• Домашня сторінка
• Про нас
• Увійти
• Зареєструватися
• Перегляд
• Пошук
• Допомога

Домашня сторінка > Перегляд > Електронна бібліотека НАПН України > Запис Детальніше

Теоретико-методичні засади проектування і використання хмаро орієнтованого навчального середовища у підготовці бакалаврів інформатики

Електронна бібліотека НАПН України

Переглянути архів Інформація
 

Поле	Співвідношення
Relation	http://lib.iitta.gov.ua/715709/
Title	Теоретико-методичні засади проектування і використання хмаро орієнтованого навчального середовища у підготовці бакалаврів інформатики Theoretical and methodical principles of the cloud-based learning environment design and use in the training of bachelors in computer science
Creator	Вакалюк, Тетяна Анатоліївна
Subject	004.4 Software 004.5 Human-computer interaction. Man-machine interface. User interface. User environment 004.7 Computer communication. Computer networks 004.9 ІКТ ( Application-oriented computer-based techniques ) 378 Higher education. Universities. Academic study
Description	У дослідженні подано узагальнюючу теоретико-методологічну характеристику проблеми проектування та методики використання хмаро орієнтованого навчального середовища у підготовці бакалаврів інформатики. Конкретизовано суть поняття "хмаро орієнтоване навчальне середовище підготовки бакалаврів інформатики" у такому формулюванні – це навчальне середовище закладу вищої освіти, в якому дидактичні цілі підготовки бакалаврів інформатики, а також забезпечення співпраці викладачів та студентів, досягаються шляхом використання технологій і сервісів хмарних обчислень. На підставі теоретичного аналізу наукової літератури виокремлено основні характерні особливості та вимоги, яким має відповідати таке хмаро орієнтоване навчальне середовище. У результаті теоретичного аналізу з’ясовано, що спроектувати навчальне середовище означає дослідити цільові та методичні аспекти навчального процесу закладу освіти, який здійснюватиметься у спроектованому навчальному середовищі. Проаналізовано становлення та розвиток даного питання у зарубіжній педагогіці. Результати аналізу вказують на те, що використання хмарних технологій у навчальній діяльності вищої школи та проектування хмаро орієнтованого навчального середовища є провідними напрямками в університетах Сполучених Штатів Америки, Великобританії, Чехії, Німеччини, Болгарії, Австралії, Бразилії, а деякі країни лише вивчають передовий досвід використання хмарних технологій у вищій освіті. Виділено специфіку та особливості підготовки бакалаврів інформатики: у процесі фахової підготовки вивчаються різні мови та технології програмування, беруть участь у виконанні спільних проектів тощо. Обґрунтовано та розроблено авторську структурну модель хмаро орієнтованого навчального середовища підготовки бакалаврів інформатики, що орієнтована на досягнення цілей навчання, які відображаються у галузевих стандартах вищої освіти через усі структурні складники ХОНС. Встановлено характеристики, яким має відповідати таке ХОНС. Розроблено модель взаємодії учасників навчального процесу у хмаро орієнтованому навчальному середовищі. Обґрунтовано та представлено процедуру проектування ХОНС підготовки бакалаврів інформатики, що складається з таких етапів: аналіз; формулювання проблеми, постановка мети і завдання; формулювання вимог до ХОНС; моделювання ХОНС; розробка ХОНС; використання ХОНС у процесі підготовки бакалаврів інформатики; перевірка ефективності ХОНС; впровадження ХОНС в ЗВО для підготовки бакалаврів інформатики. Виокремлено критерії та відповідні показники добору хмаро орієнтованих систем підтримки навчання: проектувальний (надійність; доступність; багатомовність; безпечність; адаптивність; зручність у використанні та адмініструванні; безкоштовність); технологічний (забезпечення доступу із розмежуванням прав доступу, хмарне сховище даних, інтеграція з іншими хмаро орієнтованими сервісами, можливість завантажувати різні види файлів); комунікаційний (реєстрація користувачів, комунікація між зареєстрованими користувачами, створення груп, створення форумів, чатів); інформаційно-дидактичний (структурованість, календар, оцінювання навчальних досягнень студентів, обмін файлами, тестування та опитування, організація групових та індивідуальних форм роботи; аналітика по певному курсу). Експертне оцінювання показало, що найбільш зручним та якісним інструментарієм для побудови ХОНС закладу вищої освіти за проявом усіх критеріїв є ХОСПН NeoLMS. Деталізовано форми, методи, засоби (як традиційні, так і хмаро орієнтовані) змістово-методичного компоненту структурної моделі хмаро орієнтованого навчального середовища, що можна реалізувати в даній хмаро орієнтованій системі підтримки навчання бакалаврів інформатики. Виокремлено критерії та відповідні показники web-орієнтованих та хмаро орієнтованих засобів навчання бакалаврів інформатики: компіляторів – проектувальний (надійність; доступність; безкоштовність) та функціональний (введення вхідних даних користувачем; зручність у використанні; багатомовність); автоматизованих систем перевірки завдань з програмування – проектувальний (надійність; доступність; багатомовність; зручність у використанні; безкоштовність); інформаційно-дидактичний (банк задач, класифікація задач по розділам, створення змагань, відомості про спроби розв’язання задачі, методичний розділ, рейтинг, наявність розділу допомоги); комунікаційний (реєстрація користувачів, забезпечення доступу із розмежуванням прав доступу, комунікація між зареєстрованими користувачами, створення груп); інтелектуальних карт – проектувальний (адаптивність, безкоштовність, доступність; зручність у використанні; хмарна інфраструктура); функціональний (багатомовність, зберігання інтелект-карт, поширення інтелект-карт, бібліотека шаблонів); платформ МВОК – інформаційно-дидактичний (створення власних курсів, наявний банк курсів, покриття тем різних предметів, покриття тем дисципліни, завдання, курси світових університетів); функціональний (багатомовність, реєстрація користувачів, один обліковий запис – декілька курсів). Експертне оцінювання показало, що найбільш зручними та якісними інструментаріями за проявом усіх критеріїв є: серед web-орієнтованих та хмаро орієнтованих компіляторів: ideone.com та AWS Cloud 9, серед web-орієнтованих систем перевірки завдань з програмування – e-olymp та TopCoder, серед хмаро орієнтованих інтелектуальних карт – Mindmeister, серед платформ МВОК – Udemy. Представлено загальну структуру методичної системи використання ХОНС у навчанні бакалаврів інформатики, визначено мету, зміст, методи, засоби та форми. Для вдосконалення змісту використання ХОНС у навчанні бакалаврів інформатики варто: здійснювати добір ХОСПН як складника ХОНС для використання у навчальному процесі бакалаврів інформатики, а також ХО засобів навчання, що є доцільними для застосування у процесі навчання бакалаврів інформатики; удосконалити зміст дисциплін, що безпосередньо пов’язані з програмуванням для використання ХОСПН та ХОЗН під час вивчення різних тем таких дисциплін; розробити та впровадити факультатив "Хмарні технології в освіті" для ознайомлення з особливостями використання різних хмарних технологій у навчальному процесі бакалаврів інформатики, а також проводити додаткові курси (тренінги) для вчителів ЗЗСО та викладачів ЗВО для ознайомлення з особливостями використання хмарних технологій в освітньому процесі ЗЗСО та ЗВО. Для комплексного впровадження даної методичної системи варто використовувати ХОСПН як складника ХОНС, відібрані ХОЗН та Web-орієнтовані автоматизовані системи перевірки завдань з програмування у професійній підготовці бакалаврів інформатики. Конкретизовано суть поняття "ІК-компетентність бакалаврів інформатики щодо використання ХОНС" – це здатність фахівця використовувати хмарні технології у подальшій професійній діяльності, а також вирішувати різноманітні завдання у галузі інформатики та ІКТ на основі опанованих інформатичних знань, умінь та навичок. З метою підвищення результативності використання ХОНС у навчанні бакалаврів інформатики було розроблено рекомендації щодо особливостей налаштування та використання хмаро орієнтованої системи підтримки навчання у процесі фахової підготовки бакалаврів інформатики. Наукова новизна та теоретичне значення отриманих результатів полягають у тому, що: вперше: узагальнено, систематизовано та розкрито характеристики, яким має відповідати хмаро орієнтоване навчальне середовище підготовки бакалаврів інформатики; теоретично обґрунтовані та розроблені методична система використання хмаро орієнтованого навчального середовища підготовки бакалаврів інформатики, структурна модель хмаро орієнтованого навчального середовища підготовки бакалаврів інформатики, модель взаємодії студентів та викладачів у хмаро орієнтованому навчальному середовищі, процедура проектування хмаро орієнтованого навчального середовища підготовки бакалаврів інформатики, критерії та відповідні показники добору хмаро орієнтованої системи підтримки навчання як складника хмаро орієнтованого навчального середовища підготовки бакалаврів інформатики (проектувальний, технологічний, комунікаційний, інформаційно-дидактичний), критерії та відповідні показники добору хмаро орієнтованих та web-орієнтованих засобів навчання для підготовки бакалаврів інформатики (компіляторів – проектувальний, функціональний; автоматизованих систем перевірки завдань з програмування – проектувальний, інформаційно-дидактичний, комунікаційний; інтелектуальних карт – проектувальний, функціональний; платформ масових відкритих он-лайн курсів – інформаційно-дидактичний, функціональний); уточнено поняття "хмаро орієнтоване навчальне середовище підготовки бакалаврів інформатики" як навчальне середовище закладу вищої освіти, в якому дидактичні цілі підготовки бакалаврів інформатики, а також забезпечення співпраці викладачів та студентів, досягаються шляхом використання технологій і сервісів хмарних обчислень; "хмаро орієнтована система підтримки навчання" як система, за допомогою якої забезпечується групова співпраця викладачів та студентів, розробка, управління, а також поширення навчальних матеріалів із наданням спільного доступу суб’єктам освітнього процесу за допомогою засобів хмарних технологій; "інформаційно-комунікаційна компетентність бакалаврів інформатики щодо використання хмаро орієнтованого навчального середовища" як здатність фахівця використовувати хмарні технології у подальшій професійній діяльності, а також вирішувати різноманітні завдання у галузі інформатики та ІКТ на основі опанованих інформатичних знань, умінь та навичок; критерії (ціннісно-мотиваційний, когнітивний, операційно-діяльнісний, дослідницький, дидактичний), відповідні показники та рівні (низький, середній, достатній та високий) сформованості інформаційно-комунікаційної компетентності бакалаврів інформатики щодо використання хмаро орієнтованого навчального середовища; подальшого розвитку набули теоретичні та методичні засади використання ІКТ у відкритій освіті, створення комп'ютерно-орієнтованого навчального середовища на основі використання хмарних технології, а також методичні засади підвищення кваліфікації науково-педагогічних кадрів з питань використання хмарних технологій в освіті. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що спроектовано: хмаро орієнтоване навчальне середовище підготовки бакалаврів інформатики забезпечує єдину цілісну систему моніторингу начальних досягнень бакалаврів інформатики, дистанційне спілкування та інформування суб’єктів навчального процесу; хмаро орієнтований компонент ХОНС – хмаро орієнтовану систему підтримки навчання: https://zsucloudinform.neolms.com/; здійснено добір хмаро орієнтованої системи підтримки навчання як складника хмаро орієнтованого навчального середовища, а також web-орієнтованих та хмаро орієнтованих засобів навчання бакалаврів інформатики; розроблено й впроваджено в освітній процес закладів вищої освіти навчально-методичні посібники для студентів фізико-математичного факультету "Хмарні технології в освіті", "Захист інформації в комп’ютерних системах", "Візуальне програмування ", "Технології тестування програм ", "Методи обчислень", "Об’єктно-орієнтоване програмування мовою С++" та "Динамічне програмування"; основні компоненти методик використання хмаро орієнтованої системи підтримки навчання як складника ХОНС, хмаро орієнтованих засобів навчання у підготовці бакалаврів інформатики, Web-орієнтованих засобів навчання бакалаврів інформатики; рекомендації викладачам щодо використання хмаро орієнтованої системи підтримки навчання для підготовки бакалаврів інформатики; навчально-методичні комплекси дисципліни для магістрів інформатики та факультативу для бакалаврів інформатики "Хмарні технології в освіті"; курси (тренінги) для науково-педагогічних кадрів "Хмарні технології в освіті" для формування їх інформаційно-комунікаційної компетентності. Результати дослідження використані у процесі створення та функціонування Спільної науково-дослідної лабораторії з питань використання інформаційно-комунікаційних технологій в освіті Житомирського державного університету імені Івана Франка та Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. Матеріали дослідження можуть бути використані у закладах вищої освіти і наукових установах під час підготовки бакалаврів та магістрів інформатики та у процесі підвищення кваліфікації вчителів та науково-педагогічних кадрів, для удосконалення освітнього процесу, у самоосвітній діяльності науково-педагогічних кадрів. The research presents a general theoretical and methodological description of the cloud-based learning environment design problem and methods of use of a cloud-based learning environment in the training of bachelors in computer science. The concept of “a cloud-based learning environment used in the training of bachelors in computer science” is specified as a learning environment of a higher educational institution where didactical purposes of the training of bachelors in computer science and collaboration between teachers and students are achieved through the use of cloud-computing technologies and services. On the basis of the theoretical analysis of scientific literature the main features and requirements that the cloud-based learning environment should meet were identified. As a result of the theoretical analysis it was found that to design a learning environment means to study objective and methodical aspects of a learning process in an educational institution where a learning environment will be established. The problem statement and developments were analyzed in foreign pedagogical sources. The results of the analysis show that the design of a cloud-based environment and the use of cloud-based technologies are the key components of the learning process at universities in the USA, Great Britain, Czech Republic, Germany, Bulgaria, Australia, Brazil, while other countries are at the stage of studying the best practices of implementing cloud-based technologies in higher education. The specific features and peculiarities of the training of bachelors in computer science were selected: in the process of professional training different languages and programming technologies are studied; students participate in the implementation of common projects, etc. The author’s structured model of the cloud-based learning environment used in the training of bachelors in computer science was developed and substantiated. The model is aimed at achieving the learning goals stated in the standards of higher education through all the structural components of the cloud-based learning environment (CBLE). The features that such a cloud-based learning environment should correspond to were identified. The interaction model between participants of the learning process in the cloud-based learning environment was developed. The procedure of the design of a cloud-based learning environment used in the training of bachelors in computer science is presented and substantiated. It consists of the following stages: analysis, problem statement, setting of goals and objectives, formulation of requirements for the cloud-based learning environment, CBLE modeling, CBLE development, CBLE use in the training of bachelors in computer science, efficiency checking, CBLE implementation in higher educational institution for the training of bachelors in computer science. The following criteria and relevant indicators for selecting cloud-based learning support systems were selected: design (reliability; accessibility; multilingual; safety; adaptability; ease of use and administration; price); technological (provisioning of access with different access levels; storage of data in a cloud; integrations with other cloud-based services; options to upload different types of files); communicational (membership features, options to communicate with users, creation of groups, forum and chat features); informational and didactical (structure, calendar, assessment of students' academic achievements, file sharing, testing and interviewing, options to organize the group and individual forms of work, analytics for a particular course). The conducted expert evaluation has shown that the most convenient and high quality toolkit for designing CBLE of a higher education institution when considering all the criteria is NeoLMS. The content-methodical component forms, methods, means (both traditional and cloud-oriented ones) of the structural cloud-oriented learning environment model have been specified, that can be implemented in this cloud-oriented training support system of bachelors in computer science. The following criteria and relevant indicators for web-based and cloud-based technologies for the training of bachelors in computer science were selected: for compilers: design (reliability, accessibility, price) and functional (entering input data by users; usability; multilingual); for systems of automated assessment of programming assignments: design (reliability; accessibility; multilingual; usability; price); informational and didactical (predefined assignments; classification of assignments using sections, creation of competitions, indication of the number of attempts to pass an assignment, methodical section, rating, help center); communicational (membership features, options to communicate with users, creation of groups); for mind maps: design (adaptability, price, availability, usability, cloud infrastructure); functional (multilingual, storage of mind maps, distribution of mind maps, library of templates); for MOOC platforms: informational and didactical (creation of own courses, predefined courses, coverage of a variety of subjects, coverage of topics of a discipline, assignments, courses of world top universities); functional (multilingual, membership, one account - multiple courses). The expert evaluation has shown that the most convenient and high quality tools when considering all criteria are: among web-oriented and cloud-based compilers: ideone.com, and AWS Cloud 9; among systems of automated assessment of programming assignments - e-olymp and TopCoder; among cloud-based mind maps - Mindmeister; among MOOC platforms - Udemy. The general structure of the methodical system of the use of CBLE in the training of bachelors in computer science was presented, the purpose, content, methods, means and forms were defined. To improve the content of the use of CBLE in the training of bachelors in computer science it was suggested: to select the cloud-based training support systems (CBTSS) as a part of CBLE for the use in the educational process of bachelors in computer science, as well as cloud-based training courses that are appropriate for the use in the process of training bachelors in computer science; to improve the content of disciplines, which are directly related to programming, towards supporting the usage of CBTSS and cloud-based learning tools (CBLT) in the curriculum of various subjects of such disciplines; to develop and implement the optional discipline "Cloud technologies in education" to familiarize students with peculiarities of the use of various cloud based tools in the training process of bachelors in computer science, as well as to conduct additional courses (trainings) for teachers of Institutions of General Secondary Education (IGSE) and professors of Institutions of Higher Education (IHE) to familiarize them with peculiarities of the use of cloud based tools in the educational process of IGSE and IHE. For the complex implementation of this methodical system it is necessary to use CBTSS, as a component of the CBLE, selected CBLT and Web-oriented systems of automated assessment of programming assignments in the professional training of bachelors in computer science. The essence of the concept "IC-competence of bachelors in computer science on the use of CBLE" is specificated - it is an ability of an expert to use cloud technologies in the further professional practice, as well as to solve various tasks in the field of computer science and ICT. In order to increase the effectiveness of the use of the CBLE in the training of bachelors in computer science, a set of recommendations on the peculiarities of setting up and using the cloud-based training support system in the process of professional training of bachelors in computer science was created. The scientific novelty and the theoretical value of the obtained results are: for the first time: characteristics, that the cloud-oriented learning environment used in the training of bachelors in computer science must be compliant with, have been generalized, systematized and revealed; theoretically substantiated and developed the following components and systems: the methodical system of use of the cloud-based learning environment in the training of bachelors in computer science; the structural model of the cloud-based learning environment used for the training of bachelors in computer science, the model of interactions between students and teachers in the cloud-based learning environment, the procedure of designing a cloud-based learning environment for the training of bachelors in computer science, the criteria and relevant indicators for selecting a cloud-oriented training support system as a component of the cloud-based learning environment for the training of bachelor in computer science (design, technological, communicational, informational and didactical), the criteria and relevant indicators for selecting cloud-based and web-based learning tools for the training of bachelors in computer science (for compilers - design, functional; for systems of automated assessment of programming assignments - design, informational and didactical, communicational; for mind maps - design, functional; for MOOC platforms - informational and didactical, functional); specified the concept of "cloud-based learning environment for the training of bachelors in computer science" as a learning environment of a higher educational institution where didactical purposes of the training of bachelors in computer science and collaboration between teachers and students are achieved through the use of cloud-computing technologies and services; "cloud-based training support system" as a system that ensures collaboration between teachers and students as well as development, management and distribution of educational materials by tools of cloud technologies which are available to the subjects of the training process through shared access; "IC-competence of bachelors in computer science on the use of CBLE" as an ability of an expert to use cloud technologies in the further professional practice, as well as to solve various tasks in the field of computer science and ICTon the basis of mastered computer knowledge, skills and abilities; criteria (value and motivational, cognitive, operational and active, research, didactic) and relevant indicators and levels (low, medium, sufficient and high) of IC-competence of bachelors in computer science on the use of cloud-based learning environment; further developed the theoretical and methodological foundations of the use of ICT in open education, the creation of a computer-based learning environment based on cloud technologies, and methodological principles of improvements of skills of scientific and pedagogical staff on the use of cloud technologies in education. The practical values of the obtained results are: designed: the cloud-based learning environment for the training of bachelors in computer science, which provides a unified integrated system for monitoring initial achievements of bachelors in computer science, communication at a distance and notification of subjects of the educational process; a cloud-based component of the CBLE – the cloud-based training support system: https://zsucloudinform.neolms.com/; selected: the cloud-based training support system as a component of the cloud-based learning environment, as well as web-based and cloud-based learning tools; developed and implemented in the educational process of institutions of higher education: the following teaching aids for students of the Faculty of Physics and Mathematics: "Cloud technologies in education", "Information security in computer systems", "Visual programming", "Software testing technologies", "Methods of computing", "Object-oriented programming in C++ "and "Dynamic Programming"; the main components of the methods of use of a сloud-based training support system as a component of the CBLE, cloud-based learning tools in the training of bachelors in computer science, web-oriented learning tools in the training of bachelors in computer science; recommendations for teachers on the use of cloud-based training support system in the training of bachelors in computer science; educational and methodical complexes for "Cloud technologies in education" as for a discipline for masters in computer science and as for an additional course for bachelors in computer science; additional courses (trainings) "Cloud technologies in education" for the scientific and pedagogical staff to develop their information and communication competences; The results of the research were used during the process of creation and operation of the Joint Research Laboratory on the use of information and communication technologies in education in Zhytomyr Ivan Franko State University and the Institute of Information Technologies and Learning Tools of NAES of Ukraine. Materials of the research can be used at institutions of higher education and scientific institutions during the training of bachelors and masters in computer science and in the process of improving the qualification of teachers and scientific and pedagogical staff, to improve the educational process, in self-education activities of the scientific and pedagogical staff.
Date	2019
Type	Thesis NonPeerReviewed
Format	other other other other
Language	uk uk uk uk
Identifier	http://lib.iitta.gov.ua/715709/1/dis_15.pdf http://lib.iitta.gov.ua/715709/2/%D0%92%D1%96%D0%B4%D0%B3%D1%83%D0%BA_%D0%9E%D1%81%D0%B0%D0%B4%D1%87%D0%B8%D0%B9_%D0%92%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BA.pdf http://lib.iitta.gov.ua/715709/3/%D0%92%D1%96%D0%B4%D0%B3%D1%83%D0%BA%20%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE_%D0%92%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BA_1.pdf http://lib.iitta.gov.ua/715709/4/%D0%92%D1%96%D0%B4%D0%B3%D1%83%D0%BA_%D0%AF%D1%88%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0_%D0%92%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BA.pdf - Вакалюк, Тетяна Анатоліївна (orcid.org/0000-0001-6825-4697 <http://orcid.org/0000-0001-6825-4697>) (2019) Theoretical and methodical principles of the cloud-based learning environment design and use in the training of bachelors in computer science Masters thesis, Житомирський державний університет імені Івана Франка.