Теорія і практика підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності
Дата
2024
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
СумДПУ імені А. С. Макаренка
Анотація
У дисертації здійснено теоретичне узагальнення та наукове розв’язання проблеми підготовки вчителів математики та інформатики здійснювати якісний візуальний супровід освітнього процесу, що полягає в обґрунтуванні та експериментальній перевірці педагогічної системи підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності.
У вступі: обґрунтовано актуальність теми дослідження, її зв’язок із науковими темами, планами, програмами, визначено науковий апарат, представлено концепцію дослідження на філософському, загальнонауковому і конкретно науковому рівнях, розкрито наукову новизну й практичне значення дисертаційної роботи, наведено відомості про апробацію та впровадження одержаних результатів, подано інформацію про особистий внесок здобувача у роботах, написаних у співавторстві, а також дані про структуру й обсяг дисертації.
У першому розділі «Професійна підготовка майбутніх вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у сучасних освітніх практиках» виявлено стан розробленості проблеми підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності, а також схарактеризовано і класифіковано засоби віртуальної наочності як цифровий інструмент професійної діяльності вчителів математики та інформатики.
Зокрема, введено в науковий обіг поняття «засоби віртуальної наочності» (спеціалізоване програмне забезпечення, з використанням якого створюються візуальні продукти, що розробляються за принципом когнітивної візуалізації, враховують психо-фізіологічні особливості сприйняття учнів, активізують їх пізнавальну діяльність і допомагають суб’єктам навчання опановувати навчальний матеріал) та класифіковано засоби віртуальної наочності за видами професійної діяльності вчителя.
У другому розділі «Теоретичні засади професійної підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності» з’ясовано сутність і структуру готовності вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності; розроблено і теоретично обґрунтовано педагогічну систему підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності. Під готовністю вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності розуміється особистісна якість, яка характеризує здатність вчителя математики та інформатики використовувати засоби віртуальної наочності у професійній діяльності та інтегрує в собі: прагнення застосовувати віртуальну наочність та засоби її створення в освітньому процесі, спеціалізовані знання (про види і типи віртуальної наочності, різновиди спеціалізованого ПЗ для її створення; методики використання засобів віртуальної наочності з урахуванням психо-фізіологічних вимог їх розроблення тощо); спеціалізовані технологічні уміння (уміння працювати із засобами віртуальної наочності) та методичні навички (володіння методиками використання засобів віртуальної наочності у навчанні математики та інформатики), а також навички рефлексивної самооцінки успішності використання засобів віртуальної наочності для подальшої творчої самореалізації та професійного самовдосконалення.
Основними компонентами педагогічної системи підготовки вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності стали: науково-обґрунтована система цілей – цільова підсистема; методологічна основа формування готовності майбутніх учителів математики та інформатики до застосування віртуальної наочності у професійній діяльності – методологічна підсистема; теоретичні і практичні засади формування готовності майбутніх учителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності – теоретико-практична підсистема; критеріальна основа для визначення готовності майбутніх учителів математики та інформатики до застосування віртуальної наочності у професійній діяльності і сформована за кожним із показників база діагностики рівнів готовності майбутніх учителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності – діагностична підсистема.
У третьому розділі «Практичні засади підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності» визначено практичні аспекти реалізації підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності. Обґрунтовано організаційні (1 - організація ІЦОС ЗВО; 2 - організація квазіпрофесійної діяльності з використанням засобів ВН; 3 - організація постійної комунікації зі стейкголдерами для усвідомлення потреби опанування засобів ВН; 4 - організація самостійної роботи з опанування засобів ВН через неформальну освіту) та та педагогічні ((1 - посилення мотивації використовувати засоби ВН; 2 – активне використання засобів комп’ютерної візуалізації у процесі вивчення професійно орієнтованих дисциплін; 3 – розвиток здатності до впровадження інновацій в галузі ЦТ)) умови до ефективної підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності. Описано практичну реалізацію педагогічної системи: модернізацію змісту, ефективні форми, методи і засоби навчання.
У четвертому розділі «Експериментальна перевірка ефективності педагогічної системи підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності» визначено критерії та схарактеризовано рівні готовності майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності, представлено результати експериментальної перевірки ефективності розробленої педагогічної системи підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності. Діагностичний апарат включав критерії готовності майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності та відповідні показники: ціннісно-орієнтаційний критерій (показник – ціннісні орієнтації на використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності); пізнавальний критерій (показник –цифрова обізнаність у засобах віртуальної наочності); технологічний критерій (показник – уміння використовувати засоби віртуальної наочності для створення дидактичних матеріалів); професійно-діяльнісний критерій (показники – уміння розробляти уроки з використанням засобів; уміння критично оцінювати засоби віртуальної наочності з урахуванням потреб організації освітньої діяльності); особистісний критерій (показники – здатність до критичного аналізу; здатність до самоосвіти; рефлексія). На основі статистичного аналізу емпіричних даних підтверджена ефективність розробленої педагогічної системи на рівні значущості 0,05. Наукова новизна одержаних результатів: вперше:
• розроблено, теоретично обґрунтовано та експериментально перевірено результативність педагогічної системи підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності;
• подано авторське тлумачення поняття «засоби віртуальної наочності», класифіковано засоби віртуальної наочності за видами професійної діяльності вчителя;
• визначено сутність поняття «готовність учителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності», розкрито його структуру в єдності мотиваційного, когнітивного, інструментального, методичного, рефлексивного компонентів;
• визначено теоретичні й практичні засади підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності;
• подальшого розвитку набули наукові положення теорії і практики підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності; наукові уявлення про сутність, структуру, критеріальні та рівневі ознаки готовності вчителів до використання віртуальної наочності та засобів її створення.
Практичне значення одержаних результатів полягає в розробленні й упровадженні у практику роботи університетів відповідного навчально- методичного забезпечення системи підготовки майбутніх вчителів математики та інформатики до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності, яке охоплює: відповідний теоретико-методичний супровід (монографія «Засоби віртуальної наочності у роботі вчителів математики та інформатики і підготовка вчителів до їх використання»); методичний супровід для дисциплін «Віртуальна наочність у роботі вчителя»,
«Віртуальна наочність та доповнена реальність», «ІТ у освітній діяльності в умовах НУШ», «Цифрові технології у професійній діяльності вчителів математики», «Сучасні проблеми навчання математики та інформатики учнів покоління альфа», «Архітектура ПК”, «Спеціальне ПЗ для захисту ОС», «Основи вільно поширюваного ПЗ», «Бази даних» (робочі програми, короткі матеріали лекцій, лабораторних занять, матеріали для контролю знань, завдання для самостійної роботи та виконання індивідуальних навчально- дослідних завдань, бібліографічні покажчики тощо).
The dissertation provides a theoretical generalization and scientific solution to the problem of training mathematics and computer science teachers to provide high-quality visual support of the educational process, which consists of substantiating and experimentally testing the pedagogical system of training future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in their professional activities. The introduction substantiates the relevance of the research topic, its connection with scientific issues, plans, and programs, defines the scientific apparatus, presents the concept of research at the philosophical, general scientific, and specifically scientific levels, reveals the scientific novelty and practical significance of the dissertation, provides information on the testing and implementation of the results obtained, provides information on the personal contribution of the applicant in the works written in co-authorship, as well as data on the structure and scope of the dissertation. The first chapter, "Professional Training of Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Modern Educational Practices," reveals the state of development of the problem of training future mathematics and computer science teachers to use virtual visualization tools in their professional activities, as well as we characterize and classifies virtual visibility tools as a digital tool for the professional activities of mathematics and computer science teachers. In particular, the concept of "virtual visibility tools " (specialized software that creates visual products developed on the principle of cognitive visualization, takes into account the psycho-physiological characteristics of students' perception, activates their cognitive activity, and helps learners master the educational content) is introduced into scientific circulation and virtual visibility tools are classified by the types of professional activity of the teacher. The second chapter, "Theoretical Foundations of Professional Training of Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," clarifies the essence and structure of the readiness of mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity, develops and theoretically substantiates the pedagogical system of training future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity. Readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity is understood as a personal quality that characterizes the ability of a mathematics and computer science teacher to use virtual visualization tools in professional activities and integrates the desire to use virtual visibility and the means of its creation in the educational process, specialized knowledge (about the types and types of virtual visualization, types of specialized software for its creation; methods of using virtual visualization tools, taking into account the psycho-physiological requirements of their development, etc. The main components of the pedagogical system of training mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity are a scientifically based system of goals - target subsystem, methodological basis for the formation of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - methodological subsystem; theoretical and practical principles of formation of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - theoretical and practical subsystem; criterion basis for determining the readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - criterion basis for assessing the readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity. The third chapter, "Practical Principles of Training Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," defines the practical aspects of mathematics and computer science teachers' training using virtual visibility tools in professional activity. We substantiated the organizational (1 - organization of the information and educational environment of higher education institutions; 2 - organization of quasi-professional activities using virtual visibility tools; 3 - organization of constant communication with stakeholders to realize the need to master the virtual visibility tools; 4 - organization of independent work on mastering virtual visibility tools through non-formal education) and pedagogical (1 - strengthening the motivation to use virtual visibility tools; 2 - active use of computer visualization tools in the process of studying professionally oriented disciplines; 3 - development of the ability to implement innovations in the field of virtual visibility tools) conditions for practical training of future teachers of mathematics and computer using the virtual visibility tools in their professional activities. The practical implementation of the pedagogical system is described as the modernization of the content, practical forms, methods, and means of teaching. The fourth chapter, "Experimental Verification of the Effectiveness of the Pedagogical System of Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," defines the criteria and characterizes the levels of readiness of future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in professional activity, presents the results of experimental verification of the effectiveness of the developed pedagogical system of training future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in professional activity. The diagnostic apparatus included criteria for the readiness of future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in their professional activities and corresponding indicators: Value-oriented criterion (indicator - value orientations to using virtual visibility tools in professional activities), Cognitive criterion (indicator - digital awareness of virtual visibility tools), Technological criterion (indicator - ability to use virtual visibility tools to create didactic materials), professional-activity criterion (indicators - ability to develop lessons using the tools; ability to critically evaluate virtual visibility tools taking into account the needs of the organization of educational activities); personal criterion (indicators - the ability to critically analyze, ability to self-education, reflection). Based on the statistical analysis of empirical data, the effectiveness of the developed pedagogical system was confirmed at the significance level of 0.05. Scientific novelty of the results: For the first time: - the effectiveness of the pedagogical system for mathematics and computer science teachers' training using virtual visibility tools in professional activity has been developed, theoretically substantiated, and experimentally tested; - the author's interpretation of the concept of "virtual visibility tools" is given into scientific circulation, we classify virtual visibility tools' types by teacher's professional activity; - the essence of the concept of "readiness of mathematics and computer science teachers to use virtual visibility tools in professional activity" is defined, and its structure is revealed in the unity of motivational, cognitive, instrumental, methodological, and reflective components; - theoretical and practical principles of training future teachers of mathematics and computer science to use virtual visualization tools in professional activities are determined; - the scientific provisions of the theory and practice of training future mathematics and computer science teachers and scientific ideas about the essence, structure, criteria, and level signs of teachers' readiness to use virtual visibility and means of its creation were further developed. The practical significance of the results obtained is the development and implementation in the practice of universities of appropriate support for the system of training future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in their professional activities, which includes appropriate theoretical and methodological support (monograph "Virtual visibility tools in the Work of Teachers of Mathematics and Computer Science and Training Teachers to Use Them"); methodological support for the disciplines "Virtual Visibility in Teacher's Work," "Virtual Visibility and Augmented Reality," "IT in Educational Activities in the Conditions of the New Ukrainian School," "Digital Technologies in the Professional Activity of Mathematics Teachers," "Modern Problems of Teaching Mathematics and Computer Science to Students of the Alpha Generation," "PC architecture, Special software for OS protection, Fundamentals of freely distributed software, Databases (work programs, short materials of lectures, laboratory classes, materials for knowledge control, tasks for independent work and individual research tasks, bibliographic indexes, etc.)
The dissertation provides a theoretical generalization and scientific solution to the problem of training mathematics and computer science teachers to provide high-quality visual support of the educational process, which consists of substantiating and experimentally testing the pedagogical system of training future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in their professional activities. The introduction substantiates the relevance of the research topic, its connection with scientific issues, plans, and programs, defines the scientific apparatus, presents the concept of research at the philosophical, general scientific, and specifically scientific levels, reveals the scientific novelty and practical significance of the dissertation, provides information on the testing and implementation of the results obtained, provides information on the personal contribution of the applicant in the works written in co-authorship, as well as data on the structure and scope of the dissertation. The first chapter, "Professional Training of Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Modern Educational Practices," reveals the state of development of the problem of training future mathematics and computer science teachers to use virtual visualization tools in their professional activities, as well as we characterize and classifies virtual visibility tools as a digital tool for the professional activities of mathematics and computer science teachers. In particular, the concept of "virtual visibility tools " (specialized software that creates visual products developed on the principle of cognitive visualization, takes into account the psycho-physiological characteristics of students' perception, activates their cognitive activity, and helps learners master the educational content) is introduced into scientific circulation and virtual visibility tools are classified by the types of professional activity of the teacher. The second chapter, "Theoretical Foundations of Professional Training of Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," clarifies the essence and structure of the readiness of mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity, develops and theoretically substantiates the pedagogical system of training future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity. Readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity is understood as a personal quality that characterizes the ability of a mathematics and computer science teacher to use virtual visualization tools in professional activities and integrates the desire to use virtual visibility and the means of its creation in the educational process, specialized knowledge (about the types and types of virtual visualization, types of specialized software for its creation; methods of using virtual visualization tools, taking into account the psycho-physiological requirements of their development, etc. The main components of the pedagogical system of training mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity are a scientifically based system of goals - target subsystem, methodological basis for the formation of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - methodological subsystem; theoretical and practical principles of formation of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - theoretical and practical subsystem; criterion basis for determining the readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity - criterion basis for assessing the readiness of future mathematics and computer science teachers using virtual visibility tools in professional activity. The third chapter, "Practical Principles of Training Future Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," defines the practical aspects of mathematics and computer science teachers' training using virtual visibility tools in professional activity. We substantiated the organizational (1 - organization of the information and educational environment of higher education institutions; 2 - organization of quasi-professional activities using virtual visibility tools; 3 - organization of constant communication with stakeholders to realize the need to master the virtual visibility tools; 4 - organization of independent work on mastering virtual visibility tools through non-formal education) and pedagogical (1 - strengthening the motivation to use virtual visibility tools; 2 - active use of computer visualization tools in the process of studying professionally oriented disciplines; 3 - development of the ability to implement innovations in the field of virtual visibility tools) conditions for practical training of future teachers of mathematics and computer using the virtual visibility tools in their professional activities. The practical implementation of the pedagogical system is described as the modernization of the content, practical forms, methods, and means of teaching. The fourth chapter, "Experimental Verification of the Effectiveness of the Pedagogical System of Mathematics and Computer Science Teachers Using Virtual Visibility Tools in Professional Activity," defines the criteria and characterizes the levels of readiness of future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in professional activity, presents the results of experimental verification of the effectiveness of the developed pedagogical system of training future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in professional activity. The diagnostic apparatus included criteria for the readiness of future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in their professional activities and corresponding indicators: Value-oriented criterion (indicator - value orientations to using virtual visibility tools in professional activities), Cognitive criterion (indicator - digital awareness of virtual visibility tools), Technological criterion (indicator - ability to use virtual visibility tools to create didactic materials), professional-activity criterion (indicators - ability to develop lessons using the tools; ability to critically evaluate virtual visibility tools taking into account the needs of the organization of educational activities); personal criterion (indicators - the ability to critically analyze, ability to self-education, reflection). Based on the statistical analysis of empirical data, the effectiveness of the developed pedagogical system was confirmed at the significance level of 0.05. Scientific novelty of the results: For the first time: - the effectiveness of the pedagogical system for mathematics and computer science teachers' training using virtual visibility tools in professional activity has been developed, theoretically substantiated, and experimentally tested; - the author's interpretation of the concept of "virtual visibility tools" is given into scientific circulation, we classify virtual visibility tools' types by teacher's professional activity; - the essence of the concept of "readiness of mathematics and computer science teachers to use virtual visibility tools in professional activity" is defined, and its structure is revealed in the unity of motivational, cognitive, instrumental, methodological, and reflective components; - theoretical and practical principles of training future teachers of mathematics and computer science to use virtual visualization tools in professional activities are determined; - the scientific provisions of the theory and practice of training future mathematics and computer science teachers and scientific ideas about the essence, structure, criteria, and level signs of teachers' readiness to use virtual visibility and means of its creation were further developed. The practical significance of the results obtained is the development and implementation in the practice of universities of appropriate support for the system of training future teachers of mathematics and computer science using virtual visibility tools in their professional activities, which includes appropriate theoretical and methodological support (monograph "Virtual visibility tools in the Work of Teachers of Mathematics and Computer Science and Training Teachers to Use Them"); methodological support for the disciplines "Virtual Visibility in Teacher's Work," "Virtual Visibility and Augmented Reality," "IT in Educational Activities in the Conditions of the New Ukrainian School," "Digital Technologies in the Professional Activity of Mathematics Teachers," "Modern Problems of Teaching Mathematics and Computer Science to Students of the Alpha Generation," "PC architecture, Special software for OS protection, Fundamentals of freely distributed software, Databases (work programs, short materials of lectures, laboratory classes, materials for knowledge control, tasks for independent work and individual research tasks, bibliographic indexes, etc.)
Опис
Ключові слова
підготовка вчителя, вчителі математики та інформатики, засоби віртуальної наочності, готовність до застосування засобів віртуальної наочності у професійній діяльності, професійна підготовка, teacher training, mathematics teachers, computer science teachers, virtual visibility tools, readiness to use virtual visibility tools in professional activities, professional training
Бібліографічний опис
Мулеса, П. П. Теорія і практика підготовки майбутніх учителів математики та інформатики до використання засобів віртуальної наочності у професійній діяльності [Текст] : дис. на здобуття наук. ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13.00.04 – теорія і методика професійної освіти / Павло Павлович Мулеса ; наук. консультант О. В. Семеніхіна. – Суми : СумДПУ імені А. С. Макаренка, 2024. – 478 с.