В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Каратаевой Жанерке Рысбековны на тему «Интегрированный подход применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс» по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Информатики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Горбунова Надежда Александровна – кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор кафедры «Прикладная математика и информатика», Карагандинский национальный исследовательский университет им. академика Е.А. Букетова (г. Караганда, Республика Казахстан);
Сахипов Айвар Айтуарович – доктор философии (PhD), ассистент профессор школы Компьютерной инженерии, Astana IT University (г. Астана, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Григорьев Сергей Георгиевич – доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии образования, Московский городской педагогический университет, профессор департамента «Информатика, управление и технологии» (г. Москва, Российская Федерация);
Мнайдарова Светлана Сейтжановна – кандидат педагогических наук, доктор философии (PhD), старший менеджер отдела дополнительного профессионального образования частного учреждения «Центр педагогического мастерства» АОО «Назарбаев Интеллектуальные школы» (г. Астана, Республика Казахстан);
Баумуратова Диларам Бекбулатовна – доктор философии (PhD), старший преподаватель Педагогического института Международного университета Астаны (г. Астана, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Абильдинова Гульмира Маратовна - кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор кафедры «Информатика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан)
Джелал Карача – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, заведующий кафедрой компьютерных технологий Аксарайского университета (Аксарай, Турция)
Защита состоится: 11 марта 2026 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D015 – Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам» по образовательной программе «8D01511 – Информатика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета планируется в смешанном (онлайн и офлайн) формате.
Ссылка: https://surl.li/qloaqv
Адрес: г. Астана, ул. К. Сатпаева 2, Главный корпус, ауд. № 302.
Аннотация (рус.): Современные глобальные вызовы — изменение климата, истощение традиционных энергоресурсов и рост потребности в устойчивых технологиях — в сочетании с быстрым развитием информационных технологий в производстве и образовании создают необходимость интеграции знаний и навыков. Концепция перехода Республики Казахстан к «зеленой экономике», утвержденная Указом Президента РК от 30 мая 2013 года №577 и изменениями от 10.06.2024 №568, акцентирует внимание на развитии электроэнергетики, в том числе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и формировании квалифицированных кадров для устойчивого развития. В пункте 4 Концепции подчеркивается необходимость экологического образования и повышения культуры населения и бизнеса. Учебные заведения всех уровней должны стать пространствами для получения экологических знаний и практического опыта. Это требует пересмотра учебных программ, внутренних регламентов, организационной культуры, подходов к управлению и направления научных исследований. Создание устойчивой образовательной среды — экошколы, экоколледжа или «зеленого» кампуса — способствует формированию профессиональных навыков и компетенций у студентов и педагогов. Образовательные технологии эволюционировали от учебного радио и телевидения до интерактивных симуляторов и геймифицированных образовательных платформ . Цифровые инструменты увеличивают вовлеченность и мотивацию студентов, а адаптивное тестирование и системы обратной связи подтверждают эффективность технологического обучения. мета-анализ показал, что предпочтение отдается традиционному образованию, а не технологическому, но при правильной интеграции технологии могут улучшить результаты. Глобальная цифровизация формирует цифровую культуру, требующую модернизации профессионального образования и готовности использовать технологические новации для развития ключевых профессионально значимых компетенций. Основной фактор перехода к цифровой экономике — формирование высококвалифицированного человеческого капитала с цифровой грамотностью. Образование в этой сфере нуждается в усиленном контроле, управлении, государственной поддержке, стимулировании и инвестициях. Цифровая трансформация и «зеленая» энергетика взаимосвязаны и требуют подготовки специалистов на их пересечении . Междисциплинарный подход объединяет инженерные, экономические, правовые и экологические аспекты, обеспечивая комплексное понимание устойчивого развития. Повышенный спрос на экологичные информационно-технологические решения, включая умные энергосети (Smart Grid), энергоэффективные дата-центры и IoT-системы мониторинга, подчеркивает необходимость включения принципов ВИЭ в образовательные программы вузов. Крупные корпорации, такие как Google, Microsoft и Amazon, инвестируют в «зеленые» инициативы, создавая спрос на IT-специалистов с компетенциями в области устойчивой энергетики. Технологическая конвергенция приводит к использованию искусственного интеллекта, машинного обучения и больших данных для оптимизации генерации и распределения энергии из ВИЭ. Блокчейн применяется в децентрализованных энергосистемах, а алгоритмы машинного обучения прогнозируют производство солнечной и ветровой энергии. Это требует от ИТ-специалистов владения не только техническими навыками, но и понимания основ энергетики. Государственная политика ЕС, США и Китая, а также внедрение ESG-стандартов, усиливают потребность в квалифицированных кадрах. Интеграция ВИЭ в образовательные программы IT-направлений как майнор-курс позволяет готовить специалистов, способных разрабатывать технологические решения для «зеленой» энергетики, что соответствует целям ООН по чистой энергии (SDG 7) . ЮНЕСКО подчеркивает потенциал ИКТ для ускорения развития, сокращения цифрового неравенства и формирования инклюзивных обществ знаний. Международное агентство по возобновляемой энергии (IRENA) акцентирует внимание на подготовке кадров и развитии компетенций в ВИЭ. Несмотря на образовательные инициативы, сохраняется кадровый дефицит специалистов смежных областей. Исследования отечественных ученых, таких как Абильдинова Г.М., Айтымова А.М., Альжанов А.К., Нугуманова А., Сутула М., Зулпыхар Ж.Е., Серікбаева А., Нурбекова Г., Кариева К. внесли вклад в методическое сопровождение цифровизации образования. Фундаментальные исследования Бурухиной Т.Ф., Голубевой Н.В., Дьюи Д., а также зарубежных педагогов Ушинского, Локка, показали эффективность междисциплинарного взаимодействия. Интеграция возобновляемой энергетики и ИТ привела к исследованиям применения IoT и кибербезопасности. Проблемы нормативно-правового регулирования также активно изучаются. Современные подходы к интегрированному обучению подчеркивают его эффективность в учебных заведениях. Исследования в области возобновляемых источников энергии выявили текущие потребности на разных уровнях образования. Важное место в оценке и мониторинге влияния учебной деятельности, ее плюсов и уровня влияния на формирование необходимых навыков занимает контроль. Он выполняет формирующую, поддерживающую и развивающую функции, определяя содержательную идентичность деятельности в учебном процессе, влияние на мотивацию обучающегося. На основе анализа трудов различных исследователей можно сделать обоснованный вывод о том, что интеграция представляет собой естественную связь между науками, учебными дисциплинами и предметами, являясь основой для формирования объединяющей идеи, которая обеспечивает последовательное и всестороннее раскрытие изучаемых процессов и явлений. Значимость работы определяется противоречием, возникшим между малочисленностью образовательных программ содержащий интегрированный подход, в том числе потребности внедрения такого подхода обучения в области возобновляемых источников энергии и информационно-коммуникационных технологий существующим "цифровым переизбытком" технологий в учебном процессе и необходимостью квалифицированных специалистов смежных областей. Таким образом, научные исследования предоставляют значительный материал, который стал основой данного исследования. Проблемой исследования заключается в фрагментарности теоретических и практических исследований применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии в образовательные программы IT направления через образовательный курс. Несмотря на разнообразную имеющуюся научно-исследовательскую литературу обучению с использованием информационных технологий, методических исследований в области возобновляемых источников энергии существует ощутимый пробел, когда речь идет об их пересечении в рамках интегрированного подхода. Существующие исследования преимущественно фокусируются либо на технологических инновациях, либо на педагогических аспектах. Лишь немногие из них пытаются выйти на междисциплинарный перекресток, изучить который и призвано настоящее исследование, предлагая нюансированный взгляд на сложную синергию между обучением с использованием технологий, образованием в области возобновляемых источников энергии и интеграцией ИТ. Рассматривая эти взаимозависимые компоненты, данное исследование предлагает критическое дополнение к научному дискурсу, продвигая академическое сообщество к более комплексным, целостным подходам к решению сложных проблем современной эпохи. В данной работе использован квазиэкспериментальный дизайн для изучения влияния интеграции цифровых технологий и ВИЭ на обучение студентов 4 курса факультета информационных технологий. Контрольная группа обучалась традиционно, экспериментальная — по расширенной программе с интеграцией цифровых технологий. Цель исследования – разработать и внедрить интегрированный подход применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс для подготовки ИТ специалистов. Объект исследования – процесс обучения в высших образовательных учреждениях. Предмет исследования – интегрированный подход применения цифровых технологий возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. Гипотезой исследования: Если в образовательные программы внедрить образовательный курс, реализующий интегрированный подход к применению цифровых технологий в сфере возобновляемых источников энергии, то будет обеспечено формирование у обучающихся междисциплинарных ИКТ-компетенций, необходимых для решения прикладных задач на стыке ИТ и ВИЭ, так как интегрированный подход объединяет содержание, методы и практико-ориентированные задания из обеих предметных областей и тем самым повышает целостность и переносимость сформированных умений. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи: 1. Проанализировать теоретические основы применения цифровых технологий в сфере возобновляемых источников энергии в рамках интегрированного подхода, а также обосновать целесообразность разработки и внедрения майнор-курса для образовательных программ ИКТ с учётом современных образовательных тенденций. 2. Разработать модель интегрированного подхода к применению цифровых технологий в сфере возобновляемых источников энергии, реализуемого через образовательный курс (майнор) в образовательных программах ИКТ. 3. Определить и реализовать практические основы внедрения интегрированного подхода через образовательный курс, обеспечив его методическое и технологическое сопровождение, включая: a) образовательную платформу, содержащую теоретические и практические материалы по ВИЭ для майнор-курса в программах ИКТ; b) интерактивный симулятор, наглядно демонстрирующий решение практических задач в области возобновляемой энергетики. 4. Экспериментально обосновать эффективность внедрения интегрированного подхода к применению цифровых технологий в сфере ВИЭ через образовательный курс. Ведущая идея исследования заключается в подготовке востребованных ИТ-специалистов, обладающих междисциплинарными компетенциями на стыке цифровых технологий и возобновляемой энергетики, посредством разработки и внедрения модели интегрированного подхода в формате образовательного курса, обеспечивающего целостное объединение содержания, практико-ориентированных заданий и цифровых инструментов в одной учебной траектории. Основные этапы исследования: Этапы исследования: Первый этап (2021–2022 учебный год). Проведен анализ научных и учебно-методических источников, разработан научный аппарат исследования, сформулированы цели и задачи. Изучены теоретико-методологические основы применения цифровых технологий в учебной деятельности, принципы оценки и мониторинга учебного процесса, проведён обзор образовательных платформ с визуальными симуляциями. Второй этап (2022–2023 учебный год). В рамках курса по ВИЭ с интегрированным подходом изучены методы взаимодействия с языками программирования и технологии распознавания объектов. Определена предметная область исследования с использованием визуальных симуляций, проанализирована совместимость различных видов интерактивности. Разработаны учебно-методические материалы и программные приложения для симуляционного моделирования. Проведено предтестирование и посттестирование студентов для оценки усвоения знаний. Третий этап (2023–2024 учебный год). Результаты педагогического эксперимента по апробации майнор-курса обобщены и обработаны с применением методов математической статистики. На их основе сформулированы практические рекомендации по адаптации симуляций и их внедрению в образовательный процесс. Итогом стало оформление диссертации. Научная новизна и теоретическая значимость 1. Определены теоретические основы внедрения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии в качестве майнор курса для образовательных программ ИКТ в рамках интегрированного подхода. 2. Разработана модель интегрированного подхода к применению цифровых технологий в сфере возобновляемых источников энергии через образовательный курс, ориентированный на интеграцию в образовательные программы ИКТ и при её построении учтены выявленные потребности стейкхолдеров и образовательные запросы студентов, исходный уровень их базовых компетенций, а также результаты опытно-экспериментального исследования, подтвердившие целесообразность и эффективность предложенной модели. 3. Определены практические основы внедрения интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии в виде образовательной платформы содержащий теоретические и практические материалы обучения и интерактивного симулятора наглядно предсатвляющего решение практических задач по направлению возобновляемой энергетики. 4. Экспериментально обосновано внедрение интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс в вузе. Практическая значимость исследования состоит в том, что разработана и внедрена специализированная образовательная платформа, обеспечивающая интеграцию курса по возобновляемым источникам энергии в образовательные программы направлений, связанных с информационно-коммуникационными технологиями. Платформа включает структурированный комплекс теоретических и практических материалов, реализующих интегрированный подход к обучению, что позволяет модернизировать содержание образовательных программ с учётом актуальных запросов энергетической и технологической отраслей, обеспечить междисциплинарность подготовки, предоставить преподавателям готовый инструментарий для проведения занятий и сократить временные затраты на разработку учебно-методического обеспечения. Для обучающихся использование платформы способствует формированию целостного понимания взаимосвязи ИКТ и ВИЭ и освоению компетенций, связанных с применением цифровых инструментов для управления и оптимизации процессов «зелёной» энергетики. Дополнительную практическую ценность обеспечивает реализованный в составе платформы интерактивный симулятор, моделирующий решение прикладных задач в области возобновляемой энергетики. Его использование создаёт условия для формирования у обучающихся навыков проектирования, анализа и принятия решений в среде, приближенной к реальным профессиональным ситуациям, а также выступает инструментом контроля результатов обучения, позволяя оценивать степень усвоения теоретического материала и уровень сформированности практических компетенций. Достоверность и обоснованность научных результатов исследования обеспечивается комплексным подходом, включающим применение апробированного методологического аппарата, верификацию теоретических положений в ходе педагогического эксперимента с использованием разработанной платформы, а также статистическую обработку полученных эмпирических данных, подтвердивших эффективность предложенного интегрированного подхода для формирования профессиональных компетенций в области интеграции ИКТ и возобновляемой энергетики. Личный вклад автора выражается в проведении всестороннего анализа существующих методов реализации интегрированного подхода в рамках майнор-курсов, с выявлением их сильных и слабых сторон. Проведена организация и реализация опытно-экспериментальной работы, включающей планирование, сбор, обработку и интерпретацию полученных данных. Комплексный анализ итогов эксперимента позволил сформулировать обоснованные выводы о влиянии интегрированного подхода на качество обучения, а также дать практические рекомендации по его дальнейшему совершенствованию и масштабированию. Представленные в данной работе результаты получены автором лично, либо в соавторстве при его непосредственном участии. Во всех совместных работах автор участвовал в постановке задач, разработке методов исследования, проведении экспериментов моделирования и написании статей. Имеется свидетельство об авторском праве . Подтверждением актуальности и международного признания разрабатываемого научного направления служит успешная реализация ряда международных проектов, осуществляемых при поддержке ведущих мировых организаций. В частности, проекты, финансируемые Британским советом, Interlinks (https://fit-new.enu.kz/ru/page/departments/computer-science-department/international-cooperation), а также инициативы, поддерживаемые Американским образовательным советом (https://fit-new.enu.kz/ru/page/departments/computer-science-department/international-scientific-activity), нацелены на развитие международного научно-образовательного сотрудничества и проведение междисциплинарных исследований на стыке цифровых технологий и возобновляемых источников энергии. Успешная реализация этих проектов не только продемонстрировала их эффективность в укреплении исследовательского потенциала, но и подтвердила востребованность интеграции цифровых и энергетических компетенций в современном образовательном пространстве. Дополнительным свидетельством научной и практической значимости проводимого исследования является его поддержка в рамках грантового финансирования по проекту «Жас галым» на 2025-2027 годы (АР 25794787), что подчеркивает признание актуальности и перспективности работы на национальном уровне и открывает возможности для дальнейшего развития исследований в области возобновляемой энергетики и цифровых технологий. Положения, выносимые на защиту: 1. Теоретические основы внедрения интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. 1.1. Анализ интегрированного подхода при применении цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. 1.2. Разработка программно-технологического обеспечение интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. 2. Модель интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. 3. Практическое обоснование применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии в рамках интрегрированного подхода. 3.1. Разработка учебно-методических основ применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс 3.2. Интерактивный симулятор, как основа реализации цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс 3.3. Учебно-методическое обеспечение интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс 3.4. Образовательная веб-страница, как информационный ресурс внедрения интегрированного подхода применения цифровых технологий в возобновляемых источниках в образовательный процесс 4. Результаты опытно-экспериментальной работы применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии в рамках интрегрированного подхода. 4.1. Критерии по проведению опытно-экспериментальной работы применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс 4.2. Результаты опытно-экспериментальной работы применения цифровых технологий в возобновляемых источниках энергии через образовательный курс. Публикации. Основные результаты исследования нашли отражение в 4 научных работах, в том числе, в 1 статье, опубликованных в международных рецензируемых научных журналах (Q2), в 3 статьях в научных изданиях, включенных в Перечень научных изданий, рекомендуемых для публикации основных результатов научной деятельности, утверждаемый уполномоченным органом и 1 статьи в научной конференции. Основные положения работы отражены в следующих публикациях: Статья в Международном рецензируемом научном журнале с ненулевым импакт фактором в базе данных Scopus (Q2): Karatayeva, Z., Abildinova, G., Karaca, C., & Mukhtarkyzy, K. Integrated application of digital technologies in interconnected energy sources in renewable energy education//World Transaction on Engineering and Technology Education.-2024.-vol. 22, №3.-p.196-204. Статьи входящих в перечень журналов Комитета по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан: Karatayeva, Z. R., Abildinova, G. M., & Karaca, C. Literature review: Interconnection of Renewable energy sources and information technology in education. Bulletin of the National Academy.-2023. –vol.406, № 6. P. 185-195. Karatayeva, Z. R., Abildinova, G. M., & Karaca, C. Formation of a training course in the direction of digital technologies in renewable energy sources. Bulletin of the Toraighyrov university.-2022.- № 3.p. 15-23. Karatayeva, Z. R., Abildinova G. M. Application of an additional renewable energy IT- course.3i: intellect, idea, innovation. В сборниках международных научно-практических конференций: 1. Karatayeva, Z. R. An Integrated Approach to Teaching Renewable Energy Sources and Informational Technologies Pedagogical and Psychological Aspects. Материалы Международной практической конференции «Кусаиновские чтения – наука и образование XXI века: Тенденции и Перспективы» посвященной 30-летию ЕАГИ им. А.К. Кусаинова, стр. 458-460.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=DHJXHCxYKFc
