Защита диссертации Жумагуловой Сауле Комеккызы на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «8D01511 - Информатика»
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Жумагуловой Сауле Комеккызы на тему «Теоретико-практические основы подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных» по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Токжигитова Нургуль Каирбаевна - доктор философии(PhD), ассоциированный профессор, Торайгыров университет
КОПЕЕВ ЖАНАТ БАКТЖАНОВИЧ
Временные члены Диссертационного совета:
Керімбаев Нұрасыл Нұрымұлы - доктор наук, профессор
Шадиев Рустам - доктор философии(PhD), профессор, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, профессор
Махажанова Улжан Танирбергеновна - доктор философии(PhD), Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, ст. преподаватель
Шолпанкулова Гульнар Кенесбековна - кандидат наук, доцент, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Профессор (исполняющий обязанности)
Сембаев Талгат Мухаметканович - ст. преподаватель
Научные консультанты:
Серік Меруерт - доктор педагогических наук, профессор, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, профессор кафедры «Информатика» (г. Астана, Республика Казахстан);
Копыльцов Александр Васильевич – доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, заведующий кафедрой физики (г. Санкт-Петербург, Российская Федерация).
Защита состоится: 7 июня 2024 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D015 – Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам» по специальности «8D01511 – Информатика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: http://surl.li/tjysg
Адрес: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, № 302 ауд.
Аннотация (рус.): Актуальность исследования. В настоящее время основной целью системы образования является создание соответствующих условий для профессионального совершенствования на основе достижений науки и образования, цифровизация образования, внедрение новых технологий обучения, выход в международные глобальные коммуникационные сети. Для формирования качественной системы образования во всех сферах образования в Республике Казахстан необходимо внедрение современных учебно-методических программ. Согласно Закону «Об образовании», введенным в соответствии с приказом Республики Казахстан от 27 июля 2007 года №317, рассматриваются такие важные вопросы, как «развитие каждого обучающегося в соответствии с его индивидуальными способностями, а также развитие его способностей, талантов». Для этого необходимы высококвалифицированные специалисты, в совершенстве владеющие информационно-технологическими технологиями, профессионально адаптированные к модернизации системы образования. Целью нашего исследования является выявление и практическая реализация теоретических основ подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных, связанных с информационно-коммуникационными технологиями в вузе, что является основой подготовки современного, конкурентоспособного будущего специалиста. Формирование сложных навыков и знаний, связанных с компетенциями одновременно из нескольких различных технологий программирования, представляет собой весьма сложную задачу, решение которой остается одной из наиболее важных педагогических проблем подготовки будущих специалистов, однако по сей день практически не находит отражения в академической литературе. Таким образом, возникает противоречие между высокими требованиями к квалификации современных специалистов в условиях интенсивного использования параллельных вычислений в базах данных и недостаточно подготовленными обучающимися образовательных программ IT-направления к работе с параллельными вычислениями в базах данных. Выявленное противоречие определяет проблему исследования, которая заключается в выделении методических условий, обеспечивающих эффективность формирования компетенций обучающихся ИТ-профиля к работе с параллельными вычислениями в базах данных. Объект исследования: процесс обучения параллельным вычислениям в базах данных в учебном процессе вуза. Предмет исследования: теоретические и практические подходы подготовки обучающихся вузов по выполнению параллельных вычислений в базах данных. Цель исследования: определение теоретических основ подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базе данных и практической ее реализации. Гипотеза исследования: если внедрить в образовательный процесс теоретико-практические основы подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных, то уровень подготовки и конкурентоспособности обучающихся по базам данных повысится, так как обеспечиваются совершенствование знаний, формирование умений и навыков, соответствующих современным требованиям параллельных вычислений в базах данных. В соответствии с проблемой, объектом, предметом, целью и гипотезой исследования были определены следующие задачи: - проанализировать современное состояние процесса обучения в вузе параллельным вычислениям в базах данных; - определить аппаратно-программное обеспечение выполнения параллельных вычислений в базах данных; - разработать модель теоретико-практических основ подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных; - определить содержание модуля по параллельным вычислениям в базах данных с конкретизацией методов распараллеливания данных на основе многопоточной реализации запросов в базах данных; - разработать образовательный портал «Базы данных и параллельные вычисления в базах данных»; - определить компоненты, критерии и показатели подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных; - провести опытно-экспериментальную работу по подготовке обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных. Ведущая идея исследования состоит в том, что в связи с интенсивным ростом информации требуются универсальные инструменты и решения, охватывающие не только сферу информатики, но и иные сферы, связанные с IT-направлением. Уровень профессиональных компетенций обучающихся образовательных программ по IT-направлениям по работе с параллельными вычислениями в базах данных должен соответствовать возросшим требованиям современного информационного общества. Методологическую основу исследования составили концепция об информационном обществе, теория научного познания, теории системного, личностного и деятельностного подходов, теории оптимизации процессов обучения, современные методы обучения. Источники исследования: труды ученых, педагогов по проблеме исследования; официальные документы Республики Казахстан; нормативные документы, регулирующие и регламентирующие профессиональную подготовку специалистов в вузе: рабочие учебные планы и программы; опытная работа с обучающимися вузов. Методы исследования. Для решения поставленных в исследовании задач использовалась: общенаучные методы - анализ, синтез, обобщение; педагогические методы: системный анализ научно-методической литературы и информационных ресурсов по исследуемой проблеме; педагогическое наблюдение, анкетирование; педагогический эксперимент; статистические методы обработки результатов наблюдений и эксперимента. Этапы исследования. Исследование осуществлялось в несколько этапов. На первом этапе (первое полугодие 2020-2021 гг.) были выявлены проблемы подготовки обучающихся к работе с параллельными вычислениями в базах данных. Определены исходные положения, научный аппарат (уточнена рабочая гипотеза, определены: понятие, структура и содержание готовности к работе с параллельными вычислениями в базах данных). Определены основные теоретические предпосылки, позволяющие обосновать методику обучения выполнения параллельных вычислений в базах данных в высших учебных заведениях. Проанализированы образовательные программы ИКТ и педагогического направлений по изучению баз данных, в том числе в аспекте параллельных вычислений в базах данных; определены базы проведения опытно-экспериментальных работ и разработана анкета для констатирующего эксперимента. На втором этапе (второе полугодие 2020-2021гг., 2021-2022 гг., первое полугодие 2022-2023 гг.) построена модель теоретическо-практических основ подготовки обучающихся высших учебных заведений по выполнению параллельных вычислений в базах данных; определены компоненты, критерии и показатели исследуемой подготовки обучающихся; определено содержание дисциплин по базам данных, разработан и внедрен в учебный процесс модуль по параллельным вычислениям в базах данных, рабочие учебные программы (силлабусы), УМКД; учебное пособие по курсу баз данных, учебно-методические указания к выполнению практических работ, цифровые образовательные ресурсы; проведен констатирующий и формирующий эксперименты. На основе разработанной модели осуществлена работа по формированию компетенций обучающихся образовательных программ по IT-направлению к работе с параллельными вычислениями в базах данных. На третьем этапе (второе полугодие 2022-2023 гг.) было апробировано и внедрено учебно-методическое обеспечение разработанной модели подготовки. Проведено экспериментальное исследование эффективности внедрения предлагаемой модели теоретическо-практических основ подготовки обучающихся высших учебных заведений по выполнению параллельных вычислений в базах данных. Проведена статистическая обработка данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы; выявленные результаты сопоставлены с гипотезой исследования; сделаны обобщающие выводы. Результаты исследования оформлены в виде диссертации. Научная новизна исследования заключается в следующем: - определена структура требуемого аппаратно-программного обеспечения с разработкой комплекса методических основ для осуществления подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных - разработана модель теоретико-практических основ подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных, которая состоит из целевого, учебно-практического и экспериментально-результативного модулей. - выявлены методы распараллеливания данных на основе многопоточной реализации запросов к базам данных при подготовке обучающихся. - определены компоненты, критерии и показатели подготовки обучающихся, а также доказана эффективность поставленной гипотезы по выполнению параллельных вычислений в базах данных с выявлением уровней подготовки. Практическая значимость исследования. 1. Внесены дополнения в виде модуля «Параллельные вычисления в базеахданных» в дисциплины «Базы данных в ИС» образовательной программы «6В06103 - Информационные системы», дисциплины «Основы баз данных» образовательной программы «6В01505 - Информатика»; 2. Разработаны методические указания к выполнению практических работ по модулю «Параллельные вычисления в базах данных»; 3. Разработано и опубликовано учебное пособие «Ақпараттық жүйелердегі мәліметтер базасы» (Карагандинский университет имени академика Е.А.Букетова, 2023. - 106с., ISBN 978-601-362-114-2); 4. Разработан цифровой образовательный ресурс «Технологии разработки баз данных» (Свидетельство №39721, 18.10.2023г.); 5. Разработан образовательный портал «Базы данных и параллельные вычисления в базах данных». На защиту выносятся следующие положения: 1. Разработанный комплекс методического обеспечения аппаратно-программной реализации параллельных вычислений в базах данных, который включает: персональные компьютеры, объединенные в единую локальную вычислительную сеть; Render - платформу хостинга для развертывания и управления базой данных в облаке; IBM Quantum Lab - онлайн-платформу для доступа к услугам квантовых вычислений на основе облачных технологий, предоставляемым компанией IBM Quantum; СУБД PostgreSQL для создания и работы удаленного сервера базы данных; разработка программного обеспечения на Python для работы с клиентской частью базы данных. 2. Модель теоретических и практических основ подготовки обучающихся по выполнению параллельных вычислений в базах данных: 2.1 Целевой модуль: определение цели исследования в соответствии с действующими нормативными документами Республики Казахстан. 2.2 Учебно-практический модуль выявления предпосылок совершенствования знаний и формирования новых умений и навыков по параллельным вычислениям в базах данных: внесение дополнений в виде модуля «Параллельные вычисления в базах данных» в содержание дисциплин «Базы данных в информационных системах» и «Основы баз данных» образовательных программ вуза; учебно-методическое обеспечение учебного процесса обучения параллельным вычислениям в базах данных; методы обучения - метод компьютерного практикума, групповой метод, объяснительно-иллюстративный метод, интерактивный метод, метод проектов, метод ИТ-стартапов; методы распараллеливания данных на основе многопоточной реализации запроса к базам данных с помощью встроенных функций сред разработки программного обеспечения. 2.3 Эспериментально-результативный модуль, который включает компоненты формирования знаний, умений и навыков по работе с параллельными вычислениями в базах данных: мотивационный, содержательный и организационный. 3. Результаты опытно-экспериментальной работы по подготовке обучающихся к выполнению параллельных вычислений в базах данных и подтверждение поставленной гипотезы. Автордың жеке үлесі жоғары оқу орнының білім алушыларына, соның ішінде ақпараттық-коммуникациялық технологияларға байланысты болашақ педагогтарды даярлаудың теориялық негіздерін анықтап, теориялық негіздерін практикалық жүзеге асыру мен тәжірибелік-эксперименттік жұмыстар жүргізу және алынған деректерді жинақтап, нәтижелерін саралау, ғылыми болжамның дұрыстығын дәлелдеумен байланысты. Личный вклад автора связан с определением теоретических основ подготовки обучающихся высших учебных заведений, проведением практической реализации теоретических основ и практическо-экспериментальной работы, сбором полученных данных, дифференциацией результатов и доказательством правильности научных предсказаний. Достоверность и обоснованность основных теоретических положений и практических выводов обеспечивается: теоретическими и методологическими выводами в области параллельных вычислений в базах данных; системным подходом к исследованию; соответствием полученных результатов целям и задачам исследования; логикой научного исследования; подтверждением эффективности опытно-экспериментальной работы. Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационного исследования обсуждались на заседании научного семинара; изданы в сборниках трудов международных научных конференций: «Некоторые аспекты обучения параллельным вычислениям в базе данных в высших учебных заведениях» (Москва, 10.11.2020); «Основные вопросы обучения реализации параллельных вычислений в базе данных в учебном процессе вузов» (Москва, 23.01.2021); «Вопросы применения параллельных вычислений в базе данных обучающимися вузов» (Москва, 23.01.2021). Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях: 1. Formation of competencies in parallel computing in databases by future information specialists. World Transactions on Engineering and Technology Education (WTE&TE), №1(85), 2022.- P.416-420. ISSN 1446-2257. 2. Development and Assessment of a New Approach to Teaching Parallel Databases. International journal of engineering education, №5(39), 2023.- P.1207-1215. ISSN 0949-149X. 3. Результаты педагогического эксперимента по подготовке обучающихся к работе с параллельными вычислениями в базах данных// Вестник Карагандинского университета. Серия Педагогика. – 2022. - № 4(108). – C. 88-96. ISSN 2518-7937. 4. Особенности обучения параллельным вычислениям в базах данных // Вестник КазНПУ имени Абая. Серия Физико-математические науки. – 2022. - № 4(80). – C. 269-276. ISSN 1728-7901. 5. Формирование компетенций в области баз данных обучающихся информационного профиля// Труды университета. – 2022. - № 4(89). – C. 320-325. ISSN 1609-1825. 6. Использование технологий реализации параллельных вычислений в базе данных в современном образовании // Вестник Карагандинского университета. Серия Педагогика. – 2023. - № 2(110). – C. 36-41. ISSN 2518-7937. 7. Некоторые аспекты обучения параллельным вычислениям в базе данных в высших учебных заведениях / М. Серик, С.К. Жумагулова, Д.А. Казимова // Система ПОД/ФТ на страже глобальной и национальной безопасности: синтез права, экономики и IT : Материалы VI Международной научно-практической конференции, Москва, 25–26 ноября 2020 года. – Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2020. – С. 409-414. – EDN JDWYDZ. 8. Основные вопросы обучения реализации параллельных вычислений в базе данных в учебном процессе вузов / М. Серик, С.К. Жумагулова, Д.А. Казимова // Шамовские педагогические чтения научной школы управления образовательными системами: Сборник статей XIII Международной научно-практической конференции. В 2-х частях, Москва, 23 января – 01 2021 года. Том Часть 2. – Москва: Международная академия наук педагогического образования, 5 за знания, 2021. – С. 787-789. – EDN BPJKXM. 9. Роль обучения параллельным вычислениям в базе данных в подготовке специалистов ИТ-профиля / М. Серiк, С.К. Жумагулова, Д.А. Казимова // Цифровая экономика в контексте национальной безопасности: материалы IV Международной научно-практической конференции, Москва, 14 декабря 2021 года. – Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2022. – С. 69-74. – EDN GBJTKF. 10. Способы параллельного выполнения запросов к базе данных / М. Серик, А.В. Копыльцов, С.К. Жумагулова // Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем: Сборник докладов Третьей Всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 18–22 апреля 2022 года. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2022. – С. 115-117. – EDN UGANLW. 11. Математические основы подготовки обучающихся в области параллельных вычислений в базах данных / М. Серик, А.В. Копыльцов, С.К. Жумагулова // Математические методы и модели в высокотехнологичном производстве: Тезисы докладов I Международного форума, Санкт-Петербург, 10–11 ноября 2021 года. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2021. – С. 314-315. – EDN AZJAED. 12. Математические основы реализации параллельных вычислений в базах данных / А.В. Копыльцов, М. Серик, С.К. Жумагулова // Математические методы и модели в высокотехнологичном производстве : Сборник тезисов докладов II Международного форума, Санкт-Петербург, 09 ноября 2022 года. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2022. – С. 211-212. – EDN NDEFNO. 13. Технология разработки приложений с использованием баз данных / М. Серик, А.В. Копыльцов, С.К. Жумагулова// Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем: Сборник докладов Четвертой Всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 18–22 апреля 2023 года. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2023. – С. 103-105. – EDN ITQRXX. Авторское свидетельство: - «Технологии разработки баз данных» (Свидетельство №39721, 18.10.2023г.). База исследования. Карагандинский университет имени академика Е.А. Букетова, Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова. По результатам исследования получены справка и акт внедрения. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников, приложений, иллюстрирована таблицами и рисунками.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/TtdmFw3oiB8
