Защита диссертации ТОКЖИГИТОВА АЙНУР НУРБОЛАТОВНА 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) ТОКЖИГИТОВА АЙНУР НУРБОЛАТОВНА на тему «Методические основы применения технологии геймификации для студентов IT направления» по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «Информатики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Хамзина Ботагоз Еркеновна - доктор наук, доцент, Казахский агротехнический университет имени Сейфулина, профессор
Исабаева Даража Нагашыбаевна
Временные члены Диссертационного совета:
Шадиев Рустам - доктор философии(PhD), профессор, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, профессор
Тажигулова Альмира Избасаровна - доктор по профилю, доцент
Байганова Алтынзер Мынтургановна - кандидат наук, доцент, Актюбинский региональный университет имени К.Жубанова, доцент
Научные консультанты:
Ермаганбетова Мадина Аскаровна – кандидат педагогических наук, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, и.о. доцента кафедры «Информатика» (г. Астана, Республика Казахстан);
Lili Nurliyana Abdullah – доктор философии (PhD), профессор кафедры «Мультимедиа», Университет Путра (г. Селангор, Малайзия).
Защита состоится: 19 декабря 2024 года 14:00 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/egkfmk
Адрес: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, № 302 ауд.
Аннотация (рус.): Актуальность исследования. В мире, где расширяется интеграция общественных и образовательных процессов, а также доступ к информации, существует потребность в конкурентоспособных специалистах. Это подтверждается Указом Президента от 12 октября 2021 года об утверждении национальных проектов на 2021-2025 годы, включая национальный проект «Образованная нация, качественное образование». Цель проекта - улучшить систему образования, особенно высшего, для подготовки квалифицированных специалистов, способных конкурировать на рынке труда. Социально-экономические и политические изменения последних десятилетий требуют пересмотра целей подготовки будущих специалистов. Модернизация и реформирование системы высшего образования означает акцент на профессиональных компетенциях как ключевом показателе качества обучения молодых специалистов. Это предполагает, что высшие учебные заведения должны стремиться к подготовке высококвалифицированных специалистов с широкой базовой подготовкой, способных самостоятельно и творчески решать профессиональные задачи. Важно, чтобы выпускники могли быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям рынка труда и проявлять инициативу в своей профессиональной деятельности. Таким образом, задача высших учебных заведений в рамках национального проекта «Образованная нация, качественное образование» состоит в обеспечении качественной подготовки специалистов, соответствующих современным требованиям рынка труда и способных успешно конкурировать как на национальном, так и на международном уровне. Преподаватели Высшей школы образования Назарбаев Университета выявили растущий интерес к исследованию возможностей использования игровых технологий в образовательном процессе. Этот аспект особенно важен с точки зрения содержания образовательных программ для студентов IT-направлений в вузах. Современные студенты обладают учебным опытом и развитыми навыками, что позволяет им использовать игровые инструменты в более сложных и продвинутых форматах. Например, они могут участвовать в создании игр, выбирать роли для выполнения задач, переносить приобретенные навыки в конкретные профессиональные области, работать в группах и проявлять интерес к другим аспектам, способствующим их активному участию и саморазвитию. Однако важно учитывать уровень знаний студентов, чтобы адаптировать игровые подходы к их конкретным потребностям и интересам. Многие студенты могут интересоваться сложными игровыми сценариями, которые учитывают их профессиональные цели и направления обучения. Таким образом, исследование эффективности применения технологий геймификации в образовательном процессе для студентов вузов является значимой областью, способствующей более эффективному и увлекательному обучению в современном высшем образовании. Разработку методической системы преподавания информатики в университетах Казахстана и её внедрение освещали в своих работах Бидайбеков Е.Ы., Балыкбаев Т.О., Караев Ж.А., Кариев С., Шарипбай А.А., Курманалина Ш.Х., а проблемы подготовки будущих специалистов в условиях информатизации образования Серик М., Сагимбаева А.Е., Керимбаев Н.Н., Кариева Г.У., Оспанова Н.Н., Хамзина Б.Е., Бостанов Б.Г., Исабаева Д.Н., Байганова А.М. Эти исследования помогли разработать и внедрить систему методик преподавания информатики, отвечающую современным требованиям и особенностям образовательного процесса в Казахстане. Результаты исследований учёных стали основой для формирования эффективных методических подходов к преподаванию информатики в вузах страны. Информатизация образования и общества в целом позволяет развивать интеллектуальные и творческие способности обучающихся и реализовать комплексную информационно-методическую поддержку учебного процесса. Методологические основы организации учебного процесса с применением дистанционных образовательных технологий исследовали Зулпыхар Ж.Е., Шындалиев Н.Т., межпредметные связи изучали Мубараков А.М., Копеев Ж., а вопросы внедрения образовательных ресурсов и инновационных технологий отражены в трудах Ермаганбетовой М.А., Карелхана Н., Садвакасовой А.К. Использование игровой среды в обучении значительно повышает качество и эффективность образовательного процесса за счёт стимулирования мотивации учащихся и демонстрации практического применения учебного материала в различных областях. Междисциплинарный компонент игровой среды способствует синхронизации знаний из разных предметов и помогает развивать навыки работы с различными инструментами. Престиж и востребованность специалистов, получивших образование в области ІТ, на рынке труда неоспоримы. Для студентов, обучающихся в этом направлении, важно иметь склонность к точным наукам, настойчивость в освоении языков программирования и стремление к постоянному совершенствованию. Технологии геймификации, основанные на создании игровой среды для обучения программированию, позволяют студентам взаимодействовать не только с объектами игры, но и с другими участниками, что обогащает учебный процесс и даёт возможность более глубоко изучить учебный материал. Вопросы теории и методологии обучения программированию были исследованы многими учёными, такими как Монахов В.М., Лапчик М.П., Ершов А.П., а также казахстанскими учёными Нурбековой Ж.К., Мукашевой М.У. Вопросы повышения профессиональной подготовки студентов на основе программирования рассматривались в работах Джарасовой Г.С. и Токжигитовой Н.К. Зарубежные исследователи, такие как Carol Redfield, Balraj Kumar, Parul Khurana, Nejood Eltegani, Laurie Butgereit, применяют игровые механики для обучения, мотивации и вовлечения студентов в изучение основ программирования. Этот подход является полезной поддержкой для учащихся, так как помогает им развивать интерес, мотивацию, сотрудничество, энтузиазм и эффективность в обучении. Мухаметжанова А.О. и Скакова К.Н. рассматривают игровую технологию как инструмент развития познавательной активности в образовательном процессе, тогда как Варенина Л.П., Huotari K., Hamari J., Koivisto J. и Sarsa H. сравнивают особенности применения игровых технологий в образовании. Понятие «геймификации» рассматривается Татариновым К.А. как процесс, позволяющий раскрыть творческие способности человека и мотивировать его на достижение успеха. Бахметьева И.А. и Яйлаева Р.Н. отмечают необходимость использования электронных образовательных ресурсов для создания игровой обучающей среды в педагогическом процессе, а Соболева Е.В., Караваев Н.Л., Перевозчикова М.С., Sailer M. и Homner L. описывают дидактические особенности профессиональной подготовки преподавателей на основе анализа и обобщения методических и научных исследований, а также экспериментальной оценки использования игровых технологий в обучении. Исследования Олейника Ю.П., Орловой О.В., Титовой В.Н., Caponetto I., Earp J. и Ott M. показывают, что внедрение компьютерных игр в учебный процесс не только обогащает мотивационный этап, но и повышает интерес к заданию и вероятность достижения цели. Тем не менее, недостаточно исследований, касающихся применения технологий геймификации в конкретных предметах и содержании образовательных программ, разработанных для направления информационно-коммуникационных технологий. Однако использование технологий геймификации и других игровых сред в обучении в целом повышает его эффективность, особенно в изучении программирования. Если в вузе будет разработана методика применения технологии геймификации в образовательном процессе студентов ІТ-направления, интерес и мотивация студентов ІТ-направления возрастают, то обучение студентов ІТ-направления по программированию является эффективным: - если будут определены сущность и составляющие готовности студентов IT-направления к применению технологии геймификации в процессе обучения программированию. - разработана модель готовности студентов IT-направления к применению технологии геймификации в процессе обучения программированию и методы ее реализации. - разработаны и внедрены учебно-методические пособия и образовательные ресурсы для реализации готовности студентов IT-направления к применению технологии геймификации в процессе обучения программированию. Учитывая вышеизложенное, с одной стороны, можно сказать, что существует противоречие между необходимостью использования информационных технологий в образовании для повышения эффективности обучения студентов и недостаточным изучением методов обучения и подходов к использованию технологии геймификации для создания игровой среды в обучении программированию на уровне высшего образования. Актуальность выбранной темы исследования подтверждается необходимостью разрешения выявленного противоречия, что свидетельствует о значимости исследования. Цель исследования: разработка методических основ применения технологии геймификации в процессе обучения программированию студентов IT направления. Задачи исследования: - анализ зарубежных и отечественных научных исследований по теме диссертации; - определение принципов и подходов к разработке образовательного ресурса на основе технологии геймификации; - создание модели методических основ применения технологии геймификации для студентов IT направления; - разработка учебно-методического обеспечения по языку программирования на основе технологии геймификации для студентов IT направления; - определение методики применения технологии геймификации в образовательном процессе высшего учебного заведения; - проведение опытно-экспериментальной работы по применению технологии геймификации в процессе обучения программированию студентов IT направления. Объект исследования: образовательный процесс подготовки студентов IT направления в вузе. Предмет исследования: методика применения технологии геймификации в образовательном процессе в вузе. Гипотеза исследования: если будет разработана методика применения технологии геймификации в образовательном процессе студентов ІТ-направления высшего учебного заведения, то повысятся знания, сформируются новые умения и навыки, повысится мотивация и вовлеченность студентов ІТ-направления, так как технология геймификации является методом, отражающим высокое качество обучения студентов ІТ-направления по программированию. Ведущая идея исследования: учебно-методическое обеспечение, созданное на основе технологии геймификации, т.е. образовательные ресурсы и методические рекомендации, могут быть использованы преподавателями вуза в качестве методического сопроводительного материала в курсе программирования на языке Python, а также для совершенствования знаний студентов по IT и естественным направлениям, формирования новых умений и навыков, повышения интереса и мотивации. Методологические и теоретические основы исследования: - проблемы применения технологий геймификации в процессе обучения (Л. П. Варенина, К. Huotri, J. Hamari, J. Koivisto, H. Sarsa и др.); - теоретические и методические основы внедрения геймифкации в образовательную среду (Ф. А. Белкин, Ю. П. Олейник, М. Sailer, L. Homner, I. Caponetto, J. Earp, M. Ott); - основные положения важности внедрения геймификации в учебный процесс, повышение мотивации и вовлеченности обучающихся в учебный процесс (К. Вербах, Д. Хантер, S. Deterding, D. Dixon, R. Khaled, L. Nacke, J. Majuri и др.); - работы на методологической основе использования игровой среды при обучении программированию (S. Stieglitz, C. Lattemann, S. Robra-Bissantz, R. Zarnekow, T. Brockmann и др.); - научно-практические исследования в области определения специфики использования игровой среды при организации обучения программированию (C.G. Villegas, P. Mozelius, J. Collin, B. Marín, J. Frez, J. Cruz-Lemus, M. Genero); -психолого-педагогическая составляющая и особенности использования игровой деятельности в образовательном процессе (С. А. Медетбаева, Н.К. Ахметов, Б. Д. Сыдыков, Г. Т. Сман, М. Г. Смолаев, B.Y. Huang, D. Soman, S. Hallifax, A. Serna, J.C. Marty, É. Lavoué). Источники исследования: нормативно-правовые акты, Закон Республики Казахстан «Об образовании», государственные общеобязательные стандарты образования всех уровней образования, государственный общеобязательный стандарт высшего образования, отечественные и зарубежные научные труды по педагогике и информационно-коммуникационным технологиям, технологии геймификации в образовании. Методы исследования: 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. Научная новизна исследования: 1. Определены принципы и подходы к разработке образовательного ресурса на основе технологии геймификации. 2. Создана модель применения технологии геймификации в процессе обучения студентов IT направления. 3. Разработано и внедрено учебно-методическое обеспечение, являющееся основой совершенствования знаний обучающихся, осуществления формирования новых умений и навыков, повышения интереса и мотивации. 4. Разработана методика применения технологии геймификации в образовательном процессе высшего учебного заведения. 5. Эффективность применения технологии геймификации при обучении программированию студентов IT направления доказана на основе педагогико-экспериментального эксперимента. Практическая значимость исследования: 1. На основе технологии геймификации, в жанре квест-стратегии разработано мобильное приложение «Квест игра по языку программирования Python» (свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом №41452, программа для ЭВМ); 2. Разработано интерактивное приложение для совершенствования навыков программирования путем решения интересных задач на языке программирования Python, основанном на игровой механике (свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на охраняемые авторским правом объекты №48822, программа для ЭВМ); 3. Для оценки учебного процесса по программированию разработано мобильное приложение «Деңгейлі тапсырмалар: PythonGo (свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на охраняемые авторским правом объекты №41584, программа для ЭВМ); 4. Разработано и опубликовано учебно-методическое пособие для студентов IT-специальностей вузов «Геймификация (программирование на языке Python)» (Павлодар: Toraighyrov University, 2023. – 73 с. ISBN 978-601-345-490-0). Достоверность и обоснованность результатов исследования: Мотивация, интерес, участие обучающихся с применением технологии геймификации в образовательном процессе обеспечивается эффективным применением элементов геймификации, а также научно-теоретическим и практическим обоснованием, положительными результатами опытно-экспериментальной работы, внедрением результатов исследований в учебный процесс. На защиту выносятся следующие положения: 1. Принципы и подходы к разработке образовательного ресурса на основе технологии геймификации. 2. Модель, включающая методику применения технологии геймификации в процессе обучения студентов IT направления по курсу программирования: 2.1 цель применения технологии геймификации в образовании с рассмотрением нормативно-правовых актов и требований; 2.2 содержательно-методическая структура реализации методов и этапов, принципов применения технологии геймификации в образовательном процессе; 2.3 пути и результаты повышения эффективности студентов ІТ направления обучения с использованием технологии геймификации. 3. Мобильные приложения для студентов, состоящие из элементов геймификации (квест, игровая механика, рейтинг) на основе технологии геймификации. 4. Методика применения технологии геймификации в образовательном процессе высшего учебного заведения. 5. Результаты опытно-экспериментальной работы по методическим основам применения технологии геймификации для студентов IT направления. Обсуждение и реализация результатов исследования: 1. Determining the Activity of Students Through the Elements of Gamification // International Journal of Engineering Pedagogy (iJEP). – 2023. – №13(7). - Р. 65-78. 2. Анализ геймифицированных программных средств и платформ // Вестник Карагандинского университета. Серия «Педагогика». – 2021. – №2(102). - С. 98-104. 3. Роль геймификации образования для обучающихся по IT направлениям // Вестник Казахского национального педагогического университета имени Абая Национальной академии наук Республики Казахстан. – 2022. – №4(398). - С. 187-200. 4. Определение активности обучающихся через элементы геймификации // Вестник Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева. Серия Педагогика. Психология. Социология. – 2023. – №3(144). 5. Formation of a dynamic model of IT majors using gamification // Education quality assurance, Scientific journal, Pedagogical sciences. – 2023. – №4(33). - Р. 77-86. 6. Повышение эффективности образовательного процесса через геймификацию. «Актуальные проблемы развития современного образования»: материалы международной научно-практической конференции «Султангазинские чтения-2023», Костанай: Костанайский региональный университет им. А. Байтурсынова, 2023, С. 258-261. 7. Геймификация (программирование на языке Python): учебно-методическое пособие. - Павлодар: Toraighyrov University, 2023. – 73 С. 8. «Квест-игра по языку программирования Python». Свидетельство № 41452, программа для ЭВМ. 9. «Деңгейлі тапсырмалар: PythonGo». Свидетельство № 41584, программа для ЭВМ. 10. «Python game medium: интерактивное приложение». Свидетельство №48822, программа для ЭВМ. Исследовательская работа была проведена в Университете имени Торайгырова города Павлодар в рамках образовательных программ «6В06104-Компьютерные науки», «6В06102-Информационные системы», «6В06191-Блокчейн-инженерия», «6В06103-Вычислительная техника и программное обеспечение» по дисциплинам «Алгоритмы и структуры данных», «Программирование на Python», «Технологии программирования». На основании результатов научного исследования в учебный процесс были внедрены практическо-экспериментальные работы. В качестве контрольной группы для педагогического эксперимента приняли участие студенты 1-2 курсов образовательных программ «6В01530-Информатика», «6B01532-Информатика-Физика», «6В01533-Информатика-Математика» Павлодарского педагогического университета имени Алкея Маргулана по дисциплинам «Технологии программирования», «Объектно-ориентированное программирование», и было получено заключение. Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Во введении описана актуальность исследования, тенденции и научно-теоретические обоснования, сложившиеся в рамках темы. Указаны цель, задачи, объект, предмет и научная гипотеза исследования. Также изложены основные ведущие идеи, методологические и теоретические основы, источники и методы исследования. Приведены научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, положения, выносимые на защиту. В главе «Теоретические основы применения технологии геймификации» рассмотрены вопросы эффективности использования технологии геймификации в учебном процессе, проведен теоретический анализ основных понятий, определена суть игровых методов обучения при использовании элементов геймификации, обоснованы психолого-педагогические особенности применения геймификации в инновационных методах обучения и образовательных ресурсах. Проведен анализ современных педагогических тенденций, их интеграция с игровой системой обучения позволяет обеспечить готовность к использованию технологии геймификации в процессе обучения студентов IT-направления. Вторая глава «Методика применения технологии геймификации для студентов IT-направления» представляет модель готовности к применению технологии геймификации в процессе обучения студентов IT-направления; определены педагогические условия для реализации игровой образовательной технологии с использованием геймификации в учебном процессе; разработаны и внедрены образовательные ресурсы и учебно-методические пособия, основанные на принципах и элементах геймификации. В третьей главе «Организация и проведение практическо-экспериментальной работы по применению технологии геймификации в процессе обучения программированию студентов IT-направления» представлен алгоритм организации педагогического эксперимента, его этапы, результаты эмпирического исследования по изучаемой проблеме. Приведены результаты формирующего эксперимента, анализ статистической обработки полученных данных. В заключении обобщены результаты исследования, подтверждена гипотеза исследования. В приложении приведены акты о внедрении результатов исследований в учебный процесс, а также свидетельства о внесении сведений в государственный реестр объектов, охраняемых авторским правом.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/PXGZcCUbous
