Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты подготовки студентов к использованию облачных технологий в процессе разработки информационных систем 16
1.1 Состояние современных научно-педагогических исследований и нормативно-правовых материалов в области подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем 16
1.2 Анализ возможностей использования облачных технологий в процессе разработки информационных систем и подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем 29
1.3 Принципы отбора содержания подготовки студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий 40
1.4 Структура и содержание компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий и требования к уровням ее сформированности 46
Выводы по главе 1 64
Глава 2. Методические подходы к формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий 67
2.1 Модульная структура содержания курса подготовки по формированию компетентности студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем 67
2.2 Информационно-образовательная среда по формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий 77
2.3 Учебно-методическое обеспечение курса подготовки по формированию компетентности студентов и методические рекомендации по его использованию 86
2.4 Педагогический эксперимент по проверке уровня сформированности компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий 106
Выводы по главе 2 126
Заключение 129
Литература 134
Приложения 161
Приложение 1. Учебно-методическое обеспечение курса «Инструментальные средства разработки информационных систем» 162
Приложение 2. Материалы педагогического эксперимента 189
- Анализ возможностей использования облачных технологий в процессе разработки информационных систем и подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем
- Структура и содержание компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий и требования к уровням ее сформированности
- Информационно-образовательная среда по формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий
- Педагогический эксперимент по проверке уровня сформированности компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий
Введение к работе
Актуальность исследования определяется необходимостью теоретического обоснования и разработки методических подходов к формированию содержания, учебно-методического обеспечения и методических рекомендаций курса подготовки по формированию компетентности студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем в области использования инструментальных
средств разработки информационных систем с применением облачных технологий при информационном взаимодействии между субъектами образовательного процесса, работодателями и интерактивными электронными образовательными ресурсами в соответствии с требованиями высокотехнологичных предприятий.
Объект исследования: формирование компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем.
Предмет исследования: теоретические и методические подходы к формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий.
Цель исследования: теоретически обосновать и разработать методические подходы к формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий при информационном взаимодействии между субъектами образовательного процесса, работодателями и интерактивными электронными образовательными ресурсами.
Гипотеза исследования: если теоретические и методические подходы к подготовке будущих бакалавров-разработчиков информационных систем будут основаны на реализации: принципов отбора содержания, модульной структуры и учебно-методического обеспечения курса подготовки в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий, то большинство студентов -будущих бакалавров-разработчиков информационных систем достигнет эвристического и творческого уровней сформированности компетентности в данной области.
Задачи исследования:
-
Провести анализ научно-педагогических исследований и нормативно-правовых материалов в области подготовки студентов -будущих бакалавров-разработчиков информационных систем и выявить возможности использования облачных технологий в процессе их подготовки.
-
Обосновать и сформулировать принципы отбора содержания подготовки студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий.
-
Обосновать и разработать структуру, содержание компетентности студентов в области использования инструментальных
средств разработки информационных систем с применением облачных технологий и сформулировать требования к уровням ее сформированности.
-
Разработать модульную структуру, содержание и учебно-методическое обеспечение курса подготовки по формированию компетентности студентов будущих бакалавров-разработчиков информационных систем.
-
Провести педагогический эксперимент по проверке уровней сформированности компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий.
Методологическую основу диссертационного исследования составили работы в области: теории педагогики и психологии (Беспалько В.П., Краевский В.В., Леднев В.С., Сластенин В.А. и др.); содержания профессионального образования и подготовки кадров (Батышев С.Я., Краевский В.В., Кубрушко П.Ф., Новиков А.М., Поляков В.А. и др.), компетентностного подхода в образовании (Байденко В.И, Вербицкий А.А, Зеер Э.Ф., Зимняя И.А. и др.); использования информационных и коммуникационных технологий в процессе подготовки профессиональных кадров (Бешенков С. А., Ваграменко Я.А., Коваленко М.И., Козлов О.А., Мухаметзянов И.Ш., Роберт И.В., Сердюков В.И., Тихонов А.Н., Шихнабиева Т.Ш. и др.).
Методы исследования, используемые для решения поставленных задач и проверки гипотезы: теоретические: анализ научно-педагогической, профессиональной и методической литературы в области подготовки студентов; анализ нормативно-правовых материалов (ФГОС ВО, профессиональные стандарты, должностные инструкции, квалификационные требования); анализ основных профессиональных образовательных программ, рабочих программ в области разработки информационных систем; эмпирические: наблюдение; беседа; анкетирование; опытно-экспериментальная работа; статистические: статистическая обработка полученных экспериментальных данных.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования
заключаются в: выявлении возможностей использования облачных
технологий в процессе разработки информационных систем и
подготовки студентов будущих бакалавров-разработчиков
информационных систем; формулировании принципов отбора содержания подготовки студентов в области использования облачных технологий при разработке информационных систем; обосновании понятия компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с
применением облачных технологий, разработке ее структуры, содержания, а также требований к знаниям, умениям, опыту их реализации для каждого уровня компетентности; обосновании и разработке модульной структуры и содержания курса подготовки по формированию компетентности; обосновании использования информационно-образовательной среды при подготовке студентов в области разработки информационных систем.
Практическая значимость исследования заключается в
разработке: модулей курса подготовки по формированию
компетентности студентов в области использования инструментальных
средств разработки информационных систем с применением облачных
технологий «Инструментальные средства разработки информационных
систем», включающего шесть модулей («Проектирование и разработка
информационных систем», «Инструментальные средства разработки
веб-ориентированных информационных систем», «Инструментальные
средства систем управления базами данных», «Инструментальные
средства разработки программно-информационного ядра
информационных систем», «Инструментальные возможности облачных технологий», «Организация информационных систем предприятий с использованием облачных технологий»); учебно-методического обеспечения курса «Инструментальные средства разработки информационных систем», а также методических рекомендаций по его использованию при информационном взаимодействии между субъектами образовательного процесса, работодателями и интерактивными электронными образовательными ресурсами.
Материалы исследования могут быть использованы в технических вузах при осуществлении подготовки бакалавров по направлениям в области информатики и вычислительной техники.
Этапы исследования:
Первый этап (2012-2013 гг.): анализ научно-педагогической, методической литературы, а также нормативно-правовых материалов по теме исследования; изучение практического опыта использования облачных технологий в деятельности высокотехнологичных предприятий, а также образовательных организаций высшего образования; определение исходных положений исследования, его цели, задач, объекта и предмета, формулирование гипотезы исследования.
Второй этап (2013-2014 гг.): уточнение рабочей гипотезы исследования, а также цели и задач исследования; определение структуры и содержания компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных
систем с применением облачных технологий; разработка методических подходов к формированию компетентности студентов.
Третий этап (2014-2017 гг.): экспериментальная проверка уровней сформированности у студентов знаний, умений и практического опыта использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий; систематизация, обработка, обобщение полученных экспериментальных данных, их качественный и количественный анализ; формулировка выводов и оформление результатов диссертационного исследования.
Апробация результатов исследования осуществлялась на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Информатизация образования» (г. Волгоград, г. Казань, г. Сочи, г. Чебоксары, 2014-2017 гг.); «Информационные технологии в обеспечении федеральных государственных образовательных стандартов» (г. Елец, 2014 г.); «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Протвино, 2014,
2016 гг.); «Новые технологии в образовании» (г. Красноярск, 2015 г.);
«Общество XXI века: проблемы, вызовы, перспективы» (г. Ставрополь,
2015 г.); «Инновационные технологии научного развития» (г. Пермь,
2015 г.); «Электронные ресурсы в непрерывном образовании» (г. Анапа,
2015-2016 гг., г. Адлер, 2017 г.); «Постсоветское пространство -
территория инноваций» (г. Видное, 2015-2016 гг.); «Современные
технологии в мировом научном пространстве» (г. Томск, 2016 г.);
«Теория и практика высоких технологий в промышленности» (г. Уфа,
2017 г.); на заседаниях кафедры «Информационные технологии»
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
(г. Ростов-на-Дону, 2013-2017 гг.).
Основные положения и результаты исследования отражены в 34 научных публикациях автора, в том числе в 7 публикациях в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК Минобрнауки России.
Результаты исследования внедрены и используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» г. Ростова-на-Дону, ФГБОУ ВО «Южный федеральный университет» г. Ростова-на-Дону при профессиональной подготовке будущих бакалавров-разработчиков ИС, а также при прохождении студентами производственной практики на предприятиях ФГАНУ НИИ «Спецвузавтоматика», ООО «Донконсервпром», ООО «Торговые решения», ООО «Siberium» г. Ростова-на-Дону.
Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов проведенного диссертационного исследования обеспечивается:
теоретической обоснованностью позиций, составивших основу исследования; опорой на фундаментальные теоретические исследования в области педагогики, психологии, методики, теории и практики формирования профессиональной компетентности студентов; результатами проведенного педагогического эксперимента.
Положения, выносимые на защиту:
-
Теоретические аспекты подготовки студентов по использованию облачных технологий при разработке информационных систем включают: принципы отбора содержания подготовки будущих бакалавров-разработчиков информационных систем; структуру, содержание и требования к содержанию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий.
-
Реализация методических подходов, включающих: модульную структуру содержания подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем; учебно-методическое обеспечение курса подготовки по формированию компетентности студентов и методические рекомендации по его использованию в информационно-образовательной среде, обеспечивает формирование знаний, умений и практического опыта в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий.
Структура диссертационной работы: введение (с. 4-15), две главы (глава 1 - с. 16-66, глава 2-с. 67-128), заключение (с. 129-133), список использованной литературы, включающий 234 наименования, в том числе 20 иностранных источников (с. 134-160), приложения (стр. 161-197), 16 таблиц и 8 рисунков.
Анализ возможностей использования облачных технологий в процессе разработки информационных систем и подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков информационных систем
Работа современного высокотехнологичного предприятия требует решения задач, связанных с автоматизацией его деятельности. Данные задачи реализуются за счет использования ИС предприятия, которые можно разделить на ряд категорий [72]:
- Enterprise Resource Planning (ERP) - ИС планирования и управления всеми ресурсами предприятия: материальными, нематериальными, трудовыми, финансовыми и др.;
- Computer-Aided Design (CAD) - ИС автоматизированного проектирования, предназначенная для выполнения проектных работ и создания конструкторской и технологической документации;
- Customer Relationship Management (CRM) - ИС взаимодействия с клиентами (управление сделками, сбор данных о заказчиках, обслуживание клиентов);
- Enterprise Content Management (ЕСМ)- ИС управления контентом предприятия различного типа и формата;
- Human Resource Management (HRM)- ИС управления персоналом предприятия (учета кадров, штатного расписания, расчета зарплаты, вычетов, налоговых выплат и т. д.);
- Enterprise Asset Management (ЕАМ) - ИС управления производственными фондами предприятия (техническое обслуживание и ремонт оборудования, повышение производительности использования технических ресурсов и т. д.);
- Electronic Document Management (EDMS) - ИС управления электронными документами предприятия;
- Business Process Management (ВРМ) - ИС управления всеми бизнес-процессами предприятия. Кроме того, перед современным предприятием стоят такие задачи как: хранение и обработка больших объемов данных («Big Data»); реализация функционала, позволяющего целесообразным образом организовать хранение и доступ к данным; выполнение вычислений с высоким уровнем производительности (финансовый анализ, обработка изображений, задачи биоинформатики и т. д.); минимизация затрат на поддержку ИТ-инфраструктуры предприятия, ее внедрение и поддержку; осуществление коллективной работы в условиях территориально распределенного производства и т. д. [153]. Вышесказанное определяет возрастающее значение использования облачных технологий - наиболее оптимального средства реализации данных процессов.
Несмотря на то, что последние несколько лет облачные технологии активно внедряются и используются в практике предприятий различного профиля, на данный момент все еще отсутствуют единые подходы к определению понятия «облачные технологии», а также ему сопутствующих терминов «облачные вычисления», «облачные сервисы», «облачный провайдер» («поставщик облачных услуг»).
На основании анализа научно-педагогической литературы и исследований в области ИТ [38; 86; 115-119; 162; 166; 175; 194; 201; 203; 220; 221; 229; 234] выявлено, с одной стороны - разночтение терминов «облачные вычисления» и «облачные технологии», с другой - их отождествление некоторыми авторами, в то время как данные понятия различны по смысловому наполнению. Кроме того, анализ показал наличие различных подходов к определению понятий «облачные сервисы» и «облачный провайдер».
Опираясь на эти исследования, определим содержание обозначенных выше терминов:
- облачные вычисления - это компьютерная модель, в основе которой лежит технология распределенных вычислений и обработки данных;
- облачные технологии - это совокупность способов, методов и средств, позволяющих обеспечить хранение, управление и распределенный совместный доступ к информационным ресурсам, а также программному и аппаратному обеспечению, расположенным на удаленных серверах, с целью обработки больших объемов данных и выполнения ресурсоемких вычислений.
- облачные сервисы - это приложения (свободно распространяемые или условно бесплатные), предоставляемые через Интернет, которые не требуют наличия у пользователей высокопроизводительных компьютеров и установки дополнительного программного обеспечения;
- облачный провайдер (поставщик облачных услуг) это человек, организация, компания или предприятие, которое предоставляет вычислительные мощности, ресурсы и другие возможности конечному пользователю.
Таким образом, облачные вычисления позволяют осуществлять хранение и обработку данных не на стороне пользователя, а на стороне облачного провайдера, предоставляющего соответствующие услуги. При этом подобные услуги предоставляются в виде облачного сервиса, позволяющего «прозрачно» использовать ресурсы (дисковое пространство, программное обеспечение, оперативная память и т. д.) группы серверов в сети, взаимодействующих как единый виртуальный сервер [46]. Облачные вычисления позволяют консолидировать высокопроизводительные вычислительные средства в едином технологическом решении, объединить различные классы устройств с целью хранения данных и предоставления их по запросу пользователям. На сегодняшний день в состав крупных вычислительных облаков могут входить несколько тысяч серверов, которые размещены в центрах обработки данных (ЦОД) по всему миру, позволяющих неограниченному количеству пользователей получить доступ к ресурсам и приложениям [229].
Идеи о возможностях использования удаленных ЦОД были предложены в 50-е годы XX в. компанией IBM. Однако, реализация данной концепции долгое время не была возможной в связи с недостаточным уровнем развития телекоммуникационного рынка (низкой пропускной способностью Интернет-каналов, высокой стоимостью сетевого Интернет-трафика, недостаточной емкостью памяти Интернет-серверов и т. д.). Развитие таких технологий и концепций как технологии виртуализации, grid-технологии, еерви-ориентированная архитектура программного обеспечения, системы разработки мультиагентных приложений, сервисы WEB 2.0, программное обеспечение с открытым исходным кодом и др., оказало существенное влияние на развитие облачных вычислений [95].
Современное представление об облачных вычислениях стало формироваться с 2006 года, когда компанией Amazon была впервые представлена собственная инфраструктура веб-сервисов, в рамках которых клиент получал доступ не только к хостингу, но и возможность использования удаленных вычислительных мощностей. Опыт компании Amazon затем был использован такими ведущими компаниями-вендорами как Google, IBM, Microsoft и др.
На сегодняшний день облачные вычисления - одно из приоритетных направлений в области ИТ, определяющее уровень технологического развития страны, что нашло отражение в Стратегии развития ИТ-отрасли в РФ [173]. Также существующие тенденции ко все возрастающему использованию облачных вычислений отмечены в исследованиях и отчетах Garther Inc. [224] - одной из лидирующих компаний, специализирующейся на анализе рынка ИТ.
Наиболее полно представление об облачных вычислениях было сформулировано в 2011 году экспертами NIST (National Institute of Standards and Technology) США [228].
В этом документе выделены основные характеристики облачных вычислений [там же]: самообслуживание по требованию, широкий сетевой доступ, объединение ресурсов, вычислительная эластичность, учет потребления.
Кроме этого, NIST были рассмотрены модели развертывания облачных вычислений (публичное, частное, общественное, гибридное облако) [там же], определяющие круг пользователей, кому доступна облачная инфраструктура (одна или множество организаций, неограниченный круг лиц, эксклюзивное использование).
Предоставление конечному пользователю ресурсов (хранилище данных, вычислительные мощности, системные приложения, прикладные программы и др.) осуществляется в соответствии с логикой одной из следующих моделей облачных сервисов [там же]:
- Infrastructure as a Service (IaaS) - модель, предоставляющая пользователям возможность логического расширения информационного пространства предприятия за счет использования аппаратных ресурсов и позволяющая управлять ресурсами (вычислительными, хранения, сетями и др.) облачной инфраструктуры (IBM Smart Cloud Enterprise, VMWare, Amazon EC2, Windows Azure, Google Cloud Storage, Parallels Cloud Server и др.);
- Platform as a Service (PaaS) - модель, предоставляющая пользователям набор инструментальных средств создания и тестирования разрабатываемого программного обеспечения, а также его дальнейшего развертывания на базе облачной инфраструктуры (IBM Smart Cloud Application Services, Amazon Web Services, Windows Azure, Boomi, Heroku, Cast Iron, Google App Engine и др.);
- Software as a Service (SaaS) - модель, предоставляющая пользователям прикладное программное обеспечение облачного провайдера без необходимости системной поддержки его работоспособности, доступного с различного класса устройств при помощи соответствующего клиентского программного обеспечения (Google Apps, Microsoft Office 365, Photoshop.com, Acrobat.com и ДР).
Структура и содержание компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий и требования к уровням ее сформированности
Профессиональная подготовка студентов - будущих бакалавров-разработчиков ИС сегодня осуществляется в соответствии с компетентностным подходом, акцентирующем внимание на результате образования, основная идея которого состоит в усилении личностной и практической ориентации ОПОП бакалавриата с целью подготовки выпускника к деятельности в различных профессиональных ситуациях.
Разработке научно-методологических основ компетентностного подхода посвящены исследования Адольфа В.А. [2], Байденко В.И. [11; 12], Бермуса А.Г. [20], Вербицкого А.А. [35; 36], Зеера Э.Ф. [57-58], Зимней И.А. [61-63], Субетто А.И. [180], Хуторского А.В. [197-199], Щадрикова В.Д. [209], Шишова СЕ. [205], а также других российских и зарубежных ученых.
Ключевыми понятиями компетентностного подхода являются «компетенция» и «компетентность». Проведенный анализ научно-педагогической литературы показал неоднозначность толкования данных терминов: они либо отождествляются, либо дифференцируются. Некоторые авторские определения содержания этих понятий представлены в таблице 1.4.1.
На основании проведенного анализа существующих авторских определений содержания понятий «компетенция» и «компетентность», в рамках данной работы компетенцию будем рассматривать как готовность к осуществлению определенного вида деятельности, а компетентность - успешно реализованную на практике компетенцию.
Исследования в области формирования профессиональных компетенций, отражающих специфику профессиональной деятельности специалистов различного профиля, а также их частных видов, нашли отражение в работах Байденко В.И. [11; 12], Зеера Э.Ф. [58; 59], Марковой А.К. [98], Монахова В.М. [101], Пугачева В.П. [139], Равена Дж. [232], Татур Ю.Г. [181], Щадрикова В.Д. [209] и других ученых.
Некоторые из существующих авторских определений содержания понятия «профессиональная компетенция» представлены в таблице 1.4.2. Проведенный анализ показал, что профессиональная компетенция - это совокупность теоретических знаний, практических умений и опыта, а также личностных качеств человека, необходимых для реализации успешной профессиональной деятельности.
Вопросы формирования профессиональных компетенций будущих инженеров-разработчиков ИС (на примере направлений подготовки, относящихся к УГНП 09.00.00 «Информатика и вычислительная техника [190]) отражены в ряде исследований, посвященных рассмотрению структуры, содержания и особенностей формирования профессиональных компетенций и компетентностей студентов (таблица 1.4.3).
Анализ научно-педагогических исследований продемонстрировал многоаспектность профессиональных компетенций (информационной, интеллектуальной, информационно-проектной, информационно-математической, социально-профессиональной и т. д.) будущих инженеров-разработчиков ИС, а также наличие различных подходов к определению их структуры, содержания, особенностей формирования.
Педагогические условия, способствующие повышению эффективности формирования профессиональных компетенций студентов, отмечены в диссертационном исследовании Нехожиной Е.П. [109]:
- наличие необходимого, отвечающего требованиям ИТ-отрасли, материального и технического обеспечения, а также программного оснащения вуза;
- профессиональное развитие и повышение квалификации педагогических кадров в соответствии с современными стандартами;
- наличие соответствующего учебно-методического обеспечения и использование интернет-технологий обучения.
Следует отметить, что успешность формирования профессиональных компетенций студентов определяется использованием в процессе подготовке соответствующих обучающих программ, которые были разработаны в соответствии с когнитивными особенностями студентов (БурьковаЕ.В. [32]).
Пелевиным В.Н. [127] разработана иерархическая модель, реализация которой направлена на формирование профессиональной компетентности будущих бакалавров-разработчиков ИС на базе индивидуального подхода, а также выявлены педагогические условия реализации подобной модели, которые включают в себя:
- иерархичность профессиональных компетенций, под которой понимается система последовательно подчиненных компонентов, где каждый компонент нижнего уровня соответствует определенной компетенции верхнего уровня и имеет числовое значение, определяющее степень сформированное профессиональной компетенции каждого конкретного студента;
- изучение содержания учебных курсов в последовательности ОПОП бакалавриата с сохранением междисциплинарных связей;
- формирование нескольких профессиональных компетенций в рамках одного курса;
- постоянное обращение к задачам профессиональной деятельности.
Представленная модель разработана с учетом требований ФГОС ВПО, ПС, рекомендаций предприятий и др., предусматривает актуализацию содержания дисциплин в соответствии с постоянным уточнением задач профессиональной деятельности бакалавров - будущих инженеров-разработчиков ИС на предприятиях и ориентирована на формирование востребованного на рынке специалиста, готового приступить к профессиональной деятельности непосредственно после окончания вуза.
Следует отметить, что особенности профессиональной деятельности будущих бакалавров-разработчиков ИС связаны с осуществлением коллективной деятельности в ходе реализации всех этапов жизненного цикла ИС. Работы [123; 124] посвящены вопросам в области формирования соответствующих компетенций, требуемых в условиях коллективной деятельности по разработке и сопровождению ИС.
Осокиной Е.В. [123] было предложено реализовать организацию подготовки студентов с использованием метода коллективного проектирования, в соответствии с которым учебная группа разбивается на подгруппы, структура и организация взаимодействия между участниками каждой из которых соответствует реальным производственным условиям разработки сложных проектов.
Папуловской Н.В. [124] предложена модель формирования у студентов социально-профессиональных компетенций, в структуру которых входит: овладение межличностными коммуникациями в полипрофессиональной команде; способность дифференцировать совместную и конкретизировать индивидуальную ответственность; владение терминами профессиональной деятельности; умения совместной разработки документации на проект; умения коллективной разработки и отладки программного продукта.
Авторская модель формирования у студентов социально-профессиональных компетенций основана на методе проектов, который дополнен элементами ролевой деятельности, что направлено на создание в учебной среде условий, максимально приближенных к условиям будущей профессиональной деятельности инженеров-разработчиков ИС. Данная концепция позволяет реализовать все этапы жизненного цикла ИС (на примере спиральной модели, предполагающей усовершенствование программного продукта путем корректировки и расширения его функциональных возможностей на каждой итерации) на основе анализа предметной области и требований заказчика, определяющего требования к ИС и подписывающего акт ее приемки.
Однако, несмотря на значительное количество исследований в области профессиональной подготовки студентов - будущих бакалавров-разработчиков ИС, большая часть вопросов формирования их профессиональных компетенций была рассмотрена до принятия ФГОС ВПО 3-го поколения, ориентированных на многоуровневую систему образования и возможность профильной подготовки, а также не в полной мере учитывает возможность формирования профессионально-специализированных (специальных) компетенций на основании требований предприятий-работодателей.
Специальные компетенции направлены на отражение определенной предметной (надпредметной) области профессиональной деятельности. Они связаны с ее конкретным видом, составляя при этом вариативную часть профессиональных компетенций [136].
Зеером Э.Ф. специальные компетенции определяются как подготовленность специалиста к самостоятельному выполнению своей профессиональной деятельности и способность оценивать результаты своего труда [57].
Информационно-образовательная среда по формированию компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий
Достижение планируемых результатов обучения - формирование компетентности студентов - будущих бакалавров-разработчиков ИС в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий связано с необходимостью создания соответствующих условий, оптимальных для освоения модульной структуры содержания подготовки в рассматриваемой области и предусматривающих осуществление учебной деятельности с использованием современных образовательных технологий, организационных форм, а также методов и средств обучения.
Опираясь на исследования Лавиной Т.А. [148], Лапенок МБ. [89], Роберт И.В. [148] и др., под такими условиями, в основе которых лежит информационное взаимодействие между субъектами образовательного процесса, работодателями и электронными образовательными ресурсами (ЭОР), будем понимать информационно-образовательную среду (ИОС).
Вопросы создания и использования ИОС нашли отражение в исследованиях различных ученых, рассматривающих понятие ИОС с точки зрения следующих подходов:
- технологического (Абросимов А.Г. [1], Путилов Г.П. [140] и др.), в соответствии с которым ИОС представляет собой совокупность аппаратного и программного обеспечения, а также информационных ресурсов, размещенных в ней;
- информационно-коммуникационного (Захарова И.Г. [53], Лавина Т.А [88; 148], Роберт И.В. [148], Шмис Т.Г. [206] и др.), включающего в понятие ИОС помимо технологической составляющей, комплекс ресурсов (интеллектуальных, организационных, методических и др.), необходимых при реализации образовательного процесса;
- личностно-ориентированного (Ильченко О.А. [66], Тулохонова И.С. [189] и др.), в соответствии с которым технологическая и информационно коммуникационная составляющие ИОС дополняет личностно-ориентированная, предназначенная для личностного развития и раскрытия творческого потенциала студентов.
Исследователи определяют цель функционирования ИОС как полное и оперативное удовлетворение информационных потребностей студентов и преподавателей в рамках учебного процесса [164; 233]. В соответствии с этим, выбор технологического решения создания ИОС зависит от дидактических функций среды и потребностей субъектов учебного процесса, а также определяется совокупностью принципов ее построения [161; 169]:
- технологическая полнота: ИОС должна предоставлять всем участникам учебного процесса достаточное для решения поставленных дидактических задач количество сервисов;
- содержательная полнота: предоставляемый обучающимся контент, включающий в себя учебные и организационные материалы, должен обеспечить удовлетворение информационных потребностей студентов как в рамках аудиторной, так и самостоятельной работы;
- дидактическая обусловленность коммуникации: в ИОС должны быть реализованы различные виды удаленного взаимодействия субъектов учебного процесса;
- оперативность доступа и коммуникации: в ИОС должны быть обеспечены возможности получения удаленного доступа к учебному контенту и коммуникации в любой момент времени, удобный для субъектов учебного процесса;
- обеспечение управления учебным процессом: необходимо наличие модулей ИОС, позволяющих реализовать мониторинг учебной деятельности обучающихся за счет сбора, обработки и хранения информации об успешности хода обучения (системы тестирования, электронный журнал успеваемости и т. д.);
- технологическая унификация: кроссплатформенность сервисов, предоставляемых в ИОС;
- минимальная достаточность технологий: в состав ИОС включается минимально необходимый набор инструментов, необходимых для обеспечения принципа технологической полноты;
- ориентация на индустриальные решения: при выборе средств построения ИОС предпочтение следует отдавать широко распространенным системам, которые гарантируют техническую поддержку, а также обеспечиваюют взаимодействие и обмен опытом между различными образовательными организациями.
Приведенная группа принципов является основой решения технологической задачи построения ИОС: выбора программного обеспечения для создания архитектуры и дальнейшего администрирования ИОС [76], а также разработки, формирования, хранения и реализации оперативного удаленного доступа к размещенным в ИОС ЭОР [164; 169].
На сегодняшний день ИОС может быть реализована с использованием ряда специализированных проприетарных и свободно распространяемых инструментальных средств [28; 43]: авторские продукты; системы управления контентом; системы управления обучением; системы поддержки обучения; образовательные платформы; виртуальные среды обучения и т. д. Ко всем перечисленным инструментальным средствам предъявляются следующие требования [154]:
- расширяемость (возможность подключения неограниченного числа дополнительных сервисов в соответствии с потребностями субъектов учебного процесса);
- минимальная достаточность (подключение и использование необходимого набора сервисов);
- функциональная полнота (реализация всех необходимых функций);
- метапредметность (возможность использования контента любого содержания);
- кроссплатформенность (независимость от аппаратной платформы);
- интегрируемость (объединение в единой среде различных инструментов);
- оперативность и мобильность (постоянный доступ к информации и осуществление коммуникационного взаимодействия при наличии подключения устройства к сети Интернет).
На сегодняшний день наибольшее распространение в практике образовательных организаций высшего образования при выборе технологического решения ИОС получили системы управления обучением (Learning Management System, LMS), обеспечивающие поддержку и реализацию учебного процесса. Однако, опыт использования различных LMS (WebTutor, eLearningServer, Прометей, Moodle и др.), как проприетарных, так и свободно распространяемых позволил выявить ряд присущих им ограничений [164; 177]:
- ограниченность представления учебного контента логикой среды;
- избыточность представленных в LMS сервисов;
- низкий уровень поддержки совместной работы обучающихся;
- не в полной мере реализованная возможность наполнения среды обучающимися (концепция Web 2.0);
- ограничения взаимной интеграции сервисов LMS и сторонних инструментов;
- высокие затраты и техническая сложность поддержки и сопровождения.
Таким образом, использование LMS ограничивает возможности индивидуализации учебного процесса, создания учебного контента обучающимися, совместной проектной деятельности в сети и т. д. Кроме того, несмотря на достаточное количество предоставляемых сервисов, во многих LMS отсутствует поддержка проведения вебинаров и видеоконференций, организации мобильного обучения и т. д. В связи с обозначенными ограничениями построения ИОС на базе LMS, в рамках исследования предлагается альтернативное решение - облачные технологии, возможности использования которых в процессе подготовки студентов описаны в гл. 1, п. 1.2.
Технологическая реализация ИОС на базе облачных технологий требует отбора облачных сервисов, обеспечивающих достижение дидактических целей, решение учебных задач. В исследовании Лапенок М.В. [89] определен необходимый набор сервисов для функционирования ИОС:
- сервисы настройки параметров функционирования (настройка прав и привилегий по доступу к учебному контенту, формирование студенческих учебных групп, подготовка отчетов и т. д.);
- сервисы настройки информационного взаимодействия, организованного между субъектами учебного процесса (синхронная и асинхронная связь);
- сервисы представления учебных материалов (работа с учебным контентом: создание, редактирование, использование шаблонов и др.);
- сервисы управления учебным процессом (формирование расписания, автоматизация проведения тестового контроля, формирование статистики обучения и др.).
Педагогический эксперимент по проверке уровня сформированности компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки информационных систем с применением облачных технологий
Педагогический эксперимент по проверке уровня сформированности компетентности студентов в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий проводился на базе кафедры информационных технологий ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» в период с 2012/2013 по 2016/2017 учебные годы.
В основу экспериментальной проверки уровня компетентности студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий положен уровневый подход [23; 24; 156; 157; 218 и др.]. В соответствии с этим подходом были выделены уровни компетентности студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий: репродуктивный, адаптивный, эвристический, творческий. Требования к содержанию этих уровней представлены в гл. 1 п. 1.4.
Опираясь на исследования [18; 64; 107], оценку уровня компетентности студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий можно представить в виде: и = mm{и31иу,и0}, (1) где и - условный числовой показатель уровня компетентности студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий, возможные значения: 0 - исходный; 1 - репродуктивный; 2 - адаптивный; 3 - эвристический; 4 - творческий; и3 - условный числовой показатель уровня знаний студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий, возможные значения: 0 - исходный; 1 - репродуктивный; 2 - адаптивный; 3 - эвристический; 4 - творческий; 107 uy - условный числовой показатель уровня умений студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий, возможные значения: 0 - исходный; 1 - репродуктивный; 2 - адаптивный; 3 - эвристический; 4 - творческий; и0 - условный числовой показатель уровня опыта студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий: 0 - исходный; 1 - репродуктивный; 2 - адаптивный; 3 -эвристический; 4 - творческий.
Оценка уровня знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий осуществлялась по результатам выполнения студентом итоговой диагностической работы с использованием контрольных измерительных материалов (приложение 1). При этом, содержание контрольных измерительных материалов охватывает все разделы и темы курса «ИСРИС» в соответствии с разделом 1 таблицы 1.4.4 (гл. 1, п. 1.4). Общее число заданий кратно четырем - количеству выделенных уровней оценки (гл. 1, п. 1.4). Оценка правильности выполнения каждого задания производилась в дихотомической шкале измерения: 0 баллов - неправильно выполненное задание; 1 балл - правильно выполненное задание.
На основании вышеизложенного, были разработаны контрольные измерительные материалы, содержащие 48 заданий (4 блока по 12 заданий в каждом) в соответствии с содержанием уровней компетентности студента в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий (приложение 1).
При оценке уровня знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий студент должен выполнять задания итоговой диагностической работы поблочно.
Первый блок заданий (задания с порядковыми номерами 1, 2, ..., 12) предназначен для проверки знаний студентов на соответствие их репродуктивному (первому) уровню знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при выполнении заданий первого блока заданий набирал от 9 баллов до 12 баллов включительно, то принималось, что его уровень знаний не меньше репродуктивного, и он может приступить к выполнению заданий второго блока. В противном случае считалось, что его уровень знаний является исходным (из равно нулю) и к выполнению следующего блока заданий такой студент не может быть допущен.
Второй блок заданий (задания с порядковыми номерами 13, 14, ... 24) предназначен для проверки знаний студентов на соответствие их адаптивному (второму) уровню знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при выполнении заданий второго блока заданий набирал от 21 балла до 24 баллов включительно, то принималось, что его уровень знаний не меньше адаптивного, и он может приступить к выполнению заданий третьего блока. В противном случае считалось, что его уровень знаний соответствует репродуктивному уровню (из равно единице) и к выполнению следующего блока заданий такой студент не может быть допущен.
Третий блок заданий (задания с порядковыми номерами 25, 26, ... 36) предназначен для проверки знаний студентов на соответствие их эвристическому (третьему) уровню знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при выполнении заданий третьего блока заданий набирал от 33 баллов до 36 баллов включительно, то принималось, что его уровень знаний не меньше эвристического, и он может приступить к выполнению заданий четвертого блока. В противном случае считалось, что его уровень знаний соответствует адаптивному уровню (из равно двум) и к выполнению следующего блока заданий такой студент не может быть допущен.
Четвертый блок заданий (задания с порядковыми номерами 37, 38, ... 48) предназначен для проверки знаний студентов на соответствие их творческому (четвертому) уровню знаний в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при выполнении заданий четвертого блока заданий набирал от 45 баллов до 48 баллов включительно, то принималось, что его уровень знаний соответствует творческому уровню (из равно четырем). В противном случае считалось, что его уровень знаний соответствует эвристическому уровню (из равно трем).
Оценка умений в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий осуществлялась, основываясь на результатах защиты студентом итоговой проектной работы (приложение 1).
Оценка результатов защиты итоговой проектной работы производилась в соответствии с разделом 2 таблицы 1.4.4 в дихотомической шкале измерения (0 баллов, если соответствующее требование не выполнено; 1 балл - если требование выполнено). Поскольку общее количество оценочных позиций 2-го раздела таблицы 1.4.4 - 12 (4 блока по 3 позиции в каждом), то оценка, которую может получить студент по результатам защиты итоговой проектной работы лежит в интервале от 0 до 12.
При оценке уровня умений в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий студент должен демонстрировать приобретенные умения в соответствии с оценочными позициями поблочно.
Первый блок позиций (позиции с порядковыми номерами 1, 2, 3) был предназначен для проверки умений студентов на соответствие их репродуктивному (первому) уровню умений в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при демонстрации умений первого блока набирал 3 балла, то принималось, что его уровень умений не меньше репродуктивного и он может продемонстрировать умения второго блока. В противном случае считалось, что его уровень умений является исходным (иу равно нулю) и к демонстрации умений следующего блока такой студент не может быть допущен.
Второй блок позиций (позиции с порядковыми номерами 4, 5, 6) был предназначен для проверки умений студентов на соответствие их адаптивному (второму) уровню умений области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.
Если студент при демонстрации умений второго блока набирал 6 баллов, то принималось, что его уровень умений не меньше адаптивного и он может продемонстрировать умения третьего блока. В противном случае считалось, что его уровень умений соответствует репродуктивному уровню (иу равно единице) и к демонстрации умений следующего блока такой студент не может быть допущен.
Третий блок позиций (позиции с порядковыми номерами 7, 8, 9) был предназначен для проверки умений студентов на соответствие их эвристическому (третьему) уровню умений в области использования инструментальных средств разработки ИС с применением облачных технологий.