Введение к работе
Актуальность исследования. На современном этапе развития общества все большую роль в работе специалистов разных категорий приобретают информационные средства и технологии. Под влияние информатизации попадают такие сферы жизни, как производство, политика, экономика, образование, культура. Информатизация определяет образование не как способ восприятия готовых знаний, а как информационный обмен, предполагающий получение, обработку, представление, передачу информации, что требует пересмотра содержания образования в процессе подготовки специалистов к профессиональной деятельности.
Специалист-эколог должен не только обладать знаниями о развитии и строении природных систем и их компонентов, оперировать фактами, подвергать информацию анализу, синтезу, работать с картами, документацией, но и использовать возможности современных информационных средств при работе с массивами информационных, статистической данных, требующих быстрой обработки с помощью специальных компьютерных программ.
Требования государства, общества, работодателей, предъявляемые к системе высшей школы, к уровню и качеству профессиональной подготовки специалистов, легли в основу многих исследований, посвященных проблемам совершенствования процесса подготовки специалистов с учетом быстрого роста информатизации, смены техники и технологий.
Ряд проблем, связанных с информатизацией и применением информационных технологий в учебном процессе, получили развитие в трудах О.И. Агапова, В.П. Беспалько, Ю.С. Брановского, П.Г. Буги, Я.М. Ваграменко, Б.С. Гершунского, И.Г. Захарова, В.Л. Королева, Е.И. Машбица, И.В. Роберт, А.Ю. Уварова, А.С. Ушакова, Т.Л. Шапошникова и др.
Подробный анализ психолого-педагогических проблем применения новых информационных технологий как средств учебной деятельности встречается в работах Л.Н. Бабанина, В.В. Гузеева, М.П. Лапчика, В.Я. Ляудиса, Е.И. Машбица, М.В. Моисеевой, В.М. Монахова, С.В. Панюкова, В.В. Рубцова, В.А. Сластенина, а философские аспекты применения обсуждаются в работах М.М. Бахтина, В.П. Ворониной, А.И. Ракитова, И.П. Смирнова.
В педагогических и научных журналах Е.В. Аленичевой, И.Б. Горбуновой, Ж.Ж. Джанабаевым, Г.В. Ившиной, П.И. Образцовым, А.Л. Смирновым и др. освещается тема разработки электронных (мультимедийных) средств обучения.
Особое внимание уделяется вопросам профессиональной подготовки специалистов в работах И.М. Агибовой, Ю.К. Бабанского, А.И. Башкирского, В.А. Болотова, В.И. Горовой, Д.А. Иванова, В.А. Магина, Л.А. Петровской, Г.И. Серикова, О.В. Соколовой, Т.К. Щербаковой и др.
Исследование компетентностного подхода в современной системе образования отражается в работах таких исследователей, как И.А. Зимняя, Ю.В. Койнов, В.В. Краевский, О.Е. Лебедев, Н.Л. Московская, В.В. Сериков, М.А. Холодная, А.В. Хуторской, Т.И. Шамова и др.
Различным аспектам проблемы формирования отдельных профессиональных компетенций у будущих специалистов большое внимание уделяют в своих исследованиях С.Я. Батышев, Н.М. Борытко, В.Н. Введенский, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Т.В. Поштарева, Г.К. Селевко, Ю.Г. Татур, А.В. Хуторской и др.
Формированием специальных компетенций в разных областях деятельности занимались такие исследователи, как Е.Н. Герасименко, Е.В. Дырнаева, Э.Ф. Зеер, Е.А. Кузина, А.А. Кулешов, М.А. Федулова и др.
Анализ литературы по проблемам совершенствования профессиональной подготовки студентов экологических специальностей на основе электронных средств обучения, а также изучение опыта работы в данном направлении позволяют констатировать успешное решение многих из поставленных задач.
Между тем теоретический анализ показывает, что накопленные научно-педагогические знания в данной сфере недостаточны для решения в образовательной практике вопроса эффективного использования таких средств обучения, как компьютерные программы.
Сказанное позволяет выделить ряд противоречий между:
- возросшими требованиями работодателей и рынка труда к уровню специальной подготовки специалистов-экологов и реальным состоянием этой готовности;
- необходимостью целенаправленного формирования специальных компетенций будущих экологов в процессе их профессиональной подготовки и недостаточной разработанностью в педагогической науке и практике теоретических представлений о сущности, специфике и дидактических условиях их успешного формирования;
- востребованностью информационных технологий как средства формирования специальных компетенций будущих экологов в процессе профессиональной подготовки и неглубокой исследованностью психолого-педагогических особенностей их использования в образовательном процессе;
- необходимостью внедрения компьютерных программ экологической направленности в образовательный процесс вуза и недостаточной разработанностью дидактических основ их использования в учебном процессе.
Данные противоречия обусловили выбор темы исследования «Обучающие компьютерные программы как средство формирования специальных компетенций будущих экологов», научная задача которой состоит в теоретическом осмыслении и поиске оптимальных путей использования обучающих компьютерных программ как средств формирования специальных компетенций в структуре профессиональной компетентности будущих экологов.
Объект исследования – процесс формирования специальных компетенций в структуре профессиональной компетентности будущих экологов в высшей школе.
Предмет исследования – обучающие компьютерные программы экологической направленности как средство формирования специальных компетенций студентов экологов.
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании, разработке и доказательстве эффективности обучающих компьютерных программ экологической направленности, выступающих средством формирования специальных компетенций будущих-экологов.
Гипотеза исследования основана на том, что применение обучающих компьютерных программ в процессе формирования специальных компетенций у студентов-экологов будет эффективным, если:
- будут уточнены понятия «обучающая компьютерная программа» и «специальная компетенция»;
- будут выделены специальные компетенции, необходимые будущему специалисту-экологу для его профессиональной деятельности в современных условиях;
- обучающие компьютерные программы будут рассматриваться как педагогические средства, дидактическая модель которых включает инструментальный, функциональный и дидактический модули;
- будет предложена модель процесса формирования специальных компетенций, направленная на совершенствование предметной подготовки будущих экологов;
- будут разработаны критерии и показатели, позволяющие установить уровень сформированности специальных компетенций студентов-экологов.
В соответствии с целью, предметом и объектом исследования сформулированы следующие задачи:
-
Уточнить научную сущность понятий «обучающая компьютерная программа» и «специальная компетенция».
-
Выделить специальные компетенции, необходимые будущему экологу для его профессиональной деятельности в современных условиях.
-
Определить специфику, структуру, дидактические функции и психолого-педагогические особенности модели обучающих компьютерных программ экологической направленности.
-
Разработать модель процесса формирования специальных компетенций в системе профессиональной подготовки студентов-экологов средствами обучающих компьютерных программ, апробировать и экспериментально проверить эффективность её использования.
-
Разработать критерии и показатели, устанавливающие уровень сформированности специальных компетенций у студентов-экологов.
Методологической основой исследования являются: общая теория познания, системный подход к анализу явлений и процессов, современные психолого-педагогические концепции учебной деятельности, концепции экологического образования, общенаучные положения о целостном, диалектическом подходах, разработанных в науке (философии, педагогике, экологии и в других отраслях знания), философские положения о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений и процессов окружающего мира, экологические идеи о коэволюции человека и природы, о переходе от антропоцентрического к экоцентрическому типу экологического сознания.
Теоретические основы исследования составляют: концептуальные положения теории новых информационных технологий обучения (Н.В. Апатова, А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, O.K. Тихомиров, М.П. Лапчик, Е.И. Машбиц, В.М. Монахов, И.В. Роберт, Н.Ф. Талызина и др.); личностно-ориентированный подход к профессиональной подготовке специалиста (В.В. Давыдов, И.А. Зимняя, В.П. Зинченко, А.Н. Леонтьев, С.В. Панюкова, С.Л. Рубинштейн и др.); технологический подход к организации образовательного процесса (В.П. Беспалько, М.В. Кларин, П.И. Образцов, В.А. Сластенин, В.Л. Шатуновский, Л.И. Фишман и др.); информатизация образовательного процесса в высшей школе (Б.С. Гершунский, В.П. Боголюбов, Ю.С. Брановский, Ю.М. Дубинский, О.А. Козлов, П.И. Образцов, О.П. Околелов, А.А. Слободянюк, В.Ф. Шолохович и др.); достижения современного экологического образования, относящиеся к исследуемой проблеме и изложенные в трудах С.В. Алексеева, А.Г. Бусыгина, Н.Ф. Винокуровой, С.Н. Глазачева, С.Д. Дерябо, Н.В. Добрецовой, О.И. Дониной, А.Н. Захлебного, И.Д. Зверева, В.А. Левина, И.Н. Пономаревой, С.Ю. Прохоровой, И.Т. Суравегиной, О.Г. Тавстуха, Е.В. Тутыниной и др.
В ходе работы были использованы следующие методы исследования: теоретические – анализ философской, психолого-педагогической, экологической, научно-методической литературы, нормативно-правовых актов, электронных ресурсов в области исследования; анализ диссертационных работ, выполненных ранее; изучение и обобщение традиционного и инновационного педагогического опыта; педагогическое моделирование; эмпирические – анкетирование, беседы, включенное наблюдение; педагогический эксперимент; методы математической обработки данных – статистические методы обработки данных, качественный анализ экспериментальных данных, графическая интерпретация.
Этапы исследования:
Первый этап – аналитико-поисковый или констатирующий (2004 – 2006 гг.) – в ходе данного этапа осуществлялся теоретический анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблемам исследования, изучалась степень разработанности проблемы. В рамках данного этапа были предложены методические рекомендации по разработке обучающих компьютерных программ экологической направленности, реализующие возможности информационных технологий на базе прикладных и инструментальных программных средств и способствующие формированию профессиональной компетентности будущих специалистов-экологов.
Второй этап – опытно-экспериментальный (2006 – 2009 гг.) – на данном этапе были выделены специальные компетенции в структуре профессиональной компетентности студентов-экологов, проектировался процесс их формирования средствами обучающих компьютерных программ (ОКП) экологической направленности, проводилась опытно-экспериментальная работа по проверке эффективности использования ОКП в учебном процессе.
Третий этап – оценочный или обобщающий (2010 – 2011 гг.) – этап осуществления анализа, систематизации, обобщения данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы; результаты исследования были оформлены в виде диссертации.
Общий объем проделанной работы. В ходе исследования было изучено и проанализировано 194 литературных источника, в том числе 33 диссертации (докторские и кандидатские), монографии, научные статьи, учебники, учебные пособия, электронные ресурсы и др. В экспериментальной работе приняло участие 99 студентов 1 – 4 курсов направления подготовки «Экология и природопользование», проведен педагогический эксперимент.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что в нем:
- уточнен педагогический контекст использования электронных средств обучения, представленных обучающими компьютерными программами, имеющими дидактическую модель, структурированную инструментальным, функциональным и дидактическим модулями;
- разработаны и предложены специальные компетенции в структуре профессиональной компетентности, необходимые будущим специалистам-экологам в процессе реализации их профессиональной деятельности;
- разработан комплекс обучающих компьютерных программ экологической направленности, объединяющий знания в области биологии, географии, биоэкологии, гидрологии, ландшафтоведения, геоэкологии, позволяющий предоставить информационно насыщенные программные продукты с массивами информации о природных объектах, процессах и явлениях и возможности работы с ними в процессе подготовки студентов к профессиональной деятельности;
- выделена и обоснована совокупность психолого-педагогических особенностей использования обучающих компьютерных программ в учебном процессе профессиональной подготовки экологов;
- предложена и экспериментально проверена модель процесса формирования специальных компетенций студентов экологических специальностей на основе использования информационных средств в виде обучающих компьютерных программ экологической направленности, занимающих особое место в информатизации высшего образования и создающих условия для педагогически активного информационного взаимодействия преподавателей и студентов;
- в рамках предложенной модели выделены критерии (когнитивный, деятельностный, информационно-интеллектуальный) и показатели, позволяющие установить уровни овладения студентами-экологами специальными компетенциями.
Положения, выносимые на защиту:
1. Специальная компетенция будущего эколога рассматривается как интегративная личностно-профессиональная характеристика специалиста, отражающая его способность и готовность применять комплекс экологических знаний и умений на практике, проявляя при этом такие профессионально важные качества, как владение специальными методами обработки, анализа и синтеза экологической информации, эколого-технологическое мышление, самостоятельность в реализации экологических проектов.
Специальные компетенции, входящие в структуру профессиональной компетентности, необходимы в узконаправленной специфичной деятельности будущего эколога в областях «Экология», «Природопользование» и «Геоэкология» и могут быть эффективно сформированы средствами обучающих компьютерных программ экологической направленности.
2. Обучающие компьютерные программы выступают как эффективные дидактические средства в формировании специальных компетенций в структуре профессиональной компетентности студентов-экологов. Модель обучающей компьютерной программы экологической направленности включает в свою структуру инструментальный (технические составляющие ОКП), функциональный (функции, выполняющие ОКП) и дидактический (сконструированный педагогический сценарий работы с ОКП) модули.
3. Модель процесса формирования специальных компетенций в системе профессиональной подготовки будущих экологов средствами обучающих компьютерных программ строится на основе системно-структурного подхода и представляет собой совокупность компонентов: целевой (целеполагание), содержательный (на уровне учебного материала), процессуальный (дидактический процесс, организационные формы) и оценочно-результативный (критериально-дидактический инструментарий, система тестов, практических заданий).
4. Критериями и показателями, устанавливающими уровень сформированности специальных компетенций у студентов-экологов выступают: когнитивный (владение различным объемом знаний экологического характера и умение использовать их на практике); деятельностный (интерактивное управление экологическими системами и процессами; моделирование и прогнозирование сложных экологических систем, процессов и явлений); информационно-интеллектуальный (умение работать с большими объемами информации, владение методами поиска, сбора, анализа, синтеза и графической интерпретации).
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
- доказаны положения, вносящие вклад в расширение представлений о содержании специальных компетенций будущих экологов в структуре их профессиональной компетентности;
- изложены теоретические основы создания и использования обучающих компьютерных программ по экологии в процессе профессиональной подготовки будущих экологов с учетом требований современного информационного пространства;
- раскрыты специфика содержания и дидактические возможности разработанного в ходе исследования комплекса обучающих компьютерных программ экологической направленности, использующих компьютерные и телекоммуникационные средства визуальной статической (текст, графика, фото, картины) и динамической (речь, звуковое сопровождение, видео, анимация) информации и обоснована эффективность их применения в процессе формирования специальных компетенций будущих экологов.
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
- разработаны обучающие компьютерные программы экологической направленности: «Биоценоз пресноводного водоема» (Свидетельство об отраслевой регистрации № 5834 от 14.03.2006), «Экология млекопитающих» (Свидетельство об отраслевой регистрации № 5715 от 15.02.2006), «Экосистема буково-грабового леса» (Свидетельство об отраслевой регистрации № 5900 от 28.03.2006), «Биоразнообразие Ставропольского края» (Свидетельство об отраслевой регистрации № 9654 от 21.12.2007) и внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный университет», ГОУ ДОД «Краевой центр экологии, туризма и краеведения»;
- определены перспективы использования материалов исследования в практике профессиональной подготовки студентов-экологов, позволяющие с большей степенью наглядности и доступности строить образовательный процесс на основе использования информации нового качества о состоянии природного объекта, процесса или явления, открывающие возможности применения информационных средств в формировании специальных компетенций в структуре профессиональной компетентности будущих экологов и позволяющие охватить новые категории студентов (дистанционное обучение, дополнительное образование);
- создана модель процесса формирования специальных компетенций студентов экологических специальностей на основе использования обучающих компьютерных программ, позволяющая констатировать целесообразность дальнейшей разработки и применения ОКП в качестве одного из средств, способствующих организовать контролируемый и управляемый образовательный процесс и совершенствовать профессиональную подготовку будущих студентов-экологов средствами мультимедиа;
- представлены методические рекомендации, отражающие особенности создания комплекса обучающих компьютерных программ, имеющие практические, технические, психолого-педагогические, эргономические предписания для усовершенствования методики разработки новых обучающих компьютерных программ, необходимых для осуществления предметной подготовки студентов-экологов.
Достоверность и обоснованность выводов и результатов исследования обеспечена чёткостью исходных теоретико-методологических позиций; междисциплинарным, системным, аксиологическим подходами научной методологии; единством научного знания и основных подходов в изучении педагогических явлений; применением комплекса методов, адекватных объекту, предмету, целям, задачам и логике исследования; методологической обоснованностью теоретических положений, связанных с процессом профессиональной подготовки студентов экологических специальностей в условиях его информатизации; подтверждением гипотезы исследования, давшей положительные результаты; длительным характером исследования, позволившим провести его тщательный количественный и качественный анализ.
Апробация и внедрение результатов исследования в практику осуществлялось через публикацию статей, выступления на научно-практических и научно-методических конференциях:
- международного уровня – «Актуальные проблемы науки» (Тамбов, 2011), «Проблемы и перспективы развития образования» (Пермь, 2011), «Проблемы управления качеством образования в гуманитарном вузе» (СПб., 2010), «Информационное пространство современной науки» (Чебоксары, 2010);
- всероссийского уровня – «Проблемы экологии в современном мире» (Тамбов, 2005), «Вопросы региональной географии и геоэкологии» (Рязань, 2005);
- регионального уровня – «Образование, здоровье и культура в XXI веке» (Ставрополь, 2004), «Естествознание и гуманизм» (Томск, 2007), «Университетская наука – региону» (Ставрополь, 2011).
Результаты исследования представлены в 23 публикациях автора, из которых 4 статьи – в журналах из перечня ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, включающего 194 наименования. Общий объем диссертации 193 страницы, иллюстрирована 17 приложениями.
