Литвинова С.Г. [s.h.lytvynova@gmail.com]
Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України, Україна
Download in PDF: http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/journals/2019-v2-20/2019_2-20-Lytvynova_FMO.pdf

МОДЕЛІ ВПРОВАДЖЕННЯ І ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
СИСТЕМИ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
ЯК ІННОВАЦІЙНОЇ ОСВІТНЬОЇ ІК-ТЕХНОЛОГІЇ

Формулювання проблеми.  Низький рівень навчальних досягнень учнів з природничо-математичних предметів потребує впровадження новітніх підходів та технологій. Стрімкий розвиток інформаційних та цифрових технологій спонукає вчителя до вибору ІК-технологій, зокрема систем комп’ютерного моделювання (СКМод) для задоволення освітніх потреб учнів ХХІ ст., які в своєму звичайному середовищі постійно використовують  такі комп’ютерні засоби, як мобільні телефони, планшети, ноутбуки та ін. Сучасним підліткам досить важко навчатися без доступу до мережі Інтернет, а в освітньому процесі не вистачає засобів, методичної підтримки, дидактичних матеріалів, комплексних рішень для впровадження новітніх ІК-технологій.
Матеріали і методи. У процесі дослідження використовувались методи аналізу педагогічної, методичної літератури і дисертаційних досліджень; здійснювалося узагальнення результатів вітчизняного і зарубіжного досвіду, обґрунтування вибору моделі визначення рівня використання СКМод як інноваційної ІК-технологій, розробки процедурної моделі впровадження ІК-технології і моделі оцінювання суб'єктивної ефективності використання СКМод.
Результати. Узагальнено міжнародний і вітчизняний досвід щодо впровадження інноваційних ІК-технологій (на прикладі СКМод). Виявлено, що поліпшення освітнього процесу здійснюється за такими напрямами: розвиток освітнього середовища,  використання інноваційних засобів навчання, впровадження новітніх технологій навчання, удосконалення організаційних форм навчання. Обґрунтовано модель структури впровадження ІК-технологій в закладах освіти і визначено чотири рівні використання ІК-технологій в освітньому процесі на засадах моделі SARM (підміна, накопичення, модифікація і перетворення). Розроблено процедурну модель впровадження інноваційної ІК-технології  і обґрунтовано шість етапів впровадження (адаптація, оцінювання потенціалу, розширення мережі взаємодії, вибір стратегії, усунення проблем, оцінювання результатів). Узагальнено поняття «суб’єктивна корисність і «суб’єктивна простота». Обґрунтовано і розроблено модель оцінювання суб’єктивної ефективності використання системи комп’ютерного моделювання в освітньому процесі.
Висновки. Запропонована авторська модель структури впровадження ІК-технологій в закладах освіти може бути застосована для будь-якої освітньої ІК-технології, що дає можливість здійснювати моніторинг рівня впровадження ІК-технології вчителями, поетапне впровадження ІК-технологій в закладах освіти і  оцінювання ефективності використання системи комп’ютерного моделювання не тільки з технічної точки зору як засобу досягнення певних освітніх цілей, а й з точки зору простоти його використання, що підвищить ймовірність і якісність впровадження ІК-технологій в освітній процес. Зазначимо, що комп’ютерне моделювання є важливою складовою освітнього процесу. Поєднання суб'єктивного і об'єктивного оцінювання дозволить знайти рішення для ефективного впровадження і використання системи комп’ютерного моделювання в закладах загальної середньої освіти. Теоретичне обґрунтування використання СКМод як новітньої ІК-технології дає підстави для проведення експерименту в реальних умовах закладів загальної середньої освіти.

Ключові слова: система комп’ютерного моделювання, СКМод, моделювання, заклади загальної середньої освіти, природничо-математична освіта, новітні ІК-технології, впровадження.

MODELS OF IMPLEMENTATION AND EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF A COMPUTER MODELING SYSTEM AS AN INNOVATIVE EDUCATIONAL IC-TECHNOLOGY
Svitlana Lytvynova
Institute of Information Technologies and Learning Tools of National Academy of Education Sciences of Ukraine

Research problem formulation. Low level of students' knowledge of natural-mathematical subjects requires the introduction of new approaches and technologies. Information and digital technologies rapid development encourages teachers to choose IC-technologies, in particular computer modeling systems (CMODS) to meet the educational needs of the twentieth-century students, who, in their usual environment, constantly use computer tools such as mobile phones, tablets, laptops etc. It is quite difficult for modern teenagers to study without Internet, access and there are not enough funds, methodological support, didactic materials, as well as complex solutions within the educational process for the implementation of the latest IC technologies.

Materials and methods. Pedagogical and methodical literature analysis methods and dissertation research were used in the scope of this research; the results of domestic and foreign experience were generalized, the rationale for choosing a model for determining the level of application CMODS as an innovative IC-technology, the development of a procedural model for the introduction of IC-technology as well as a model for assessment of  the subjective efficiency of using CMODS.

Results. International and domestic experience in the implementation of innovative IC-technologies was generalized (in the example of CMODS). It is revealed that the improvement of the educational process is carried out in the following areas: educational environment development, innovative teaching aids application, new educational technologies introduction, organizational forms of education improvement. The model of the structure of introducing IC-technologies in educational institutions is justified and four levels of IC-technologies application in the educational process based on the SAMR model (substitution, accumulation, modification and redefinition) are defined. A procedural model of introducing the latest IC-technology has been developed and six stages of its implementation are justified (adaptation, potential assessment, interaction network expansion, strategy choice, problems elimination, results assessment). The analysis of the concept of "subjective utility and" subjective simplicity. A model for assessing the subjective effectiveness of the use of computer modeling in the educational process is justified and developed.

Conclusions. The proposed author's model of the structure of introducing IC-technologies in educational institutions can be applied to any educational IC-technology, which allows monitoring the level of introducing IC-technology by teachers, phased introduction of IC-technology in educational institutions and evaluating the effectiveness of computer modeling systems application not only from technical point of view as a means of achieving certain educational goals, but also in terms of its use convenience, which increases both possibility and quality of IC-technologies introduction in the educational process. It is worth noting that computer modeling is an important component of the educational process. The combination of the subjective and objective assessment will allow to find a solution for the effective implementation and use of computer modeling systems in general secondary education institutions. The theoretical substantiation of CMODS implementation as a newest IC-technology gives grounds for conducting an experiment in real conditions of general secondary education institutions.

Keywords: computer modeling system; CMODS; modeling; institutions of secondary education; natural and mathematical education; latest IС-technologies; introduction.

Список використаних джерел

1. Антонюк Д. С. Використання програмно-імітаційних комплексів як засіб формування економічних компетентностей студентів технічних спеціальностей: автореф. дис. … канд. пед. наук: 13.00.10/ Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. 2018. 22 с.
2. Дубасенюк О. А. Інновації в сучасній освіті. Інновації в освіті: інтеграція науки і практики: збірник науково-методичних праць.  Житомир : Вид-во ЖДУ ім. І.Франка, 2014. С. 12-28.
3. Концедайло В. В. Застосування ігрових симуляторів у формуванні професійних компетентностей майбутніх інженерів-програмістів: автореф. дис. … канд. пед. наук: 13.00.10/ Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. 2018. 20 с.
4. Литвинова С.Г. Cистема комп’ютерного моделювання об’єктів і процесів та особливості її використання в навчальному процесі закладів загальної середньої освіти. Інформаційні технології і засоби навчання. 2018. Том 64. № 2. C. 48- 65. URL: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/2111/1330 (дата звернення: 11.05.2019).
5. Литвинова  С.Г. Проектування хмаро орієнтованого навчального середовища загальноосвітнього навчального закладу: монографія. Київ: Компринт, 2016. 354 c.
6. Литвинова С.Г. Використання систем комп’ютерного моделювання для проектування дослідницьких завдань з математики. Фізико-математична освіта: науковий журнал. Суми: СумДПУ імені А. С. Макаренка, 2018. Вип. 1 (15). С. 83 - 89.
7. Проекты Центра изучения инноваций в образовании. URL: https://ioe.hse.ru/innovations/projects (дата звернення: 11.05.2019).
8. Сапрыкина А. О. Модель принятия технологии Дэвиса как средство оценивания субъективной эффективности технологии электронного портфолио. Материалы VII Международной научной конференции «Теория и практика образования в современном мире» (Санкт-Петербург, 20-23 июля 2015 года). СПб.: Свое издательство, 2015. С. 108-110. URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/152/8483/ (дата звернення: 10.05.2019).
9. Слободяник О.В. Комп'ютерне моделювання як засіб активізації пізнавальної діяльності на уроках фізики. Наукові записки Серія: Педагогічні науки. Кропивницький, 2018. Вип.  169.  С. 140 -144.
10. Словник української мови: в 11 тт. / АН УРСР. Інститут мовознавства; за ред. І. К. Білодіда. Київ: Наукова думка, 1970-1980. Т. 4. С. 290.
11. Adams D. A., Nelson R. R., Peter A. Perceived Usefulness, Ease of Use, and Usage of Information Technology: A Replication. MIS Quarterly , 1992. Vol.16 (2). Pp. 227–247. URL: http://dx.doi.org/10.2307/249577 (дата звернення: 10.05.2019).
12. Burov O. Cognitive abilities’ research technology s a tool for STEM-education. 14th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. 2018. Vol-2104. Рp. 380 - 387.
13. Burov O. Models and applied tools for prediction of student ability to effective learning. 14th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. 2018. Vol-2104. Рp. 404-411.
14. Burov O. Profile mathematical training: particular qualitiesofintellectstructureofhigh school students. Physical and Mathematical Education. 2018. №. 1 (15). С. 108-112.
15. Davis F. D. Perceived Usefulness, Perceived Ease Of Use, And User Acceptance Of Information Technology. MIS Quarterly, 1989. Vol 13 (3). Pp. 319-340.
16. Goldin C., Katz L. F. The race between education and technology. The Economic History Review. 2009. Vol.63(3). Pp. 840 – 841. DOI: 10.1111/j.1468-0289.2010.00537_29.x.
17. Lytvynova S. Cognitive Tasks Design by Applying Computer Modeling System for Forming Competences in Mathematics. 14th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. 2018. Vol-2104. Рp. 278-293.
18. Lytvynova, S., Burov, O. Methods, Forms and Safety of Learning in Corporate Social Networks. Proceedings of the 13th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. 2017. Vol-1614. Рр. 406-413.  
19. Lytvynova, S., Pinchuk, O. The Evolution of Teaching Methods of Students in Electronic Social Networks. Proceedings of the 13th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. 2017. Vol-1614. Рр. 360-371.
20. Petri G.,  G.Wangenheima C. How games for computing education are evaluated? A systematic literature review. Computers & Education, 2017. Vol. 107. Pp 68-90. DOI: 10.1016/j.compedu.2017.01.004.
21. Pinchuk O.P., Sokolyuk O.M. Cognitive activity of students under conditions of digital transformation of learning environment. Інформаційні технології в освіті. Київ, 2018. № 36.  С. 71-81.
22. SAMR – Уровни использования технологий.  URL: https://blendedlearning.pro/instructional_design/samr/ (дата звернення: 10.05.2019).
23. Schleicher  A. Educating Learners for Their Future, Not Our Past. ECNU Review of Education, 2018. Vol. 1(1). Pp. 58 –75. DOI 10.30926/ecnuroe2018010104.
24. Venkatesh V., Morris M.G., Davis G. B., Davis F.D. User Acceptance of Information Technology: Toward a Unified View. MIS Quarterly , 2003. Vol.27 (3). Pp. 25–478.