Формирование предметной компетентности у студентов в контексте среды виртуальной реальности

Стремительными темпами развиваются наука и технологии, изменяются потребности на рынке труда и возрастают требования, предъявляемые к современному выпускнику высшего учебного заведения, – в этих условиях система методической подготовки профессионала, отвечающего современным требованиям общества, отстает и нуждается в постоянном обновлении.

Идея модернизации образования на основе компетентностного подхода разрабатывается в научных исследованиях М.М. Абдуразакова, П.В. Беспалова, A.B. Хуторского и других авторов.

В определении сути компетентностного подхода мы придерживаемся позиции О.Е. Лебедева, полагающего, что компетентностный подход – это совокупность общих принципов определения целей образования, отбора содержания образования, организации образовательного процесса и оценки образовательных результатов [4].

По ФГОС ВПО третьего поколения, выпускник в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности должен обладать следующими компетенциями: универсальными (общенаучными, инструментальными, социальноличностными, общекультурными) и профессиональными компетенциями.

А.В. Хуторской в соответствии с разделением содержания образования на общее метапредмет-ное (для всех предметов), межпредметное (для цикла предметов или образовательных областей) и предметное (для каждого учебного предмета) выделяет три уровня иерархии компетенций:

• 1)    ключевые компетенции – относятся к общему (метапредметному) содержанию образования;

• 2)    общепредметные компетенции – относятся к определенному кругу учебных предметов и образовательных областей;

• 3)    предметные компетенции – частные по отношению к двум предыдущим уровням компетенции, имеющие конкретное описание и возможность формирования в рамках учебных предметов.

Под высококвалифицированной подготовкой профессионала в ФГОС ВПО третьего поколения, прежде всего, понимается достижение им профессиональных и общекультурных компетенций. В свою очередь, формирование профес-

Знание – сила. Компетенция – двойная сила.

Вячеслав Лущинский, независимый консультант сиональной компетентности будущего специалиста осуществляется через содержание образования, которое включает в себя не только перечень учебных предметов, но и профессиональные навыки и умения, которые формируются в процессе овладения предметом, а также благодаря активной позиции студента в социальной, политической и культурной жизни [8].

Таким образом, становление предметной компетентности специалиста является неотъемлемой частью становления его профессиональной компетентности.

К.К. Гомоюнов обозначает предметную компетентность как способность личности осуществлять деятельность в какой-либо предметной области в соответствии с заданными требованиями, формируемую в процессе изучения соответствующей учебной дисциплины или группы дисциплин [2].

По мнению Л.И. Кошалковской, предметные компетенции – это специфические способности, необходимые для эффективного выполнения конкретного действия в конкретной предметной области и включающие узкоспециальные знания, особого рода предметные умения, навыки, способы мышления [3].

Предметные компетентности – это практико-ориентированные умения в сфере познания, готовность к решению творческих задач, применению и развитию достигнутых умений, навыков и способов действий в практической деятельности; это интеллектуальные умения в данной предметной области, способность к синтезу нового знания на основе имеющейся информации; умения в данной образовательной области, имеющие межпредметную практическую направленность и развивающиеся в процессе творческого применения знаний и непосредственно связанные, основанные на общеучебных умениях, навыках и способах деятельности [1].

Таким образом, предметные компетентности направлены, с одной стороны, на развитие творческих способностей учащихся, а с другой – на усиление прикладного, практического характера предметного обучения.

Нами проведено педагогическое экспериментальное исследование (2010–2013 гг.) по реализации компетентностного подхода в формировании предметной компетентности студентов на примере специальностей 030700 «Прикладная информатика» (степень «бакалавр») и 230400

«Информационные системы и технологии» (степень «бакалавр»).

Методы исследования определялись поставленными задачами: теоретический анализ научной и психолого-педагогической литературы по состоянию изученности феномена «предметной компетентности», изучение содержания и структуры предметной компетентности, теоретическое обоснование методики формирования предметной компетентности в условиях изучения трехмерного моделирования в среде Unity3D, проведение педагогического эксперимента по апробации позитивного влияния методики на уровень формируемой предметной компетентности, обсуждение методики формирования предметной компетентности с применением сред виртуальной реальности на различных научно-практических конференциях и журналах.

Работа выполнялась на кафедре «Информатики и вычислительной техники» Приамурского государственного университета имени Шолом-Алейхема» и апробировалась в Ульяновском государственном техническом университете.

В 2010/2011 учебном году, в рамках магистерского диссертационного исследования на тему: «Совершенствование предметной подготовки будущих учителей информатики на основе среды виртуальной реальности Unity3D», был разработан курс «Трехмерное моделирование в среде Unity3D». Данный курс ориентирован на введение в трехмерное моделирование и графику, создание трёхмерных моделей, максимально отвечающих свойствам реального объекта. В центре внимания – один из наиболее перспективных методов трехмерного 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 источниковой базы, необходимой для создания трехмерной модели в среде Unity.

Формирование предметной компетентности обучающихся представляется возможным с использованием потенциала курса и целенаправленного построения занятий в соответствии с достигнутым студентом уровнем развития предметной компетенции.

Для оценки сформированности предметной компетентности необходимы соответствующие ориентиры, позволяющие определять и прогнозировать степень ее овладения студентами. Развитие предметной компетентности (на примере специальности 030700 «Прикладная информатика») можно охарактеризовать посредством выделения 3-уровневых характеристик ее развития (пороговый, продвинутый, превосходный) (табл. 1).

Таблица 1

Уровни сформированности предметной компетентности студентов на примере специальности 030700 «Прикладная информатика» (степень »бакалавр»)

	Уровни	Содержательное описание уровня	Основные признаки уровня
1	Пороговый уровень	Обязательный для всех студентов выпускников вуза по завершении ООП ВПО	Воспроизводит терминологию среды виртуальной реальности, основные понятия трехмерной графики, лабораторные работы по заранее пройденному материалу, знает отличительные черты (особенности) трехмерного моделирования и трехмерного пространства, принципы и методы построения трехмерных моделей, предназначение среды виртуальной реальности. Способен: -    найти специализированные источники информации в области 3D-моделирования для их ознакомления; -    самостоятельно найти и установить программное обеспечение среды виртуальной реальности на компьютеры пользователей; -    сопоставить структуру трехмерного виртуального объекта с уровнем характеристик физических и механических свойств реального объекта; -    создавать трехмерные модели, с наборами свойств, отвечающих реальным объектам; -    составлять руководства для пользователей системы и производить их обучение. Объясняет : -    назначение программного приложения, а также реализованных с его помощью проектов пользователям; -    изменение физических и механических свойств соответ-

				ствующими изменениями в геометрической (программной) структуре объекта; -    выбор среды виртуальной реальности для решения поставленных задач; -    участие в реализации, внедрении и адаптации
Ключевые компетенции в соответствии с ФГОС-3 ПК – 2 – Способен при решении профессиональных задач анализировать социально экономические проблемы и процессы с применением методов анализа и моделирования. ПК – 3 – Способен использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с образовательными целями бакалавра. ПК – 9 – Способен моделировать и проектировать структуры данных и знаний, прикладные и информационные процессы. ПК – 13 – Способен принимать участие во внедрении, адаптации и настройке прикладных ИС. ПК- 14 – Способен принимать участие в реализации профессиональных коммуникаций в рамках проектных групп, презентовать результаты проектов и обучать пользователей ИС. ПК – 16 – Способен оценивать и выбирать современные операционные информационнокоммуникационные технологии для информатизации и автоматизации решения прикладных задач и создания ИС. ПК – 20 – Способен выбирать необходимые для организации информационные ресурсы и источники знаний в электронной среде
2	Продвинутый уровень		Превышение минимальных характеристик сформированно-сти компетенции для выпускника вуза		Выявляет взаимосвязь между физическими свойствами виртуального объекта и программным кодом на языке C#, применяет методы алгоритмизации и программирования для целенаправленного изменения физических и механических свойств виртуального объекта на основе соответствия реальным объектам. Вычленяет главные факторы, способствующие наиболее быстрому и легкому построению трехмерной модели в среде виртуальной реальности, оценивает возможность разработки объекта в средах компьютерной графики и моделирования с последующим применением физических свойств в среде виртуальной реальности. Анализирует необходимость применения дополнительных программно-технических средств, информационных продуктов для решения поставленных целей, изучает основы работы конкурентоспособных программных продуктов на рынке программно-технических средств
Ключевые компетенции в соответствии с ФГОС-3 ПК – 10 – Способен применять при решении прикладных задач базовые алгоритмы обработки информации, выполнять оценку сложности алгоритмов, программировать и тестировать программы. ПК – 19 – Способен анализировать рынок программно-технических средств, информационных продуктов и услуг для решения прикладных задач и создания информационных систем. ПК – 21 – Способен применять системные методы и математический подход в формализации решения прикладных задач
3	Превосходный уровень	Максимально возможная выраженность компетенции, важен как качественный ориентир для самосовершенствования		Разрабатывает и предлагает план проведения исследования, направленного на значимость разработки трехмерных виртуальных объектов для организации, с возможностью максимально простого исследования модели для пользователя (в т.ч. с использованием глобальной сети Интернет). Формулирует выводы, оценивает соответствие выводов полученным данным, научную и прикладную значимость своей идеи для организации и пользователей ресурса
Ключевые компетенции в соответствии с ФГОС-3 ПК – 22 – Способен готовить обзоры научной литературы и информационно-образовательных ресурсов для профессиональной деятельности

Разработанный и реализованный курс предполагал, что каждый студент получал задание создать собственную трехмерную модель выбранного им объекта, наиболее соответствующую свойствам реального объекта с опорой на практическое применение всех материалов данного курса.

Проведенная работа обозначила, что требования к учебным заданиям должны быть актуальными для студента, разноуровневыми, разноплановыми, расположенными в порядке возрастания сложности. Выбор заданий, последовательность их выполнения студентами рекомендуется осуществлять самостоятельно как в ходе занятия, так и при выполнении контрольного задания.

Предметные компетентности, формируемые в рамках учебной дисциплины, позволяют успешно решать задачи, обусловленные предметной областью, но их при этом нельзя назвать узкопредметными, они имеют метапредметный характер. Например, при изучении данного курса студенты закрепляют навыки программирования и моделирования, развивают творческое и алгоритмическое мышление, а также используют свои знания, умения и навыки из таких областей, как алгебра, геометрия, физика, химия.

Статистическая обработка данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы, позволила сделать вывод о том, что применение разработанных методических рекомендаций на практике способствует повышению уровня предметной компетентности будущего специалиста в области трехмерной графики и моделирования.

В контексте экспериментальноисследовательской деятельности в течение первого учебного семестра 2012–2013 гг., совместно с канд. техн. наук, доцентом кафедры измерительно-вычислительных комплексов факультета информационных систем и технологий Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет» (г. Ульяновск) З.В. Степчевой в вузе мы впервые ввели в практику учебный курс «Основы геометрического моделирования в Unity3d». Методическое обеспечение данного курса сопровождалось разработанными автором настоящей статьи практическими рекомендациями по обучению в среде Unity3D, а также методическими указаниями по выполнению лабораторных работ, рабочими программами курсов «Компьютерная графика», «Машинная графика», «Компьютерная геометрия и графика» для бакалавров по направлениям 200100 – «Приборостроение», 230400 – «Информационные системы и технологии», а также для специалистов по направлению 23020165 «Информационные системы и технологии».