Выявление общих критериев совершенствования предметной компетентности студентов «Информационных специальностей» в рамках курса по выбору «Трёхмерное моделирование в среде Unity»

Выявление общих критериев совершенствования предметной компетентности студентов «информационных специальностей» в рамках курса по выбору «Трёхмерное моделирование в среде ипПу»

Р.И. Баженов, ГОУ ВПО «Дальневосточная Государственная Социально-Гуманитарная академия», канд. пед. наук, заведующий кафедрой «Информатики и методики обучения информатики », R-I-Bazhenov@yandex. ги;

О.С. Ходос, ГОУ ВПО «Дальневосточная Государственная Социально-Гуманитарная академия», аспирант кафедры «Информатики и методики обучения информатики», nei-oleg@mail.ru

Работа посвящена решению актуальной проблемы выявления теоретических основ, тенденций, педагогических условий и средств формирования предметной компетентности студентов информационных специальностей высших учебных заведений на основе стандартов третьего поколения. Определяет необходимость поиска подходов к профессиональной, и в частности предметной, подготовке будущих студентов, способных сопоставить свои знания с требованиями современного общества в специалистах, компетентных в вопросах практического применения полученных знаний в реальных профессиональных ситуациях. Планируется решить заявленную проблему введением в подготовку магистров курса "Трёхмерное моделирование в среде Ит1у3Б". Для реализации обучения разработать методические рекомендации совершенствования предметной подготовки средствами среды виртуальной реальности Ит1у3Б, а также курс «Трёхмерное моделирование в среде Ит1у3Б», обеспечивающий формирование предметной компетентности студентов. Экспериментально проверить эффективность разработанного курса.

Новые направления развития высшего профессионального образования, отраженные в нормативных документах Министерства образования и науки РФ (Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г., Федеральные государственные стандарты высшего профессионального образования третьего поколения по направлениям подготовки «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и технологии», «Прикладная информатика» (далее студенты информационных специальностей), определяют необходимость

поиска подходов к профессиональной, и в частности предметной, подготовке будущих специалистов, способных сопоставить свои знания с требованиями современного общества в специалистах, компетентных в вопросах практического применения полученных знаний в реальных профессиональных ситуациях.

Идея модернизации образования на основе компетентностного подхода разрабатывается в научных исследованиях М.М. Абдуразакова, В.И. Байденко, П.В. Беспалова, В.В. Серикова, Э.Ф. Зеера, И.А. Зимней, Э.И. Кузнецова, В.В. Мозолина, Н.Н. Морозова, A.B. Хуторского, В.Д. Шадрикова, А.А. Шумейко и др. Особое значение в структуре компетентности будущих специалистов наряду со знаниями, умениями, навыками отводится способности применять их в профессиональной деятельности. Поэтому в качестве результата предметной подготовки необходимо рассматривать уровень развития предметной компетентности будущего специалиста в области информатики — составляющей его профессиональной компетентности, проявляющейся в готовности и способности использовать фундаментальные предметные знания в качестве основы продуктивной учебной, исследовательской и профессиональной деятельности.

Анализ научно-педагогической литературы по проблемам предметной подготовки студента, будущего специалиста в области информационных технологий показал, что исследованию содержания его предметной компетентности и возможностей ее развития при изучении фундаментальных дисциплин информатики уделено недостаточно внимания. Большинство современных исследований связано с изучением сущности профессионально-педагогической компетентности. К решению проблемы сложились и практические предпосылки, поскольку в настоящее время цель образования стала соотноситься с формированием ключевых компетенций (компетентностей), что отмечено в текстах «Стратегии модернизации содержания общего образования» (2001 г.) и «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года». В связи с этим, делается много попыток включить компетентностную модель в существующую систему образования (В.А. Болотов, И.А. Зимняя, В.В. Сериков и др.).

Любая компетентность формируется и развивается в деятельности. В информатике фундаментальные научные исследования, учебная и практическая деятельность связаны с разработкой, исследованием и реализацией моделей. Необходимость овладения студентами методами моделирования как с точки зрения формирования научного мировоззрения, так и в целях развития общеучебных познавательных умений обоснована в целом ряде исследований. Подходы к совершенствованию методической системы обучения информатике на основе моделирования рас-

смотрены в работах С.А. Бешенкова, A.A. Гейна, Е.А. Ракитиной. Но в то же время отсутствуют исследования, посвященные использованию профессионально значимых возможностей методов моделирования в формировании и развитии предметной компетентности специалистов информатики.

Говоря о современных научных исследованиях в области формирования и становления компетенций студентов информационных специальностей следует отметить весьма углубленное изучение вопросов посвященных информационной компетентности студентов как педагогической, так и инженерной специальностях (А.В. Гоферберг, Э.Ф. Морковина, Е.В. Сидорова, Д.В. Голубин). Конкретных задач посвященных становлению их предметной компетентности нет.

В основном научно-методические исследования в области фундаментальной предметной подготовки касаются будущих учителей информатики (E.H. Бобоновой, A.B. Голановой, H.B. Егоровой, B.B Лаптева, В.Г. Никоненок, Т.Н. Райхерт, Н.И. Рыжовой, A.A. Фоминой, М.В. Швецкого, A.A. Широких) и посвящены отбору содержания обучения и формированию системы предметных знаний и умений будущего учителя. Данные работы рассматривают дисциплины фундаментальной предметной подготовки в логике Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования второго поколения, и не исследуют их возможностей в формировании и развитии предметной компетентности будущего специалиста. Исследований на уровне Федерального государственного высшего профессионального стандарта третьего поколения, посвященных проблематике совершенствования ком-петентностного подхода крайне мало и эти исследования имеют узкопрофильную направленность относительно конкретной специальности. Мы в свою очередь пытаемся выявить общие теоретические основы, педагогические условия и средства формирования предметной компетентности студентов информационных специальностей.

В нашем случае, фундаментальной основой предметной подготовки будущих специалистов информатики будет является разработанный курс «Трёхмерное моделирование в среде Unity3D», знакомящий студентов с основными навыками компьютерного моделирования и трёхмерной графикой. Данный курс имеет межпредметные связи с дисциплинами предметной подготовки специалистов информатики. В нем раскрывается содержание творческих способностей студентов, алгоритмического мышления и исследовательских навыков. Это определяет высокий потенциал курса «Трёхмерное моделирование в среде Unity3D» в развитии предметной компетентности студентов.

Изучая трёхмерное моделирование в Unity, студенты непременно повышают свои знания в области компьютерной графике и моделирова-

ния, а также всей информатики в целом (поскольку затрагивают множество ее различных тем, таких как: программирование, алгоритмизация, графический редактор, интернет), но также и весьма хорошо ориентируются в современных исследованиях по нему. Ведь курс по выбору «Трёхмерное моделирование в среде Unity3D» ставится в регионе впервые, тем самым заставляя учащихся погрузиться в эту новую волну исследований.

Также курс по Unity способствует развитию целого ряда компетенций, предложенных по классификации А.В. Хуторского:

• ценностно-смысловые компетенции. Это компетенции, связанные с ценностными ориентирами студента, его способностью видеть и понимать окружающий мир, ориентироваться в нем, осознавать свою роль и предназначение, уметь выбирать целевые и смысловые установки для своих действий и поступков, принимать решения. Данные компетенции обеспечивают механизм самоопределения студента в ситуациях учебной и иной деятельности. Он самостоятельно решает значимость тех или иных направлений в области информатики, от которых зависит индивидуальная образовательная траектория будущего специалиста и программа его будущей жизнедеятельности и трудоустройства в целом;

• общекультурные компетенции. Осознание роли науки и религии в жизни человека; компетенции в бытовой и культурно-досуговой сфере, например, владение эффективными способами организации свободного времени. Например, изучение трёхмерной графике и моделей в свободное время;

• учебно-познавательные компетенции. Это совокупность компетенций студента в сфере самостоятельной познавательной деятельности, включающей элементы логической, методологической, общеучебной деятельности. По отношению к изучаемым объектам студент овладевает креативными навыками: добыванием знаний непосредственно из окружающей действительности, владением приемами учебно-познавательных проблем, действий в нестандартных ситуациях и этому также способствует изучение Unity;

• информационные компетенции. Навыки деятельности по отношению к информации в учебных предметах и образовательных областях, а также в окружающем мире. Владение современными средствами информации (компьютер, принтер, модем, копир и т.п.) и информационными технологиями (аудио-, видеозапись, электронная почта, Интернет). Поиск, анализ и отбор необходимой информации, ее преобразование, сохранение и передача при выполнении ряда практических и лабораторных работ по трёхмерному моделированию в Unity;

• коммуникативные компетенции. Знание иностранных языков, навыки работы в группе, коллективе. Например, для успешного изучения курса студенту приходится иметь начальные знания по иностранному языку; в рамках лабораторных и практических работ студенты обмениваются информацией между собой внутри группы, делятся творческими предложениями по тому или иному объекту;

• социально-трудовые компетенции. В данные компетенции входят, например, умения анализировать ситуацию на рынке труда, действовать в соответствии с личной и общественной выгодой. Так студенты в зависимости от начальных знаний о среде виртуальной реальности Unity3D, могут делать выбор об их дальнейшем самосовершенствовании в целях последующего успешного трудоустройства и стабильного материального положения.

Трёхмерная графика и моделирование, является большим полигоном для раскрытия личностных творческих качеств, талантов учащихся. Курс позволяет преподавателю лично, открыть для себя новое представление о студенте, взглянуть на него с другой, художественно -творческой стороны. На основании всего вышеизложенного, перейдём с Вами к ознакомлению с программой курса.

В рамках магистерского диссертационного исследования на тему: «Совершенствование предметной подготовки будущих учителей информатики на основе среды виртуальной реальности Unity3D», защи-щённого в г. Биробиджан в 2010/11 учебном году, предлагаем разработанный курс «Трёхмерное моделирование в среде Unity3D». Данный курс ориентирован на введение в трёхмерное моделирование и графику, создание трёхмерных моделей, максимально отвечающих свойствам реального объекта. В центре внимания - один из наиболее перспективных методов трёхмерного моделирования - компьютерное моделирование, основанное на методологии 3D графики. Рассматриваются технологии 3D моделирования в среде виртуальной реальности Unity3D. В рамках курса даются основы формирования и верификации источнико-вой базы, необходимой для создания трёхмерной модели в среде Unity.

В ходе обучающего курса каждый студент получает задание: создать собственную трёхмерную модель выбранного им объекта, включающую в себя навыки практического применения всех материалов пройденного курса, наиболее соответствующую свойствам реального объекта. В процессе выполнения этого задания студент осваивает навыки формирования источниковой базы трёхмерного моделирования. Курс завершается презентацией собственных проектов студентов, получением ответов на вопросы для самоконтроля и сдачей зачета.

Общая трудоёмкость курса по выбору «Трехмерное моделирование в среде Unity3D» составляет 72 часа. Аудиторная работа 36 часов, из них:

• лекции (Л) - 6 лекций (12 часов);

• практические занятия (ПЗ) - 8 практических занятий (16 часов);

• лабораторные работы (ЛР) - 4 лабораторные работы (8 часов);

В самостоятельную работу студента (СРС) входит: самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным работам и т.д.; СРС также рассчитана на 36 часов.

Вид итогового контроля - зачёт, который ставится на основе показателей модульно-рейтинговой системы оценки знания, умения и навыков учащихся.

Тематическое планирование курса представлено в виде таблиц ниже.

Табл.1. Лекционное планирование курса

№ п/п Наименование темы Кол-во часов

Лекции

1. Теоретические основы трёхмерного моделирования. 2

2. Знакомство с Unity 3D. 2

3. Интерфейс и основные команды Menu. 2

4. Управление камерой. Текстуры: встроенные и импортированные. 2

5. Растеризация, рендеринг, физика в Unity3D. 2

Итого: 12

Табл. 2. Планирование практических занятий курса

№ п/п Наименование темы Кол-во часов

Практические

1. Создание проекта Unity. Знакомство с интерфейсом. 2

2. Управление камерой. Текстурирование. 2

3. Редактор ландшафта. Создание трёхмерной модели острова с вулканом. 2

4. Окружающая среда. 2

5. Персонажи, возможность движения в среде модели. 2

6. Встроенные языки программирования Unity 3D. Скрипты. 2

7. Разработка трёхмерной модели простейшего авто. Добавление физических свойств трёхмерной модели (массы, регулировки подвески и т.д.). 2

8. Возможность самостоятельного движения и управления трёхмерной моделью. 2

Итого: 16

Табл. 3. Планирование лабораторных работ дисциплины

№ Наименование темы Кол-во

п/п часов

Лаборатор-

ные

1. Совершенствование модели острова с окружающим его природой (добавление озер, туч на небе, солнечных лучей, деревьев, добавлением звука к объектам и т.д.). Добавление возможностей игрового движения по трехмерной модели. 2

2. Добавление физических свойств к объектам острова. 2

3. Разработка собственной небольшой трёхмерной модели, включающей в себя все элементы пройденного курса (по самостоятельному выбору студента). 4

Итого: 8

В роли экспериментальной группы были задействованы студенты четвёртого курса специальности «Прикладная информатика (в экономике)». Последним аспектом нашей исследовательской деятельности на подготовительном этапе педагогического эксперимента являлось проведение опроса студентов экспериментальной группы, направленного на выявление первоначальных предметных компетенций в области трёхмерной графики и моделирования. Для этих целей студентам была предложена анкета, состоящая из восьми вопросов, ответы на которые студенты должны были оценить самостоятельно при помощи 10-ти бальной шкалы оценок. Средний результат обобщения данных самооценок по группе отображён в работе далее (см. рис. 1). Всего в эксперименте участвовало 12-ть студентов, по оси «ох» располагаются номера вопросов анкеты.

Табл. 3. Анкета оценки сформированности _предметной компетенции

№ п/п Вопросы Ответы

Знаете ли Вы что-либо о приёмах и методах изучения новых программных продуктов в области трёхмерной графики?

Имеете ли Вы глубокое и серьёзное стремление к самообразованию в области компьютерной графики?

Насколько хорошо Вы можете оценить свои успехи в области творчества, моделирования, художественных способностей?

Испытываете ли Вы стремление углубить свои знания в области трёхмерной графики и моделирования?

Оцените значимость курса по выбору «Трёхмерное моделирование в среде Unity3D» для себя по 10-ти бальной шкале?

• Осваиваете ли Вы новые виды деятельности в области информатики?

Оцените уровень своих знаний в области компьютерной графики и моделирования по 10-ти бальной шкале?

Попытайтесь оценить уровень своей компетенции в области учебного предмета «Информатика» по 10-ти бальной шкале?

Как показал практический опыт, внедрение данного курса положительно влияет на формирование у студентов предметных компетенций, способствует творческому развитию личности учащегося, развивает межпредметные связи, а также возносит понятие такого раздела Информатики, как «Моделирование», на новый уровень знаний. Результат практической деятельности для формирования предметных компетенций отражен в работе ниже (см. рис. 1), и как видно уровень предметной компетентности студентов значительно возрос.

4

8

2

б

Уровень предметной компетенции "ДО"

Уровень предметной

компетенции

"ПОСЛЕ"

12345678

Рис. 1 Сравнительная характеристика уровня предметной компетентности студентов, «До» и «После» изучения курса

Литература

1. Абдуразаков М.М., Гаджиев Г.М. Направления совершенствования подготовки к профессиональной деятельности будущего учителя [Электронный ресурс], 2007. Режим доступа: http://informatik.ped sovet.su/puЫ/2-1-0-4^сво-бодный.

2. Абдуразаков М.М./ Совершенствование содержания подготовки будущего учителя информатики в условиях информатизации образования/ автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук / М.М. Абдуразаков - Москва: 2007 - 61 с.

3. Анисимов М.В./ Совершенствование компетентности учителя в области информационных технологий в процессе дистанционного обучения (в системе профессионального образования)/ автореферат диссертации на соискание ученой степени; Чебоксары 2009.

4. Беспалов П.В./ Компьютерная компетентность в контексте личностно ориентированного обучения/ М.: Изд-во «Педагогика». № 4. 2003. С. 41-45.

5. Деревянко И.А./ «Компетентностно-модульный подход к предметной подготовке будущего учителя информатики, ориентированный на критерии качества»/ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук - Москва: 2009 - 30 с.

6. Иванов Д.А./ Компетентность и компетентностный подход в современном образовании/ М: Чистые пруды, 2007 - 32 с.

7. Интернет портал «Юнити - по - Русски» [Электронный ресурс], 2011. Режим доступа: http://www.unity3d.ru/, свободный.

8. Интернет-портал информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе [Электронный ресурс], 2010. Режим доступа: http://www.klyaksa.net/, свободный.

9. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года (Приложение к приказу Минобразования России от 11.02.2002 № 393).

10. Костиков А.Н./ Методика обучения компьютерной графике будущих учителей информатики на основе компетентностного подхода/ Дис. канд. пед. наук, Санкт-Петербург, 2003 - 231 ^

11. Самойлик Е.Н. Фундаментализация предметной подготовки будущих учителей информатики [Электронный ресурс], 2006. Режим доступа: http://vuz.exponenta.ru/PDF/FOTO/kaz/Articles/Samoilik.pdf, свободный.

12. Сергеев И.С., Блинов В.И./ Как реализовать компетентностный подход на уроке и во внеурочной деятельности/ Практ. пособие. М., Изд-во «Форум», 2007 - 162 с.

13. Хуторской А.В./ Компетенции в образовании: опыт проектирования/ сб. науч. тр. / под ред. А.В.Хуторского. - М.: Изд-во научно-внедренческое предприятие «ИНЭК», 2007. - 327 с.

14. Чернякова Т.В./ Методика обучения компьютерной графике студентов вуза/ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук, Екатеринбург, 2010 - 27 с.