Запис Детальніше

Використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів

Електронна бібліотека НАПН України

Переглянути архів Інформація
 
 
Поле Співвідношення
 
Relation http://lib.iitta.gov.ua/711987/
 
Title Використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів
The use of computer ontologies system as a means to form future engineering teachers’ design competences
Использование системы компьютерных онтологий как средства формирования проектировочных компетентностей будущих инженеров-педагогов
 
Creator Козіброда, С.В.
 
Subject 004.9 ІКТ ( Application-oriented computer-based techniques )
37.01 Fundamentals of education. Theory. Policy etc.
378 Higher education. Universities. Academic study
 
Description Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук (доктора філософії) зі спеціальності 13.00.10 – інформаційно-комунікаційні технології в освіті. – Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України, Тернопіль, Київ, 2018.
Дисертаційне дослідження присвячене проблемі використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів.
У дисертації здійснено теоретичний аналіз проблеми та запропоновано нове вирішення наукової задачі, яка полягає у розробці та теоретичному обґрунтуванні методики використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів у галузі комп’ютерних технологій.
Досліджено поняття онтологій у контексті комп’ютерних наук. Встановлено, що комп’ютерні онтології – це формалізоване представлення знань про певну предметну галузь (середовище, світ), придатне для автоматизованої обробки. У діяльності інженера-педагога онтологічні методи найчастіше застосовуються для побудови моделей процесів. Ураховуючи зміст проектувальних компетентностей інженера-педагога, у його професійній діяльності виділено такі напрямки використання комп’ютерних онтологій як: інтерфейс; обробка природної мови; системи питання-відповіді; класифікація товарів і послуг; семантична розмітка тексту; моделювання організаційної структури підприємств; системи нормативно-довідкової інформації, а також запропоноване у ході дослідження проектування дидактичних матеріалів. Визначено критерії добору системи комп’ютерних онтологій: 1) архітектура програмного забезпечення та розвиток інструментів; 2) функціональна сумісність; 3) інтуїтивність інтерфейсу.
Розглянуто зміст і структуру проектувальних компетентностей інженерів педагогів у контексті використання систем комп’ютерних онтологій та виокремлено чотири взаємопов’язані компоненти їх сформованості: 1) мотиваційно-цільовий; 2) когнітивно-інтелектуальний; 3) професійно-діяльнісний; 4) результативно-рефлексивний. Визначено критерії (ціннісний, знаннєвий, операційний, оцінювально-аналітичний) сформованості проектувальних компетентностей і їх показники та чотири рівні сформованості цих компетентностей засобами систем комп’ютерних онтологій: високий (креативний), необхідний (достатній), критичний (недостатній), низький (неприпустимий).
Розроблено інтегровані онтологічні моделі предметної галузі навчальної дисципліни, навчальних ресурсів університету та профілю студента. Для автоматизації процесу проектування електронних дидактичних матеріалів, на основі методу алгоритмів та розроблених онтологічних моделей, запропонована модель використання систем комп’ютерних онтологій, що базується на трьох рівнях: 1) інтерфейсу; 2) логічному; 3) даних. Відповідно до цієї моделі та структури проектувальних компетентностей, розроблено модель використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів, що є сукупністю цільового, змістового, технологічного і аналітично-результативного компонентів.
Для реалізації моделі використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів обґрунтовано педагогічні умови їх використання: 1) забезпечення мотивації та стимулювання навчально-пізнавальної діяльності щодо використання системи комп’ютерних онтологій та моделювання їх застосування у контексті різноманітних галузей професійної діяльності майбутніх інженерів-педагогів у галузі комп’ютерних технологій; 2) використання у процесі навчання інженерів-педагогів активних форм, методів та інноваційних засобів навчання, що надають можливість проектувати дидактичні матеріали засобами систем комп’ютерних онтологій, функціональні можливості яких є основою для формування їх проектувальних компетентностей; 3) розробка навчально-методичного забезпечення дидактичного проектування на базі онтологій засобами систем комп’ютерних онтологій для формування в інженерів-педагогів проектувальних компетентностей.
Розроблена методика використання систем комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей на основі компетентнісного, системно-діяльнісного, ресурсного та практично орієнтованого підходів до вибору форм та методів навчання.
Досліджено ефективність визначених педагогічних умов та розробленої методики використання системи комп’ютерних онтологій як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів на основі результатів, одержаних внаслідок аналізу даних про сформованість цих компетентностей засобами систем комп’ютерних онтологій, де за всіма показниками майбутні інженери-педагоги в галузі комп’ютерних технологій експериментальних груп проявляють позитивну динаміку сформованості компонентів проектувальних компетентностей.
Наукова новизна і теоретичне значення дослідження полягає у тому, що:
вперше: розроблено та теоретично обґрунтовано модель використання СКО як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів; визначено компонентний склад проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів засобами СКО (мотиваційно-цільовий, когнітивно інтелектуальний, професійно-діяльнісний, результативно-рефлексивний); представлено модель використання СКО майбутнім інженером-педагогом для створення електронних дидактичних матеріалів; обґрунтовано педагогічні умови використання СКО як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів; визначено критерії добору СКО для навчання майбутніх інженерів-педагогів у галузі КТ; спроектовано інтегровані онтологічні моделі: предметної галузі навчальної дисципліни, навчальних ресурсів університету, профілю студента; введено в науковий обіг поняття «системи комп’ютерних онтологій»;
уточнено: сутність поняття «проектувальні компетентності інженера-педагога в галузі КТ» у контексті використання СКО; напрями використання онтологій у навчанні майбутніх інженерів-педагогів в галузі КТ; методику та етапи проектування комп’ютерних онтологій відповідно до заданої предметної галузі; організацію взаємодії між учасниками навчально-виховного процесу у ЗВО під час проектування онтології;
набули подальшого розвитку: науково-педагогічне обґрунтування автоматизованих, моделюючих, семантичних мереж і баз знань, їх створення та впровадження в освітню практику, зокрема теоретичні та методичні засади використання інтелектуальних інформаційних технологій та елементів інженерії знань майбутніми інженерами-педагогами в галузі КТ.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:
1) здійснено добір СКО для навчання майбутніх інженерів-педагогів у галузі КТ;
2) побудовано онтологічні бази знань: предметної галузі навчальної дисципліни, навчальних ресурсів університету, профілю студента;
3) розроблено компоненти методики використання СКО як засобу формування проектувальних компетентностей майбутніх інженерів-педагогів у галузі КТ;
4) уточнено методичне наповнення дисципліни «Методика професійного навчання: дидактичне проектування» та розроблено методичні рекомендації «Онтологічний інжиніринг» до виконання лабораторного циклу змістового модуля «Дидактичне проектування на базі комп’ютерних онтологій» для студентів напряму 015 Професійна освіта (Комп’ютерні технології).
Thesis for a Candidate Degree in Pedagogical Sciences (Doctor of Philosophy) in Specialty 13.00.10 – Information and Communication Technologies in Education. – Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University, Institute of Information Technologies and Learning Tools of National Academy of Sciences of Ukraine, Ternopil, Kyiv, 2018.
The thesis is devoted to the problem of using the computer ontologies system as a means to form design competences of future engineering teachers.
The thesis provides theoretical analysis of the problem and suggests a new solution to the scientific problem, which consists in the development and theoretical substantiation of the methodology of using the computer ontologies system as a means to form the design competences of future engineering teachers in the field of computer technologies.
The concept of ontologies in the context of computer sciences has been investigated. Thus by computer ontologies we mean a formalized representation of knowledge about a particular subject field (environment, world) suitable for machine processing. In the activity of an engineering teacher ontological methods are most often used to construct process models. Based on the contents of the design competences of an engineering teacher such directions of using ontologies in their professional activities are identified: interface; natural language processing; question and answer systems; classification of goods and services; semantic layout of a text; modeling of the organizational structure of enterprises; systems of regulatory and reference information and the suggested in the research design of didactic materials. We have distinguished the criteria to select the computer ontologies system: 1) software architecture and tools development; 2) functional compatibility; 3) convenience and simplicity.
The content and structure of the design competences of engineering teachers while using computer ontologies systems are considered and four interrelated components of their formation are distinguished: 1) motivational and goal-oriented; 2) cognitive-intellectual; 3) professional activity; 4) effective-reflexive. The criteria (value, knowledge, operational, evaluative and analytical) of designing competencies formation and their indices are determined, and four levels of the formation of these competences are determined by means of computer ontologies systems: high (creative), necessary (sufficient), critical (insufficient), low (inadmissible).
We have established integrated ontological models of the academic course object field, university resources and a student’s profile. We have suggested a computer ontologies systems usage model based on three levels: 1) the interface; 2) logical; 3) data to automatically design electronic didactic materials on the basis of the algorithm method and the developed ontological models. In accordance with the model and the structure of design competences we have developed the computer ontologies systems usage model as a means to form the design competences of future engineering teachers. The elaborated model is a set of the goal-oriented, content, technological and analytical and effective components.
To implement the model of computer ontologies system usage as a means to form future engineering teachers’ design competences the pedagogical conditions of their use has been proved: 1) to provide motivation and stimulation of educational and cognitive activity to use the computer ontologies system and model their application in the context of different spheres of professional activity of future engineering teachers in the field of computer technologies; 2) to use in the process of training future engineering teachers active forms, methods and innovative teaching tools, which provide an opportunity to design teaching materials using computer ontologies systems, whose functional capabilities are the basis for their design competences formation; 3) to elaborate teaching materials for didactic design on the basis of ontologies by means of computer ontologies systems to form engineering teacher’s design competences.
We have developed the methodology for using computer ontologies as a means to form design competencies based on competency, system-activity, resource, practice-oriented approaches to the choice of forms and methods of training.
The effectiveness of the distinguished pedagogical conditions and the developed methodology for using the computer ontologies system as a means to form future engineering teachers’ design competences is represented by the findings obtained as a result of the data analysis on the formation of these competences by means of computer ontologies systems. We can state that by every measure future engineering teachers in the field of computer technology of experimental groups show positive results of their design competences components formation.
The scientific novelty and theoretical significance of the research is that:
for the first time: the model and methods of using the computer ontologies system (COS) as a means to form future engineering teachers’ design competences were developed and theoretically grounded; the components of future engineering teachers’ design competences formation by means of COS (motivational and goal-oriented, cognitive-intellectual, professional-activity, effective-reflexive) have been theoretically substantiated and determined; the model of future engineering teachers’ use of COS to design electronic learning materials has been suggested; pedagogical conditions for the use of COS as a means to form future engineering teachers’ design competences have been grounded; criteria for the selection of COS to train future engineering teachers in the field of CT have been defined; the following integrated ontological models have been designed: the subject field of the course of study, university training resources, the student’s profile; the concept of "computer ontologies system" has been introduced into the scientific circulation.
we have specified: the meaning of the concept “design competences of a future engineering teacher in the field of CT” within the context of COS use; directions of the use of ontologies to traing future engineering teachers in the field of CT; the methodology and stages for computer ontologies design in a given subject field; the organization of interaction between the participants of the educational process in the higher educational institution during the ontology design;
the scientific and pedagogical substantiation of computer-aided, simulating, semantic networks and knowledge bases, their design and implementation into the educational process, in particular theoretical and methodological principles of the use of intellectual information technologies and elements of knowledge engineering by future engineering teachers in the field of CT have acquired further development.
The practical value of the obtained results is that:
1) we have selected COS to train future engineering teachers in the field of CT;
2) we have built the following ontological knowledge bases: the subject field of the course of study, university training resources, the student’s profile;
3) w have developed components of methodology of the use of COS as a means to form design competences of future engineering teachers in the field of CT;
4) we have specified the methodological content of the academic course “Methodology of professional training: didactic design” and developed the “Ontological Engineering” laboratory operations manual in “Didactic Design on the Basis of Computer Ontologies” for students in the 015 Professional Education (Computer Technologies) field of training.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук (доктора философии) по специальности 13.00.10 – информационно-коммуникационные технологии в образовании. – Тернопольский национальный педагогический университет имени Владимира Гнатюка, Институт информационных технологий и средств обучения НАПН Украины, Тернополь, Киев, 2018.
Диссертационное исследование посвящено проблеме использования системы компьютерных онтологий как средства формирования проектировочных компетентностей будущих инженеров-педагогов.
В работе проведён анализ тенденций развития инженерно-педагогического образования и связанных с ним понятий, исследован отечественный и зарубежный опыт. Рассмотрены виды и направления использования компьютерных онтологий будущими инженерами-педагогами в отрасли КТ, проанализированы СКО и критерии их выбора в учебном процессе будущих инженеров-педагогов. Определены содержание, структура, компоненты, критерии и уровни сформированности проектировочных компетентностей будущих инженеров педагогов. Разработана и теоретически обоснована модель и методика использования СКО как средства формирования проектировочных компетентностей будущих инженеров-педагогов. Разработаны и описаны главные компоненты методики использования систем компьютерных онтологий как средства формирования проектировочных компетентностей будущих инженеров-педагогов. Экспериментальным путём проверена эффективность разработанной модели в процессе обучения будущих инженеров-педагогов.
 
Date 2018
 
Type Thesis
NonPeerReviewed
 
Format text
text
text
 
Language uk
uk
uk
 
Identifier http://lib.iitta.gov.ua/711987/1/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F%20%D0%9A%D0%BE%D0%B7%D1%96%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0%20%D0%A1.%20%D0%92.pdf
http://lib.iitta.gov.ua/711987/2/Vidguk_Semerikov_zavirenyi.pdf
http://lib.iitta.gov.ua/711987/3/%D0%92%D0%86%D0%94%D0%93%D0%A3%D0%9A%20%D0%93%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%9A%D0%BE%D0%B7%D1%96%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0.pdf
- Козіброда, С.В. (2018) The use of computer ontologies system as a means to form future engineering teachers’ design competences Dissertation candidate thesis, Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка.