Формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій засобами змішаного навчання

Abstract

На основі аналізу науково-педагогічної літератури встановлено, що стрімкий розвиток і проникнення в усі сфери життєдіяльності цифрових технологій зумовлює перехід суспільства на новий технологічний рівень. Стратегічне значення цифровізації у забезпеченні передових позицій держави у світовій економіці, її незалежності та безпеці зумовлюють необхідність розробки комплексу заходів щодо розвитку інформаційного суспільства і формування національної цифрової економіки. Водночас, будь-які програми з цифровізації економіки та соціальної сфери будуть ефективними лише за умови високого рівня фахової компетентності фахівців різних рівнів кваліфікації, їхньої здатності до інтеграції виробничих, управлінських і цифрових технологій, здійснення на основі цифровізації модернізаційних процесів в професійній діяльності. Особлива роль у цьому процесі відводиться підготовці педагогів професійного навчання, готових до здійснення ефективної діяльності не лише технічного характеру на підприємствах, установах та організаціях галузі/сфери (за спеціалізацією), а й майстерного навчання інших, підготовки нових фахівців комп’ютерних технологій в системі професійної (професійно-технічної), фахової передвищої освіти. Узагальнено, що інноваційні зміни в галузі інформаційних та комп’ютерних технологій, які розглянуто як контексти інноваційних змін у підготовці БСКТ, полягають у трансформації інфраструктури ЗВО, яка має передбачати сучасні інноваційні майданчики; підтримці співпраці освіти, виробництва та бізнесу з метою трансферу нових знань і технологій, проєктування інформаційно-освітніх інновацій; зміну архітектури освітнього процесу, орієнтацію на персоналізацію підготовки професійно-педагогічних кадрів (корпоративні, «на робочому місці», тощо) з використанням нових форматів взаємодії суб’єктів професійно-педагогічної освіти (дистанційна, змішана, тьюторська тощо). На основі аналізу інноваційного досвіду формування фахової компетентності встановлено наявність різних поглядів щодо вирішення проблеми. Залежно від того, на якому складнику освітнього процесу (зміст, форми, методи, засоби навчання, контроль та оцінка) закцентовано увагу, виокремлено такі напрями формування фахової компетентності: інтеграція теоретичної, практичної та науково-дослідницької складової підготовки фахівців; поетапність процесу формування фахових компетентностей; впровадження інтерактивних форм і методів навчання; застосування проблемних і проєктно-дослідницьких технологій, активне використання можливостей електронних освітніх ресурсів, базових кафедр на виробництві, використання змішаного навчання, що передбачає поєднання традиційних і дистанційних форматів організації освітнього процесу. Підсумовано, що змішане навчання є елементом нової освітньої парадигми, заснованої на електронних засобах навчання. Дидактично раціонально організоване змішане навчання поєднує в переваги традиційного і дистанційного типів навчання. Для формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій обрано ротаційну модель змішаного навчання «перевернутий клас». Узагальнено, що освітній потенціал моделі «перевернутого класу» як різновиду змішаного навчання, дає змогу регулювати й регламентувати вияви автономності студентів та сумісності їхньої діяльності на основі педагогічно доцільного поєднання етапів самостійної онлайн-підготовки та очних зустрічей «віч-на-віч» з іншими студентами та викладачем. Самостійний етап онлайн-навчання, що передує безпосередній очній взаємодії, більшою мірою дає змогу студентам реалізовувати можливість діяти самостійно. З цією метою студенам пропонується індивідуально в межах самостійної роботи в мережі освоїти освітній онлайн-контент, виконуючи широкий спектр мережевих завдань, наприклад, прослуховуючи аудіо-, відеолекції, аналізуючи навчальні тексти, відповідаючи на запитання мотивувальних анкет, виконуючи завдання на самоперевірку та взаємне оцінювання, відпрацьовуючи первинні практичні навички на цифрових симуляторах або в онлайн-іграх тощо. Водночас завдяки єдиній системі мережевих завдань і можливостей цифрової комунікації (онлайн-форумів, чатів, асинхронних варіантів взаємного оцінювання тощо), студенти стають активними учасниками мережевої спільноти. Очне заняття, спрямоване на практичне закріплення матеріалу, посилює спільність суб’єктів освітнього процесу на основі безпосередніх контактів, синхронізацію інтелектуальних та емоційних реакцій у відповідь на навчальний стимул, дії викладача та інших студентів. Розроблено циклічну схему змішаного навчання бакалаврів сфери комп’ютерних технологій, що відображає логіку освітнього процесу та організації навчально-пізнавальної діяльності студентів (ознайомлення з навчальним матеріалом → відпрацювання → контроль, які утворюють один цикл). Цикли здійснюються безперервно по висхідній спіралі. Електронні та традиційні засоби навчання та місце навчання (в аудиторії або позааудиторна діяльність) можуть комбінуватися в будь-яких поєднаннях залежно від дидактичних завдань і педагогічних умов. Узагальнено, що фахова компетентність є інтегративною професійно значущою властивістю особистості, у якій відбивається специфіка певної професійної діяльності. Змістове та структурне наповнення фахової компетентності має відмінні риси, що визначаються видом конкретної професійної діяльності. Фахову компетентність бакалаврів сфери комп’ютерних технологій розглянуто як професійно-особистісну якість, що виявляється в здатності оперувати інформацією та інформаційними процесами із застосуванням нових інформаційних технологій і засобів програмування в межах професійної діяльності (інженерної та педагогічної); прагненні до опанування сучасних IT-технологій та засобів і мов програмування; готовність до саморозвитку та безперервного вдосконалення застосовуваних у професійно-педагогічній діяльності методів і прийомів. Структура досліджуваної компетентності охоплює єдність взаємопов’язаних компонентів: мотиваційно-ціннісного (вмотивованість на професійну діяльність, сукупність соціально-позиційних, навчально-пізнавальних та змістово-динамічних цінностей та мотивів); інформаційно-когнітивного (володіння системою професійно-педагогічних знань; володіння знаннями щодо фахової компетентності БСКТ; володіння навичками розвитку когнітивних функцій); операційно-діяльнісного (вміння та навички здійснення професійно-педагогічної діяльності в сфері комп’ютерних технологій та досвіту їхнього вияву); особистісно-рефлексивного (відображає рефлексію та індивідуальні якості, які дають змогу студентам активізувати власний інтелектуальний потенціал у межах вирішення квазіпрофесійних завдань). Визначено рівні (високий, достатній, початковий), критерії (ціннісний, когнітивний, діяльнісний, особистісний) та показники сформованості фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій. Визначено, теоретично обґрунтовано та реалізовано педагогічні умови формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій засобами змішаного навчання: створення інтегрованого освітнього середовища підготовки бакалаврів сфери комп’ютерних технологій на основі змішаного навчання; організація продуктивної інформаційно-педагогічної взаємодії в умовах змішаного навчання; формування фахового досвіду студентів шляхом «занурення» в професійно-педагогічне середовище під час педагогічної практики; персоналізація самоосвітньої діяльності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій. Розроблено структурно-функціональну модель формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій засобами змішаного навчання як сукупність взаємопов’язаних блоків: цільового, що відображає цільову орієнтацію моделі; методологічного, який відбиває методологічні підходи та принципи; змістовного, що охоплює електронні освітні ресурси з дисциплін професійного циклу («Web-програмування», «Методика професійного навчання»), а також педагогічні умови; технологічного – ілюструє механізм практичного впровадження змішаного навчання в процес формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій (види взаємодії та способи діяльності, етапи реалізації змішаного навчання); результативного – що охоплює компоненти, критерії та рівні сформованості фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій. На основі концептуальних положеннях дослідження, принципів компетентнісного підходу та результатів методологічного аналізу літератури, у межах дослідження розроблено Програму формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій засобами змішаного навчання у межах вивчення дисциплін «Web-програмування», «Методика професійного навчання», які вивчалися на ІІІ та ІV курсах в ЗВО. Концептуальна сутність Програми в умовах змішаного навчання полягала у взаємозв’язку трьох основних рівнів дидактизації процесу формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій. Такими рівнями були: підготовка викладачем інтегрованого інформаційного освітнього середовища, що забезпечувала продуктивність і безперервність навчальної діяльності студентів; вибір електронного сервісу для зворотного зв’язку зі студентами ЕГ, а також планування навчальної діяльності з використанням обраного електронного комунікаційного сервісу; визначення змісту блоків самостійної та аудиторної роботи бакалаврів сфери комп’ютерних технологій; підготовка лабораторних робіт, системи завдань та вправ для аудиторної та самостійної роботи студентів ЕГ; поточну та підсумкову якісну та кількісну оцінку знань, умінь і навичок, фахових компетентностей бакалаврів сфери комп’ютерних технологій. Розроблена Програма передбачала таку послідовність етапів: 1) інформаційний етап – організація роботи в аудиторії в режимі face-to-face з використанням форми лекції-діалогу та інформаційної проблемної лекції, цифрових засобів (смартфони, ноутбуки, презентація); 2) операційний етап – організація лабораторних робіт у режимі онлайн шляхом використання електронних ресурсів в електронному освітньому середовищі Moodle. На цьому етапі студенти мали змогу самостійно обирати рівень складності завдань, що мотивувало їх на отримання більш високого бала. Для виконання лабораторних робіт за допомогою онлайн навчання, а також для виконання самостійних завдань, студентам забезпечувався доступ до цифрового простору ЗВО з будь-якої точки світу; 3) рефлексивний етап – організація самостійної роботи з електронними ресурсами (W3Schools, GitHub, CodeSandbox, Codecademy): пошук додаткової інформації за допомогою цифрових засобів (веб-ресурси, веб-форуми, веб-енциклопедії), тестування. З метою реалізації електронних освітніх технологій засобами змішаного навчання розроблено електронний навчально-методичний комплекс з дисципліни «Web-програмування» як сукупність структурованих навчально-методичних матеріалів, пов’язаних єдиним комп’ютерним середовищем навчання, що забезпечують повний дидактичний цикл навчання і призначений для оптимізації засвоєння БСКТ фахових компетентностей у межах навчальної дисципліни. Ціль курсу – ознайомлення студентів з основами веб-програмування, зокрема фронтенд-технології (HTML, CSS, JavaScript) та бекенд-розробку на базі фреймворку Django. Результативність проведення експериментальної роботи, що дозволяє прогнозувати формування фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій засобами змішаного навчання підтверджується отриманими експериментальними результатами. Порівняльні дані етапів експериментальної роботи (констатувального й підсумкового) свідчать про позитивну динаміку рівневих характеристик сформованості компонентів (мотиваційно-ціннісного, інформаційно-когнітивного, операційно-діяльнісного, особистісно-рефлексивного) фахової компетентності бакалаврів сфери комп’ютерних технологій, а також в показниках абсолютного приросту, що відображають динаміку високого (в ЕГ + 20,00 %, а в КГ + 2,53 %), достатнього (в ЕГ + 7,50 %, а в КГ -5,06 %), початкового (в ЕГ – -27,50 %, а в КГ – 2,53 %) рівнів досліджуваної компетентності. Результати експерименту підтверджено на основі використання критерію Колмогорова-Смірнова. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому що: впроваджено Програму формування фахової компетентності БКСТ засобами змішаного навчання, як послідовність інформаційного (організація лекцій в аудиторії в режимі face-to-face), операційного (організація лабораторних робіт у режимі онлайн) та рефлексивного (організація самостійної роботи з електронними ресурсами (W3Schools, GitHub, CodeSandbox, Codecademy)) етапів; розроблено та апробовано в освітньому процесі електронні навчально-методичні матеріали з дисципліни «Web-програмування» (конспекти лекцій, диференційовані за рівнем складності та дослідницької спрямованості онлайн-лабораторні роботи, тестові завдання в електронних освітніх курсах, критеріально-вимірювальний апарат тощо), які розміщено в освітньому середовищі «Moodle»; сформовано комплекс цифрових ресурсів та онлайн платформ, що забезпечують формування фахової компетентності БСКТ і таким чином розширюють технологічний інструментарій методики навчання дисциплін «Web-програмування», «Методика професійного навчання» у ЗВО; представлено алгоритм створення моделі змішаного навчання з використанням розробленого комплексу цифрових ресурсів і онлайн платформ, який може застосовуватися у практиці створення подібних моделей для інших категорій студентів; розроблено діагностичний інструментарій для визначення стану сформованості фахової компетентності студентів спеціальності 015.39 «Професійна освіта. Цифрові технології». Результати дослідження можуть бути використані в освітньому процесі ЗВО під час розроблення нових організаційних моделей змішаного навчання, освітніх електронних курсів, спрямованих на навчання студентів IT профілю та педагогів професійного навчання. Матеріали дослідження також можуть бути адаптовані до умов функціонування системи додаткової професійно-педагогічної освіти, що дасть змогу знайти оптимальні підходи щодо розвитку рівня фахової компетентності у викладачів спеціальних дисциплін і педагогів професійного навчання та підвищити їхню інформаційно-пошукову, науково-дослідницьку та методичну діяльність в умовах цифровізації освіти.

Based on an analysis of scientific and pedagogical literature, it has been established that the rapid development and penetration of digital technologies into all areas of life have led society to transition to a new technological level. The strategic importance of digitalisation in ensuring the state’s leading position in the global economy, its independence, and security necessitates the development of a set of measures for advancing the information society and forming a national digital economy. At the same time, any programmes for the digitalisation of the economy and social sphere will only be effective if there is a high level of professional competence among specialists at various qualification levels, their ability to integrate production, management, and digital technologies, and their capacity to implement modernisation processes in professional activities through digitalisation. A particular emphasis in this process is placed on the training of vocational education teachers who are prepared to perform not only technical tasks effectively at enterprises, institutions, and organisations within their field or industry (according to their specialisation) but also to skillfully teach others and train new specialists in computer technologies within the system of vocational (vocational-technical) and professional pre-higher education. It has been generalised that innovative changes in the field of information and computer technologies, considered as contexts for innovative transformations in the training of bachelor's students in computer technologies, involve the transformation of higher education institutions' infrastructure, which should include modern innovative platforms; the support of collaboration between education, industry, and business for the transfer of new knowledge and technologies, and the design of informational and educational innovations. These changes also include the restructuring of the educational process architecture, focusing on the personalisation of professional-pedagogical staff training (corporate, "on-the-job," etc.) using new formats of interaction among participants in professional-pedagogical education (distance, blended, tutoring, etc.). Based on an analysis of innovative experiences in developing professional competence, various perspectives on solving the issue have been identified. Depending on the focus of the educational process (content, forms, methods, learning tools, control, and assessment), the following directions for the development of professional competence have been outlined: integration of theoretical, practical, and research components of specialist training; phased progression in the process of developing professional competences; the implementation of interactive teaching methods and forms; the use of problem-based and project-research technologies; active utilisation of electronic educational resources, industry-based departments, and the application of blended learning that combines traditional and distance formats in the organisation of the educational process. It has been concluded that blended learning is an element of a new educational paradigm based on electronic learning tools. Didactically well-organised blended learning combines the advantages of both traditional and distance learning approaches. To develop the professional competence of bachelor's students in the field of computer technologies, the rotational model of blended learning, "flipped classroom," has been chosen. It has been summarised that the educational potential of the "flipped classroom" model, as a variety of blended learning, allows for the regulation and management of students' autonomy and collaborative activities through a pedagogically appropriate combination of independent online preparation stages and face-to-face meetings with peers and the instructor. The independent online learning phase, which precedes direct face-to-face interaction, primarily enables students to act autonomously. To this end, students are encouraged to individually master educational online content within the scope of their independent work by completing a wide range of online tasks, such as listening to audio and video lectures, analysing learning texts, answering motivational questionnaire questions, performing self-assessment and peer-assessment tasks, and practising initial practical skills using digital simulators or online games. Simultaneously, through a unified system of online tasks and the capabilities of digital communication (online forums, chats, asynchronous peer assessment options, etc.), students become active participants in a networked community. Face-to-face sessions aimed at practical reinforcement of the material enhance the sense of community among the participants in the educational process through direct contact, synchronisation of intellectual and emotional responses to learning stimuli, and interactions with the instructor and other students. A cyclic scheme of blended learning for bachelor's students in computer technologies has been developed. This scheme reflects the logic of the educational process and the organisation of students' learning and cognitive activities (familiarisation with educational material → practice → assessment, which form one cycle). These cycles are carried out continuously in an ascending spiral. Electronic and traditional learning tools and the learning environment (classroom-based or extracurricular activities) can be combined in any way depending on the didactic tasks and pedagogical conditions. It has been generalised that professional competence is an individual's integrative, professionally significant characteristic that reflects the specifics of a particular professional activity. Professional competence's content and structural components have distinctive features determined by the type of specific professional activity. The professional competence of bachelor's students in the field of computer technologies is considered a professional-personal quality, demonstrated in their ability to operate information and information processes using new information technologies and programming tools within the scope of professional activities (engineering and pedagogical); their aspiration to master modern IT technologies, tools, and programming languages; and their readiness for self-development and continuous improvement of methods and techniques applied in professional-pedagogical activities. The structure of the studied competence encompasses the unity of interconnected components: motivational-value (motivation for professional activity, a set of social-positional, learning-cognitive, and content-dynamic values and motives); informational-cognitive (mastery of a system of professional-pedagogical knowledge; knowledge related to the professional competence of bachelor's students in computer technologies; and skills in developing cognitive functions); operational-activity (skills and abilities to perform professional-pedagogical activities in the field of computer technologies and experience in their application); personal-reflective (reflecting on and utilising individual qualities that enable students to activate their intellectual potential in solving quasi-professional tasks). Levels (high, sufficient, initial), criteria (value-based, cognitive, activity-based, personal), and indicators of the formation of professional competence in bachelor's students in the field of computer technologies have been defined. The pedagogical conditions for developing bachelor's students' professional competence in computer technologies by means of blended learning have been identified, theoretically substantiated, and implemented. These conditions include the creation of an integrated educational environment for training bachelor's students in computer technologies based on blended learning; the organisation of productive informational-pedagogical interaction in blended learning conditions; the development of students' professional experience through "immersion" in the professional-pedagogical environment during teaching practice; and the personalisation of self-directed learning activities for bachelor's students in the field of computer technologies. A structural-functional model for developing the professional competence of bachelor's students in the field of computer technologies by means of blended learning has been developed. It consists of interconnected blocks: the goal-oriented block, which reflects the model's target orientation; the methodological block, which outlines methodological approaches and principles; the content block, which includes electronic educational resources for professional cycle courses ("Web-programming," "Methods of Professional Education") as well as pedagogical conditions; the technological block, which illustrates the mechanism for practically implementing blended learning in the process of developing the professional competence of bachelor's students in computer technologies (types of interaction and methods of activity, stages of implementing blended learning); and the result-oriented block, which encompasses the components, criteria, and levels of professional competence development in bachelor's students in the field of computer technologies. Based on the conceptual foundations of the research, the principles of the competence-based approach, and the results of the methodological analysis of literature, a programme for developing the professional competence of bachelor's students in the field of computer technologies by means of blended learning was developed within the study of the courses "Web-programming" and "Methods of Professional Education," taken during the third and fourth years at higher education institutions. The conceptual essence of the programme in blended learning conditions lies in the interconnection of three main levels of didacticisation in forming professional competence in computer technologies for bachelor's students. These levels include the preparation by the instructor of an integrated informational educational environment that ensures the productivity and continuity of students' learning activities; the selection of an electronic service for feedback with students in the experimental group, as well as planning of learning activities using the chosen electronic communication service; defining the content of the blocks for independent and classroom work of bachelor's students in computer technologies; the preparation of laboratory work, a system of tasks and exercises for classroom and independent work of students in the experimental group; and the ongoing and final qualitative and quantitative assessment of the knowledge, skills, and professional competences of bachelor's students in the field of computer technologies. The developed programme included the following sequence of stages: 1. Informational stage – organisation of face-to-face classroom work using dialogue-lecture and informational problem-lecture formats, as well as digital tools (smartphones, laptops, presentations); 2. Operational stage – organisation of laboratory work online using electronic resources within the Moodle electronic learning environment. At this stage, students could independently select the task difficulty level, which motivated them to achieve higher grades. For conducting laboratory work through online learning and completing independent tasks, students were provided with access to the digital environment of the higher education institution from anywhere in the world; 3. Reflective stage – organisation of independent work with electronic resources (W3Schools, GitHub, CodeSandbox, Codecademy): searching for additional information using digital tools (web resources, web forums, web encyclopaedias) and testing. To implement electronic educational technologies under blended learning conditions, an electronic educational-methodical complex was developed for the course "Web-programming" as a set of structured educational and methodological materials unified by a single computer-based learning environment. This complex ensures a complete didactic learning cycle and is designed to optimise the acquisition of professional competences in computer technologies by bachelor's students within the course scope. The course aims to familiarise students with the basics of web programming, including frontend technologies (HTML, CSS, JavaScript) and backend development using the Django framework. The effectiveness of the experimental work, which allows for forecasting the development of professional competence in bachelor's students in the field of computer technologies by means of blended learning, is confirmed by the obtained experimental results. Comparative data from the stages of the experimental work (diagnostic and final) indicate positive dynamics in the level characteristics of the formation of components (motivational-value, informational-cognitive, operational-activity, personal-reflective) of the professional competence of bachelor's students in the field of computer technologies, as well as in the indicators of absolute growth. These reflect the dynamics at the high (in the experimental group +20.00%, and in the control group +2.53%), sufficient (in the experimental group +7.50%, and in the control group -5.06%), and initial (in the experimental group -27.50%, and in the control group +2.53%) levels of the studied competence. The experimental results were validated using the Kolmogorov-Smirnov criterion. The practical significance of the obtained results lies in the following: the implementation of the programme for developing the professional competence of bachelor's students in computer technologies by means of blended learning, structured as a sequence of informational (organisation of face-to-face lectures in the classroom), operational (organisation of online laboratory work), and reflective (organisation of independent work with electronic resources such as W3Schools, GitHub, CodeSandbox, Codecademy) stages; the development and testing of electronic educational-methodological materials for the course "Web-programming" in the educational process (lecture notes, online laboratory work differentiated by levels of complexity and research focus, test tasks in electronic educational courses, a criteria-measuring apparatus, etc.) placed in the "Moodle" learning environment; the creation of a set of digital resources and online platforms that support the development of BSCCT professional competence, thus expanding the technological toolkit for teaching methods in the courses "Web-programming" and "Methods of Professional Education" in higher education institutions; the presentation of an algorithm for creating a blended learning model using the developed set of digital resources and online platforms, which can be applied in the development of similar models for other student categories; the development of diagnostic tools for assessing the level of professional competence formation among students of the specialty 015.39 "Professional Education. Digital Technologies." The research results can be used in the educational process of higher education institutions to develop new organisational models of blended learning and educational electronic courses aimed at training IT-oriented students and vocational education teachers. The research materials can also be adapted to the conditions of the additional professional-pedagogical education system, enabling the identification of optimal approaches to enhancing the level of professional competence among instructors of specialised disciplines and vocational education teachers. This would improve their information-retrieval, research, and methodological activities in the context of the digitalisation of education.