Защита диссертации Өмірзақовой Айсары Айбекқызы 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) Өмірзақовой Айсары Айбекқызы на тему Исследование проблем безопасности использования иммерсивных технологий обучения в школе по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «Информатики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Ибашова Альмира Байдабековна - кандидат наук, доцент, Южно-Казахстанский университет имени М. Ауезова, доцент
Куанбаева Баян Улжагалиевна - кандидат наук, доцент, Атырауский государственный университет имени Досмухамедова, доцент
Временные члены Диссертационного совета:
Шадиев Рустам - доктор философии(PhD), профессор, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, профессор
Токжигитова Нургуль Каирбаевна - доктор философии(PhD), ассоциированный профессор, Торайгыров университет
Шилибекова Айдана Сенбековна - кандидат наук, АО «Национальный центр повышения квалификации "Өрлеу"», Начальник управления
Научные консультанты:
Давлетова Айнаш Халиуллиновна – кандидат педагогических наук, Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, и.о. доцента кафедры «Информатика», (г. Астана, Республика Казахстан); Мукашева Манаргуль Умирзаковна – кандидат педагогических наук, профессор, Ведущий научный сотрудник Центра развития цифровизации образования Национальной академии образования имени И. Алтынсарина (г. Астана, Республика Казахстан);
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).
Защита состоится: 10 января 2025 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/snariz
Адрес: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, № 302 ауд.
Аннотация (рус.):Актуальность исследования. Одним из современных инновационных направлений является применение в сфере образования виртуальных и дополненных реальностей, которые являются популярными и доступными видами иммерсивных технологий. В общем, понятие "иммерсивные технологии», в зависимости от английского слова «immersive», означает технологии, которые создают «эффект присутствия» или «эффект проникновения в среду». С технологической точки зрения иммерсивные технологии представляют собой набор программно – технических средств, позволяющих пользователю погружаться в искусственно созданную цифровую виртуальную среду и взаимодействовать с ней, как в реальной среде. Роль иммерсивных технологий в процессе усвоения знаний путем глубокого погружения в виртуальную среду очень важна, они в основном используются для создания всестороннего сенсорно-познавательного опыта, необходимого для всестороннего усвоения обучающимися абстрактных понятий. Использование виртуальной реальности в образовании, которое в настоящее время относится к числу иммерсивных технологий, неразрывно связано с массовым распространением на мировом рынке таких современных гарнитур VR (Virtual reality), как HTC Vive Pro, ClassVR, Meta Quest (ранее назывался Oculus Quest) и многих других. Тем не менее, с точки зрения одного из главных принципов дидактики – принципа наглядности и конструктивной позиции, основанной на обучении на основе опыта, тот факт, что виртуальная реальность имеет большие возможности в образовании, с самого начала привлекал внимание ученых. Первые исследования в этой области начались в Стэнфордском университете в 50-60-х годах прошлого века, а в настоящее время лаборатория виртуального взаимодействия с людьми этого университета (Virtual Human Interaction Laboratory, VHIL) стал крупным центром изучения возможностей виртуальной реальности в обучении. В 2016 году ученые лаборатории экспериментировали с VR-контентом, который имитировал процесс закисления дна океана из-за загрязнения воздуха (CO2) и уничтожения жизни на нем. Обучающиеся смогли спуститься на дно океана, понаблюдать за процессом закисления и его влиянием на жизнь, своим присутствием, увидеть своими руками потемневших и проколотых вследствие закисления моллюсков, водоросли. Практика подтвердила повышение интереса и мотивации обучающихся к содержанию образования до 75-80 процентов, что также привлекло внимание преподавателей университета. В общеобразовательных школах технологии иммерсивного обучения могут применяться по двум направлениям. Во-первых, в качестве обучающего инструмента используются технологии дополненной или виртуальной реальности. В этом случае иммерсивные технологии используются в качестве дополнительного инструмента для изучения дисциплины, такого как учебники, интерактивные доски, мобильные приложения и т. д. цифровые ресурсы. Оснащение дошкольных, средних и специальных организаций образования Казахстана очками виртуальной реальности и соответствующим дополненным и виртуальным контентом министра образования и науки Республики Казахстан от 22 января 2016 года №70 «Об утверждении норм оснащения оборудованием и мебелью организаций дошкольного, среднего образования, а также специальных организаций образования» осуществляется в соответствии с приказом. Во втором случае иммерсивные технологии рассматриваются как содержательный компонент школьного предмета информатики или специальных элективных курсов. В соответствии с приказом министра образования и науки Республики Казахстан от 3 апреля 2013 года №115 «Об утверждении типовых учебных программ общеобразовательных дисциплин, факультативов и факультативов для общеобразовательных организаций» типовой учебной программы «3D моделирование» по предмету «Информатика»для 10-11 классов среднего общего образования в разделе " 11.2.4.1-разъяснение цели виртуальной и дополненной реальности; 11.2.4.2-влияние виртуальной и дополненной реальности на психическое и физическое здоровье человека; 11.2.4.3-создание 3D-панорамы (виртуального путешествия) с видом от первого лица». Цель состоит в том, чтобы обучающиеся имели знания о дополненной и виртуальной реальности, которые считаются новыми достижениями в области цифровых технологий, и навыки, позволяющие ими пользоваться. В настоящее время количество исследований, связанных с использованием иммерсивных технологий в образовании, быстро растет. Установлено, что в процессе обучения в среде виртуальной реальности существует множество факторов, благоприятно влияющих на усвоение обучающимися знаний. К таким факторам можно отнести интерес к содержанию знаний, повышенную мотивацию к изучению новых знаний, эмоциональное воздействие нового технологического подхода, способность процесса обучения давать свободу обучающемуся и др.. Кроме того, подтверждено наличие ряда рисков в обучении в этой среде виртуальной реальности, которые до сих пор до конца не изучены. Существуют также предположения, что условное ощущение и восприятие реальности, присущие иммерсивной среде (перцептивный реализм), а также чрезмерное эмоциональное восприятие могут придавать обучающимся дополнительный когнитивный или психологический вес. Одно из последних исследований в этой области содержало обзор более 380 исследований, посвященных наблюдению дискомфорта при проникновении в виртуальную реальность, а именно таких симптомов, как киберзапугивание, усталость зрения, мышечная усталость, сильная самоотверженность и снижение веса на умственные способности. Это включает в себя головокружение, помутнение зрения, нарушение равновесия тела, учащенное сердцебиение, тошноту, потливость, повышение температуры тела в качестве основных симптомов киберзапугивания при погружении в виртуальную реальность в обширном крупном исследовании. Исследователи также отмечают, что сегодня изучение эргономики использования виртуальной реальности, несмотря на некоторое улучшение качества VR-гарнитур и VR-контента, является важной и сложной задачей мирового уровня. Для детей школьного возраста до сих пор недостаточно исследований по вопросам, касающимся здоровья и безопасности, психоэмоционального и социального благополучия обучающихся при использовании виртуальных иммерсивных технологий, в частности виртуальной реальности. Ученые часто подчеркивают необходимость комплексного изучения проблем влияния виртуальной реальности на здоровье детей школьного возраста. Опросы, касающиеся использования виртуальной реальности детьми школьного возраста, показали, что у их родителей возник ряд вопросов: «чем виртуальная реальность отличается от других средств массовой информации?", "Какое влияние виртуальная реальность оказывает на развитие детей?", "Есть ли когнитивные последствия длительного использования виртуальной реальности?", "Какие характеристики контента, представленного в виртуальной реальности, меняют отношение и поведение детей?». Одинаково волнуют педагогов и психологов, специалистов социальной сферы и сообщества медицинских работников, что эти вопросы особенно важны не только для детей и подростков, но и для взрослых. Результаты данных исследований, т. е. всестороннее изучение вышеперечисленных рисков и не назначение условий безопасности в отношении их профилактики, выявляют наличие проблем, приводящих к противоречиям в массовом применении иммерсивных технологий в образовательном процессе в школе. Поэтому в целях всестороннего изучения данной проблемы тема диссертационной работы получила название» исследование проблем безопасности применения иммерсивных технологий обучения в школе". Объектом исследования является учебный процесс в общеобразовательной школе. Предмет исследования - риски и условия безопасности при использовании иммерсивных технологий в учебном процессе в общеобразовательной школе Цель исследования: предложить условия безопасности применения иммерсивных технологий в процессе обучения в общеобразовательной школе с методологическим и эмпирическим обоснованием подходов и принципов безопасного использования иммерсивных технологий. Научный прогноз исследования: если наличие рисков, которые могут повлиять на формирование обучающихся как здоровых, личностных качеств при использовании иммерсивных технологий, будет подтверждено всесторонним теоретическим и эмпирическим изучением, то можно будет определить условия безопасного применения этих технологий в учебном процессе в общеобразовательной школе, так как профилактика и безопасность рисков при использовании цифровых технологий в образовании соблюдение условий очень важно не только для обучающегося или школы, но и для общества в целом. Задачи исследования: 1. Проанализировать научные и научно-методические исследования, международный и отечественный опыт по применению иммерсивных технологий в процессе обучения и методологически обосновать наличие рисков, требующих соблюдения мер безопасности при их применении. 2. Разработать контекстную классификацию рисков, которые могут возникнуть при использовании иммерсивных технологий в процессе обучения, и дать их характеристики. 3. Построение теоретической модели безопасного применения иммерсивных технологий в процессе обучения. 4. Предложить условия безопасности при использовании иммерсивных технологий в процессе обучения в общеобразовательной школе на основе теоретических и эмпирических результатов исследования. 5. Проведение экспериментальных работ по выявлению рисков применения виртуальной реальности в процессе обучения в общеобразовательной школе. Ведущая идея исследования: доказать существование рисков при использовании иммерсивных технологий в школьном образовании и разработать условия безопасности, необходимые для их предотвращения. Методологические и теоретические основы исследовательской работы: научно-педагогические теории, методологические принципы и научные исследования, основанные на исследовании: выявление рисков в применении информационных технологий, усовершенствованный метод симуляционной цифровой оценки заболеваемости (Souchet A.D., Lourdeaux D., Pagani Kennedy R.S, Lane N.E., Berbaum K.S., Lilienthal M.G.), О возможностях технологий AR и VR в образовании рассмотрены в трудах Григорьева С. Г., Родионова М. А., Кочетковой О. А. и др. В исследовании использованы следующие нормативно-правовые документы в области образования: Закон Республики Казахстан «Об образовании»; приказ министра образования и науки Республики Казахстан от 22 января 2016 года №70 «Об утверждении норм оснащения оборудованием и мебелью организаций дошкольного, среднего образования, а также специальных организаций образования» ; Утверждены приказом министра здравоохранения Республики Казахстан от 5 августа 2021 года № КР ДСМ-76 Об утверждении санитарные правила «Санитарно - эпидемиологические требования к объектам образования» и типовые учебные программы общеобразовательных дисциплин, курсов начального, основного среднего и общего среднего образования по выбору для общеобразовательных организаций « от 16 сентября 2022 года №399». Методы исследования: – Метод анализа в систематизации научно-технической, научно-методической литературы и публикаций по теме исследования. – Методы контроля и оценки при определении возможностей и рисков применения иммерсивных технологий в процессе обучения в школе. – Kennedy R. эмпирически определяет влияние технологий иммерсивного обучения.S. и методы экспертизы. – Метод кластификации в систематизации влияния технологий иммерсивного обучения на образование. – Метод моделирования в определении взаимосвязи между рисками применения иммерсивных технологий в школьном обучении и условиями их профилактики (безопасности). – Для наблюдения за воздействиями при проникновении в виртуальную реальность был проведен эксперимент и статистические методы обработки его результатов. Основные этапы исследования: На первом этапе (сентябрь 2020 г. – январь 2021 г.) – обоснован научный аппарат исследовательской работы, определены актуальность, цель и задачи, предмет, форма, новизна, теоретическая и практическая значимость темы. В соответствии с задачами исследования был составлен план работ, определены этапы выполнения. На втором этапе (февраль 2021 г. – январь 2022 г.) – реализация этапа формирования по теме исследования. Обоснована методология исследования, включающая подходы и принципы безопасного применения технологий иммерсивного обучения в школах. Было классифицировано влияние технологий иммерсивного обучения на образование и подготовлена теоретическая модель взаимосвязи между рисками применения иммерсивных технологий в процессе школьного обучения и условиями их профилактики (безопасности). На данном этапе были проведены первые детерминирующие эксперименты в составе грантового научного проекта «методологические, психолого-педагогические и технологические аспекты применения виртуальной и дополненной реальности в образовательном процессе средней школы AP08856402», финансируемого грантовым Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. На третьем этапе (февраль 2022 г. – июнь 2022 г.) – проведена итоговая экспериментальная работа в школе по теме научного исследования и обобщены данные. В целях совершенствования результатов исследования в Московском городском педагогическом университете прошла научная стажировка в онлайн формате. На четвертом этапе (сентябрь 2022 г. – декабрь 2023 г.) – научная стажировка в Московском городском педагогическом университете продолжена в оффлайн формате. Проанализированы и обработаны результаты экспериментального исследования, сопоставлены полученные результаты и сделаны обобщенные выводы, рекомендации, оформлены итоги диссертационного исследования. База исследования: Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева, Московский городской педагогический университет, Национальная академия образования им. И. Алтынсарина, школа-гимназия №55 г. Актобе. Научная новизна и теоретическая сущность исследования: – Проведен анализ научных и научно-методических исследований, международного и отечественного опыта по применению иммерсивных технологий в процессе обучения и методологически обосновано наличие рисков, требующих соблюдения мер безопасности при их применении. – Предложена контекстная классификация рисков, встречающихся при применении иммерсивных технологий в процессе обучения, и разработана их характеристика. – Разработана теоретическая модель безопасного применения иммерсивных технологий в процессе обучения. – Разработаны условия безопасности применения иммерсивных технологий в процессе обучения в общеобразовательной школе. – Проведены экспериментальные работы по выявлению рисков применения виртуальной реальности в процессе обучения в общеобразовательной школе и проведен анализ полученных результатов. Практическая ценность исследования: – Методологически обосновано, что существуют риски, требующие соблюдения мер безопасности при использовании иммерсивных технологий обучения, то есть данная методология вносит свой вклад в назначение мер безопасного применения технологий виртуальной и дополненной реальности в процессе школьного обучения. – Контекстная классификация рисков, с которыми сталкиваются при использовании иммерсивных технологий в процессе обучения, и их описания привлекают внимание исследователей к наличию технологических, социальных и педагогических рисков в дополнение к рискам благополучия, требующим мер рискованности, и могут определить направление новых исследований в будущем. – На основе теоретической модели безопасного применения иммерсивных технологий в процессе обучения и результатов, полученных в эксперименте, предложенные условия безопасности при применении иммерсивных технологий в процессе школьного обучения, методическое пособие на тему «Применение иммерсивных технологий обучения в образовании: виртуальная и дополненная реальность» могут быть использованы учителями школы в своей практике. Результаты этого исследования, то есть результаты, официально опубликованные в научных и научно-методических изданиях, могут быть использованы государственными организациями, проводящими экспертизу контента виртуальной и дополненной реальности для школы или устанавливающими санитарные требования, при подготовке специальных стандартов или других документов. Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивают источники, включающие международные и отечественные научные исследования и опыты, использованные в ходе исследования, методы исследования, применяемые соответствующим образом для достижения каждого результата, количественные результаты экспериментальных работ, открыто опубликованные научные и научно - методические труды по исследованию. Рекомендуемые к защите правила: 1) Методологическое доказательство наличия рисков, требующих соблюдения мер безопасности при применении технологий цифрового иммерсивного обучения. 2) Контекстная классификация рисков, встречающихся при применении иммерсивных технологий в процессе обучения и их характеристика. 3) Теоретическая модель безопасного применения иммерсивных технологий в процессе обучения. 4) Условия безопасности при применении иммерсивных технологий в процессе обучения в общеобразовательной школе. 5) Риски и статистические данные, выявленные по результатам эксперимента при применении виртуальной реальности в процессе школьного обучения. Апробация и включение результатов исследования в учебный процесс в школе, внедрение в практику государственных официальных организаций и проведение научных исследований: Результаты исследования апробированы в общеобразовательных школах и внедрены в практику научно-исследовательских институтов, государственных научно-экспертных организаций в области образования: – По теме научного исследования в средней школе-гимназии №55 г. Актобе проведена итоговая экспериментальная работа и обобщены данные. Обучающиеся школы-гимназии под руководством докторанта обучаются на международном уровне по направлению виртуальной реальности; – Приняли участие в конкурсе проектов обучающихся школы» INFORMATRIX-2021, 2022 " и заняли призовые I, III места (приложения Б); – Рекомендации, связанные с соблюдением условий безопасности при применении иммерсивных технологий в процессе обучения в общеобразовательной школе, и методическое пособие на тему «Технологии иммерсивного обучения: виртуальная и дополненная реальность» применены в Республиканском научно-практическом центре экспертизы содержания образования при разработке экспертиз VR/AR контента для общеобразовательной школы (приложение В). – В составе грантового научного проекта «методологические, психолого-педагогические и технологические аспекты применения виртуальной и дополненной реальности в образовательном процессе средней школы AP08856402», финансируемого грантовым Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан, проведены всесторонние исследования по теме диссертации, опубликованы статьи, сделаны ссылки на статьи. Итоговые и промежуточные результаты исследования представлены в докладах на темы «Research on the health problems of school students in virtual reality» (Чэнду, 2024), «Здоровьесберегающие аспекты обучения в учебной среде виртуальной реальности» (Минск, 2022), «Киберкультура школы как безопасного использования цифровых технологий» (Якутск, 2021) с участием зарубежных специалистов обсуждалось (приложение Б). Обсуждение и реализация результатов исследования: Основные принципы исследования опубликованы в международных журналах, освещены на научных семинарах и международных конференциях. Опубликовано 2 статья в международных научных журналах, входящих в базу данных Scopus и Web of Science с ненулевым импакт-фактором: Contextual structure as an approach to the study of virtual reality learning environment // Cogent Education. – 2023. – Vol. 10, Issue 1. - Р. 2165788. Computational thinking assessment at primary school in the context of learning programming // Cogent Education№10. Article 2165788 – 2023 - p. 1-22 На международной научной конференции, входящей в базу данных Scopus и Web of Science, опубликовано 1 статья: 1. Research on the health problems of school students in virtual reality // 2024 13th International Conference on Educational and Information Technology (ICEIT), (Chengdu, 2024. – Р. 15-18). Опубликовано 5 статей в научных журналах, рекомендованных комитетом по обеспечению качества в области науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан: Мектепте иммерсивті технологияларды қолданудағы қауіпсіздік шарттары: пилоттық зерттеу // РОО «Национальная академия наук Республики Казахстан» научный журнал – № 409 (3) – 2024 г. – С. 176-190. Возможные проблемы при использовании виртуальной реальности в обучении / / Вестник КазНПУ им.Абая, серия физико-математических наук. – 2023. – №4(84). - С. 165-175. О внедрении технологий виртуальной и дополненной реальности в школу // Вестник КазНПУ им.Абая, серия физико-математических наук. – 2021. – №1(73). - С. 182-188. Развитие расчетного мышления обучающихся в процессе обучения программированию / / Вестник Евразийского национального университета им.Л. Н. Гумилева, Педагогика. Психология. Серия социология. – 2019 – №4(129).- С. 55-64. A Psychological Research of Students ' Academic Motivation in Collaborative Learning in Virtual Reality / / Вестник КазНПУ им. Абая, Серия "Психология". – 2024. – №1(74). - С. 113-119. Опубликовано 6 статей в рецензируемых научных журналах и международных конференциях: Психолого-педагогические аспекты использования иммерсивных технологий в образовании / / Вестник МГПУ. Серия "Информатика и информатизация образования". – 2023. – №1(63). - С. 99-111. Collaborative learning in a virtual reality environment // Collection of materials of the II Scientific and Practical conference with international participation (Kyiv, 2023. – P. 38-50). Здоровьесберегающие аспекты обучения в учебной среде виртуальной реальности / / материал международной научно-практической конференции "Физико-математическое образование: цель, достижение и перспективы» (Минск. - 2022. - С. 379-383). Киберкультура школа как основа безопасного использования цифровых технологий / / Современная школа как результат развития педагогической системы в условиях реализации ФГОС: материал научно - практической конференции (Якутск, 2021. – С. 119-123). Применение иммерсивных технологий в образовании // сборник докладов XVI Международной научной конференции обучающихся и молодых ученых «Ǵylym jáne bilim - 2021» (Нур-Султан, 2021. – С. 659-663). Влияние иммерсивных технологий в образовании // «Модели и методы повышения эффективности инновационных исследований» сборник материалов международной научной конференции (Караганда, 2020. – С. 32-38). Подготовлено учебное пособие: Применение технологий иммерсивного обучения в образовании: виртуальная и дополненная реальность: методическое пособие. -Нур-Султан, 2022. - 112 С. В рамках исследования был подготовлен контент виртуальной реальности, который можно использовать на школьных курсах английского языка или элективных курсах, связанных с экологией: «Цифровая грамотность 3 класс. Часть II-создание игры"» (Авторское свидетельство, (приложение А) Приложение виртуальной реальности, которое предоставляет информацию о Аральском море на трех языках на тему» Aral Sea". (Приложение А) Структура диссертации: состоит из введения, части 3, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/Mq-9X9BEiaw
