В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Туткышбаевой Шырын Сарыбайевны на тему Теория и практика создания научно-проектных работ с применением технологий IoT в учреждениях образования по образовательной программе «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Информатики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Хамзина Ботагоз Еркеновна – доктор педагогических наук, доцент кафедры «Физика и химия» Казахского агротехнического исследовательского университета имени С. Сейфуллина (г. Астана, Республика Казахстан);
Найманова Динара Сакеновна – кандидат педагогических наук, доцент, профессор факультета «Computer Science», Торайгыров университет (г. Павлодар, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Култан Ярослав – доктор философии (PhD), профессор кафедры «Прикладная информатика» Экономического университета в Братиславе (г. Братислава, Словацкая Республика);
Горбунова Надежда Александровна – кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор кафедры «Прикладная математика и информатика» КарУ имени Е.А. Букетова (г.Караганда, Республика Казахстан);
Мнайдарова Светлана Сейтжановна - кандидат педагогических наук, доктор философии (PhD), старший менеджер отдела дополнительного профессионального образования частного учреждения «Центр педагогического мастерства» АОО «Назарбаев Интеллектуальные школы» (г.Астана, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Закирова Алма Булатовна – кандидат педагогических наук, директор департамента Науки Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан);
Жмудь Вадим Аркадьевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Лазерных систем» Новосибирского государственного университета (г.Новосибирск, Российская Федерация).
Защита состоится: 23 апреля 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 в смешанном (онлайн и офлайн) формате.
Ссылка: https://surli.cc/xkscfj
Адрес: г. Астана, ул. К. Сатпаева 2, Главный корпус, ауд. № 302.
Аннотация (рус.):Актуальность исследования обусловлена стремительным развитием технологий Интернета вещей (IoT) и расширением их применения для улучшения образовательного процесса. Внедрение IoT в научно-проектные работы позволяет повысить качество обучения, подготовить студентов к работе с современными технологиями и удовлетворить потребности цифровой экономики. Согласно отчёту ЮНЕСКО, проектное обучение является ключевым фактором подготовки специалистов, способствуя развитию критического мышления, практических навыков и междисциплинарного подхода. Кроме того, исследования K.C. Rath и результаты международного проекта TALIS (OECD) подчёркивают необходимость повышения цифровой компетентности педагогов и активного использования инновационных методик обучения. Исследование опирается на работы отечественных и зарубежных учёных, таких как М. Серік, Г.М. Абильдинова, Т.О. Балыкбаев , Е.Ы. Бидайбеков, Ж.К. Нурбекова, А.Е. Сагымбаева, А.Х. Давлетова, А.Б. Закирова, Ж.Е. Зулпыхар, С. Кариев, Г.Ф. Нурбекова, Т. Толғанбайұлы, С.А. Нургалиева, К. Мухамедиева, В.П. Демкин и Г.В. Можаева, В.А. Сластенин, З.С. Жиркова, С.А. Цыплакова, K. Rakic, C. Perera, G.A. Shagivaleeva, J.R. Anderson, H.A. Simon, Ю.К. Бабанский, Б. Блум, а также D.R. Garrison, J. Yang, L. Da Xu, и др. Эти исследования легли в основу теоретических и методических положений работы. Особое внимание уделяется созданию поддерживающей учебной среды, которая стимулирует самостоятельную и коллективную исследовательскую деятельность. В их работах отмечается, что развитие креативного мышления, предоставление возможности для участия в реальных проектах, а также использование современных технологий и ресурсов играет ключевую роль в повышении мотивации студентов. Эффективное руководство и наставничество также выделяются как важные компоненты, способствующие вовлечению студентов в научно-проектную деятельность и развитию их академического потенциала. Актуальность исследования определяется быстрым развитием технологий IoT и их интеграцией в образовательный процесс. Внедрение IoT открывает новые возможности для учебных заведений, предоставляя студентам и преподавателям инструменты для создания инновационных научно-проектных работ. Это не только значительно улучшает учебный опыт и повышает эффективность образовательных процессов, но и подготавливает студентов к современным вызовам и требованиям рынка труда. В условиях стремительного технологического прогресса важность разработки методик и стратегий по эффективному использованию IoT в образовательной сфере становится особенно очевидной. По проведенным анализам можно наблюдать значительные противоречия: ‒ между необходимостью разрабатывать и реализовывать научно-практические работы, с одной стороны, и отсутствием теоретически обоснованной методики обучения разработке проектов с использованием IoT, с другой стороны; ‒ между необходимостью внедрять IoT-технологии в учебный процесс и отсутствием эффективной апробированной методики использования IoT-технологий для обучения разработке научно-практических работ; ‒ между необходимостью применения цифровой образовательной среды для эффективной реализации разработанной методики, связанной с поддержкой проверки научно-практических работ в реальном времени, и отсутствием цифровой платформы, обеспечивающей такую функциональность. Проблема исследования заключается в недостаточной разработанности теоретических и практических основ интеграции технологий IoT в процесс создания научно-проектных работ в учебных организациях. Несмотря на признание важности IoT в образовательной среде, существует дефицит эффективных подходов, программного обеспечения для оценки результатов работ и инструментов, которые бы позволили преподавателям и студентам успешно внедрять и использовать IoT технологии в своих проектах. Необходимость исследование использования IoT для повышения качества и эффективности научно-проектных работ, а также разработка рекомендаций по его оптимальной интеграции в образовательный процесс приобретает все большую актуальность. Цель исследования: определение теоретических основ и практическая реализация создания научно-проектных работ студентами с применением технологий IoT в учреждениях образования для повышения эффективности учебного процесса. Объектом исследования является образовательный процесс в высших учебных заведениях с использованием технологий IoT. Предмет исследования: теоретические и практические основы создания научно-проектных работ студентами с применением технологий IoT в учреждениях образования. Гипотеза исследования: если разработать и экспериментально внедрить теорию и практику создания студентами научно-проектных работ с применением IoT в образовательном процессе, то это будет способствовать повышению уровня компетентности студентов по созданию и реализации научно-проектных работ, так как открываются новые перспективы вовлечения студентов в создании проектов на основе IoT технологий, что стимулирует их активное участие в учебном процессе, а также в применении в будущей профессиональной деятельности за счет решения современных и практически значимых задач. Ведущая идея исследования: Исследование направлено на разработку и внедрение эффективных методологий и методик для создания научно-проектных работ студентами с применением технологий IoT в образовательных учреждениях. Это включает в себя анализ существующих подходов, выявление преимуществ и ограничений, разработку цифровых образовательных платформ и оценку их эффективности. Этапы исследования. Исследование осуществлялось в течение 2020-2024 гг., состояло из трех этапов: Первый этап исследования: была определена цель исследования и сформулированы конкретные задачи исследования. Далее был проведен систематический анализ существующих научных литератур и публикаций по теме интеграции IoT-технологий в образовательный процесс, а также теории педагогического проектирования. Осуществлено обеспечение необходимых ресурсов для проведения исследования, включая доступ к оборудованию, литературе и специалистам в соответствующих областях знаний. Второй этап исследования: проводились разработка и тестирование модели теории и практики создание научно-проектных работ с применением IoT в образовательном процессе. В рамках этого этапа также осуществлялась разработка практических основ создания научно-проектных работ с использованием технологий IoT, проверка образовательной платформы и выявление ошибок для их последующей доработки. Третий этап исследования: было осуществлено внедрение, оценка разработанной модели и методик в образовательных учреждениях. На этом этапе осуществлялся полный цикл внедрения IoT-технологий в учебный процесс. Была проведена апробация образовательного портала в учебном процессе с внедрением технологий IoT, проводился мониторинг и оценка результатов обучения, а также корректировка критериев и показателей оценки научно-проектных работ на основе обратной связи и полученных результатов. С использованием методов математической статистики были проведены отработка и анализ результатов опытно-экспериментальной работы, что подтвердило гипотезу исследования. Научная новизна: ‒ определены преимущества и проблемы при внедрении IoT в образовании и анализ функционирующих образовательных платформ на базе IoT, используемые в образовании как теоретические основы создания научно- проектных работ с использованием технологий IoT в учреждениях образований; ‒ разработана модель теории и практики создания научно-проектных работ студентами с применением IoT в учреждениях образования; ‒ разработаны и внедрены практические основы создания студентами научно-проектных работ на основе разработанных методических основ и с использованием программного обеспечения для оценки эффективности управления объектами IoT в условиях переменного сетевого запаздывания с минимальным риском для образовательного процесса; ‒ разработана образовательная платформа, представляющая собой основу для онлайн-контроля выполнения научно-проектных работ студентами с применением эффективной модели управления учебным процессом; ‒ получены положительные результаты опытно-экспериментальной работы, что подтвердила эффективность использования разработанной модели научно-проектной работы с применением технологий IoT в образовательных учреждениях. Теоретическая значимость исследования заключается в том, что оно обогащает методологическую базу разработки научно-проектных работ студентов с использованием IoT, предлагая новые подходы к архитектуре и дизайну IoT-систем, а также устанавливая общие принципы и требования для таких проектов. Это способствует глубокому пониманию процессов и вызовов в области IoT. Комплексное исследование существующих методов и практик позволяет выявить слабые места и потенциальные улучшения, что дает возможность дальнейшего развития и совершенствования создании и разработки IoT-проектов. Практическая значимость исследования состоит в том, что результаты подтверждают эффективность предложенных научно-методических подходов создания научно-проектных работ и представляют конкретные рекомендации для успешного выполнения IoT-проектов. Разработанны критерии и оценки научно-проектных работ с использованием технологий IoT и цифровая образовательная платформа, которая обеспечивает участников и образовательного процесса необходимыми инструментами и ресурсами, способствующи повышению качества образовательного процесса и успешной практической реализации проектов. Выявленные ключевые проблемы и разработанные критерии эффективности помогают адресовать вызовы, с которыми сталкиваются студенты, что значительно улучшает процесс обучения созданию проектов. Достоверность и обоснованность научных результатов исследования подтверждаются значительным личным вкладом автора в проведение комплексного анализа существующих методов применения IoT в научно-проектных работах. Установление принципов и требований для использования IoT, разработка критериев эффективности и успешности проектов, а также создание автоматизированной системы для оценки работ являются основой для систематизации и обоснования полученных результатов. Организация опытно-экспериментальной работы и интерпретация данных, полученных в процессе исследования, позволяют обобщить результаты и дать достоверные выводы о влиянии IoT на научно-проектные работы в образовательных организациях. На защиту выносятся следующие положения: 1. Теоретические основы создания научно-проектных работ с использованием технологий IoT в образовательных учреждениях: 1.1. Преимущества и проблемы при внедрении IoT в образовании. 1.2. Выявление образовательных платформ на базе IoT и представление их архитектуры, используемы в учебном процессе. 2. Модель теории и практики создания научно-проектных работ с применением IoT в учреждениях образования, которая состоит из: 2.1. Целевого блока, включающего цель, перечень государственных нормативных документов, используемых в реализации задач исследования. 2.2. Содержательного блока, включающего формы обучения, средства и методы исследования. Образовательный процесс осуществляется в онлайн и офлайн форматах с использованием образовательного портала и применением IoT. Методы исследования охватывают проектную деятельность, научно-исследовательские технологии, математическое моделирование и оценку эффективности решений. 2.3. Оценочно-результативный блок, включающего ключевые компоненты для оценки процесса обучения. Эмоционально-мотивационный аспект стимулирует интерес студентов к научно-проектной деятельности, а содержательно-деятельностный компонент отражает уровень освоения учебного материала и его практическое применение. Оценочно-рефлексивный аспект позволяет студентам анализировать свои достижения, а коммуникативный компонент развивает навыки взаимодействия между студентами и преподавателями. Технический аспект включает использование современных технологий, таких как микропроцессоры и датчики IoT, что повышает практическую ценность обучения. Результаты оцениваются на трёх уровнях: низком, среднем и высоком, в зависимости от достижения образовательных целей. 3. Практические основы создания и реализации научно-проектных работ с применением технологий IoT в учреждениях образований, которые включают: 3.1. Разработку основ научно-проектных работ с использованием технологий IoT в образовательном процессе и их внедрение в образовательный процесс. 3.2. Выявление особенностей обеспечения эффективности управления объектами IoT в условиях переменного запаздывания в управляющей сети с минимизацией рисков. 3.3. Разработку образовательной платформы, как основы онлайн реализации контроля реализуемых научно-проектных работ обучающихся с использованием эффективной модели управления объектами. 4. Результаты опытно-экспериментальной работы, включающие: 4.1. Компоненты, критерии и показатели оценки использования технологий IoT в образовательных научно-проектных работах. 4.2. Автоматизированную систему в аспекте определения групп и выявления уровней знаний, сайт по адресу smedufacelearn.kz. 4.3. Положительные результаты исследования создания научно-проектных работ с применением IoT и эффективность поставленной гипотезы. Публикации по результатам исследования. Результаты исследования нашли отражение в 8 печатных работах, из которых 2 статьи в журналах, входящих в базу данных Scopus, 3 статьи в изданиях, рекомендуемых Комитетом по контролю сферы образования и науки Министерства образования и науки Республики Казахстан, 2 статьи в сборниках материалов международных научно-практических конференций (1 – в сборнике материалов международной конференции, 1 – в сборниках материалов конференций в Республике Казахстан), 1 учебное пособие, рекомендованное Республиканским учебно-методическим советом (Астана, 2023); 1 свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом (№38880 24.07.2023 Казахстан). Структура диссертации: диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, объект и предмет исследования, представлены научная новизна, теоретическая значимость, методы, основные положения для защиты, сведения о личном вкладе автора, а также результаты и апробация, включая перечень публикаций. В первом разделе («Теоретические основы создания научно-проектных работ с использованием технологий IoT в учреждениях образования») в подразделе 1.1 анализируются подходы к применению IoT, рассматриваются преимущества и проблемы внедрения технологий и исследуются возможности образовательных платформ на их основе. Подраздел 1.2 посвящён разработке модели научно-проектных работ с использованием IoT, включая методы их создания и интеграции в образовательный процесс. Во втором разделе («Практические основы создания и реализации научно-проектных работ с применением технологий IoT в учреждениях образования») в подразделе 2.1 детально разрабатываются методологические основы организации и реализации проектов с использованием IoT с упором на педагогические и технологические подходы. Подраздел 2.2 рассматривает вопросы повышения эффективности управления IoT-объектами при минимизации рисков, а подраздел 2.3 исследует значение образовательной платформы для онлайн-контроля выполнения научно-проектных работ. В третьем разделе («Опытно-экспериментальная работа по формированию навыков научно-проектной деятельности с использованием IoT») в подразделе 3.1 анализируются компоненты, критерии и показатели оценки использования IoT в проектах; в подразделе 3.2 описывается проведение эксперимента с использованием информационной системы для распределения групп студентов по уровням знаний; в подразделе 3.3 приводятся результаты опытно-экспериментальной работы, подтверждающие эффективность предложенных подходов. В заключении обобщены теоретические и практические результаты исследования, сформулированы основные выводы, подтверждающие гипотезу и доказывающие истинность положений, выносимых на защиту.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/u9jpo0JRNgk
