Сліпухіна Ірина Андріївна. Теоретико-методичні засади формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп'ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту

Краткое описание

Сліпухіна Ірина Андріївна. Теоретико-методичні засади формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп'ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту.- Дисертація д-ра пед. наук: 13.00.02, Нац. пед. ун-т ім. М. П. Драгоманова. - Київ, 2015.- 472 с.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ М. П. ДРАГОМАНОВА

На правах рукопису
СЛІПУХІНА ІРИНА АНДРІЇВНА

УДК 378.016: 53:004

ТЕОРЕТИКО–МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП’ЮТЕРНО ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

13.00.02 – теорія і методика навчання (технічні дисципліни)

Дисертація
на здобуття наукового ступеня
доктора педагогічних наук

Науковий консультант
Сергієнко Володимир Петрович
доктор педагогічних наук,
професор

Київ – 2015

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 5
ВСТУП 6
РОЗДІЛ 1. ПЕРЕДУМОВИ ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ У ВИЩОМУ ТЕХНІЧНОМУ НАВЧАЛЬНОМУ ЗАКЛАДІ 18
1.1. Понятійно–категоріальна основа дисертаційного дослідження 19
1.1.1. Техніка і технологія 19
1.1.2. Компетенція, компетентність, кваліфікація 24
1.1.3. Технологічна компетентність майбутнього інженера 32
1.1.4. Комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту 42
1.2. Еволюція інженерної діяльності і місія технічного університету у сучасних умовах 47
1.3. Техніко–технологічна картина світу у світогляді майбутнього інже-
нера 59
1.4. Фундаменталізація навчання технічних дисциплін в системі фахової підготовки майбутніх інженерів 70
1.5. Проблема якості підготовки інженерних кадрів та освітня парадигма ХХІ століття 75
1.6. Деякі аспекти навчального процесу з технічних дисциплін: досвід вітчизняної і закордонної вищої технічної освіти 84
Висновки до розділу 1 95
РОЗДІЛ 2. НАУКОВО–МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ У НАВЧАННІ ТЕХНІЧНИХ ДИСЦИПЛІН І ФІЗИКИ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП’ЮТЕРНО ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ 98
2.1. Компетентнісний підхід у формуванні моделі майбутнього інженера 98
2.2. Особистісно орієнтована парадигма в сучасній інженерній освіті 115
2.3. Аксіологічні засади навчання технічних дисциплін 127
2.4. Системний підхід: особливості реалізації в педагогічних дослід-
женнях 142
2.5. Дидактичні принципи у змісті концептуальної основи проведеного дослідження 147
2.6. Дистанційна освіта і «хмарні» технології в освітньому середовищі вищого технічного навчального закладу 150
Висновки до розділу 2 157
РОЗДІЛ 3. КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ МЕТОДИЧНОЇ СИСТЕМИ ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП’ЮТЕРНО ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ 160
3.1. Модель методичної системи формування технологічної компетентності майбутніх інженерів 160
3.2. Педагогічні умови функціонування методичної системи 170
3.3. Система критеріїв і показників сформованості технологічної компетентності майбутніх інженерів 181
3.4. Рівні сформованості ТКМІ у методичній системі з використанням КОСФЕ 194
Висновки до розділу 3 200
РОЗДІЛ 4. МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП’ЮТЕРНО ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ 202
4.1. Комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту в освітньому середовищі технічного університету 202
4.1.1. Електронний документ лабораторної звітності 224
4.1.2. Технологічні карти у навчанні з використанням КОСФЕ 241
4.1.3. Програми аналізу відео даних у лабораторних практикумах з фізики і технічних дисциплін 245
4.1.4. Програми опрацювання і візуалізації даних у лабораторному практикумі 253
4.1.5. Комп’ютерне моделювання у навчанні технічних дисциплін і
фізики 259
4.2. Форми і методи навчання у методичній системі формування ТКМІ з використанням КОСФЕ 264
4.2.1. Лекції у методичній системі формування ТКМІ з використанням КОСФЕ 269
4.2.2. Репродуктивно–алгоритмічний метод навчання у КОСФЕ 276
4.2.3. Частково–пошукові методи і етапи трансформації лабораторних завдань до творчого рівня 280
4.2.4. Дослідницькі й проблемно орієнтовані методи навчання 283
4.3. Професійно зорієнтовані навчально–дослідницькі роботи з використанням КОСФЕ 292
4.3.1. Основи взаємодії фізичних полів з біологічними об’єктами 292
4.3.2. Моделювання біологічних процесів 302
4.3.3. Біосумісні матеріали 309
4.4. Структура і організація самостійної пізнавальної діяльності у методичній системі формування ТКМІ з використанням КОСФЕ 315
Висновки до розділу 4 330
РОЗДІЛ 5. ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДИЧНОЇ СИСТЕМИ ФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМПЮТЕРНО ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ 334
5.1. Констатувальний етап експерименту 336
5.2. Пошуковий етап експерименту 341
5.3. Формувальний педагогічний експеримент 353
Висновки до розділу 5 375
ВИСНОВКИ 377
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 383
ДОДАТКИ 435

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

АЦП аналого–цифровий перетворювач
ГСВО
ЕДЛЗ галузеві стандарти вищої освіти
електронний документ лабораторної звітності
ЕНП електронний навчальний посібник
ІКТ інформаційно–комунікаційні технології
КОСФЕ комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту
НЕ навчальний елемент
ОКХ освітньо–кваліфікаційна характеристика
ОПП освітньо–професійна програма
ПК персональний комп’ютер
СРС самостійна робота студента / студентів
ТКМІ технологічна компетентність майбутнього інженера

ВСТУП
Актуальність дослідження. Соціально–економічні процеси, що відбуваються нині, характеризуються радикальними змінами у сфері техніки, науки та технологій і визначають трансформацію постіндустріального суспільства в суспільство знань.
Концептуальною основою організації вищої освіти в умовах масштабних євроінтеграційних процесів ХХІ ст. є компетентнісний підхід, який спрямовує навчальний процес на формування в майбутнього фахівця соціально та професійно важливих компетенцій, які відповідають вимогам національного і світового ринків праці. Перехід на використання в практиці вищих навчальних закладів компетентнісно орієнтованих освітніх стандартів доповнює традиційні когнітивні підходи до навчання, веде до нового бачення його змісту, методів і технологій. Проблема впровадження компетентнісного й особистісно орієнтованого підходів у системі вищої освіти ґрунтовно розглянута в дослідженнях О. Авраменка [2], С. Адама [3], А. Андрєєва [10], В. Байденка [18], І. Беха [33], Н. Бібік [106], В. Болотова [41], С. Гончаренка [68], О. Заблоцької [112], Е. Зеєра [120], І. Зимньої [121], І. Зязюна [126], В. Краєвського [178], В. Кременя [180], О. Лєбедєва [193], І. Лернера [198], Е. Лузік [203], О. Ляшенка [206], А. Мітяєвої [233], Н. Морозової [238], Н. Ничкало [252], О. Овчарук [162], С. Осіпової [266], О. Пометун [284], А. Протасова [294], Дж. Равена [296], О. Савченко [312], В. Сєрікова [322], А. Хуторського [429], О. Шавальової [435], В. Шадрікова [436] та ін.
Технологічна компетентність як суспільно затребувана якість фахівця, яка відображає здатність і готовність виконувати завдання інженерної діяльності з використанням різних технологій, входить до складу професійної компетентності. Певні аспекти й педагогічні умови формування технологічної компетентності майбутніх інженерів–педагогів та студентів вищих технічних навчальних закладів розглянуто в працях І. Бєлоновської [28], В. Беспалька [32], Л. Добровської [98], М. Кадемії [133], А. Коклевського [159], Н. Манько [212], І. Матросової [218], О. Нікіфорової [251], О. Плескачової [280], Л. Тархан [399], А. Харченка [423], А. Цини [430], В. Чемшит [431] та ін.
Водночас аналіз науково–педагогічної літератури засвідчує, що структура та педагогічні умови формування технологічної компетентності майбутнього інженера (ТКМІ) залишаються недостатньо дослідженими.
Витоки зазначеної проблеми передусім у тому, що безперервне оновлення техніки та технологій сприяє появі нових функцій інженерної діяльності й водночас зменшує період актуальності відповідних спеціально–професійних знань. Зазначене детермінує необхідність формування в сучасного інженера здатності до систематичного підвищення кваліфікації, опанування новими прийомами, операціями, процедурами та процесами, пов’язаними з майбутньою професійною діяльністю. Ґрунтовне й різнобічне дослідження проблем підготовки фахівців техніко–технологічної сфери діяльності, які детермінуються вимогами сучасного суспільства, проведено в працях В. Альохіна [6], В. Андрущенка [12], В. Вернадського [51], Б. Галеєва [61], В. Горохова [75], М. Згуровського [118], Н. Іванова [127], Л. Кансузян [135], Б. Козлова [158], В. Лозовського [200], Б. Ломова [201], І. Мамикіна [229], Ю. Мелещенка [223], С. Некрасова [248], І. Орешнікова [263], О. Половінкіна [282], В. Рейзліна [301], В. Стьопіна [389], Л. Товажнянського [408], Г. Таврізян [397], В. Шукшунова [441] та ін.
Аксіоматичною нині є констатація того, що навчання технічних дисциплін у вищих навчальних закладах передбачає використання широкого спектру інформаційно–комунікаційних технологій (ІКТ), які покладені в основу комплексних комп’ютерно орієнтованих видів навчальної діяльності. Теоретико–практичні питання використання ІКТ в освіті висвітлено в працях В. Бикова [34], Б. Гершунського [63], A. Гуржія [86], М. Жалдака [108], Л. Макаренко [209], Л. Карташової [139], Ю. Машбиця [221], В. Межуєва [222], Н. Морзе [237], Є. Полат [96], Ю. Рамського [297], С. Семерікова [317], В. Сергієнка [319], О. Співаковського [386], О. Спіріна [387], Ю. Триуса [412], С. Яшанова [453] та ін.
Результати науково–педагогічних досліджень О. Айзенцона [4], Ю. Бендеса [30], Л. Благодаренко [36], І. Богданова [38], С. Величка [47], І. Войтовича [56], В. Заболотного [113], А. Касперського [140], М. Корця [168], В. Ларіонова [192], М. Мартинюка [214], Л. Маслєннікової [215], В. Мендерецького [225], М. Садового [227], В. Сергієнка [320], Н. Стучинської [393], Б. Суся [396], М. Шута [443] та багатьох інших, присвячених аналізу принципів побудови методичних систем навчання, що ґрунтуються на фундаментальному знанні, інтегрованому з варіативною професійно спрямованою компонентою, доводять, що навчальний фізико–технічний експеримент є універсальним засобом освоєння дійсності. Через виявлення сутності зв’язків між різноманітними процесами навколишнього світу він розвиває інженерний тип мислення, активізує особистісну позицію і діяльність в освітньому процесі і розвиває практично всю ієрархію компетенцій випускника університету.
Актуальність проблеми формування ТКМІ визначається наявністю суперечностей, які виникають між:
– потребою суспільства в наявності інтегративної технологічної компоненти в складі професійної компетентності інженера та традиційною системою інженерної освіти, яка не орієнтована на формування ТКМІ як результату освітньої діяльності вищого технічного навчального закладу;
– необхідністю формування в майбутніх інженерів здатності розв’язувати проблеми наукоємних виробництв на основі методології фундаментальних дисциплін і тенденцією до фрагментарної їх побудови в навчальних планах підготовки фахівців;
– широкими дидактичними можливостями комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту (КОСФЕ) у формуванні ТКМІ і відсутністю концепції відповідної методичної системи на основі сучасних підходів у навчанні;
– потребою суспільства у формуванні ТКМІ якомога швидкими темпами й ефективними засобами та недостатнім забезпеченням навчального процесу комплексним використанням ІКТ у навчанні технічних дисциплін, починаючи з їх пропедевтики;
– значною результативністю практики особистісно орієнтованої освіти та відсутністю систематизованих досліджень механізмів її впровадження в навчальний процес вищих технічних навчальних закладів;
– ключовою роллю самостійної і самоосвітньої діяльності у формуванні ТКМІ і низьким рівнем її методично обґрунтованої організації в навчанні технічних дисциплін.
Нагальна суспільна потреба пошуку шляхів розв’язання зазначених суперечностей зумовила вибір теми дослідження «Теоретико–методичні засади формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту».
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до науково–дослідних тем кафедри загальної фізики Національного авіаційного університету: 20 / 08.02.04 «Організаційно–педагогічні засади контролю пізнавальної діяльності студентів в умовах кредитно–модульної системи навчання» (2006 – 2010 рр.) та 31 / 08.02.04 «Взаємозв’язок фізичної і технічної картин світу як методологічна основа концепції навчання фізики у вищому технічному навчальному закладі» (2010 – 2014 рр.).
Науковий пошук здійснено при виконанні міжнародного проекту «Освітні вимірювання, адаптовані до стандартів ЄС» № 1450209 – TEMPUS 2008 – SE – JPCR упродовж 2009 – 2012 рр. Тема дисертації затверджена вченою радою НПУ імені М. П. Драгоманова (протокол № 15 від 25 червня 2013 р.) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології НАПН України (протокол № 7 від 24 вересня 2013 р.).
Метою дослідження є теоретичне і методичне обґрунтування, створення і експериментальна перевірка методичної системи формування технологічної компетентності майбутніх інженерів із використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту.
Досягнення сформульованої мети вимагає розв’язання таких завдань.

1. Провести ретроспективно–сутнісний аналіз засад інженерної діяльності, дослідити ґенезу, сутність і умови формування ТКМІ у світлі актуальних суспільно–детермінованих тенденцій в освіті та практики діяльності провідних вітчизняних і закордонних вищих технічних навчальних закладів.
2. Дослідити й обґрунтувати методологічні засади методичної системи формування ТКМІ з використанням КОСФЕ.
3. Розробити структурно–функціональну модель методичної системи формування ТКМІ з використанням КОСФЕ.
4. Дослідити дидактичні особливості та розробити методику використання програмно–апаратних засобів у проектованій методичній системі.
5. Розробити навчально–методичний комплекс, який забезпечує самостійну навчальну і науково–дослідну роботу студентів із метою формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту.
6. Упровадити в навчальний процес вищих навчальних закладів методичну систему формування ТКМІ з використанням КОСФЕ.
7. Експериментально перевірити ефективність розробленої методичної системи у формуванні ТКМІ й окреслити напрями подальших науково–педагогічних пошуків.
Об’єкт дослідження – процес навчання технічних дисциплін і фізики у вищому технічному навчальному закладі.
Предмет дослідження – теоретико–методичні засади формування ТКМІ з використанням КОСФЕ.
Методи дослідження. У проведеному педагогічному дослідженні використано такі методи:
теоретичні: аналізу і синтезу для з’ясування основних понять і категорій дослідження; концептуально–порівняльного аналізу, за допомогою якого зіставлено традиційні теоретичні підходи до вивчення технічних і фундаментальних дисциплін у вищих навчальних закладах на основі галузевих стандартів вищої освіти (ГСВО), навчальних планів і програм, психолого–педагогічної й науково–методичної літератури, матеріалів науково–практичних конференцій із проблеми дослідження, новаторського досвіду та узагальнення власного багаторічного досвіду роботи; індукції та дедукції для узагальнення емпіричних даних, виокремлення закономірностей і формулювання висновків із досліджуваної проблеми; структурно–системного аналізу і синтезу з метою побудови теоретичної моделі методичної системи формування ТКМІ з використанням КОСФЕ, виявлення закономірностей й особливостей її функціонування на основі кількісного та якісного аналізу результатів педагогічного експерименту; моделювання з метою обґрунтування теоретичних засад методичної системи формування ТКМІ з використанням КОСФЕ;
емпіричні: педагогічний експеримент, обсерваційні методи (пряме, опосередковане, включене спостереження), психодіагностичні методи (бесіди з викладачами і студентами, анкетування, тестування), експертне оцінювання; праксіметричні методи (хронометрія, аналіз виконаних робіт: лабораторних звітів, письмових, творчих і контрольних робіт);
методи математичної статистики та метод інтерпретації для опрацювання даних, отриманих у ході дослідження, а також для встановлення кількісних залежностей між досліджуваними явищами.
Наукова новизна одержаних результатів дослідження полягає в тому, що:
– уперше теоретично обґрунтовано, розроблено й експериментально перевірено методичну систему формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту; з’ясовано сутність і структуру категорії «технологічна компетентність майбутнього інженера», яка характеризує затребувану суспільством інтегративну професійно–особистісну якість фахівця; досліджено можливості й особливості використання комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту в навчанні технічних дисциплін і фізики як потужного дидактичного засобу, який сприяє комплексному формуванню технологічної компетентності студентів вищих технічних навчальних закладів; створено концепцію, розроблено й апробовано в навчальному процесі технічних дисциплін і фізики електронні документи лабораторної звітності;
– уточнено філософський зміст і структуру категорії техніко–технологічної картини світу як засадничої компоненти світогляду майбутнього інженера;
– удосконалено методику формування завдань дослідницького характеру на основі використання комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту; структуру і зміст курсів технічних дисциплін і фізики на основі використання комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту;
– подальшого розвитку набули теоретичні й методичні засади реалізації компетентнісного, особистісно орієнтованого, системного й аксіологічного підходів у навчанні технічних дисциплін і фізики, використання в навчальному процесі технічного університету сучасного лабораторного програмно–апаратного обладнання; методичні принципи поєднання навчально–пізнавальної й науково–дослідної діяльності з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту для формування технологічної компетентності майбутніх інженерів; методичні підходи до організації самостійної навчально–пізнавальної діяльності студентів із використанням засобів сучасних ІКТ; методичні засади формування на основі гуманістичних цінностей здатності суб’єктів навчання до професійної самомотивації і саморозвитку впродовж життя.
Практичне значення дослідження полягає у створенні та впровадженні в практику вищих начальних закладів методичної системи формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту (загалом або її елементів).
Матеріали дослідження покладено в основу створення навчально–методичного комплексу, до складу якого входять:
– навчально–дослідницькі завдання для лабораторних практикумів із дисциплін «Основи взаємодії фізичних полів з біологічними об'єктами», «Моделювання біологічних процесів», «Біосумісні матеріали» напряму підготовки «Біомедична інженерія» освітньо–кваліфікаційного рівня «бакалавр»;
– пакет технологічних карт для виконання лабораторних робіт та досліджень проблемно–пошукового характеру на основі використання комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту;
– навчальні програми з дисципліни «Фізика» напрямів підготовки «Автоматизація та комп’ютерно інтегровані технології», «Транспортні технології», «Біомедична інженерія» освітньо–кваліфікаційного рівня «бакалавр»;
– навчальні посібники «Методика і техніка експерименту з оптики» та «Фізика. Модуль 5. Оптика», професійно спрямований курс «Фізика для інформатиків» (у співавторстві);
– електронний навчально–методичний ресурс у формі авторської Web–сторінки (http://www.slipukhina.in.ua), на якій розміщено електронні документи лабораторної звітності та інші дидактичні матеріали (розроблені особисто, за участі та під керівництвом дисертанта).
Впровадження результатів дослідження. Запропоновану дисертантом методичну систему формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту й окремі її елементи впроваджено в навчальний процес Державної льотної академії України (довідка № 1367 від 12.05.2011 р.), Херсонського національного технічного університету (довідка № 12–51 / 43 від 07.03.2014 р), Керченського державного морського технологічного університету (довідка № 389 від 11.03.2014 р.), Запорізької державної інженерної академії (довідка № 01–28/356 від 13.03.2014 р.), Державної наукової установи МОН України «Інститут інноваційних технологій і змісту освіти» (довідка № 14–1 / 10–3570 від 14.11.2014 р.), Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова (довідка № 07–10 / 2817 від 15.12.2014 р.), Національного авіаційного університету (довідка № 14 / 3407 від 17.12.2014 р., акт впровадження від 12.02.2015 р.).
Особистий внесок здобувача в праці, опубліковані у співавторстві, полягає в тому, що дисертанту належить: у роботі [227] – здійснення добору, розроблення і редагування текстового і графічно–ілюстративного матеріалу, уточнення елементів методики постановки експериментів; у роботі [419] – розроблення й укладання прикладів розв’язування задач та індивідуальних домашніх завдань (с. 70–75, 138–145, 207–212, 260–265, 302–306; 350–380); у роботі [353] – розроблення методики використання відеоаналізу рухів у навчанні технічних дисциплін і фізики; у роботі [361] – проведення аналізу особливостей застосування мережних технологій в освітньому процесі; у роботі [350] – дослідження особливостей комп’ютерно орієнтованого освітнього середовища; у роботі [495] – ідея проведення дослідження та опрацювання результатів; у роботі [346] – розроблення елементів методики використання програми Microcal Origin 7.0 у навчальному процесі технічного університету; у роботі [372] – проведення аналізу значення процесу узагальнення для формування загальнонаукового світогляду майбутнього інженера; у роботі [356] – добір і укладання прикладів проблемно орієнтованих завдань; у роботі [338] – аналіз деяких аспектів методики використання міжпредметних зв’язків у навчанні майбутніх інженерів; у роботі [352] – проведення аналізу закордонних програм менеджменту якості освіти; у роботі [341] – добір і укладання прикладів проблемно орієнтованих завдань із відповідних тем; у роботі [339] – аналіз методики навчання відповідно до теми статті; у роботі [359] – дослідження засад взаємодії фізичного та техніко–технологічного світогляду майбутніх інженерів; у роботі [370] – ідея використання і постановка комп’ютерно інтегрованого практикуму з фізики; у роботі [375] – деталізація методики використання цифрових вимірювальних комплексів у навчальному процесі технічного університету; у роботі [358] – ідея розроблення документа електронної звітності, методичне розроблення структурних елементів, укладання змісту лабораторних досліджень; у роботі [342] – розроблення методики використання фотографії в навчанні фундаментальних і технічних дисциплін; у роботі [371] – обґрунтування значення фізичного експерименту у формуванні загальнопрофесійних компетентностей майбутніх інженерів; у роботі [344] – добір варіантів завдань для формування контрольних робіт; у роботі [354] – дослідження психолого–дидактичних характеристик навчальних середовищ із вивчення фізико–технічних дисциплін; у роботі [355] – аналіз сучасного стану дистанційної освіти; у роботі [345] – ідея і методичний супровід дослідження; у роботі [362] – з’ясування можливостей використання завдань проблемного характеру у вищій школі; у роботі [332] – аналіз міжпредметних зв’язків фізики і технічних дисциплін; у роботі [351] – ідея та методичне керівництво процесом створення програмного продукту; у роботі [348] – добір дидактичного матеріалу для тестування; у роботі [369] – аналіз можливостей програмного продукту; у роботі [335] – дослідження перспектив фундаменталізації навчання в технічних університетах; у роботі [364] – наукове редагування тексту і написання вступної частини; у роботі [368] – дослідження ґенези категорії технологічної компетентності; у роботі [494] – добір лабораторних робіт відповідно до мети дослідження; у роботі [365] – опис елементів відповідної педагогічної технології; у роботі [420] – написання вступу с. 3–4, розроблення та оформлення навчального матеріалу з тем «Наближені обчислення» с. 46–48, «Використання можливостей програми Microcal Origin 7.0 для аналізу та ілюстрації експериментальних даних с. 48–54, методичне редагування навчального матеріалу; у роботі [240] – участь в укладанні навчальної програми з дисципліни «Тестування в галузі природничо–математичних наук» с. 85–93; у роботах [367] та [357] – методичний супровід створення інтерактивного навчального засобу; у роботі [493] – дослідження технологічної складової в системі загальнопрофесійних компетентностей майбутніх інженерів; у роботі [337] – аналіз сутності понять технологія навчання і педагогічна технологія.
Ідеї та думки співавторів у дисертації не використано.
Апробація результатів дослідження здійснена на наукових, науково–практичних конференціях, виставках, семінарах різного рівня, зокрема на міжнародних: «Стратегия развития образования: эффективность, инновации, качество» (Москва, 2008); «Інформаційно–комунікаційні технології навчання» (Умань, 2008); «Професійна підготовка і перепідготовка кадрів у зв’язку з модернізацією технічної бази пасажирських і вантажних транспортних терміналів» (Київ, 2008); «Сучасні навчальні заклади – 2010» (Київ, 2010); «Современный физический практикум» (Мінськ, 2010); «FOSS Lviv–2011» (Львів, 2011); «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (Москва, 2011); «Засоби і технології сучасного навчального середовища» (Кіровоград, 2011); «Підготовка молодих викладачів та аспірантів у галузі освітніх вимірювань» (Кіровоград, 2011); «Фізико–технічна і природничо–наукова освіта в гуманістичній парадигмі» (Керч, 2011); «Физика в системе современного образования (ФССО–11)» (Волгоград, 2011); «Физическое образование: педагогические исследования и инновации» (Іркутськ, 2011); «Науково–методичні засади управління якістю освіти в університетах» (Київ, 2011); «Актуальні проблеми природничо–математичної освіти в середній і вищій школі» (Херсон, 2012, 2013); «Optimizarea invăţămantului in contextul societăţii bazate pe cunoaştere» (Кишинів, 2012); «Актуальні проблеми методології та методики навчання фізико–математичних дисциплін» (Київ, 2013); «Науково–методичні засади управління якістю освіти у вищих технічних навчальних закладах» (Київ, 2013); «Educatia pentru dezvoltare durabila: inovatie, competitivitate, eficienta» (Кишинів, 2013); «Сучасні проблеми і шляхи їх вирішення в науці, транспорті, виробництві та освіті» (Одеса, 2013); «Інноваційні технології управління якістю підготовки майбутніх учителів фізико–технологічного профілю» (Кам’янець–Подільський, 2013); «Іncreasing education efficiency – the vector for modern educational policy» (Кишинів, 2014); на всеукраїнських: «Освітнє середовище як методична проблема» (Херсон, 2006); «Фізико–технічна і фізична освіта в гуманістичній парадигмі» (Керч, 2007); «Чернігівські методичні читання з фізики» (Чернігів 2008, 2010 – 2014); «Проектування освітніх середовищ як методична проблема» (Херсон, 2008); «Засоби і технології сучасного навчального середовища» (Кіровоград, 2010); «Особливості навчання учнів природничо–математичних дисциплін у профільній школі» (Херсон, 2010); «Мультимедійні технології в освіті» (Київ, 2010); «Сучасні проблеми та перспективи навчання дисциплін природничо–математичного циклу» (Суми, 2011); «Науково–дослідна робота в системі підготовки фахівців–педагогів у природничій та технологічній галузях» (Бердянськ, 2011); «Інформаційні технології в професійній діяльності» (Рівне, 2013).
Основні результати дослідження відображено в 53 наукових та навчально–методичних працях. Серед них: 1 монографія, 2 навчальних посібники (з грифом МОН України), 24 статті у наукових фахових виданнях (із них 7 одноосібних), 6 статей у наукових виданнях, 2 методичні рекомендації, 18 праць апробаційного характеру; 7 публікацій у наукових періодичних виданнях інших держав і у виданнях України, які входять до міжнародних наукометричних баз.
Кандидатська дисертація «Лазерна спектроскопія кристалів СdP2 тетрагональної модифікації» захищена в 1998 році. Матеріали кандидатської дисертації в докторському дослідженні не використано.
Структура дисертації. Робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 511 найменувань, розміщених на 52 сторінках, 16 додатків на 38 сторінках. Повний обсяг дисетації – 472 сторінки, основний зміст викладено на 382 сторінках. Робота містить 45 рисунків і 15 таблиць.

Список литературы

ВИСНОВКИ
У дисертації здійснено теоретичне узагальнення і запропоновано нове практичне вирішення проблеми формування технологічної компетентності майбутніх інженерів, зумовленої динамікою розвитку науки, техніки, технологій і соціальних процесів у сучасному суспільстві. Цю проблему розв’язано шляхом методологічного обґрунтування, розроблення, експериментальної перевірки та впровадження в навчальний процес вищих технічних навчальних закладів відповідної методичної системи. Досягнення мети проведеного дослідження та реалізація поставлених завдань дали підстави для таких висновків і рекомендацій.
1. На основі аналізу наукової, науково–методичної літератури, чинних нормативних документів з’ясовано, що процеси, які відбуваються в сучасному суспільстві, детермінують зміни в структурі професійної діяльності інженера, яка нині характеризується інтегрованістю, міждисциплінарністю та інноваційністю.
Проведене дослідження освітньої практики у вітчизняних і закордонних вищих технічних навчальних закладах виявило існування протиріч зовнішнього і внутрішнього походження, розв’язання яких потребує формування в майбутніх інженерів технологічної компетентності – інтегративної якості фахівця з вищою освітою, яка відображає готовність до виконання широкого кола професійних завдань на основі оптимального використання сучасних технологій.
На основі аналізу змісту, компонент та ієрархії професійних компетенцій у моделі підготовки фахівця з вищою технічною освітою з’ясовано, що технологічна компетентність майбутнього інженера має загальнонаукову ґенезу і ґрунтується на розумінні сутності, структури та усвідомленні практичного використання техніко–технологічної картини світу як засадничої категорії, що відображає перетворення природної раціональності в штучну.
Показано, що реалізація поставленого завдання формування технологічної компетентності майбутнього інженера можлива в педагогічній системі, яка ґрунтується на комплексному використанні сучасних ефективних методичних підходів і універсальних засобів навчання, одним з яких є комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту, в якій поєднано фундаментальні знання і сучасні технології проведення досліджень.
2. Обґрунтовано, що добір методологічних засад дослідження визначається якісним складом технологічної компетентності майбутнього інженера – комплексом світоглядних (когнітивної, операційно–діяльнісної, рефлексивно–аналітичної і ціннісно–мотиваційної) компонент, яким притаманний взаємозумовлений розвиток. З’ясовано, що найбільш дієвими в досягненні мети дослідження є компетентнісний (спрямовує навчальний процес на формування комплексу компетенцій і компетентностей, чим віддзеркалює вимоги сучасного суспільства до майбутнього фахівця), особистісно орієнтований (визначає орієнтацію навчального процесу на стимулювання особистості до постійного саморозвитку), аксіологічний (стимулює студентів до розуміння професійної цінності й престижності техніко–технологічної діяльності) та системний (інтегрує компоненти методичної системи в єдину функціональну, відкриту, емерджентну і цілісну структуру) підходи.
Доведено, що життєздатність і дієвість методичної системи формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту залежить від наявності в освітньому середовищі сприятливих психолого–педагогічних («суспільний вітер», «дух організації» тощо) та організаційно–педагогічних (підтримка на рівні кафедр і вищого технічного навчального закладу загалом; сучасне матеріально–технічне забезпечення навчального процесу; актуальні і систематично поновлювані навчально–методичні комплекси, у тому числі й електронні; компетентні і підготовані педагогічні кадри; студенти, які мають достатній рівень мотивації для здобуття вищої технічної освіти) умов.
3. З’ясовано сутність педагогічних функцій методичної системи формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту, на підставі чого розроблено її структурно–функціональну модель, яка складається з концептуально–цільового, змістово–проблемного, організаційно–технологічного, моніторингового, результативного блоків і блоку корекції.
Дієвість проектованої методичної системи, як показало дослідження, детермінована добором оптимальної педагогічної технології навчання технічних дисциплін і фізики, комплексним застосуванням сучасного натурного експерименту та програмно–апаратних засобів на основі ІКТ, широким використанням міждисциплінарних зв’язків, акцентуванням навчального процесу на формуванні компетентності в самостійній і самоосвітній навчальній діяльності.
Доведено, що добір когнітивного, операційно–діяльнісного, рефлексивно–аналітичного і ціннісно–мотиваційного критеріїв сформованості технологічної компетентності майбутнього інженера адекватно відображає її структурні компоненти, рівень розвитку яких може бути кількісно описаний на підставі аналізу відповідних ознак–індикаторів.
Усвідомлення того, що технологічна компетентність майбутніх інженерів є інтегративною якістю, стало підставою для виокремлення трьох рівнів її сформованості (емпірико–репродуктивного, теоретико–алгоритмічного, творчого), які відображають ступінь наближення знань, умінь і навичок студента до здійснення самостійної техніко–технологічної творчої діяльності.
Обґрунтовано, що формування технологічної компетентності майбутнього інженера базується на певних закономірностях, серед яких залежність між: метою і змістом, методами й організаційними формами навчання, якістю та систематичністю самостійної роботи і здатністю до виконання практичних (професійних) завдань, рівнем сформованості технологічної компетентності і ціннісно–мотиваційними настановами особистості тощо. Запропоновано здійснювати коригування методичної системи через зміну особистого навчального плану студента або компонент методичної системи.
4. Доведено, що, маючи загальнонаукову (фізичну) ґенезу, комп’ютерно орієнтована система фізичного експерименту є дієвим засобом для формування технологічної компетентності майбутніх інженерів, що пояснюється, з одного боку, її високою стабільністю в часі, а з іншого – універсальністю щодо формування широкого спектру компетенцій різного рівня і походження. Показано, що використання цифрових вимірювальних комплексів, середовищ програмування, засобів відеоаналізу й візуалізації даних у фізико–технічному лабораторному експерименті сприяє формуванню як техніко–технологічного світогляду так і загальнопрофесійної компетентності майбутніх інженерів.
З’ясовано, що ефективне функціонування комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту ґрунтується на доборі оптимальних навчально–дослідницьких завдань, тематику і зміст яких, керуючись ідеєю гнучкості методичної системи, потрібно добирати на засадах професійної спрямованості, варіативності та можливості трансформації технології навчання відповідно до виявленого рівня підготовленості студентів, здійснюючи поступовий перехід від інформаційно–рецептивних до творчих методів здобування знань. Показано, що формування технологічної компетентності майбутніх інженерів здійснюється через пояснювально–ілюстративний, аналітико–синтетичний, діяльнісний і оцінний етапи.
5. Керуючись усвідомленням провідної ролі програмно–апаратних засобів у розробленій методичній системі, створено і впроваджено в навчальний процес сучасний навчально–методичний комплекс, що складається з пакетів технологічних карт, інструкцій для демонстрацій, електронних документів лабораторної звітності, розміщених на Web–сторінці http://www.slipukhina.in.ua, та різнорівневих навчально–дослідницьких завдань, у тому числі для лабораторних практикумів із дисциплін «Основи взаємодії фізичних полів з біологічними об'єктами», «Моделювання біологічних процесів», «Біосумісні матеріали».
6. Необхідність формування технологічної компетентності майбутніх інженерів швидкими темпами й ефективними засобами детермінувала впровадження створеної методичної системи в освітній процес вищого технічного навчального закладу вже з першого курсу в навчанні загальнонаукових дисциплін і, передусім, фізики з поступовим залученням професійно зорієнтованих онтологій. Практично перевірено методику використання елементів та загалом розробленої методичної системи, на підставі чого було уточнено її організаційно–технологічні особливості та здійснено їх коригування.
На засадах інтеграції фундаментальності та професійної спрямованості актуалізовано наявні й розроблено нові навчально–методичні засоби: програми із дисципліни «Фізика» напрямів підготовки «Автоматизація та комп’ютерно інтегровані технології», «Транспортні технології», «Біомедична інженерія» освітньо–кваліфікаційного рівня «бакалавр», навчальні посібники «Методика і техніка експерименту з оптики», «Фізика. Модуль 5. Оптика», професійно спрямований курс «Фізика для інформатиків» та супутні дидактичні матеріали.
7. На основі аналізу результатів педагогічного експерименту виявлено позитивний вплив запропонованих методичних нововведень на динаміку формування технологічної компетентності майбутніх інженерів і підтверджено засадничу роль у запропонованій методичній системі інтеграції методології фундаментальних дисциплін і сучасних ІКТ.
Показано, що зазначене є підставою для практичних рекомендацій щодо впровадження основних наукових результатів дослідження на таких рівнях: теоретико–педагогічному (розроблення галузевих стандартів вищої освіти на основі компетентнісного підходу, дослідження змісту і сучасних технологій навчання тощо) та практичному (для створення навчальних програм фізико–технічних дисциплін, методик навчання на основі комп’ютерно орієнтованої системи фізичного експерименту, розроблення лабораторних практикумів, тематики науково–дослідної роботи студентів тощо).
Проведене нами дослідження теоретико–методичних засад формування технологічної компетентності майбутніх інженерів з використанням комп’ютерно орієнтованої сиcтеми фізичного експерименту є певним внеском у педагогічну теорію і практику впровадження компетентнісного підходу у вищій технічній освіті на міждисциплінарному рівні. Перспективи подальших науково–методичних пошуків стосуються широкого кола теоретичних і практичних питань, серед яких: дослідження особливостей структури та змісту галузевих стандартів вищої освіти, подальший розвиток інноваційних методик навчання технічних дисциплін і організації науково–дослідної роботи студентів, зокрема дидактики комп’ютерно орієнтованих систем навчання й електронних навчальних засобів, міждисциплінарна взаємодія, розвиток теорії і практики самостійної та самоосвітньої діяльності, формування соціально–особистісних якостей майбутнього фахівця, пов’язаних зі сталою мотивацією до професійного зростання тощо.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Аванесов В. С. Композиция тестовых заданий / Вадим Сергеевич Аванесов. – М. : Центр тестирования, 2002. – 240 с.
2. Авраменко О. Б. Теоретико–методичні засади проектування системи "техносвіт–технологічна освіта" у вищих навчальних закладах : дис. доктора пед. наук : 13.00.02 / Авраменко Олег Борисович. – К., 2014. – 481 с.
3. Адам С. Использование результатов обучения (Using Learning Outcomes. UK Bologna Seminar) // Болонский процесс: середина пути / Под ред. В. И. Байденко. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов. Российский Новый Университет, 2005. – С. 110–151.
4. Айзенцон А. Е. Курс физики : учеб. пособ. [для вузов] / Александр Ефимович Айзенцон. – М. : Высш. шк., 1996. – 462 с.
5. Александров Н. А. Компьютерные комплексы тестирования знаний студентов по курсу общей физики / Н. А. Александров, А. С. Беланов, Д. О. Жуков [и др.] // Физическое образование в вузах. – 2001. – Т. 7. – № 4. – С. 50–56.
6. Алехин В. В. Философские проблемы инженерно–технического труда : монография / Виктор Васильевич Алехин. – М. : Высш.шк., 1983. – 95 с.
7. Амонашвили Ш. А. Личностно–гуманная основа педагогического процесса / Шалва Александрович Амонашвили. – Мн. : Университет, 1990. – 500 с.
8. Амосов Н. М. Алгоритмы разума / Николай Михайлович Амосов. – К. : Наукова думка, 1979. – 140 с.
9. Ананьев Б. Г. Человек как предмет познания / Борис Герасимович Ананьев. – [3–е изд.]. – СПб. : Питер, 2010. – 288 с.
10. Андреев А. Л. Компетентностная парадигма в образовании : опыт философско–методологического анализа / А. Л. Андреев // Педагогика. – 2005. – № 4. – С. 19–27.
11. Андреев В. И. Эвристическое программирование учебно–исследовательской деятельности / Валентин Иванович Андреев. – М. : Высш. шк., 1991. – 240 с.
12. Андрущенко В. П. Роздуми про освіту : статті, нариси, інтерв’ю / Віктор Петрович Андрущенко. – К. : Знання України, 2004. – 804 с.
13. Антікуз Є. В. Розв’язання графічних завдань з фізики за допомогою табличного редактора MS Excel / Є. В. Антікуз // Фізика в школах України. – 2007. – № 8 (84). – С. 25–27.
14. Архангельский С. И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы / Сергей Иванович Архангельский. – М. : Высшая школа, 1980. – 368 с.