «Прикладні протоколи SMTP, POP3 та Telnet», що передбачають використання поетапних дій з програмування, шляхом виділення базового інваріанту та варіативної частини. Усі зазначені методи в тому чи іншому обсязі знаходять місце під час усіх видів аудиторних занять і самостійної роботи.

Системне використання засобів навчання у вигляді мережевого навчального середовища для організації теоретичної, практичної підготовки та здійснення контролю стало підґрунтям для підвищення рівня сформованості знань з мережевих технологій.

У третьому розділі «Дослідно-експериментальна перевірка розробленої методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів» визначено організаційно-методичні основи експериментального дослідження, способи обробки та аналізу результатів.

Підготовка до педагогічного експерименту передбачала розв’язування таких завдань: вибір експериментально-дослідної методики; створення валідних тестових завдань для перевірки рівня сформованості знань умінь та навичок; аналіз переваг та недоліків існуючої методики професійної підготовки інженера-педагога з метою визначення її ефективності.

Для проведення констатувального етапу експериментального дослідження обрані чотири групи факультету комп’ютерних технологій та систем Бердянського державного педагогічного університету напряму підготовки 6.010104. Професійна освіта.

Професі́йно-техні́чний навча́льний за́клад - це заклад освіти, що забезпечує реалізацію потреб громадян у професійно-технічній освіті, оволодінні робітничими професіями, спеціальностями, кваліфікацією відповідно до їх інтересів, здібностей, стану здоров'я.
Комп’ютерні системи та мережі.

Дисципліна «Комп’ютерні мережі» вивчається у 3 семестрі і включає 9 тем, відповідно до робочої програми проводяться лабораторні роботи загальним обсягом 16 годин.

На основі таксономії В. Беспалько нами були сконструйовані тестові завдання для перевірки рівня засвоєння змістової та операційної компонент як ознак понять, так і навичок студентів відповідно до мети навчання та логічної структури дисципліни «Комп’ютерні мережі».

Для виконання експериментальних завдань ми розподілили студентів на дві групи. Перша експериментальна вибірка включала 49 студентів факультету комп’ютерних технологій та систем. З якими ми проводили тестування з метою відбору лише тих тестових завдань, що мають змістовну валідність, надійність та необхідну складність.

Друга вибірка складалася з 52 студентів, з якими ми здійснили порівняльне вимірювання ефективності методики навчання комп’ютерних мереж.

У першій частині констатувального експерименту нами було проведено тестування з трьох навчальних модулів за відповідними рівнями сформованості знань умінь та навичок. Результати тестування були сформовані у 9 таблиць даних. Для аналізу тесту використані дисперсійний аналіз і точковий бісеріальний розподіл для визначення валідності завдань та кореляційний аналіз для визначення системотвірної властивості тесту.

Кореляційний аналіз - це статистичне дослідження (стохастичної) залежності між випадковими величинами (англ. correlation - взаємозв'язок). У найпростішому випадку досліджують дві вибірки (набори даних), у загальному - їх багатовимірні комплекси (групи).
Дисперсійний аналіз (англ. analysis of variance (ANOVA)) являє собою статистичний метод аналізу результатів, які залежать від якісних ознак. Кожен фактор може бути дискретною чи неперервною випадковою змінною, яку розділяють на декілька сталих рівнів (градацій, інтервалів).

У другій частині констатувального експерименту за допомогою розроблених тестів був проаналізована рівень сформованості знань, умінь та навичок студентів. Результати тестування визначили теми («Протоколи канального рівня локальних мереж», «Протокол IP» і «Протокол передавання гіпертекстових документів»), з яких студенти мали низькі коефіцієнти розв’язування відповідних завдань в межах 23%, що підтвердило необхідність розробки методики навчання мережевих технологій.

За результатами проведення констатувального етапу експерименту проведено «пілотажне дослідження», мета якого полягає в перевірці висунутої гіпотези. Підготовка до експерименту передбачала розв’язування таких завдань:



  • провести «пілотажне дослідження» за новою та традиційною методиками навчання мережевих технологіям студентів інженерно-педагогічних спеціальностей комп’ютерного профілю;

  • проаналізувати ефективність кожної з обраних методик;

  • спланувати проведення формувального етапу експериментального дослідження відповідно до одержаних результатів.

Сутність «пілотажного дослідження» полягала в проведенні занять у контрольній групі (КГ) за традиційною методикою з використанням ілюстративно-наочних методів навчання та з використанням системи інформаційних контурів n-го порядку для структурування змісту, мережевих технологій як засобу навчання та практичного методу навчання на основі поетапних дій з програмування в експериментальних групах (ЕГ) №1 та №2. Загальний обсяг експериментальної вибірки складав 59 осіб.

Результати дослідження засвідчили перевагу експериментальної методики порівняно з традиційною з використанням ілюстративно-наочних методів навчання.

Відповідно до отриманих результатів «пілотажного дослідження» для проведення формувального експерименту ми здійснили планування організації занять в експериментальній групі, при якому вибір методики для вивчення конкретної теми залежав від змісту навчального матеріалу та завдань. Головним результатом експерименту стала методика, що ґрунтувалася на розробленій таксономії цілей, удосконаленій структурі змісту, використанні практичних методів на основі поетапних дій з програмування та застосуванні комп’ютерних мереж як головного засобу навчання.

Формувальний етап експериментального дослідження проводився на факультеті комп’ютерних систем та мереж Бердянського державного педагогічного університету, обсяг експериментальної вибірки складав 76 осіб.

Нульова гіпотеза формувального експерименту говорить про відсутність впливу нашої методики на рівень формування знань умінь та навичок студентів інженерно-педагогічних спеціальностей з мережевих технологій, а розбіжності, які спостерігаються в результатах, є випадковими і не мають системного характеру. Альтернативна гіпотеза є загальною для нашого дослідження і полягає в тому, що використання розробленої методики навчання мережевим технологіям дозволяє суттєво підвищити ефективність та результативність навчання з урахуванням таких вимог:


  1. Структуруванні змісту дисципліни відповідно до системи інформаційних контурів n-го порядку.

  2. Використання програмування як практичного методу навчання мережевих технологій.

  3. Всебічного застосування комп’ютерних мереж у процесі навчання мережевих технологій.

Нульова гіпотеза перевірена за критерієм Пірсона , вибір критерію пов’язаний з особливостями вибірки та шкали вимірювання рівня сформованості знань. Підсумкові результати сформованості знань, умінь та навичок з дисципліни «Комп’ютерні мережі» наведено на рис. 1.

Рис. 1. Загальні результати проведення формувального експерименту

Статистичні дані, отримані у результаті експериментального дослідження, свідчать про адекватність одержаних даних і дає достатні підстави для відхилення нульової гіпотези і прийнятті альтернативної гіпотези про вплив запропонованої методики на результати вивчення мережевих технологій студентами інженерно-педагогічних спеціальностей.

Нульова́ гіпо́теза - наукове припущення, що перевіряється емпіричними дослідженнями на неспроможність (чи навпаки спроможність) відобразити реальність. Поняття нульової гіпотези часто використовується в статистичних методиках, зокрема такими науками, як біологія, медицина, соціологія.

  1   2


Скачати 371.89 Kb.

  • Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Хоменко Віталій Григорович
  • Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Єремєєв Володимир Сергійович
  • Українській інженерно-педагогічній академії
  • ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність дослідження.
  • «Методика навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів»
  • Бердянського державного педагогічного університету
  • Об’єкт дослідження
  • Методологічна та теоретична основа дослідження
  • Наукова новизна дослідження
  • Практичне значення одержаних результатів дослідження
  • Вірогідність та обґрунтованість результатів дослідження
  • Особистий внесок здобувача.
  • Апробація результатів дисертації.
  • Публікації.
  • ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У вступі
  • « Навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів як педагогічна проблема»
  • «Теорія та методика навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів»
  • Hyper Text Transfer Protocol
  • Дослідно-експериментальна перевірка розробленої методики навчання мережевих технологій студентів інженерно-педагогічних спеціальностей вищих навчальних закладів»