М13 |
Мазур, І. -. Підготовка майбутніх інженерів-педагогів комп'ютерного профілю до розробки та застосування інтелектуальних систем машинного зору [Текст] : дис. ... наук. ступеня д-ра філософії з галузі знань 01 «Освіта/Педагогіка» зі спеціальності 015 Професійна освіта (за спеціалізаціями) / Мазур Іван-Станіслав Володимирович ; Тернопільський нац. пед. ун-т ім. В. Гнатюка ; наук. кер. І. М. Цідило. – Тернопіль, 2022. – 222 с. – Бібліогр.: с. 184-201.
Актуальність предмету та вивчення, машинного зору майбутніми
інженерами-педагогами комп’ютерного профілю, зумовлена подальшим
науково-технічним прогресом, стрімким впровадженням інформаційних новацій
у різні галузі людської діяльності, в основному промисловості, розвитком
інформаційних технологій і розширенням сфер їх застосування. У такій ситуації
відповідно, інженер-педагог повинен бути успішним практиком і теоретиком
водночас.
Поняття зору можливо розділити на такі сфери, як комп’ютерний зір,
фотограмметрія, машинний зір, обробка зображень, розпізнавання та аналіз
образів. Багато методів і додатків все ще знаходяться в стадії фундаментальних
досліджень, але достатня їх кількість вже застосовується в комерційних
продуктах, де вони часто складають частину більшої системи, яка може
вирішувати складні завдання, наприклад, у сфері медичних зображень або
вимірювання і контролю якості у процесах виробництва. Одними з нових галузей
застосування є автономні транспортні засоби, включаючи підводні, наземні (такі
як роботи і машини), повітряні. Рівень автономності змінюється від повністю
автономних (безпілотних) до транспортних засобів, де системи, засновані на
комп’ютерному зорі, підтримують водія або пілота в різних ситуаціях.
Прогрес в області обчислювальної техніки привів до повсюдного
поширення різновидів не складних додатків, пов’язаних з використанням
комп’ютерних зображень. Машинний зір насамперед є підрозділом інженерії,
пов'язаним з обчислювальною технікою, оптикою, машинобудування та
промисловою автоматизацією, які є базовим навчальним матеріалом для
вивчення інженерами-педагогами комп’ютерного профілю.
Освітня підготовка інженерів-педагогів повинна бути різнобічною та
цілеспрямованою, а так як інформаційні технології щодня все більше
зміщуються у бік вивчення і застосування штучного інтелекту, робототехніки,
комп’ютерного зору тощо. І перспектива така, що потреба у фахівцях, які
володіють такими технологіями буде лише зростати, на відміну від потреби у
звичайних кваліфікованих робочих. Тому якість підготовки інженерів-педагогів
повинна відповідати тенденціям сучасного розвитку технологій штучного
інтелекту, зокрема, систем машинного зору.
У процесі виконання дисертаційного дослідження вперше було розроблено
і теоретично обґрунтовано модель підготовки майбутніх інженерів-педагогів до
розробки і застосування інтелектуальних систем машинного зору; визначено
педагогічні умови розробки і застосування інтелектуальних систем машинного
зору майбутніми інженерами-педагогами комп’ютерного профілю: мотивація
навчальної діяльності через оновлення змісту підготовки інженерів-педагогів
дисциплін професійного спрямування; використання міжпредметних зв’язків
комп’ютерного зору та дисциплін циклу професійної підготовки; інтеграція
інженерного знання комп’ютерного зору у навчально-методичне забезпечення
реалізації інтелектуальних систем; розроблено навчально-методичне
забезпечення реалізації інтелектуальних систем машинного зору на платформі
бібліотеки Open CV; уточнено: поняття «інтелектуальна система машинного
зору»; напрями застосування інтелектуальних систем машинного зору у
підготовці інженерів-педагогів комп’ютерного профілю; змістове наповнення
навчальної дисципліни «Технології штучного інтелекту»; методику та етапи
проєктування комп’ютерного зору за допомогою бібліотеки Open CV;
подальшого розвитку набули теоретичні та методичні засади розробки та
застосування інтелектуальних систем машинного зору майбутніми інженерамипедагогами комп’ютерного профілю.
Здійснено добір програмних модулів бібліотеки Open CV, як системи
комп’ютерного зору, її складові елементи для підготовки майбутніх інженерівпедагогів у галузі комп’ютерних технологій; реалізовано системи
комп’ютерного зору на основі бібліотеки Open CV для окреслення предметної
галузі навчальної дисципліни; розроблено компоненти методики вивчення
бібліотеки OpenCV для розробки і застосування інтелектуальних систем
машинного зору у процесі підготовки майбутніх інженерів-педагогів
комп’ютерного профілю; уточнено методичне наповнення дисципліни
«Технології штучного інтелекту» та розроблено комплекс завдань лабораторного
циклу змістового модуля «Технології комп’ютерного зору» для здобувачів вищої
освіти за спеціальністю 015.39 Професійна освіта (Цифрові технології).
Проведений аналіз наукових джерел, підтвердив, що освітня підготовка
інженерів-педагогів повинна бути різнобічною та цілеспрямованою, а так як
інформаційні технології щодня все більше зміщуються у бік вивчення і
застосування штучного інтелекту, робототехніки, комп’ютерного зору тощо. І
перспектива така, що потреба у фахівцях, які володіють такими технологіями
буде лише зростати, на відміну від потреби у звичайних кваліфікованих робочих.
Тому якість підготовки інженерів-педагогів повинна відповідати тенденціям
сучасного розвитку технологій штучного інтелекту, зокрема, систем машинного
зору.
Досліджено основні компоненти готовності (цільовий, змістовий,
операційно-діяльнісний та контрольно-регулювальний) майбутніх інженерівпедагогів комп’ютерного профілю. Відповідно до компонентів готовності
майбутніх інженерів-педагогів до розробки та застосування інтелектуальних
систем машинного зору визначено критерії (ціннісний, знаннєвий, операційний,
оцінювально-аналітичний) та показники їх сформованості, які забезпечують
можливість оцінити стан розвитку даної компетентності та внесення в них
певних корективів. Оцінюючи рівень готовності до розробки та застосування
інтелектуальних систем машинного зору у майбутніх інженерів-педагогів, ми
орієнтувалися на показники, що відображають основні компоненти їх структури.
Враховуючи результати емпіричних досліджень та специфіку навчання
майбутніх інженерів-педагогів комп’ютерного профілю у педагогічному
університеті і розуміння сутності та структури діяльності щодо комп’ютерного
зору, нами визначено чотири рівні готовності майбутніх інженерів-педагогів до
розробки та застосування інтелектуальних систем машинного зору: високий
(креативний), необхідний (достатній), критичний (недостатній), низький
(неприпустимий). Якість засвоєння систем комп’ютерного зору майбутніми
інженерами-педагогами доцільно оцінювати за показниками володіння
алгоритмом роботи систем комп’ютерного зору. Показники виражено через:
крок роботи > опис > приклад, що дасть можливість зосередитись на значенні,
характеристиках, можливостях та основних галузях його застосування. За
результатами контрольного зрізу було з’ясовано здатність майбутніх інженерівпедагогів розробляти інтелектуальні системи машинного зору, та застосовувати
їх у власній професійній діяльності. Визначено рівень володіння базовими
знаннями з предмету, методів побудови інтелектуальних систем на платформі
OpenCV, рівень активності на лабораторних та поза аудиторних заняттях,
розуміння понять у галузі штучного інтелекту, зокрема комп’ютерного зору.
Ключові слова: інженер-педагог комп’ютерного профілю, модель
підготовки, педагогічні умови, інтелектуальна система машинного зору,
комп’ютерний зір, бібліотека OpenCV.
|