Отличительными чертами современной системы высшего образования являются интенсивная разработка и широкое внедрение в учебный процесс новейших достижений теоретической и прикладной информатики. Одним из значимых результатов текущего этапа эволюции образовательных технологий и одновременно технологическим достижением информатизации образования стало создание во всех вузах информационно-образовательной среды (ИОС) [1, 2]. Функциональные возможности ИОС в вопросах реализации компетентностного подхода к подготовке магистров информационных технологий в значительной степени зависят от качества электронных образовательных ресурсов (ЭОР) [3, 4].
В настоящее время ЭОР являются составной частью системы методического обеспечения образовательного процесса и представлены электронными материалами, имеющими учебно-методическое, организационно-инструктивное, нормативно-регламентирующее, информационно-справочное и контролирующее назначение [5]. Эволюция ЭОР под воздействием комплекса факторов и условий развивающегося информационного общества стимулирует непрерывное обновление образовательных технологий. В теории и методологии информатизации образования ЭОР рассматриваются в качестве системообразующего структурного элемента методической системы обучения, играющего важную роль в синтезе дидактических компонентов учебного процесса [6]. Интерес к технологиям разработки и применения инновационных ЭОР существенно вырос в 2020 г. на этапе пика первой волны пандемии, когда был зафиксирован массовый переход вузов на режим дистанционного обучения.
Проблемы разработки и практического использования ЭОР с учетом растущих требований ФГОС к качеству обучения нашли отражение в работах В.Н. Гуляева, М.В. Лапенок, Н.В. Молотковой, И.В. Роберт, В.А. Трайнева и других известных ученых. Значительно меньше внимания в педагогических исследованиях уделяется вопросам развития методов дидактического проектирования ЭОР на основе междисциплинарного подхода. Данное положение дел объясняется спецификой междисциплинарных знаний и сложностью их экстрагирования, формального отображения и анализа на различных этапах разработки методической документации. Между тем, как показали последние педагогические исследования [7–9], обоснованный учет междисциплинарных связей при разработке и реализации образовательных программ следует рассматривать как доминирующий фактор повышения качества подготовки инженерных кадров в формате компетентностного подхода.
Цель статьи – раскрыть структуру и содержание подходов к междисциплинарному дидактическому проектированию ЭОР в составе методической системы обучения будущих магистров информационных технологий.
Для определённости задачи исследования ограничимся направлением подготовки магистратуры 09.04.03 «Прикладная информатика» (профиль «Медицинская информатика»). В интересах успешной реализации указанной магистерской программы в условиях педагогического университета требуется создать комплект учебно-методической документации с соответствующим набором проверенных на практике инновационных ЭОР.
Для обеспечения корректности проецирования понятия «Междисциплинарность» в область дидактического проектирования ЭОР в качестве опорной учебной дисциплины выберем дисциплину «Методология и технология проектирования информационных систем» (обязательная часть базового блока), а в качестве вспомогательной (дополнительной) – дисциплину «Основы медицинской информатики» (вариативной часть базового блока) основной образовательной программы (ООП).
Объектом исследования в статье является группа ЭОР, которые в соответствии с принятой в информатизации образования классификацией [3] могут быть отнесены к электронным изданиям учебного назначения. Электронные издания сегодня наделяются дополнительными аналитическими функциями, характерными для автоматизированных обучающих систем, в частности функциями выбора оптимальной образовательной траектории и контроля качества обучения через выполнение проектных работ и последующее электронное тестирование студентов. Подобные ЭОР активно развиваются и широко используются в учебном процессе профильных университетов [8].
Перспективные ЭОР должны соответствовать традиционным методическим требованиям, иметь педагогическую целесообразность в применении по конкретному направлению подготовки, быть адекватными возрастным особенностям обучаемых, вариативными, ориентированными на профессиональный выбор обучающегося и соответствовать технологическим возможностям существующей ИОС университета [1]. Анализ сложившейся педагогической практики в условиях широкого применения сетевых технологий позволил дифференцированно выделить перспективные для развития характеристики ЭОР, в которых может быть реализован их большой дидактический потенциал [5, 9]: индивидуальность, интерактивность и адаптивность обучения, наглядное моделирование, междисциплинарность, системность и структурно-функциональную связанность представления учебного материала.
В известных педагогических работах вопросы разработки ЭОР рассматриваются, как правило, в контексте традиционного дидактического проектирования, в основе которого лежат принципы подбора и систематизации материала, отбора методов и средств обучения, функционирующих на базе ИКТ [6]. Результаты дидактического проектирования обычно регламентированы и отвечают нормативным требованиям ФГОС и направленности обучения. Вслед за Л.А. Юргиной [10] дидактическое проектирование будем рассматривать как составляющую целостного процесса педагогического проектирования, сущность которого заключается в целостном решении задач обучения и прохождением этого решения поэтапно через три уровня проектирования: моделирование; проектирование; конструирование.
Анализ и обобщение результатов педагогических исследований, представленных в работах [8, 10, 11], и накопленного опыта профессиональной деятельности [4, 12] дают основание выделить базовые принципы дидактического проектирования учебного процесса, в который интегрируются ЭОР:
1) принцип адекватности, означающий, что в проекте должны быть отражены нормативные требования к компетенциям обучающихся и механизм их поэтапного формирования в реальном учебном процессе с учетом полного набора факторов и условий обучения;
2) принцип системности, который проявляется в многообразии определения состава, структур, целей проекта, его компонентов и задач проектирования, а при реализации предполагает рассмотрение целостной модели: «объект управления – управляющая система – внешняя среда»; при этом выбор стратегии проектирования, набора проектировочных действий и инструментальных средств осуществляется ситуативно на основе комплексного учета требований к проекту и взаимосвязей между его компонентами;
3) принцип поэтапности, который предполагает, что задачи проектирования должны рассматриваться в рамках принятой концептуальной модели совместно с учетом логических, временных и информационных связей без нарушения их внутренней структуры;
4) принцип научности содержания, предусматривающий раскрытие диалектических закономерностей и причинно-следственных связей между предметами, явлениями, процессами и событиями, а также обязательное включение в содержание обучения только актуальной информации, отвечающей современному уровню развития науки, техники и технологий;
5) сочетание коллективных и индивидуальных форм организации учебной деятельности с учетом базовой подготовки, возрастных особенностей и потребностей обучающихся;
6) принцип вариативности методов, средств и форм обучения (в рамках нормативных требований и условий обучения);
7) принцип активизации познавательной деятельности, предусматривающий побуждение обучающихся к энергичному, целенаправленному учению, преодолению пассивной и типичной деятельности, спада и застоя в умственной работе; при этом преследуется цель – формирование активности обучающихся, повышение качества учебно-воспитательного процесса через разнообразие форм, методов и средств обучения, выбор таких их сочетаний, которые стимулируют активность и самостоятельность обучающихся, повышают уровень мотивации к освоению учебного материала;
8) интеграция возможностей ЭОР и дидактического потенциала конкретного качественного уровня (классического, неклассического, постнеклассического) процесса обучения в рамках концептуальных, целевых и технологических императивов последнего [6].
В классических работах, посвященных методологическим вопросам дидактического проектирования ЭОР, принято выделять два базовых уровня проектирования: теоретико-методологический и технологический [13]. Известный методический приём можно считать обоснованным, поскольку на его основе открывается возможность структурировать предметную область, выделить объект и предмет исследования и дифференцировать применяемый методический аппарат.
Теоретико-методологический уровень дидактического проектирования включает в себя целенаправленную исследовательско-аналитическую деятельность по обоснованию назначения и структуры ЭОР, отбору содержания контента. Технологический уровень предполагает деятельность по практической реализации и апробации концепции ЭОР с применением известных методов и инструментария теории информационных систем. Одновременно отметим, что грань между указанными уровнями проектной деятельности в силу многоаспектности, распараллеливания и итерационности процедур проектирования ЭОР во многих случаях носит условный характер. Сегодня определяющее влияние на результаты проектирования оказывают вопросы выбора среды проектирования с функционально полным набором инструментальных средств (баз данных, моделей, паттернов, сервисов). В этой связи представляется перспективным изучение возможности постановки и интерпретации задач дидактического проектирования ЭОР на теоретической платформе интегративного подхода [8].
Предположим, что проектируемый ЭОР представляет собой междисциплинарный дидактический модуль (МДМ), являющийся структурным компонентом учебно-методичес-кого комплекса опорной дисциплины «Методология и технология проектирования информационных систем». При этом МДМ ориентирован на задачи информационно-аналитической и методической поддержки проектной деятельности обучающихся в области создания и исследования медицинских информационных систем (МИС), на закрепление пройденного материала и формирование у магистрантов прикладных умений и навыков. На МДМ также возлагаются функции информационной поддержки и контроля самостоятельной работы магистрантов в рамках сквозной учебной дисциплины «Научно-исследовательская работа».
Выделим основные функциональные задачи МДМ:
1) формализация требований ФГОС к компетенциям выпускника магистратуры;
2) идентификация профиля обучающегося;
3) формирование индивидуального задания на выполнение проекта МИС с детализацией массива исходных данных и ограничений;
4) предоставление доступа обучающегося к специализированному электронному контенту учебно-методического характера и справочного характера;
5) аналитическая поддержка задач прогностической оценки качества и экономической эффективности проекта МИС;
6) генерация контрольных тестовых заданий по теоретическому материалу;
7) обеспечение электронного тестирования обучающегося в интересах текущего контроля и самоконтроля знаний, умений и навыков;
8) обеспечение интерактивного доступа ведущего преподавателя к результатам учебной и проектной деятельности обучающихся и к рабочим материалам проекта МИС.
Анализ перечисленных функций дает основание для определения компонентного состава МДМ. В числе функциональных компонентов МДМ укажем следующие:
1. Информационный контент (учебные материалы в виде тематических модулей, списки рекомендуемой литературы, видеоматериалы, презентации, ссылки на интернет-ресурсы, объявления).
2. Банк общекультурных и профессиональных компетенций (с указанием элементов дисциплинарного влияния).
3. Базу библиографии учебной и учебно-методической литературы.
4. Базу нормативно-правовых документов и справочных данных, типовых форм (шаблонов) проектных и эксплуатационных документов.
5. Блок типовых архитектурных, технологических, проектных и других решений.
6. Блок идентификации уровня подготовки и профиля обучающегося и выбора рациональной траектории обучения.
7. Вычислительные калькуляторы для производства экономических расчетов.
8. Вычислительные калькуляторы для анализа и оптимизации проектных решений.
9. Вычислительные калькуляторы для расчета и оценки системных показателей МИС.
10. Банк контрольных вопросов и тестовых заданий для основных разделов предметной области опорной дисциплины.
11. Расширенный глоссарий междисциплинарной предметной области.
12. Банк творческих заданий междисциплинарного характера для закрепления материала и развития актуальных профессиональных умений и практических навыков.
13. Базу междисциплинарных заданий для самостоятельной работы студентов.
14. Банк корректировки моделей, алгоритмов и процедур с учетом особенностей междисциплинарных областей знаний и требований задания на создание МИС.
15. Банк моделей компетентностного портрета выпускника магистратуры.
16. Интерфейс пользователя с набором расширенных информационно-аналитических функций.
17. Модули и инструменты реализации обратной связи с пользователем, администратором сервиса или ведущим преподавателем учебной дисциплины.
18. Дополнительные блоки, выполняющие вспомогательные функции.
Таким образом, с одной стороны, МДМ представляет собой относительно автономный модуль методической системы обучения магистрантов, имеет явно выраженные дидактические свойства, отражающие механизм реализации в учебном процессе принятой образовательной технологии. С другой стороны, МДМ – это электронный образовательный ресурс. В этой связи общую задачу проектирования МДМ следует рассматривать в двух аспектах: с позиций дидактики и с позиций теории информационных систем. Дополнительно отметим, что в соответствии с логикой учебного процесса структура МДМ должна обладать кибернетическими свойствами, то есть в структуре МДМ должны присутствовать компоненты, реализующие известный принцип обратной связи [2].
Примем допущение, что в нашей работе рассматривается задача междисциплинарного дидактического проектирования МДМ с частично заданной структурой. Тогда в соответствии с рекомендациями системного подхода к исследованию сложных динамических систем в структуре МДМ можно выделить: неизменяемую подсистему, вариативную (изменяемую) подсистему и пользовательский интерфейс.
На рис. 1 показана укрупненная структура МДМ.
В состав неизменяемой (при проектировании) подсистемы МДМ включим компоненты из приведенного выше списка с порядковыми номерами 1,…,10. К вариативной (изменяемой) подсистеме МДМ отнесем блоки 11,…15, содержание которых дополняется и корректируется в процессе междисциплинарного проектирования. Это следующие компоненты: глоссарий междисциплинарной предметной области; набор междисциплинарных заданий для самостоятельной работы, банк алгоритмов, моделей и проектных решений, отражающих междисциплинарность требований расширенной предметной области; банк моделей компетентностного портрета выпускника магистратуры.
После прохождения тестирования и верификации разработанный МДМ должен быть интегрирован в ИОС университета и согласованно работать с базами данных и МДМ других учебных дисциплин ООП. Унификация проектируемого МДМ достигается на основе применения стандартной платформы (оболочки) и унифицированного набора инструментов для хранения, преобразования и визуализации информации. Расширение функционала МДМ путем реализации аналитических функций (компоненты 6, 14 и 17), направленных на корректировку учебного процесса с учетом уровня подготовки, профиля, когнитивного стиля и запросов магистрантов, способствует интеллектуализации технологии обучения. Последнее дает основание классифицировать проект МДМ как разновидность интеллектуальных обучающих систем, наделенных элементами настройки, адаптации, самообучения.
Разработка и применение МДМ должны соответствовать рекомендациям ФГОС и отвечать требованиям целостности образовательного процесса, целям гармоничного развития личности обучающихся, содержанию, методам и формам обучения. Вместе с тем характеристики МДМ должны обеспечивать гибкую информационную, методическую и психолого-педагогическую поддержку многоаспектной подготовки будущих магистров информационных технологий.
Как известно, учебный процесс опирается на базовые принципы системности и интегративности, при реализации которых важную роль играет междисциплинарная интеграция знаний, умений и навыков. В этой связи одним из перспективных путей совершенствования подготовки будущих магистров информационных технологий в условиях цифровой трансформации общества является междисциплинарное проектирование учебного процесса, позволяющее реализовать принципы деятельностного, личностно-ориентированного и акмеологического подходов и осуществить выбор и согласование методов, средств и технологии обучения [11].
Под междисциплинарным дидактическим проектированием будем понимать деятельность ППС, направленную на разработку распределенного информационного ресурса для предметных областей нескольких дисциплин базового и профильного блоков ООП, осуществляемую в интересах реализации нормативных требований ФГОС к профессиональным компетенциям выпускников университета. Междисциплинарное проектирование осуществляется поэтапно путём решения цепочки информационно связанных проектных задач.
В основе технологии междисциплинарного дидактического проектирования учебного процесса лежат следующие положения.
1. Осуществляются выделение и формализованное описание набора нормативных общекультурных и профессиональных компетенций выпускника магистратуры в виде UML-диаграмм [12]. При этом в моделях компетентностного портрета дифференцированно представляются компетенции, которые формируются под воздействием нескольких дисциплинарных факторов.
2. Для оценки качества обучения магистрантов выделяются метрики (показатели), характеризующие сформированность нормативно заданных междисциплинарных компетенций с учетом результатов выполнения междисциплинарных проектных заданий и индивидуального тестирования.
Рис. 1. Укрупненная структура МДМ
3. Выбор методов, форм и средств обучения осуществляется с учетом выявленного уровня базовой подготовки и профиля магистранта. Процесс обучения предусматривает создание научно-педагогических, психологических и других условий для осуществления механизма комплексного воздействия дисциплинарных областей знаний.
4. Для выполнения проекта МДМ предусматривается командная (групповая) деятельность ведущих преподавателей, методистов, экспертов, программистов, объединенных в рабочую группу. При организации проектной деятельности специалистами рабочей группы используется накопленный опыт командной разработки ИТ-проектов [14].
5. На этапе анализа расширенной предметной области осуществляются: структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов); содержательное представление дисциплинарных областей знаний и междисциплинарных знаний.
6. Отражение в составе МДМ замкнутого цикла обучения по схеме: «цель обучения – подбор материала – изучение – закрепление – контроль качества обучения».
7. В основу методики междисциплинарного проектирования должны быть положены апробированные методы педагогического и технического проектирования соответственно учебного процесса и поддерживающих его информационных компонентов.
8. Сущности и содержанию междисциплинарного проектирования в большей степени соответствует итерационная схема организации проектных работ, отвечающая спиральной модели жизненного цикла информационной системы.
В интересах выявления особенностей структурных связей между компонентами системы междисциплинарного проектирования МДМ воспользуемся известной методологией функционального моделирования информационных систем в нотации IDEF0 [15].
На рис. 2 приведена контекстная диаграмма системы междисциплинарного проектирования МДМ. В соответствии с рекомендациями методологии функционального моделирования контекстная диаграмма (диаграмма 0-го уровня) позволяет представить систему проектирования в виде «черного ящика» с дифференцированным выделением входов, выходов, привлекаемых ресурсов, основных ограничений и условий проектирования.
Рис. 2. Контекстная диаграмма системы междисциплинарного проектирования МДМ
Рис. 3. Диаграмма 1-го уровня декомпозиции системы междисциплинарного проектирования МДМ в нотации IDEF0 (АПО – анализ предметной области)
На рис. 3 в нотации IDEF0 представлена диаграмма 1-го уровня декомпозиции системы междисциплинарного проектирования МДМ. На диаграмме (рис. 3) выделены четыре укрупненных функциональных блока, информационно связанных между собой.
В качестве входной информации диаграммы (рис. 3) системы проектирования рассматривается содержание рабочей программы опорной дисциплины (РП ОД) и рабочей программы дополнительной дисциплины (РП ДД).
По результатам выполнения блока 1 «Анализ расширенной предметной области» создается комплект документов КД-01, включающий: глоссарий расширенной предметной области; математические модели компетентностного портрета выпускника магистратуры; модели междисциплинарной области знаний.
По результатам реализации блока 2 «Выбор методических средств обучения» формируется комплект документов КД-02, который включает: методы и формы индивидуального обучения и текущего контроля; индивидуальное задание на самостоятельную работу и регламент его выполнения; тестовые задания и др.
По результатам реализации функционала блока 3 «Формирование контента и баз данных (БД)» формируется комплект документов КД-03, который включает: учебно-методические материалы, заполняются базы данных и банки методических материалов.
По результатам выполнения блока 4 «Сборка и настройка МДМ» определяется оптимальная структура и фиксируется контент МДМ, а также формируется комплект документов КД-04, который содержит окончательный вариант методики обучения магистрантов в виде описания, инструкций и рекомендаций.
Заключение
1. На примере синтеза МДМ учебной дисциплины «Методология и технология проектирования информационных систем» изучены структура и содержание системы междисциплинарного дидактического проектирования ЭОР.
2. Для успешного осуществления задач междисциплинарного проектирования ЭОР требуется методический аппарат, адекватный требованиям принятой концепции обучения и рационально сочетающий в себе методы и модели дидактического и технического проектирования, дополненные компонентами, которые поддерживают кибернетическую модель личностно-ориентированного обучения [12].
3. Освоение на практике интегративного подхода к задачам междисциплинарного дидактического проектирования ЭОР будет способствовать улучшению качества всех компонентов ООП по направлению магистратуры «Прикладная информатика» [14]. Формализация технологии интегративного подхода позволит сократить затраты времени ППС на разработку инновационных ЭОР и в перспективе на существующей базе ИОС университета создать унифицированную технологическую платформу для оперативной адаптации ООП в соответствии с меняющимися требованиями ФГОС и новыми условиями обучения.
Библиографическая ссылка
Надеждин Е.Н. ИНТЕГРАТИВНЫЙ ПОДХОД В МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2021. – № 4. – С. 199-206;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38640 (дата обращения: 27.04.2024).