Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные подходы к обучению информатике пограничников с использованием дистанционных технологий 15
1.1. Особенности системы повышения квалификации пограничников в области информатики и информационных технологий 15
1.2. Образовательные информационные ресурсы и модели программно-аппаратных комплексов, необходимые для обучения пограничников информатике 38
1.3. Дистанционные технологии, используемые в обучении информатике 61
Глава 2. Разработка системы повышения квалифкации пограничников в области информатики с использованием дистанционных технологий и моделей программно-аппаратных комплексов 83
2.1. Построение модели обучения пограничников информатике 83
2.2. Проектирование образовательных информационных ресурсов по информатике 97
2.3. Модели программно-аппаратных комплексов, используемых пограничниками, как объект изучения 118
2.4. Содержание и методы дистанционного обучения пограничников информатике, основанные на использовании моделей программно аппаратных комплексов 128
2.5. Экспериментальная проверка эффективности разработанной системы повышения квалификации пограничников в области информатики 142
Заключение 156
Библиографичексий список 159
- Образовательные информационные ресурсы и модели программно-аппаратных комплексов, необходимые для обучения пограничников информатике
- Дистанционные технологии, используемые в обучении информатике
- Проектирование образовательных информационных ресурсов по информатике
- Экспериментальная проверка эффективности разработанной системы повышения квалификации пограничников в области информатики
Введение к работе
Актуальность исследования. Активное применение средств информационных технологий в профессиональной деятельности характерно для подавляющего большинства современных специалистов, занятых, в том числе, и в сфере обеспечения безопасности государства. В связи с этим высокая степень информатизации свойственна такой специальности, как пограничник. Об этом свидетельствует применение пограничниками высокотехнологичного компьютерного оборудования – сигнализационных комплексов, радиолокационных станций, автономных радиотехнических постов контроля, баз данных для организации пропуска граждан через государственную границу, геоинформационных систем, аппаратно-программных психодиагностических комплексов, других информационных средств.
Под «пограничниками» здесь и далее понимаются сотрудники пограничных ведомств государств – участников СНГ, которые в целях обеспечения согласованной пограничной политики на внешних границах создали специальный орган – Совет командующих пограничными войсками (далее – СКПВ).
Очевидно, что повсеместная информатизация пограничной деятельности предъявляет особые требования не только к подготовке будущих пограничников по информатике в вузах, но и к системе повышения квалификации, в которой курсы, связанные с информационными технологиями, приобретают первостепенное значение. На фоне возрастающих требований к компетенциям пограничников в области информационных технологий появляется необходимость внедрения в процесс обучения передовых методов, технологий, форм и средств, нацеленных не только на улучшение качества такой подготовки, но и на ее приближение к специфике информатизации реальной пограничной деятельности.
На развитие подходов к повышению квалификации пограничников в области использования информационных технологий оказывают существенное влияние работы в области методики обучения информатике и информатизации образования. В числе таких работ исследования Бешенкова С.А., Ваграмен-ко Я.А., Григорьева С.Г., Гриншкуна В.В., Ершова А.П., Кузнецова А.А., Лап-чика М.П., Монахова В.М., Пака Н.И., Роберт И.В., Семенова А.Л., Хенне-ра Е.К., Уварова А.Ю. и др. При этом подобные работы по понятным причинам не учитывают специфики информатизации пограничной деятельности. С учетом содержащихся в них результатов большинство разработчиков учебных курсов для пограничных ведомств предлагают методики, построенные на применении в качестве средств обучения информатике имеющихся образовательных информационных ресурсов (далее – ОИР), опубликованных в режиме открытого доступа.
Масштабное применение таких методов и средств при построении курсов информатики и информационных технологий для пограничников не приводит к требуемым результатам в силу специфики пограничной деятельности и необхо-
димости выработки у сотрудников пограничных ведомств готовности к использованию специфических информационных технологий в профессиональной деятельности. Неслучайно с каждым годом появляется все больше работ, посвященных методическому обеспечению дисциплины информатика пограничного профиля и формированию для этой дисциплины необходимых ОИР. В этой связи можно отметить работы Белякова С.А., Гончарова С.В., Кузнецова А.В., Ла-вейкина М.Я., Локтика А.Р., Манилова А.Л., Прощенко И.И., Савенко В.Н., Сивцевича В.В. и Шумова В.В. и др.
Согласно этим работам в структуре содержания обучения информатике для пограничников следует выделять специализированные модули, посвященные применению специализированных информационных технологий в пограничной деятельности. При этом в рамках реализации таких модулей практически невозможно применение существующих общедоступных методик и сопутствующих им ОИР из открытых коллекций.
Единственным действенным подходом к решению соответствующей задачи остается периодическое применение в качестве средств обучения реальных автоматизированных систем пограничной деятельности и программно-аппаратных комплексов (далее – ПАК), обеспечивающих доступ к таким системам. Практика применения реальных ПАК в ходе обучения характеризуется рядом объективных недостатков, среди которых высокие требования к оснащению учебных аудиторий, невозможность полноценного обучения из-за риска нарушить работу реальной системы и соображений информационной безопасности, обязательность очного присутствия слушателя на занятиях, что требует длительного отрыва от службы. Эти и другие недостатки обуславливают потребность в разработке и внедрении средств обучения, позволяющих заменить работу с реальными ПАК на оперирование с их компьютерными моделями. Важно подчеркнуть, что в условиях обучения информатике и информационным технологиям такие модели могли бы не только выступать в качестве средств обучения, но и являлись бы значимыми объектами для изучения.
Наряду с моделями ПАК внимания заслуживают и отдельные общедоступные ОИР, подлежащие отбору, адаптации или доработке. В их числе можно отметить некоторые обучающие программы, эмуляторы телекоммуникационных и программных средств (например, GNS3 и Cisco Packet Tracer), виртуальные лаборатории (например, Electronics Workbench, Multisim и LabView) и виртуальные машины (например, Vmware, VirtualBox и Microsoft Virtual PC).
Совместное применение подобных ОИР и моделей ПАК делает возможным внедрение дистанционных технологий в ту часть обучения пограничников информатике, которая непосредственно связана с рассмотрением особенностей информатизации пограничной деятельности. Вопросам применения и внедрения дистанционных технологий в образовательный процесс посвящены исследования Андреева А.А., Соколовой М.В., Полат Е.С., Солдаткина В.И., Солово-ва А.В., Уварова А.Ю. и др. Преимущества использования таких технологий в обучении пограничников обусловлены возможностью снижения времени отры-
ва от основной службы и повышением регулярности прохождения сотрудниками пограничного ведомства курсов повышения квалификации в области использования постоянно совершенствуемых информационных технологий.
При этом дистанционные технологии до сих пор не нашли своего места в системе повышения квалификации пограничников. Кроме вышеназванных причин, связанных с необходимостью очной работы на реальных ПАК, можно отметить определенную инертность системы военного образования, отсутствие требуемых ОИР и моделей ПАК, особые требования по обеспечению информационной безопасности, затрудняющие применение открытых телекоммуникационных сетей, и другие причины. Все это влечет за собой неподготовленность сотрудников пограничных ведомств государств – участников СНГ к эффективному применению специализированных средств информатизации в своей профессиональной работе.
Таким образом, налицо противоречие между потребностью в эффективной системе повышения квалификации пограничников в области информатики, высоким дидактическим потенциалом дистанционных технологий и существенными возможностями ОИР и учебных компьютерных моделей для повышения эффективности образования, с одной стороны, и, с другой стороны, отсутствием системы повышения квалификации пограничников в области информатики, основанной на использовании дистанционных технологий, ОИР и компьютерных моделей ПАК, применяемых в реальной службе, нацеленной на формирование готовности пограничников к использованию информационных технологий в профессиональной деятельности.
Объект исследования – процесс повышения квалификации пограничников в области информатики.
Предмет исследования – методическая система повышения квалификации пограничников в области информатики, основанная на использовании дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК.
Гипотеза исследования состоит в том, что если в существующую систему повышения квалификации пограничников в области информатики внедрить дистанционные технологии, специально разработанные ОИР и учебные модели ПАК, применяемых в реальной пограничной службе, в качестве объектов и средств обучения, то это приведет к увеличению эффективности такой системы и будет способствовать регуляризации повышения квалификации пограничников в области информатики, снижению времени отрыва пограничников от выполнения служебной деятельности, формированию у пограничников профессиональных качеств, необходимых для применения постоянно обновляемых автоматизированных систем и ПАК в служебной деятельности, а также выработке адекватного представления о возможностях, условиях и преимуществах использования современных информационных технологий в пограничной службе.
Цель, объект, предмет и гипотеза исследования обусловили необходимость решения следующих основных задач:
-
Изучить особенности существующих систем подготовки пограничников в области информатики и информационных технологий, определить потребности этих систем в обеспечении средствами обучения, в том числе ОИР и учебными моделями ПАК, выявить наиболее подходящие технологии для разработки таких компьютерных ресурсов и моделей;
-
Проанализировать существующую практику применения дистанционных технологий при обучении информатике, выявить возможные подходы к использованию дистанционных технологий в рамках повышения квалификации пограничников в области информатики с учетом возможностей применения ОИР и учебных моделей ПАК;
-
Разработать модель системы повышения квалификации пограничников в области информатики, предусматривающую использование дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК;
-
Адаптировать технологии проектирования и разработки средств информатизации для создания требуемых ОИР и учебных моделей ПАК;
-
Разработать учебные модули, содержание и методы повышения квалификации пограничников в области информатики, ориентированные на формирование готовности к применению информационных технологий в пограничной деятельности;
-
На основе созданной модели и предложенных технологий разработать учебно-методический комплекс для повышения квалификации в области информатики, допускающий применение дистанционных технологий и содержащий отобранные и специально разработанные ОИР, учебные модели ПАК, задачи и задания для пограничников;
-
Экспериментально проверить эффективность предложенной системы повышения квалификации пограничников в области информатики с использованием дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК.
Теоретико-методологическую основу исследования составили:
– военной педагогики и психологии (работы Базанова А.Г.,
Барабанщикова А.В., Вдовюка В.И., Давыдова В.П., Железняка Л.Ф., Козлова О.А., Косухина В.М., Новикова В.Н., Образцова П.И., Рахимова О.Х-А., Фе-денко Н.Ф., Шабанова Г.А. и др.);
– методики обучения информатике и информатизации образования (работы Бешенкова С.А., Григорьева С.Г., Гриншкуна В.В., Гувженко Е.И., Ершова А.П., Есаяна А.Р., Заболотского В.П., Заславской О.Ю., Козлова О.А., Куди-нова В.А., Кузнецова А.А., Лапчика М.П., Левченко И.В., Макаровой Н.В., Па-нюковой С.В., Роберт И.В., Савельева А.Я., Хеннера Е.К., Уварова А.Ю. и др.);
– методики обучения информационным технологиям, применяемым в пограничной деятельности (работы Белякова С.А., Гончарова С.В., Кузнецова А.В., Лавейкина М.Я., Локтика А.Р., Манилова А.Л, Прощенко И.И., Савен-ко В.Н., Сивцевича В.В., Шумова В.В. и др.);
– внедрения дистанционных технологий в образовательный процесс (работы Андреева А.А., Будниковой Г.А., Дацкова С.В., Соколовой М.В., Полат Е.С., Солдаткина В.И., Соловова А.В., Уварова А.Ю. и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической, учебно-методической, научно-технической литературы по проблеме исследования; изучение и обобщение педагогического опыта преподавания информатики и информационных технологий в образовательных организациях пограничного профиля; эмпирические методы (наблюдение, беседа, анкетирование и анализ результатов деятельности слушателей); педагогический эксперимент и статистические методы.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Обоснована необходимость использования специально разработанных ОИР и учебных моделей ПАК в усовершенствованной системе повышения квалификации пограничников по информатике за счет приобретения в рамках обучения дополнительной возможности моделирования реальных ситуаций информатизации пограничной службы, что способствует выработке у пограничников готовности к осуществлению профессиональной деятельности с применением современных технологий;
-
Разработаны технологии для проектирования ОИР и учебных моделей ПАК, обеспечивающих систему повышения квалификации пограничников в области информатики необходимыми объектами и средствами обучения (адаптация и интеграция существующих ОИР, эмуляция интерфейса реальных ПАК, использование виртуальных машин);
-
На основе предложенной модели определены подходы к повышению квалификации пограничников в области информатики, основанные на использовании дистанционных технологий и предусматривающие применение предложенных ОИР и учебных моделей ПАК.
Теоретическая значимость исследования заключается в разработке модели системы повышения квалификации пограничников в области информатики на основе использования дистанционных технологий и учебных моделей ПАК, состоящей из семи компонент, определении этапов ее внедрения при разработке соответствующей методической системы обучения, выявлении технологий, необходимых для разработки средств обучения, обосновании эффективности применения дистанционных технологий, специализированных компьютерных ресурсов и моделей для формирования у пограничников готовности к осуществлению профессиональной деятельности в условиях глобальной информатизации и автоматизации.
Практическая значимость исследования состоит в определении модульной структуры, содержания и методов обучения курсу повышения квалификации «Информационные технологии в пограничной деятельности», основанных на использовании дистанционных технологий; разработке более тридцати ОИР и девяти учебных моделей ПАК, в числе которых «Информационно-аналитический комплекс пограничной деятельности: анализ показателей погра-
ничной деятельности», «Информационно-аналитический комплекс пограничной деятельности: формирование простых запросов к базе данных» и др.; создании на основе их интеграции в системе дистанционного обучения Moodle учебно-методического комплекса, содержащего задачи и задания, лабораторные и расчетно-графические работы, учебные базы данных, типовые примеры учетов показателей пограничной деятельности, тесты текущего контроля уровня знаний; публикации трех учебных пособий (с грифом УМО).
Достоверность результатов исследования обеспечивается опорой на основные положения педагогики и психологии, результаты ранее выполненных исследований в области теории и методики обучения информатике, апробацией материалов исследования в образовательном процессе и итогами педагогического эксперимента.
Экспериментальной базой исследования выступила образовательная организация пограничного профиля. Раскрытие полного наименования образовательной организации не представляется возможным в силу обеспечения требований режима обработки информации, содержащей сведения ограниченного распространения.
Исследование проводилось в три этапа в период с 2009 по 2015 г.
На первом этапе (2009–2011 г.) был произведен теоретический анализ научных, методических, психолого-педагогических источников в области теории и методики обучения информатике пограничников, выявлены ключевые особенности дисциплины информатика в рамках пограничного профиля, определен потенциал использования ОИР, дистанционных технологий и моделей ПАК при обучении информатике. Сформулированы цель, задачи, рабочая гипотеза, произведено обоснование актуальности исследования. Разработаны технологии проектирования ОИР и моделей ПАК, позволяющие интегрировать создаваемые объекты и средства обучения в учебно-методический комплекс в условиях использования системы дистанционного обучения Moodle;
На втором этапе (2011–2014 г.) уточнены ключевые понятия и теоретические положения исследования. Разработана модель системы повышения квалификации пограничников в области информатики с использованием дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК, доработаны технологии проектирования моделей ПАК. На основе таких технологий и модели разработаны модули, содержание, методы и учебные материалы для курса повышения квалификации «Информационные технологии в пограничной деятельности», а также созданы и интегрированы в систему дистанционного обучения Moodle учебно-методические комплексы, содержащие предложенные ОИР и учебные модели ПАК. Осуществлены работы по подготовке и проведению формирующего и обобщающего педагогических экспериментов;
На третьем этапе (2014–2015 г.) завершено проведение педагогического эксперимента, осуществлена обработка его результатов, проанализированы и подведены итоги экспериментальной деятельности, систематизированы резуль-
таты исследования, сформулированы выводы и оформлены результаты, завершено оформление диссертации и автореферата.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Разработанная модель системы повышения квалификации пограничников в области информатики, построенная на использовании дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК, включающая созданный технологический компонент, определяющий технологии адаптации и проектирования объектов и средств обучения для такой системы, позволяет реализовать соответствующие подходы к повышению квалификации, формирующие у пограничников профессиональные качества, необходимые для применения новых и регулярно обновляемых автоматизированных систем и ПАК в пограничной службе, понимания слушателями особенностей, условий и преимуществ обоснованной информатизации пограничной деятельности;
-
Предлагаемый подход, основанный на взаимном сочетании в качестве объектов и средств обучения реальных ПАК, разработанных или отобранных ОИР, специально разработанных учебных моделей ПАК, эмулирующих интерфейс реальных комплексов или базирующихся на виртуальных машинах, интегрированных в единый учебно-методический комплекс, приводит к увеличению эффективности существующей системы повышения квалификации пограничников в области информатики, формированию на высоком уровне умений и навыков применения ПАК в пограничной деятельности и адекватного представления о возможностях и преимуществах современных информационных систем;
-
Внедрение дистанционных технологий в систему повышения квалификации пограничников в области информатики при условии использования сформированного учебно-методического комплекса, содержащего ОИР, учебные модели ПАК и предложенные учебные материалы, приводит к снижению времени отрыва пограничников от выполнения служебной деятельности и регуляризации повышения квалификации при сохранении высокого уровня формируемых в результате обучения профессиональных качеств, связанных с применением средств информатизации.
Апробация и внедрение результатов диссертационного исследования
Результаты исследования и элементы разработанной системы повышения квалификации пограничников в области информатики на основе использования дистанционных технологий, ОИР и учебных моделей ПАК внедрены в подготовку пограничников, что подтверждается, в том числе, актом о внедрении результатов научно-исследовательских разработок от 28 февраля 2011 г., выданным Институтом проблем информатики РАН.
Основные результаты исследования апробированы на Международной научно-практической конференции «Математическое, естественнонаучное образование и информатизация» (Москва, 2012), Международной научно-практической конференции «Инфо-Стратегия. Общество, государство, образование» (Самара, 2013), Международной научно-практической конференции «От
информатики в школе к техносфере образования» (Москва, 2015), студенческой конференции «Математика и информатика в образовании и бизнесе» (Москва, 2015), научных семинарах и заседаниях кафедры информатизации образования Института математики, информатики и естественных наук ГАОУ ВО «Московский городской педагогический университет» (Москва, 2011–2015).
Основные результаты исследования опубликованы в 18 работах автора (из них 8 – в изданиях для служебного пользования), в том числе 6 работ в изданиях, включенных в Перечень ВАК при Министерстве образования и науки РФ (из них 3 – в изданиях для служебного пользования).
Структура работы определена логикой, целью и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и трех приложений.
Образовательные информационные ресурсы и модели программно-аппаратных комплексов, необходимые для обучения пограничников информатике
Заболотский В.П. отмечает, «что информатика как предмет обучения не может в точности совпадать с информатикой как наукой» [37], это утверждение объясняется тем, что содержание любой учебной дисциплины является педагогической адаптацией основ науки, передаваемых слушателю вместе с системой знаний, умений и навыков этой области. При этом технология обучения накладывает некоторые ограничения на форму проведения занятий и продолжительность учебной дисциплины, что тоже вносит свои коррективы в структуру информатики как предмета изучения.
Поэтому информатика как учебная дисциплина в зависимости от варианта адаптации материала изучает подмножество знаний науки информатики, представленных в классификации на рисунке 1. Это характерно и для учебной дисциплины информатика, изучаемой пограничниками, она выборочно с учетом специфики пограничной деятельности затрагивает тематики, представленные в классификации.
Базис учебной программы дисциплины информатика образовательной организации пограничного профиля аналогичен гражданским вузам, для которых информатика не является профильным предметом. Различия проявляются в прикладных специальных тематиках, отмеченных на рисунке – в модуле «Теоретические основы информационной безопасности» для образовательной организации пограничного профиля характерно изучение специфических нормативных документов по информационной безопасности, актуальных для силовых ведомств; – в модулях «Информационные ресурсы» и «Информационные и телекоммуникационные системы» проявляется специфика применяемых в пограничной деятельности баз данных и специализированных средств информационных технологий.
Упомянутые модули курса информатики образовательной организации пограничного профиля изучают специфические информационные объекты, применяемые в пограничной деятельности, поэтому соответствующие разделы учебной дисциплины требуют уникальных подходов к их реализации. Также стоит отметить, что средства информационных технологий, применяемые в пограничной деятельности, интенсивно развиваются, поэтому модуль «Прикладная информатика» современного курса информатики пограничного вуза не только уникален, но и требует постоянной актуализации [118].
Таким образом, одной из особенностей учебной дисциплины информатика образовательных организаций пограничного профиля является наличие в ее структуре уникальных учебных модулей, изучающих специфические информационные технологии пограничной деятельности.
С другой стороны, для схожих с гражданскими вузами модулей курса информатики можно использовать зарекомендовавшие себя сторонние методики обучения и, самое главное, внешние методические материалы, в том числе и открытые информационные ресурсы. Эта особенность учебной дисциплины информатика пограничных вузов позволяет в базовом модуле «Теоретическая информатика» в фундаментальных вопросах, лежащих в основе применения любых информационных технологий, применять сторонние методики и средства обучения.
Отдельно стоит выделить характерную особенность курса информатики образовательных организаций пограничного профиля, обусловленную различиями в первоначальной подготовке абитуриентов. Аналогичную особенность выделяют у абитуриентов образовательных организаций, в которых информатика не является профильным предметом [63; 64]. Информатика в образовательных организациях пограничного профиля не является дисциплиной, оцениваемой при поступлении, это ведет существенным различиям в уровнях подготовки курсантов (слушателей) по этому предмету.
Из обозначенной особенности следует необходимость выравнивания знаний курсантов (слушателей) пограничников, в особенности на первом курсе. Обозначенная ситуация усугубляется привлечением курсантов к организации несения внутренней службы, что приводит к возможным санкционированным пропускам занятий с последующей необходимостью самостоятельного восстановления пропущенного материала. В качестве основной формы занятий, позволяющей устранить различия в базовом уроне подготовки и восполнить материал пропущенных занятий, Козлов О.А. выделяет самостоятельную работу с учебно-методическим комплексом по дисциплине информатика [54].
Следующей особенностью современного курса информатики является активное применение в обучении средств информационных технологий, начиная с компьютеров, являющихся одним из базовых объектов изучаемых дисциплиной, заканчивая специальными программными комплексами обучения, функционирующими на базе информационных и телекоммуникационных систем.
Актуальным вариантом устранения потребности слушателей в учебно-методическом комплексе по информатике, ориентированном на самостоятельную работу, является создание его в формате обучающего автоматизированного комплекса. С учетом активного развития средств дистанционных технологий разумным является создание такого комплекса в системе дистанционного обучения.
Следующая особенность курса информатики образовательной организации пограничного профиля связана с применением в процессе обучения рейтинговой оценки деятельности слушателей (курсантов). Рейтинговая оценка представляет свертку основных показателей эффективности обучения и формируется на основе частных оценок, выставляемых различными преподавателями. Внедрение такой оценки приводит к необходимости автоматизации данной задачи. Для полноценной автоматизации комплексной оценки необходима единая автоматизированная система, содержащая средства текущего контроля и учета выполнения промежуточных заданий и других показателей успеваемости курсантов. Современные программные средства, в частности системы дистанционного обучения, потенциально позволяют решетить эту частную задачу.
Прямым следствием перечисленных особенностей является очередная особенность современного курса информатики – высокая потребность в учебно-методическом комплексе, ориентированном на самостоятельную подготовку и реализованном на основе дистанционных технологий в современной системе дистанционного обучения.
Дистанционные технологии, используемые в обучении информатике
Как видно из таблицы 6 дистанционная технология как форма обучения признана на нормативном уровне практически для всех государств – участников СНГ за исключением двух стран. В Армении и Узбекистане отсутствует на нормативном уровне понятие дистанционной технологии (формы) обучения. Данный факт может негативно сказаться на задаче внедрения дистанционных технологий в процесс обучения пограничников этих двух стран.
Также стоит отметить, что во многих государствах – участниках СНГ реализуется продвижение дистанционных технологий в рамках отдельных государственных инициатив [113].
В России утверждена концепция создания и развития единой системы дистанционного образования [95], которая в частности ориентирует на государ 71 ственном применение дистанционных технологий при обучении «офицеров и солдат срочной службы МВД и погранвойск». Также в России на нормативном уровне определен порядок использования дистанционных технологий в образовательном процессе [100].
В Белоруссии внедрены программы «Информатизация системы образования» (1998–2002 гг.), «Комплексная информатизация системы образования Республики Беларусь на 2007–2010 гг.», а также «Государственная программа развития инновационного образования на 2008–2010 гг. и на перспективу до 2015 г.», и «Стратегия развития информационного общества в Республике Беларусь на период до 2015 г.» (подпрограмма «Электронное обучение и развитие человеческого капитала»).
В Казахстане утверждены Правила организации учебного процесса по дистанционным образовательным технологиям (постановление Правительства Республики Казахстан от 19 января 2012 года № 112 «Об утверждении Правил организации учебного процесса по дистанционным образовательным технологиям») и действуют стандарты «Организация дистанционного обучения. основные положения» (ГОСО РК 5.03.004-2006) и «Технические и программные средства дистанционного обучения. Общие технические требования» (СТРК 34.016-2004).
На Украине действует положение о дистанционном обучении [98], также сформулирована концепция развития системы дистанционного обучения Укра ины [56]. Данная концепция отдельно ориентирует применение дистанционных технологий в системе повышения квалификации пограничников военнослужащие срочной службы Вооруженных сил Украины, МВД Украины и погранвойск Украины» и «ожидаемые результаты создания системы дистанционного образования в Украине: создание специальных курсов дистанционного обучения, направленных на повышение квалификации и переподготовку кадров». Подводя промежуточные итоги можно утверждать, что образовательная политика стран СНГ направлена на внедрение дистанционных технологии, это подтверждает совместное решение о плане взаимодействия по расширению применения дистанционных образовательных технологий [128]. Наличие перечисленных государственных программ подтверждает готовность государств – участников СНГ в рамках первой нормативной правовой компоненты.
Вторая компонента готовности к внедрению дистанционных технологий обуславливается наличием в государстве сформировавшейся инфраструктуры информационного общества, основные индикаторы которого представлены в отчете Международного союза электросвязи [176]. Анализ ключевых индикаторов представлен в таблице 7.
В таблице 7 выделены низкие индикаторы инфраструктуры информационного общества Киргизии и Узбекистана. Для Таджикистана и Туркменистана в отчете не представлены данные, что также говорит о низком уровне развития инфраструктуры информационного общества в этих государствах. Высокий уровень развития инфраструктуры информационного общества для остальных государств – участников СНГ свидетельствует о готовности этих государств к применению дистанционных технологий, в том числе и для обучения пограничников.
Готовность России, Украины и Белоруссии к внедрению дистанционных технологий в образовательных процесс пограничных ведомств также подтверждают результаты анализа наличия национальных программных решений в области дистанционных технологий. Анализ проведен на основе данных отчета о рынке дистанционного обучения в рамках проекта «Smart-Edu» [32] и представлен
Гистограмма, представленная на рисунке 11, свидетельствует о том, что для России, Украины и Белоруссии построение систем дистанционного обучения пограничников возможно на основе национальных программных решений, являющихся более предпочтительными с точки зрения информационной безопасности. Для остальных государств – участников СНГ интересными являются международные программные средства с открытыми исходными кодами. Наличие национальных программных решений в области дистанционных технологий также подтверждает высокий уровень инфраструктуры информационного общества этих трех государств.
Третья компонента готовности государств к внедрению дистанционных технологий обуславливается наличием необходимой для этого научно-методической базы. Данная компонента носит глобальный характер – научные труды исследователей различных стран СНГ доступны всем государствам – участникам СНГ. Сегодня можно утверждать, что необходимая научно-методическая база сформирована. Рассмотрим наиболее известные фундаментальные работы, обеспечивающие в научном и методическом плане возможность внедрения дистанционных технологий.
В России большая работа по исследованию методики применения дистанционных технологий проведена на базе Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ) Андреевым А.А. и Сол-даткиным В.И., ключевые результаты работы опубликованы в многочисленных изданиях, посвященных дидактике дистанционной технологии [2; 3; 5; 46].
Упомянутые работы, проведенные в МЭСИ по исследованию и обеспечению задачи применения дистанционных технологий, оценены на межгосударственном уровне – в мае 2012 г. Совет глав правительств СНГ принял решение о придании МЭСИ статуса базовой организации государств – участников Содружества Независимых Государств в области дистанционного и электронного обучения [130]. Согласно решения основными направлениями деятельности базовой организации являются изучение, обобщение, распространение опыта развития дистанционного и электронного обучения с учетом современных мировых тенденций; подготовка, переподготовка и повышение квалификации специалистов в сфере дистанционного и электронного обучения; разработка рекомендаций, методических, аналитических, информационных материалов.
Проектирование образовательных информационных ресурсов по информатике
Также на основе этой же технологии были разработаны модели, позволяющие обучать частным задачам применения ПАК при решении типовых геоинформационных задач и задач, обусловленных применением баз данных и электронных таблиц в пограничной деятельности:
Применение перечисленных учебных моделей ПАК, созданных на основе эмуляции интерфейса, в образовательном процессе позволяет проводить обучение в отсутствии реальных комплексов, формируя у слушателей первичные умения и навыки применения изучаемых комплексов в рамках выполнения типовых частных задач, описываемых последовательными линейными алгоритмами. Для методического обеспечения обучения на базе учебных моделей ПАК, созданных на основе эмуляции интерфейса, потребовалось сформировать учебно-методические рекомендаций по выполнению частных задач и лабораторных работ, подробно описывающие алгоритмы выполнения типовых частных задач на комплексе. В зависимости от конкретной учебной модели ПАК данные методические рекомендации реализованы либо в виде отельного ОИР, либо интегрированы в виде справочной системы. Поэтому в рамках исследования для обеспечения применения перечисленных учебных моделей ПАК, созданных на основе эмуляции интерфейса, были сформированы учебно-методические рекомендации для слушателей по выполнению лабораторных работ по модулям «Использование баз данных и электронных таблиц в пограничной деятельности» и «Геоинформационное обеспечение пограничной деятельности».
Однако у описанной технологии к созданию учебных моделей ПАК, основанной на эмуляции интерфейсов, имеются некоторые технические недостатки, сужающие область ее применения. Так во многих программных средствах выполнение одной и той же операции возможно несколькими способами. Эмуляция интерфейсов программ, в которых даже простые операции могут выполняться многими способами, превращается в сложную с точки зрения формального описания последовательности переходов задачу. Разработчикам эмуляции приходится учитывать всевозможные варианты выполнения каждой операции, а также все варианты применения комплексных инструментов при последовательном взаимодействии пользователя с интерфейсом. Этот недостаток применения эмуляции интерфейсов обусловлен тем, что в основе эмуляции лежит упрощенный алгоритм, моделирующий работу реального ПАК и анализирующий действия пользователя.
Формирование комплексных умений и навыков применения ПАК, выходящих за область решения типовых частных задач, выполняемых на основе последовательных линейных алгоритмов, возможно на основе реальных комплексов или учебных моделей ПАК, созданных на основе применения виртуальных машин.
Второй подход к созданию учебных моделей ПАК лишен упомянутого недостатка. Он построен на применении технологии виртуализации программного обеспечения или «виртуальных машин». Среди программного обеспечения виртуализации стоит отметить продукты Vmware Workstation, Virtualbox, Microsoft Virtual PC. Упомянутые средства позволяют поверх базовой операционной системы, установленной на компьютере, запустить гостевую виртуальную операционную систему. При этом платформы основной и гостевой операционных систем могут различаться.
В силу того, что большинство современных ПАК функционирует на ОС семейства Microsoft Windows или Linux (рисунок 31), то виртуализация таких комплексов является возможной и перспективной.
Технология проектирования моделей ПАК, созданных на основе применения виртуальных машин, предполагает установку в качестве гостевой ОС – ОС ПАК и специального программного обеспечения, решающего основные функциональные задачи ПАК. В случае, если реальный комплекс содержит специальные периферийные устройства, то на гостевую ОС также необходимо установить программное обеспечение, которое будет эмулировать работу подобных аппаратных средств (рисунок 34).
В случае реализации описываемого подхода возможно создание виртуальной машины, полностью реализующей функционал исходного ПАК. При этом эмулируется только работа периферийных устройств в рамках определенного круга учебных задач. Специальное программное обеспечение, установленное на виртуальной машине, идентично применяемому в исходных ПАК, благодаря чему такой подход лишен упомянутых недостатков эмуляции интерфейса.
Идея технологии проектирования учебных моделей программно-аппаратных комплексов, созданных на основе применения виртуальных машин
Для использования учебных моделей ПАК, основанных на применении виртуальных машин, в дистанционном обучении необходимо обеспечить возможность самоконтроля качества выполнения слушателем типовых задач. Эту цель можно достичь, добавив в состав виртуальной машины специальное программное средство для формирования учебной обстановки и проверки изменения состояния базы данных, хранящей результаты деятельности оператора ПАК.
С учетом вышеизложенного можно сформулировать основные этапы технологии проектирования учебных моделей программно-аппаратных комплексов, основанных на применении виртуальных машин.
Экспериментальная проверка эффективности разработанной системы повышения квалификации пограничников в области информатики
Для установления степени соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми значениями был применен критерий 2. Применение критерия допустимо, в силу того, что требование об ограничении количества ожидаемых частот ( 20%), меньших 5, выполняется. В таблице 22 таких ожидаемых частот нет.
В результате применения критерия 2 уровень значимости (p) составил 0,011 (p 0,05). Это говорит о наличии статистически-значимых связей между исследуемой переменной «уровень» в рамках рассматриваемых групп. Иначе говоря, достоверность различий характеристик первой экспериментальной и контрольной групп по статистическому критерию 2 равна 95% и нами установлено статистическое различие конечных состояний контрольной и экспериментальной группы № 1.
Для подтверждения достоверности различия конечных состояний исследуемых групп возможно применить непараметрический критерий сравнения средних рангов двух групп U-Манна-Уитни [74].
При сравнении результатов выходного контроля контрольной группы и экспериментальной группы № 1 (сравнение IIа) по критерию U-Манна-Уитни получены следующие результаты. Средний ранг контрольной группы составил 24,60, экспериментальной группы № 1 – 33,55. Уровень значимости составил 0,041 (p 0,05). Это говорит о наличии статистически-значимых различий между исследуемыми группами.
Применение t-критерия Стьюдента для сравнения результатов выходного контроля не возможно в силу статистически значимого отличия наблюдаемого распределения от нормального (уровень значимости, рассчитанный по критерию Колмогорова-Смирнова 0,05).
Подытожим частный полученный результат сравнения конечных состояний исследуемых групп. Применение критериев 2 и U-Манна-Уитни подтвердило различие конечных состояний контрольной группы и экспериментальной группы № 1.
Для определения достоверности совпадений или различий конечного состояний контрольной группы и экспериментальной группы № 2 (сравнение IIб) также применим критерий однородности 2.
На основе данных о результатах выходного контроля групп (таблица 20) для расчета значения 2 необходимо построить таблицу сопряженности (таблица 23).
Для установления степени соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми значениями был применен критерий 2. Применение критерия допустимо, в силу того, что требование об ограничении количества ожидаемых частот ( 20%), меньших 5, выполняется. В таблице 22 таких ожидаемых частот нет.
В результате применения критерия 2 уровень значимости (p) составил 0,640 (p 0,05). Это говорит об отсутствии статистически-значимых связей между исследуемой переменной «уровень» в рамках рассматриваемых групп. Иначе говоря, конечные состояния контрольной группы и экспериментальной № 2 статистически не отличаются.
Для подтверждения достоверности различия конечных состояний исследуемых групп возможно применить непараметрический критерий сравнения средних рангов двух групп U-Манна-Уитни [74].
При сравнении результатов выходного контроля контрольной группы и экспериментальной группы № 2 (сравнение IIб) по критерию U-Манна-Уитни получены следующие результаты. Средний ранг контрольной группы составил 29,72, экспериментальной группы № 2 – 30,27. Уровень значимости составил 0,903 (p 0,05). Это говорит об отсутствии статистически-значимых различий между исследуемыми группами.
Применение критериев 2 и U-Манна-Уитни подтвердило совпадение конечных состояний контрольной группы и экспериментальной группы № 2.
Подводя итоги педагогического эксперимента, выделим наиболее значимые полученные результаты и проанализируем их с точки зрения гипотезы исследования.
1. Первый шаг педагогического эксперимента позволил установить совпадение исходных состояний исследуемых групп на основе критериев 2 и U-Манна-Уитни. Иначе говоря, можно утверждать, что начальный уровень подготовки во всех трех исследуемых группах одинаков. Поэтому проведение последующих сравнений конечных состояний исследуемых групп на следующих шагах эксперимента допустимо.
2. Подтвержденная в рамках третьего этапа эксперимента гипотеза (критерии 2 и U-Манна-Уитни) о различии конечных состояний контрольной группы и экспериментальной группы № 1 (сравнение IIа) с учетом более высоких результатов слушателей экспериментальной группы № 1 (в частности, более высокий средний ранг) позволяют говорить о эффективности предложенной системы обучения, построенной в соответствии с разработанной моделью системы повышения квалификации пограничников по информатике (I этап внедрения системы), в сравнении с сформировавшейся классической очной технологией (контрольная группа). Как следствие, можно утверждать, что такие средства обучения как локальные ОИР и учебные модели ПАК, разработанные в рамках исследования на основе предложенных технологий и активно применяемые на первом этапе внедрения системы для сопровождения очного обучения, существенно улучшают качество подготовки пограничников.
3. Подтвержденная в рамках третьего этапа педагогического эксперимента гипотеза (критерии 2 и U-Манна-Уитни) о совпадении конечных состояний контрольной группы и экспериментальной группы № 2 (сравнение IIб) позволяет утверждать, что система обучения, построенная на основе разработанной в рамках исследования модели системы повышения квалификации пограничников по информатике (II этап внедрения системы), позволяет реализовывать сформулированные цели обучения на основе активного применения дистанционных технологий. При этом стоит отметить, что уровень получаемых на основе дистанционной технологии знаний соответствует уровню характерному для классической очной технологии (контрольная группа). Это позволяет утверждать, что применение локальных ОИР и учебных моделей ПАК положительно сказывается на качестве образовательного процесса и позволяет нивелировать падение дидактического потенциала курса информатики, обусловленного сокращением очных занятий.
Проведенный эксперимент подтвердил гипотезу исследования и показал, что применение разработанной модели способствует регуляризации повышения квалификации пограничников в области информатики, снижению времени отрыва пограничников от выполнения служебной деятельности, формированию у пограничников профессиональных качеств, необходимых для применения постоянно обновляемых автоматизированных систем и ПАК в служебной деятельности, а также адекватного представления о возможностях и преимуществах современных информационных технологий.