Учебная дисциплина "Человеко-машинное взаимодействие" в профессиональной подготовке будущих программистов в вузе

циях. В итоге пользователь тратит большое количество времени на обучение и освоение программного продукта (ПП). К сожалению, необходимость проектирования качественного человеко-машинного интерфейса (ЧМИ) в ПП иногда упускается из виду.

Поэтому очень важно научить будущего программиста как разработчика компьютерной программы смотреть на разрабатываемый ЧМИ с точки зрения конечных (будущих) пользователей, использовать все программноаппаратные средства и методы для упрощения и облегчения взаимодействия пользователя и компьютерной программы через ЧМИ. За приобретением опыта человеко-машинного взаимодействия (ЧМВ) стоит очень сложная предметная область «Проектирование человеко-машинного интерфейса», для овладения которой необходима специализированная вузовская подготовка, включающая соответствующую учебную дисциплину.

Определяя роль и тематическое содержание учебной дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» в системе профессиональной подготовки будущих программистов, мы исходили из следующего.

• 1.    Объектом изучения является интерфейс взаимодействия человека и компьютера. Под ЧМИ, согласно ГОСТу Р МЭК 60447-2000, понимаются технические средства, предназначенные для обеспечения непосредственного взаимодействия между оператором и оборудованием и дающие возможность оператору управлять оборудованием и контролировать его функционирование. Основной задачей ЧМИ является обеспечение максимально удобного взаимодействия человека с компьютером в диалоговых системах [1].

• 2.    Дисциплина «Человеко-машинное взаимодействие» включает в себя знания по психологии познания и психология труда, эргономики и юзабилити-инженерии, информатике и программной инженерии, промышленной эстетике и техническому дизайну и др.

• 3.    При освоении рассматриваемая дисциплина должна способствовать изучению профессиональных подходов к проектированию ЧМИ: схематично-параметрического, функционального, иммерсивного, онтологического, целеориентированного, объектно-ориентированного и др.

• 4.    Понятийно-терминологический аппарат проектирования ЧМИ должен осваиваться через комплексное описание механизмов проектных действий, их последовательности и обоснованности.

Перечисленные исходные структурно-тематические основания ЧМВ обусловливают актуальность поиска в многогранной структуре процесса обучения путей совершенствования формирования у студентов направления подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» комплекса знаний, умений и навыков в предметной области «Проектирование человеко-машинного интерфейса».

Процесс обучения дидактика рассматривает как сложную целостную систему, представляющую собой организационно-технологическое взаимодействие педагогов и студентов в совокупности взаимосвязанных структурно-функциональных элементов (дидактических компонентов). Традиционно разработка организационной структуры преподавания учебных дисциплин опирается на теоретические положения о сущности и компонентной структуре процесса обучения педагогов-дидактов Ю.К. Бабанского [1], В.М. Блинова [3], М.А. Данилова [5], Л.В. Занкова [6], И.Я. Лернера [8], М.Н. Скаткина [13]. Процесс обучения характеризуется целью, задачами, содержанием, методами, формами взаимодействия педагогов и обучающихся, контролирующими мероприятиями и конечными результатами. Это и послужило основанием для структурирования системы дидактических компонентов.

Каковы же структурные особенности организации и выполнения процесса обучения? Структура может быть субъектно-объектного или процессуально-деятельностного состава. Первая представляет собой состав всех участников (субъектов и объектов) процесса обучения. Студент в процессе обучения будет иметь статус объекта в педагогической ситуации, когда его учат (подпроцесс «преподавание»), и статус субъекта – когда он учится (подпроцесс «учение»). Процессуально-деятельностный состав подразумевает более широкое понятие. Изначально в процессе обучения присутствует цель, которая, в свою очередь, инициирует свое содержание. Для ее достижения субъекты должны действовать, осуществлять деятельность по преподаванию и учению. В итоге всего процесса обучения достигается определенный дидактический результат.

Таким образом, при моделировании процесса обучения можно выделить в организационной структуре процесса обучения студентов направления подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» целемотивационный, содержательный, опера- ционно-деятельностный и оценочно-результативный компоненты. Вся совокупность структурных компонентов задействована в процессе взаимодействия педагога и обучаемых от постановки цели обучения до анализа его результатов.

К целемотивационному компоненту процесса обучения относятся исходное определениепедагогом-разработчикомипосле-дующее принятие студентами целей и задач изучения дисциплины; стимулирование педагогом познавательного интереса студентов для формирования в дальнейшем у них потребности и мотивов к учебно-познавательной деятельности. Так, основная цель преподавания дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» – развитие профессиональных компетенций студентов в области проектирования, реализации и тестирования человекомашинных интерфейсов в процессе разработки программной продукции. Сформулированная цель изучения данного курса ориентирует студентов совместно с преподавателем на решение следующих дидактических задач: формирование всего комплекса знаний о ЧМИ и подходах к его разработке; овладение механизмом проектирования, реализации и аудита всех компонентов ЧМИ; приобретение практических навыков в области разработки и аудита ЧМИ.

Содержательный компонент процесса обучения – это содержание обучения по освоению предметной области «Проектирование человеко-машинного интерфейса», определяемое федеральными государственными образовательными стандартами, основными профессиональными образовательными программами, рабочими программами, учебниками и учебными пособиями. В отборе содержания дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» использовались научные труды и учебно-методические разработки российских и зарубежных ученых В.Д. Магазанника [9], E.Ю. Мерзляковой [11], А. Купера [7], Д. Раскина [12], Д. Тидвелла [14] и др.

Процесс освоения содержания дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» ориентирован на 1) получение знаний о типологиях интерфейсов в диалоговых системах «человек – компьютер», о методиках создания ЧМИ и приемах работы с ними; 2) формирование умений проектировать, тестировать, отлаживать программно-аппаратные компоненты, а также эксплуатировать ЧМИ различного назначения; 3) получение практического опыта во владении приемами использования мето- дов, связанных с разработкой и определением степени эргономичности ЧМИ в диалоговых системах «человек – компьютер».

Операционно-деятельностный компонент процесса освоения учебной дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» объединяет определенным образом подобранный комплекс организационных форм, методов и средств обучения. Каждая учебная дисциплина имеет свою специфику, определяемую целью ее изучения, свои характерные особенности, закономерности, требует особых методов и организационных форм обучения. В набор организационных форм обучения включены лекции, практические занятия, лабораторные работы, аудиторная и внеаудиторная самостоятельная работа студентов и др.

Лекционный курс охватывает следующие разделы изучаемой дисциплины: «Основные характеристики ЧМВ», «Инструментарий ЧМВ в диалоговых системах “человек – компьютер”», «Управление ЧМИ», «Парадигмы и принципы проектирования ЧМИ», «Аппаратные средства ЧМИ», «Дизайн и навигация в ЧМИ», «Аудит ЧМИ».

Лабораторные занятия, являясь одним из видов самостоятельной практической работы обучающихся, ориентированы на углубление и закрепление теоретических знаний через проведение различных этапов учебных экспериментов по разработке ЧМИ с применением таких эффективных средств разработки, как:

• а)    построители диалога (Interface Builders);

• б)    системы управления пользовательским интерфейсом (User Interface Management Systems – UIMS);

• в)    системы разработки пользовательского интерфейса (User Interface Development Systems – UIDS);

• г)    среда разработки пользовательского интерфейса (User Interface Design Environment – UIDE) и др.

В лабораторный практикум по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» входят следующие лабораторные работы:

• 1.    Разработка моделей взаимодействия «человек – машина»;

• 2.    Средства активизации внимания пользователя при работе с ЧМИ;

• 3.    Организация структуры и сценария диалога в ЧМИ;

• 4.    Проектирование элементов управления в многооконных ЧМИ;

• 5.    Планирование работ по проектированию и разработке ЧМИ;

• 6.    Проектирование систем интеллектуальной помощи ЧМИ;

• 7.    Проектирование систем графического диалога ЧМИ;

• 8.    Изучение средств квантификации ЧМИ.

В оценочно-результативный компонент процесса обучения включена деятельность педагога по выявлению уровня усвоения, объема, глубины и действенности усвоенного предметного содержания; получению информации о характере учебной деятельности обучающихся, об уровне самостоятельности и активности обучающихся; определению эффективности применяемых педагогом содержания, форм, методов и средств обучения.

В контроле результативности освоения дисциплины возможны три вида зачетных испытаний. Устная форма зачета заключается в ответе студента на несколько вопросов по различным темам дисциплины. Письменная форма зачета предполагает проведение письменного опроса одновременно для всей учебной группы. Тестовая форма зачета содержит теоретические вопросы и практикоориентированные задания по изученным темам дисциплины.

Для проверки эффективности спроектированного процесса обучения студентов направления подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» была спланирована и проведена многоаспектная опытно-экспериментальная работа. За период с 2018 г. в педагогическом эксперименте приняло участие 132 чел., присутствующих в контрольных (КГ) и экспериментальных группах (ЭГ).

В качестве диагностируемых параметров эффективности процесса обучения по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» были выбраны следующие:

• -    качественный уровень освоения учебного материала изучаемой дисциплины;

• -    степень удовлетворенности студентов процессом обучения.

Определение качественного уровня освоения учебного материала преподаваемой дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» осуществлялось с помощью контрольных срезов по итогам выполнения восьми лабораторных работ. Качество процесса обучения проверялось по методике В.П. Беспалько [2] через определение коэффициента усвоения учебного материала (Ку) как отношения числа заданий, выполненных студентом, к числу заданий, предложенных преподавателем.

Таблица 1

Значения коэффициента усвоения учебного материала в контрольной и экспериментальной группах

Номер контрольного среза	Коэффициент усвоения учебного материала
	КГ	ЭГ
1	0,72	0,76
2	0,72	0,90
3	0,69	0,79
4	0,68	0,94
5	0,73	0,84
6	0,68	0,81
7	0,79	0,83
8	0,70	0,89
Среднее	0,71	0,84

Таблица 2

Результаты диагностики удовлетворенности студентов процессом обучения (Ус)

Показатели	Ус
	КГ	ЭГ
Степень удовлетворенности преподаванием	2,7	3,1
Степень удовлетворенности учением	2,5	3,0
Степень удовлетворенности избранной профессией	3,2	3,4
Степень удовлетворенности взаимоотношениями с однокурсниками	2,6	2,7
Степень удовлетворенности взаимодействием с преподавателями	2,8	3,6

Оценочная шкала уровня усвоения выглядит следующим образом: Ку < 0,7 – «неудовлетворительно», 0,7 ≤ Ку < 0,8 – «удовлетворительно», 0,8 ≤ Ку < 0,9 – «хорошо», 0,9 ≤ Ку < < 1 – «отлично» (табл. 1).

Для определения степени удовлетворенности студентов процессом обучения использована опросная методика Л.В. Мищенко [10], результаты применения которой приводятся в табл. 2.

Анализируя приведенные в табл. 1 и 2 данные, можно заключить, что:

• 1)    уровень усвоения учебного материала в экспериментальной группе выше, чем в контрольной;

• 2)    степень удовлетворенности студентов процессом обучения в экспериментальной

группе превышает аналогичный показатель контрольной группы.

Таким образом, можно утверждать, что реализация учебного курса посредством разработанного организационно-методического и дидактического обеспечения, заключенного в каждом из компонентов процесса обучения, способствует более высокому качеству знаний студентов по изучаемой дисциплине и удовлетворенности студентами учебной деятельностью. Полученные результаты позволяют сделать выводы о том, что многокомпонентная организационная структура процесса обучения студентов по дисциплине «Человекомашинное взаимодействие» имеет высокую педагогическую полезность в организации учебного процесса.

В заключение отметим, что проектирование и дальнейшая реализация педагогически полезного учебно-методического обеспечения изучаемой дисциплины требуют от преподавателя значительных интеллектуальных усилий, продолжительных временных затрат, проведения предварительных и сопровождающих научных исследований и является необходимым условием повышения результативности образовательного процесса в вузе.