В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Жилмагамбетовой Раушан Зейнетоллақызы на тему «Научно-методическое и программное обеспечение персонализированного адаптивного обучения математике» по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «Информатики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Мадияров Нурлыбай Кокешович – кандидат педагогических наук, доцент, декан Высшей школы Южно-Казахстанского университета им. М. Ауэзова (г. Шымкент, Республика Казахстан);
Қосыбаева Үмiтжан Аманкелдықызы – кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор, профессор кафедры «Методика преподавания математики и информатики» Карагандинского университета имени академика Е.А. Букетова (г. Караганда, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Шадиев Рустам Нарзикулович – доктор философии (PhD), профессор, Университет Чжэцзян, профессор Педагогического колледжа, (г. Ханчжоу, КНР);
Мукашева Манаргуль Умирзаковна – кандидат педагогических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Центра развития цифровизации образования Национальной академии образования имени И. Алтынсарина (г. Астана, Республика Казахстан);
Асаинова Алмагуль Жаяковна – кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор, профессор НАО «Павлодарский педагогический университет имени А. Маргулана» (г. Павлодар, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Мубараков Акан Мукашевич – доктор педагогических наук, профессор кафедры «Информатика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан);
Эркан Чалышкан – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор кафедры «Компьютерной инженерии», Университет им. Нигде Омера Халисдемира (г. Нигде, Турция).
Защита состоится: 21 февраля 2025 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 в смешанном (онлайн и офлайн) формате.
Ссылка: http://surl.li/rwcdsx
Адрес: Астана, ул. К. Сатпаева 2, Главный корпус, ауд. № 302.
Аннотация (рус.): Актуальность исследования. Система образования играет очень важную роль в улучшении качества жизни нации. Наше время ставит задачу повышения качества подготовки и воспитания будущих специалистов, обеспечения прочного владения ими основами науки, обеспечения высокого научного уровня преподавания каждого предмета. Президент К.К. Токаев в своем обращении к народу Казахстана «Экономическая ориентация справедливого Казахстана» подчеркнул необходимость стремиться к передовому образованию и освоению новых технологий, в том числе адаптивного обучения с помощью искусственного интеллекта, чтобы стать развитой страной. Кроме того, цель – предоставить каждому бесплатный доступ к высокоскоростному Интернету и цифровым образовательным ресурсам, чтобы система образования могла адаптироваться к потребностям рынка труда. Система образования Казахстана стремится сменить старый формат обучения на персонализированный подход. Закон Республики Казахстан «Об образовании» также обоснован такими задачами системы образования, как «Создание необходимых условий для получения качественного образования, направленного на формирование, развитие и профессиональную подготовку личности на основе национальных и общегражданских ценностей, научных и практических достижений, новых технологий образования, в том числе эффективное использование модульно-кредитного, дистанционного обучения и заочной формы обучения, информационно-коммуникационных технологий, способствующего быстрой адаптации профессионального образования». Традиционная модель обучения постепенно перестает работать, поскольку потребности цифрового общества меняются и находятся под активным влиянием внешней среды. Актуальны такие вопросы, как развитие цифровой образовательной среды в образовательных учреждениях, моделирование цифровых компетенций обучающихся, создание личностной траектории обучения в цифровой среде, а также разработка информационных технологий, моделей и алгоритмов, позволяющих адаптироваться. Пункт 9 статьи - 11 Закона РК «Об образовании» способствует внедрению и эффективному использованию новых технологий образования, в том числе кредитного, дистанционного обучения, информационно-коммуникационных технологий, которые способствуют быстрой адаптации программ профессионального образования к меняющимся потребностям общества и рынка труда. Например, такие технологии, как искусственный интеллект и машинное обучение, следует использовать для настройки и предварительного планирования пути обучения каждого учащегося. Целью данного обучения является развитие критического мышления обучающихся в Новом Казахстане, обучение умению устанавливать связи и решать проблемы компетенций. В образовательных организациях важными требованиями образовательного процесса являются использование новых методов обучения математике, обучение в соответствии с современными требованиями и устранение трудностей в обучении и использование новых технологий. То есть качественное преподавание математики требует нового подхода к образованию. Методика преподавания математики с использованием информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в технических и профессиональных учебных заведениях является одной из актуальных проблем современной дидактики. Ведь в колледжах есть свои особенности преподавания не только математики, но и других предметов. Прежде всего, в колледжах обучающие учатся в небольших группах. Это означает, что преподаватель имеет возможность работать с каждым учащимся. Обучение математике с использованием информационно-коммуникационных технологий привлекло внимание Нургожаева Ш. Б. Этой теме посвящена его диссертационная работа «Дидактические условия использования информационных и коммуникационных технологий в обучении математике в колледже». В своей диссертации Автор придает большое значение персонализации обучающихся. Считаю, что внедрение информационных технологий способствует развитию у обучающихся навыков критического мышления и самоуправления. Другой исследователь Федорова О. Н. обратила свое основное внимание на особенности преподавания математики в колледже. По ее мнению « ...уровень владения математикой студентом колледжа является одним из важнейших факторов, влияющих на его дальнейшую жизнь». С этим утверждением трудно не согласиться, поскольку математические навыки составляют основу логического мышления и решения сложных задач. Кроме того, хорошее знание математики открывает учащимся широкие возможности в различных профессиональных областях. Особенно Малибекова М.С. в своей научной работе «Педагогические основы использования новых информационных технологий в связи с дисциплинами математики и информатики» она считает, что «эффективным средством обучения математике через интернет является тестирование, участие в конкурсах и олимпиадах, самостоятельная работа с электронными учебниками и отбор. материала, необходимого для исследовательской работы». Каждый учитель математики и информатики достигает своей педагогической цели посредством сложных мыслительных операций. Поэтому первоочередной задачей учителя математики является развитие творческих способностей учащихся. Не случайно Садвакасова З.М. интересуется когнитивным стилем обучения. Несомненно, автор выступала за учет этого важного стиля в образовательном процессе. «Каждый педагог, реализующий единый педагогический процесс, должен не только учитывать правила и принципы дидактики, но и учитывать познавательный стиль, от которого зависят успеваемость, развитие и личностный рост ученика», — отмечает она. Такой подход помогает создать более эффективную среду обучения, которая максимально раскрывает потенциал каждого учащегося. Развитие информатизации образования началось с информатизации преподавания предметов, в частности интеграции информатики и математики, чему способствовали известные математики Ершов А. П., Курманалина Ш. К. Работа авторов легла в основу более глубокого понимания взаимосвязи этих дисциплин. Благодаря вкладу авторов преподавание математики стало оснащенным технологиями и доступным для современных обучающихся. В настоящее время такими учеными, как Нургалиева Г. К., Джусубалиева Д. М., Бектурганова Р. Ч., Бекболганова А. К., Жиембаев Ж. Т., разрабатываются методики информатизации образования и проводятся исследования, связанные с цифровизацией образования. Их перспективными направлениями в контексте цифровой трансформации образования являются адаптивное обучение. Эти исследования помогут разработать персонализированные учебные программы, соответствующие потребностям каждого учащегося. Благодаря такому подходу процесс обучения становится более эффективным и результативным. Выделение глобальных трендов посредством персонализированного адаптивного обучения позволит создать гибкую систему образования, отвечающую вызовам современного мира, учитывающую индивидуальные особенности обучающихся и применяющую передовые методы обучения. Он также способствует развитию обучающихся как уникальной личности, сопоставляя темп обучения, интересы и способности. То есть синергия глобальных тенденций и персонализированного адаптивного обучения не только улучшает учебный процесс, но и способствует созданию системы образования, способной эффективно взаимодействовать с новыми технологиями и педагогическими методами, тем самым поддерживая непрерывное совершенствование образования. Подход, сочетающий в себе анализ тенденций и персонализированное адаптивное обучение, также поддерживает готовность учащихся к быстро меняющимся требованиям будущего посредством формирования самостоятельности, творческого мышления и коммуникативных навыков. Такая гибкая система образования способствует подготовке выпускников, способных успешно адаптироваться в различных сферах жизни и трудоустройства в динамичных социально-экономических условиях. Внедрение методов персонализированного адаптивного обучения в условиях глобальных тенденций способствует созданию образовательной среды, соответствующей требованиям современного общества. Персонализированное адаптивное обучение не только улучшит качество образования, но и подготовит новое поколение, которое сможет успешно адаптироваться к испытаниям будущего. В большинстве случаев персонализированное адаптивное обучение ограничивается техническими, финансовыми и педагогическими ограничениями, что затрудняет его полное выполнение. В этой связи, неосуществимость за счет сложности создания научно-методического и программного обеспечения для организации персонализированного адаптивного обучения вызывает противоречия в исследовательской работе. Дифференцируя вышеизложенное, темой диссертационной работы было выбрано «Научно-методическое и программное обеспечение персонализированного адаптивного обучения математике». Цель исследования: создание научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике, способствующего повышению эффективности обучения, достижению высоких результатов в сфере образования. Задачи исследования: - анализ научных, учебно–методических работ и программных сред по персонализированному адаптивному обучению; - выявление психолого-педагогических факторов, влияющих на организацию учебного процесса в организациях образования; - разработка модели создания и реализации научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике; - определение алгоритмов научно-методических основ персонализированного адаптивного обучения математике; - создание программного обеспечения для персонализированного адаптивного обучения математике; - проведение опытно-экспериментальной работы по использованию научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике. Объект исследования: процесс обучения в организациях технического и профессионального образования. Предмет исследования: разработка научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике в организациях технического и профессионального образования. Научный прогноз исследования: если бы в организациях образования разрабатывалось и применялось научно–методическое и программное обеспечение для персонализированного адаптивного обучения математике, то качество знаний обучающихся по математике повысилось бы, поскольку методы персонализированного адаптивного обучения учитывают особые потребности и способности каждого обучающегося, позволяют персонализировать учебный процесс, способствуют активному участию обучающихся в процессе обучения и способствует повышению мотивации к обучению. Ведущая идея исследования: выявить и реализовать основы применения научно-методического и программного обеспечения персонализированого адаптивного обучения на уроках математики, способствовать повышению интереса и качества преподавания по предмету. Методологические и теоретические основы исследования: научные труды по методологии обучения математике с применением информационно-коммуникационных технологий, методологическая основа создания персонализированной образовательной среды, формы персонализированного адаптивного обучения, способы и методы персонализации образования, технологии персонализированного адаптивного обучения, статистические методы. Источники исследования: Государственный Общеобязательный стандарт технического и профессионального образования Министра образования и науки Республики Казахстан Приложение "Об утверждении государственных общеобязательных стандартов дошкольного воспитания и обучения, начального, основного среднего, общего среднего, технического и профессионального, послесреднего образования", Закон об утверждении минимальных требований к объектам информатизации в области образования, об утверждении программы информатизации учебных заведений начального и среднего профессионального образования РК, Закон об утверждении типовых учебных программ цикла или модуля общеобразовательных дисциплин для организаций послесреднего образования, Закон о создании рабочей группы по разработке проекта государственной программы развития образования и науки РК на 2020-2025 годы, содержание учебников ТиПО, научные труды по педагогике и научно-прикладным технологиям в образовании. Методы исследования: 1.Анализ теоретико-научной литературы и существующих подходов, связанных с адаптивным обучением. Это позволяет обобщить и систематизировать теоретические основы развития технологий адаптивного обучения. Данный метод служит основой для формирования концепции персонализированного обучения математике. 2.Эмпирический – включает сбор и анализ данных с помощью наблюдений, экспериментов и опросов. Этот метод направлен на практическую проверку теоретических предположений, определение эффективности адаптивных подходов и изучение их влияния на результаты обучения. Эмпирический метод позволяет оценить реальные достижения обучающихся и скорректировать методы обучения на основе полученных данных. 3.Статистический–включает использование количественных методов для анализа и интерпретации данных. Он используется для выявления закономерностей, проверки гипотез и оценки значимости результатов, полученных в процессе экспериментов и наблюдений. Данный метод позволяет объективно оценить эффективность технологий адаптивного обучения и их влияние на успеваемость. Научная новизна и теоретическая значимость исследования: 1. Выявлена проблема персонализированного адаптивного обучения математике на основе анализа научных, учебно–методических и программных основ персонализированного адаптивного обучения в организациях образования и выявления психолого–педагогических факторов, влияющих на организацию процесса обучения. 2. Разработана модель создания и реализации научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике, включающего целевые, содержательные, результативные блоки. 3. Определены алгоритмы научно-методических основ персонализированного адаптивного обучения математике. 4. Создано и реализовано программное обеспечение для персонализированного адаптивного обучения математике. 5. Получены положительные результаты опытно-экспериментальной работы по использованию научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике. Практическая значимость исследования: - организован брейнсторминг для преподавателей по использованию технологий персонализированного адаптивного обучения; - издано методическое пособие «методические указания по применению технологии персонализированного адаптивного обучения» ; - разработано и внедрено в учебный процесс учебное пособие по практическим работам для адаптированного к уровню образования обучения обучающихся; - разработана и внедрена в процесс обучения персонализированная адаптивная среда обучения «APLE®». Точность и обоснованность результатов исследования: Использование научно-методического и программного обеспечения для персонализированного адаптивного обучения математике основано на всестороннем изучении научных аспектов, строгом соблюдении принципов, обоснованности теоретического и практического характера. Это также обеспечивается положительными результатами экспериментальной работы и интегрированием полученных результатов в учебный процесс. Положения выносимые на защиту: 1. Выявлена проблема персонализированного адаптивного обучения математике на основе анализа научных, учебно–методических и программных основ персонализированного адаптивного обучения в организациях образования и выявления психолого–педагогических факторов, влияющих на организацию учебного процесса: 1.1) увеличение потребности в персонализированном адаптивном обучении математике; 1.2) необходимость использования программного обеспечения в целях индивидуализации образовательного процесса в соответствии с особыми потребностями и темпами и способностями каждого обучающегося. 2. Модель создания и реализации научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике обосновывается рассмотрением следующих блоков: 2.1) определение официальных документов, учебных программ в целевом блоке и уточнение использования в исследовательской работе; 2.2) в содержательном блоке - дополнение содержания специальных предметов в образовательных организациях программным обеспечением, методическое разъяснение, учебно-методическое обеспечение; 2.3) в результативном блоке - определить компоненты и критерии, которые позволят улучшить образование обучающихся, сформировать их знания и умения. 3. Определены алгоритмы научно-методических основ персонализированного адаптивного обучения математике: 3.1) алгоритм адаптации содержания обучения; 3.2) алгоритм оценки успеваемости; 3.3) алгоритм совершенствования уровня знаний по теме в информационной среде. 4. Создано и реализовано программное обеспечение для персонализированного адаптивного обучения математике «APLE®» : 4.1) составлена структура и содержание программного обеспечения; 4.2) размещен как домен второго уровня под названием «APLE®». 5. Положительные результаты опытно-экспериментальной работы по использованию научно-методического и программного обеспечения персонализированного адаптивного обучения математике и подтверждение поставленного прогноза. Исследовательская база: ГКП на ПХВ «Актюбинский Высший Политехнический колледж», ТОО «Высший колледж Актюбинского Регионального университета имени К. Жубанова», ГКП на ПХВ «Технический колледж» акимата города Астаны. Основные этапы исследования: Первый этап (2021-2022 учебный год). По теме исследования проведен анализ научных и учебно-методических источников. Был создан научный аппарат научно-исследовательской работы, определены основные цели и задачи. Проанализированы научно-теоретические основы персонализированного адаптивного обучения математике, а также психолого-педагогические факторы, влияющие на организацию учебного процесса. Установлено их значение. Были рассмотрены различные формы персонализированного обучения, изучены свойства и использование этой технологии в образовательной среде. Второй этап (2022-2023 учебный год, первая половина 2023-2024 учебного года). Освоены среды разработки программного обеспечения для персонализированного адаптивного обучения и проведена работа по распознаванию объектов. Разработана предметная область исследовательской работы, способы ее применения на основе технологии персонализированного адаптивного обучения, научно-методическое и программное обеспечение. В процессе обучения применено и апробировано научно-методическое и программное обеспечение персонализированного адаптивного обучения. Также был организован брейнсторминг для преподавателей по использованию технологий персонализированного адаптивного обучения. Третий этап (вторая половина 2023-2024 учебного года). Результаты проведенного педагогического эксперимента были обобщены, проанализированы и обработаны с использованием методов математической статистики. На основании результатов исследования были выработаны рекомендации, а также написана диссертационная работа. Обсуждение и реализация результатов исследования: 1 статья в журнале, индексируемом в международной базе Scopus: 1. The Role of Adaptive Personalized Technologies in the Learning Process: Stepik as a Tool for Teaching Mathematics // International Journal of Virtual and Personal Learning Environments (IJVPLE). ‒ 2023. – Vol. 13(1). – P. 1-15. 5 статей в журналах, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в области науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан: 1.Pedagogical formation of students' cognitive activity in an adaptive educational environment // Вестник университета Ясави серия «Педагогика». – 2022. – №3(125). - Р. 246-255. 2.Management of the learning process using adaptive personalized learning systems // Научный журнал «Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан» серия «Педагогика». – 2023. – №2(402). - Р. 115-122. 3.Personalized adaptive learning: analysis, comparison, conclusions // Научный журнал «Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан» серия «Педагогика». – 2023. – №3(403). - Р. 102-113. 4. Investigation of the effectiveness of personalized adaptive mathematics teaching // многопрофильный научный журнал Костанайского регионального университета им.А. Байтурсынова серия «Педагогика». – 2023. - №2. - Р. 194-203. 5. Оқытудың когнитивті теориясына негізделген дербес бейімдеп оқыту технологиясы // Вестник КазНУИ им. Абылай хана серия «Педагогика». – 2024. - №2. - Б. 415-429. 4 статьи на международных научно-практических конференциях: 1. Использование адаптивного персонализированного обучения математике в соответствии с интересами учащихся: влияние соответствующих контекстов на успеваемость и результаты обучения // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы преподавания математики и физики в школах и вузах в условиях обновленного содержания образования» (Алматы, 2021. – С. 151-154). 2. Использование адаптивных образовательных платформ на уроках математики // Сборник материалов международной научно-практической конференции Алтысаринских чтений «Инновации, образование, опыт-векторы образовательного пути» (Костанай, 2023. – С. 618-623). 3. Адаптивные персонализированные системы в образовании: аспекты реализации и влияние на развитие компетенций студентов // сборник материалов международной научно – практической конференции по теме «Сейткасымовские чтения-2023» (Астана, 2023. – С. 560-562). 4. Цифрлық платформаның көмегімен дербес бейімдеп оқыту // Модели и методы повышения эффективности инновационных исследований: сборник материалов международной научной конференции (Алматы, 2023. – Б. 281-287). Учебно-методические пособия: 1. Комплекс практических заданий по «Математике» - «Методический центр» акимата города Астаны ГККП, 2023. – 70 с. 3. «Методические рекомендации по использованию персонализированных адаптивных образовательных технологий» Астана: Издательство «Интеллект», 2023. – 25 с. Свидетельства о внесении данных в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом (приложение А): 1. «Программное обеспечение для персонализированного адаптивного обучения математике» Свидетельство о внесении сведений в государственный список прав на объекты, охраняемые авторским правом, 14 марта 2024 г. № 43698. 2. «Методические рекомендации по использованию персонализированных адаптивных образовательных технологий» Свидетельство о внесении сведений в государственный перечень прав на объекты, охраняемые авторским правом, от 1 мая 2023 г. № 35794. Апробация результатов исследования и внедрение их в учебный процесс Результаты исследования апробированы и внедрены в учебный процесс по образовательной программе «06130100 – Программное обеспечение» Актюбинского высшего политехнического колледжа, по образовательной программе «01140700 – Информатика» Актюбинского регионального университета имени К. Жубанова, по образовательной программе «07150100 – Технология машиностроения» в Техническом колледже акимата города Астаны. Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/Ey004vJUq80
