Научно-исследовательская деятельность студентов, разработка инновационных проектов в рамках приоритетных направлений развития науки, информационных технологий и техники способствует развитию самостоятельности, компетенций в сфере исследований и разработок, а также мотиваций к инновациям. В процессе научных исследований у студентов развиваются и совершенствуются творческое мышление, стремление к интеллектуальной и экспериментальной деятельности, познавательная активность. Научно-исследовательские работы в области прикладной информатики различной тематики и направленности с экономическим обоснованием выгодности проектов развивают профессиональную мобильность и деловые качества студентов, что повышает эффективность и качество образовательной деятельности учебного заведения.
Целью данного исследования является анализ влияния научно-исследовательской работы в области использования информационных технологий, проводимой студентами, с точки зрения развития у них познавательной активности.
Материалы и методы исследования. Использован теоретический анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы по теме исследования, эмпирические методы диагностики (наблюдение и изучение инновационного педагогического опыта). Образовательный процесс подготовки студентов по прикладной информатике предполагает проведение учебно-исследовательской и элементов научно-исследовательской работы. Реализовать право студентов принимать участие в научно-исследовательской работе позволяет организация образовательной деятельности, включающей выполнение ими научных исследований, инновационных проектов, научно-исследовательской работы. Наблюдение и анализ результатов по формированию и развитию познавательной активности у студентов, участвующих в выполнении научно-исследовательских работ, творческих заданий и проектов по прикладной информатике, позволили полученные данные обобщить, сделать определенные выводы о влиянии этих форм работы на их развитие.
Результаты исследования и их обсуждение. Россия ставит перед собой цели долгосрочного развития, которые заключаются в обеспечении высокого уровня благосостояния населения. Стратегия инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года [1] предусматривает перевод экономики России на инновационный путь развития, формирование сектора исследований и разработок. Предусматривается решение задачи развития кадрового потенциала в сфере науки, технологий и инноваций в результате притока квалифицированных специалистов, творческой, активной молодежи в секторы экономики, определяющие ее инновационное развитие. Одной из основных задач инновационного развития в области образования является создание условий для формирования у граждан ряда компетенций инновационной деятельности: постоянное совершенствование, самообучение, профессиональная мобильность, стремление к новому; умение работать самостоятельно. В вузовском образовании особенно актуальным является организация целенаправленной работы по развитию компетенций в сфере исследований и разработок, а также мотиваций к инновациям. Для решения задач инновационного развития экономики и страны в целом значительные усилия необходимо направить на стимулирование исследовательской деятельности и инновационного развития в высшем образовании [1; 2]. В целях модернизации и технологического развития российской экономики и повышения ее конкурентоспособности были утверждены приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, среди которых и направление «Информационно-телекоммуникационные системы» [3].
В процессе образовательной деятельности используются различные методы, приемы и формы аудиторной и внеаудиторной работы со студентами для формирования компетенций, реализации всех задач и целей, предусмотренных стандартами и учебными планами, в том числе и для формирования исследовательских компетенций. Формирование базовой основы знаний и умений, позволяющих применять их, владеть ими в дальнейшей практической профессиональной послевузовской деятельности, является непременным минимумом в профессиональной подготовке студентов. Познавательная активность, как склонность к обучению и выполнению заданий, как проявление интереса и стремления к практической и интеллектуальной деятельности, определяет динамику продвижения в формировании знаний и умений у студентов [4; 5]. Развитие познавательной активности и творческого мышления студентов в рамках направления подготовки предусмотрено и осуществляется на всех этапах образовательной деятельности в высшем учебном заведении. Проблема активации познавательной деятельности студентов остается актуальной в педагогике и заключается в том, что в процессе профессиональной подготовки студент усваивает лишь те знания, которые вызывают у него интерес, а процесс усвоения требует интеллектуального напряжения. Сформированная на высоком уровне познавательная активность студентов способна стать показателем качества всего процесса обучения в вузе [4; 5]. Студенты высших учебных заведений имеют право принимать участие во всех видах научно-исследовательских работ, конференциях, представлять свои научные работы для публикации, что дает основание преподавателям инициировать данный вид работы студентов в процессе обучения и способствовать этим развитию у них творческой и познавательной активности [6].
При выполнении студентами элементов самостоятельной научно-исследовательской деятельности наблюдается положительная динамика их познавательной и творческой активности. На начальном этапе выполнения научно-исследовательской работы все студенты испытывают трудности с определением и формулировкой темы, постановкой цели и задач, учитывая то, что тема научно-исследовательской работы должна быть актуальной, а полученные достоверные результаты должны найти применение в решении задач рационального использования информационных технологий в экономической или иной деятельности. Область интересов и степень информированности студентов о возможности использования и применения информационных технологий в разных областях науки, техники, экономики в условиях неограниченного доступа к электронной образовательной среде очень широкая. Представляется затруднительным для студентов определиться с выбором объекта и предмета исследования по причине многообразия интересов и неумения адекватно оценить масштабы реально достижимых целей и задач при выполнении работы. На первых этапах выполнения научно-исследовательской работы, когда студентом определяется тема, цель, задачи, объект и предмет исследования, наблюдается повышение заинтересованности и познавательной активности, что позволяет значительно расширить, углубить и конкретизировать имеющиеся знания студентов по многим вопросам в рамках направления их подготовки. В ходе разработки плана выполнения научно-исследовательской работы возникает много вопросов, требующих от студентов полного погружения в изучение научной литературы, данных информационных ресурсов по проблемам определенной тематики. Начало творческого труда над выполнением отдельных этапов научно-исследовательской работы позволяет студентам оценить ее сложность и необходимость расширения знаний и умений для достижения цели, способствует формированию интереса и стремления к практической и интеллектуальной деятельности. В ходе усложнения задачи и методологии проведения научно-исследовательских работ в области прикладной информатики наблюдается повышение познавательной и творческой активности, а также уровня результативности в достижении цели.
Как показывает анализ выполняемых студентами научно-исследовательских работ, предпочтение отдается популярным, актуальным и в то же время доступным по многим (в том числе материальным) причинам темам, объектам и предметам исследования.
Стремительное развитие информационных технологий за последнее десятилетие привело к быстрому развитию в области 3D-моделирования и 3D-печати. В подавляющем большинстве сфер человеческой производственной и непроизводственной деятельности на этапе конструирования применяют объемную графику. 3D-моделирование широко применяется в дизайне, медицине, инженерии, архитектуре, строительстве, рекламе, науке. Популярность, актуальность и доступность программ при разработке научных проектов обуславливает выбор темы научной работы студентов в рамках этого направления развития технологий. Программы для создания 3D-моделей имеют опции, позволяющие им взаимодействовать и дополнять собой определённые профессиональные программы. Подобный комплекс программ позволяет эффективно и упрощённо проводить ряд стандартных производственных процедур со значительно более высокими результатами.
Выполненные студентами научно-исследовательские проекты в области применения и разработки программных продуктов, расширяющих сферу применения 3D-моделей в процессе изготовления деталей и запасных частей к беспилотным летательным аппаратам, в мебельном производстве, свидетельствуют о научной ценности работ и возможности их практического применения. Детали беспилотных летательных аппаратов имеют свойство изнашиваться, что предполагает создание запасных частей для БПЛА с использованием трехмерного моделирования. Для решения задачи по созданию отдельных уникальных частей для БПЛА был разработан проект трехмерной модели винта с использованием среды 3D-моделирования Tinkercad (рисунок 1).
На основании изученного материала по трехмерному моделированию и применению его в сфере мебельного производства, в рамках научно–исследовательской работы студентами был разработан проект создания трёхмерной модели мебели для одежды. При разработке проекта была использована программа Blender 3D в силу доступности и удобства ее использования. Разработанная 3D-модель даёт абсолютно точное представление о создаваемом предмете мебели (рисунок 2). Создаваемую модель можно легко изменить в любых её критериях в зависимости от предпочтений заказчика, определённые элементы интерфейса позволяют использовать их в дальнейшем для создания отдельных деталей и объекта в целом.
Рис. 1. Модель винта для БПЛА Рис. 2. Готовая модель мебели
Возможности использования 3D-моделирования при проектировании виртуальных экскурсий достаточно широко используются в образовательной, культурно-просветительской и рекламной деятельности, в туристическом бизнесе. Для решения задач информирования школьников и абитуриентов о факультете и кафедре университета был разработан научный проект трехмерной виртуальной экскурсии по аудиториям факультета с использованием CAD-системы Blender 3D, а также игрового двигателя Unity 3D для настройки интерактивного взаимодействия пользователя с 3D-моделями. Интерактивность разработанной модели позволяет пользователю активно участвовать в экскурсии, что способствует наиболее полному удовлетворению запросов потребителя. Для перемещения по виртуальной аудитории используется встроенный в программу Unity 3D модуль «FPS controller», который устанавливается на место начала экскурсии. Готовый проект сохраняется в формате «.exe». Сохранение проекта в таком формате позволит запускать его на любом компьютере с ОС Windows с разрядностью x86 и x64 бита. По завершении сохранения открывается папка с приложением (рисунок 3).
Рис. 3. Окно приложения
Разработка и выполнение студентами данных представленных проектов с элементами научно-исследовательской работы способствовали развитию творческого подхода в поиске решения поставленных задач, активности в изучении и создании программных продуктов, в поиске методов и приемов выполнения последовательных этапов.
За время обучения некоторые студенты участвуют в разработке нескольких научных проектов, что позволяет последовательно усложнять их научно-исследовательскую составляющую и повышать уровень результативности в решении задач на основании уже сформированного и развивающегося творческого подхода к решению проблемы и познавательной активности у авторов-исполнителей. Выполненные последовательно три научно-исследовательских проекта по использованию информационных технологий в разных сферах деятельности с подробным расчетом и анализом их экономического эффекта позволили разработчику принимать участие в конкурсе научных проектов, успешно выступать на конференциях и опубликовать научные статьи. Один инновационный проект связан с разработкой интернет-сервиса строительных услуг «СтройВпрок», который позволяет произвести необходимые расчеты, поиск магазинов, предоставляет доступ к базам данных строительных специалистов, оснащен приложением для моделирования проекта здания и предложением команды специалистов на любом этапе строительства. Сервис «СтройВпрок» является мобильным и динамичным, что делает его актуальным и востребованным для клиентов [7]. Проект другой направленности, о предоставлении услуг беспроводной связи с Интернетом по каналу WI-FI был разработан для его практической реализации в общежитии для студентов в связи с возрастающей потребностью к повышению уровня информатизации [8]. Разработка следующего проекта, прототипа автоматизированной информационной системы «Расписание» для использования в учебно-методическом отделе университета для организации скоординированной учебной деятельности кафедр, основана на уже сформированных при выполнении предыдущих проектов знаниях, умениях и навыках, развитых творческой и познавательной активности. Разработка позволила существенно оптимизировать деятельность сотрудников, высвободить трудовые ресурсы и существенно повысить эффективность управления учебными процессами благодаря инновационным и выгодным решениям, представленным в программе АИС «Расписание». Результатом активного участия студентов в выполнении научно-исследовательских работ и инновационных проектов является проявление познавательного и профессионального интереса, которые становятся доминирующими мотивами в их учебной деятельности.
Студенты в ходе выполнения научно-исследовательской работы проявили самостоятельность и самоорганизацию при выборе методов работы, при постановке задач и выборе программных продуктов, в принятии решений для достижения цели. Участие преподавателя на всех этапах выполнения работы студентами проявляется в консультативно-направляющей и координирующей деятельности. В процессе выполнения научно-исследовательской работы совместное с преподавателем (руководителем) обсуждение полученных студентами промежуточных результатов позволяет активизировать использование в их деятельности методов анализа, синтеза, моделирования, индукции и дедукции для получения достоверных результатов, значимых для дальнейшего практического использования. Возрастающий при этом уровень профессионального самоопределения и активная познавательная деятельность, направленная на приобретение профессиональных знаний и умений, определяют формирование профессиональных компетенций и высокое качество подготовки студентов. Анализ полученных данных свидетельствует, что организация целенаправленной деятельности со студентами по выполнению научно-исследовательских работ и инновационных проектов является основой для развития компетенций в сфере исследований и разработок, мотиваций к инновациям, основой высокого качества профессионального обучения.
Заключение. Участие студентов в выполнении научно-исследовательских работ и инновационных проектов способствует формированию и развитию творческой и познавательной активности, которые проявляются в форме профессионального интереса и становятся доминирующими мотивами в их образовательной деятельности. Выполнение научных исследований создает предпосылки развития у студентов стремления к постоянному совершенствованию, к новым знаниям и умениям, развивает способности работать самостоятельно. Развивающаяся у студентов в процессе выполнения научно-исследовательской работы познавательная активность способствует повышению качества их образования, является основой в подготовке высококвалифицированных специалистов.